Ультразвуковая экстракция пектина из шелухи какао-бобов с использованием винной кислоты при температуре окружающей среды и оценка его пленкообразующих свойств
Ambient ultrasound-assisted extraction of pectin from cocoa pod husk using tartaric acid and evaluation of its film-forming properties
Vivi Nurhadianty, Tjandra Setiadi, Lienda Handojo, I Dewa Gede Arsa Putrawan
Аннотация (перевод)
Валоризация шелухи какао-бобов (CPH) в высокоценные биополимеры способствует развитию циклической биоэкономики; однако экологически устойчивые процессы извлечения высококачественного низкометоксилированного (LM) пектина остаются ограниченными. Хотя ультразвуковая экстракция (UAE) исследовалась для извлечения пектина, совместное применение винной кислоты и зондовой UAE при температуре окружающей среды для извлечения пектина из CPH ранее не описывалось. Данное исследование было направлено на разработку и оптимизацию процесса UAE с использованием винной кислоты при температуре окружающей среды для экстракции пектина из CPH с применением методологии поверхности отклика (RSM), с последующей физико-химической характеристикой и оценкой пленкообразующих свойств. Было установлено, что оптимальные условия (pH 2.1, амплитуда 48% и время экстракции 22 min) обеспечивают выход пектина 14.41%, что близко соответствует прогнозируемому значению и подтверждает адекватность модели. Экстрагированный пектин продемонстрировал низкометоксильные характеристики со степенью этерификации 25.07%, содержанием метоксильных групп 2.07% и содержанием галактуроновой кислоты 85.66%. Он также продемонстрировал высокое значение светлоты (L* = 84.00), что указывает на получение светлоокрашенного пектина при экстракции с помощью винной кислоты. Анализы FTIR и TGA–DSC подтвердили характерную структуру и термическую стабильность экстрагированного пектина, в то время как наблюдения методом SEM выявили существенное разрушение клеточных стенок растений после ультразвуковой обработки. Важно отметить, что полученный пектин образовывал сплошные и однородные пленки с более высокой гибкостью, чем коммерческий LM пектин, хотя его прочность на разрыв оставалась более низкой. Данное исследование позиционирует UAE с использованием винной кислоты при температуре окружающей среды как мягкий и потенциально более экологичный способ валоризации отходов CPH в высокоценный LM пектин. Этот процесс предлагает стратегию минимизации отходов, снижает потребность в высокотемпературной обработке и способствует применению упаковочных материалов на биологической основе.
Оригинальная аннотация
The valorization of cocoa pod husks (CPH) into high-value biopolymers supports a circular bioeconomy; however, sustainable processes for recovering high-quality low-methoxyl (LM) pectin remain limited. Although ultrasound-assisted extraction (UAE) has been explored for pectin recovery, the integration of tartaric acid with probe-type UAE under ambient conditions has not been reported for CPH pectin recovery. This study aimed to develop and optimize an ambient tartaric acid-assisted UAE process for pectin extraction from CPH using response surface methodology (RSM), followed by physicochemical characterization and evaluation of the film-forming properties. The optimum conditions (pH 2.1, amplitude 48%, and extraction time 22 min) were found to yield 14.41% pectin, closely matching the predicted value and confirming the model adequacy. The extracted pectin exhibited low-methoxyl characteristics, with a degree of esterification of 25.07%, a methoxyl content of 2.07%, and a galacturonic acid content of 85.66%. It also exhibited a high lightness value (L* = 84.00), indicating that tartaric acid-assisted extraction produced light-colored pectin. FTIR and TGA–DSC analyses confirmed the characteristic structure and thermal stability of the extracted pectin, while SEM observations revealed substantial disruption of plant cell walls following ultrasound treatment. Importantly, the recovered pectin formed continuous and homogeneous films with greater flexibility than commercial LM pectin, although its tensile strength remained lower. This study establishes ambient-tartaric acid-assisted UAE as a mild and potentially greener route for valorizing CPH waste into value-added LM pectin. The process offers a strategy for waste minimization, reduces reliance on high-temperature processing, and supports biobased packaging applications.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/caeaa80c-2b0f-49c6-a99f-e751cd22fffa
DOI: 10.1016/j.sajce.2026.100990
OpenAlex: W7207564232