Ultraschallunterstützte Extraktion von Polyphenolen aus Apfeltrester

China verfügt über reiche Apfelressourcen und ist auch der größte Produzent von konzentriertem Apfelsaft, was zu einer großen Menge frischer Fruchtschlacke führt, wobei diese Fruchtschlacke neben einer kleinen Menge Futter auch den größten Teil des Abfalls darstellt. Apfelpolyphenole sind eine Art Naturprodukte mit biologischer Aktivität, die hauptsächlich in der Schale und im Kern konzentriert sind und mit der in den Rückstand gelangen 

Schale während des Entsaftungsprozesses, die nachweislich eine starke antioxidative Wirkung hat und eine Vielzahl von pharmakologischen Funktionen hat, wie z. B. antibakterielle und entzündungshemmende Wirkung, Vorbeugung von koronarer Herzkrankheit, Antitumor, Leberschutz und Antikrebs. Daher ist die Gewinnung von Polyphenolen aus Apfeltrester eine wissenschaftliche Maßnahme zur Ressourcennutzung.

Frucht- und Gemüsesäfte haben sich zu einem der wichtigsten Agrarindustrien der Welt entwickelt, und bei der Verarbeitung und Produktion von Obst- und Gemüsesäften fallen viele Nebenprodukte – Obst- und Gemüserückstände – an. Als eines der wichtigsten Getränke des täglichen Bedarfs spielt die Herstellung und Verarbeitung von Apfelsaft eine wichtige Rolle in der Saftindustrie, daher nimmt die Produktion von Apfelrückständen auch einen wichtigen Anteil an Obst- und Gemüserückständen ein. Getrocknete Fruchtrückstände bestehen hauptsächlich aus Ballaststoffen und anderen funktionellen Substanzen. Die derzeitigen Apfelrückstandsressourcen sind noch nicht vollständig erschlossen und genutzt, sondern werden als Futtermittel oder als Müll verwendet, was nicht nur eine große Verschwendung von Ressourcen, sondern auch eine Umweltverschmutzung verursacht und nicht den Anforderungen des Konzepts der nachhaltigen Entwicklung der heutigen Gesellschaft entspricht. Angesichts der oben genannten Situation wurden in dieser Arbeit Polyphenole und Hemicellulost aus Apfelrückständen durch eine schrittweise Extraktionsmethode, ergänzt durch Ultraschalltechnologie, extrahiert und die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Extrakte vorab analysiert. Ziel dieses Experiments ist es, eine theoretische und experimentelle Grundlage für die Verbesserung der Nutzung von Apfelrestressourcen und die Steigerung der Wertschöpfung der Apfelsaft verarbeitenden Industrie zu schaffen.

Gegenwärtig werden bei der Extraktion von Polyphenolen aus Apfelrückständen hauptsächlich Ultraschall, Mikrowelle, biologische enzymatische Hydrolyse, Ultrahochdruck, überkritische und andere Hilfsmethoden eingesetzt, wobei die Ultraschallextraktionstechnologie ihren Kavitationseffekt, ihre mechanische Wirkung und ihre thermische Wirkung nutzt, um die Penetration des Mediums zu erhöhen und die Auflösung aktiver Substanzen zu beschleunigen. Aufgrund seiner einfachen Bedienung und hohen Extraktionsrate ist es weit verbreitet, hat aber den Nachteil, dass es lange dauert. In den letzten Jahren wurde die Dekompressionsextraktionsmethode vorgeschlagen, die hauptsächlich bei der Extraktion traditioneller chinesischer Medizin eingesetzt wird. Durch Vakuumieren reduziert die Dekompressionsextraktionsmethode die Oxidation und den Abbau wärmeempfindlicher Wirkstoffe, die durch steigende Temperaturen verursacht werden, und macht das System aktiver, wodurch die Extraktionsrate beschleunigt wird. Daher werden die beiden Methoden Ultraschall und Dekompression gekoppelt, um die Extraktionsrate natürlicher Wirkstoffe zu verbessern und die Wirkstoffe vor Zerstörung zu schützen. Derzeit wird in der Forschung die Extraktion von Tee-Polyphenolen, Jujubeschalen-Polyphenolen und Homouronitin durch dekompressionsgekoppelte Ultraschallmethode angewendet, bei der Extraktion von Apfel-Polyphenolen wurde sie jedoch selten angewendet. Diese Studie verwendete hauptsächlich Shaanxi Red Fuji-Apfelreste als Rohmaterial und Ethanollösung als Lösungsmittel, optimierte den Extraktionsprozess von Polyphenolen aus Apfelresten durch Vakuum (Vakuum) gekoppelte Ultraschallwellen durch die Reaktionsoberflächenmethode und analysierte die Zusammensetzung und antioxidative Aktivität von Polyphenolen durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, um wissenschaftliche Referenzen für eine bessere und systematischere Entwicklung und Nutzung von Apfelrestressourcen bereitzustellen.

Polyphenole wurden aus Hanfu-Apfelrückständen durch ein ultraschallunterstütztes Verfahren mit einer bestimmten Konzentration einer Ethanollösung als Extraktionsmittel extrahiert. Die Regressionsgleichung für Polyphenole in Apfelrückständen wurde durch die Response-Surface-Methode durch Einzelfaktortestanalyse der Ethanolkonzentration, der Ultraschallleistung, der Ultraschallzeit und des Fest-Flüssigkeits-Verhältnisses ermittelt. Als optimale Extraktionsbedingungen für Polyphenole wurden eine Ethanolkonzentration von 49 %, eine Ultraschallleistung von 370 W, eine Einwirkungszeit von 136 s und ein Fest-Flüssigkeits-Verhältnis von 1:30 (g:ml) ermittelt. Die tatsächliche durchschnittliche Extraktionsausbeute betrug 1,71 mg/g.

Was ist das Prinzip der Ultraschallextraktion?

Ultraschallhomogenisierung ist die Nutzung von Ultraschallkavitation in Flüssigkeiten und anderen physikalischen Effekten, um eine Homogenisierung zu erreichen. Unter physikalischer Wirkung versteht man die Bildung eines wirksamen Rühr- und Strömungsunterbrechungsmediums in der Flüssigkeit, die Pulverisierung der Partikel in der Flüssigkeit, hauptsächlich die Kollision zwischen der Flüssigkeit, dem Mikrophasenfluss und der Stoßwelle, die zu Veränderungen in der Oberflächenmorphologie der Partikel führt.

Unter Kavitation versteht man die Entstehung von Löchern (kleinen Bläschen) im schwächeren Teil der Flüssigkeit unter Einwirkung von Ultraschallwellen. Die kleinen Blasen pulsieren mit den Ultraschallwellen und die Löcher kollabieren in einem Schallzyklus.

Vorteil

1. Kernteile mit Titanmaterialien

2. Ultraschallhorn mit unterschiedlicher Größe und Art zur Auswahl

3. Anpassung an digitalen Generator, automatische Abstimmung, automatische Suchfrequenz

4. Mit automatischem Alarmschutz, einfach zu bedienen

5. Leistung einstellbar von 1 % bis 99 %

6. Amplitudenstabilität, lange Arbeitszeiten, Strahlungsbereich ist 2,5-mal größer als bei
herkömmlichen Werkzeugen

7. Bereitstellung von Beratungsdiensten und kundenspezifischen Reaktordesigns

8. Sondergrößen für Labor- und Großserien-Industrieanwendungen erhältlich.

Anwendung

Reaktionsbeschleunigung bei der Lebensmittelverarbeitung
– Kavitation beschleunigt chemische und physikalische Reaktionen.

Feinpartikeldispersion – Aufbrechen
der Nanopartikelverarbeitung

und Zelllyse
– bricht biologische Gewebe und Zellen auf, um Enzyme und DNA zu extrahieren und Impfstoffe herzustellen.

Homogenisierung
– Herstellung gleichmäßiger Mischungen von Flüssigkeiten oder Flüssigkeitssuspensionen.

Emulgierung
– Verarbeitung von Lebensmitteln, Pharmazeutika und Kosmetika.

Auflösung
– Auflösen von Feststoffen in Lösungsmitteln.

Entgasung
– Entfernung von Gasen aus Lösungen ohne Hitze oder Vakuum.

Inline-Rohrreinigung
– entfernt Ablagerungen oder Ablagerungen ohne Demontage. Zylindrische 360°-Innenstrahlkammer.