Измерение межфазного натяжения может помочь эффективно извлечь масло маракуйи

Маракуйя - один из самых популярных и известных фруктов не только благодаря своему характерному вкусу, но и ценным косточкам. Косточки маракуйи содержат большое количество масла, которое находит все большее применение в пищевой, фармацевтической и особенно косметической промышленности, благодаря высокому содержанию ненасыщенных жирных кислот, активных антиоксидантов, фенольных соединений, пицеатаннола и т.д., которые помогают бороться с окислительным стрессом, старением клеток кожи и аллергией. Однако, в настоящее время основное количество косточек выбрасывается в процессе производства сока. Хотя, уже существует множество методов извлечения масла, например, типичные промышленные методы экстракции гексаном, холодное прессование или экстракция ультразвуком, сверхкритическая флюидная экстракция, они не могут быть легко и широко применимы из-за токсичности и горючести растворителей или трудоемких процедур и высокой стоимости. Кроме того, методы экстракции масла оказывают огромное влияние на качество масла, особенно для косметики и косметических продуктов, которые требуют низкой температуры экстракции масла, чтобы сохранить больше биологически активных соединений. Из этого следует вывод, что поиск нетоксичного метода, позволяющего эффективно извлекать масло косточек плодов этого фрукта при низкой температуре, представляет большой интерес.

Рис 1. Масло маракуйи отличается высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, активных антиоксидантов, фенольных соединений и пицеатаннола, что делает его ценным для пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Каковы критические факторы для эффективной экстракции масла косточек маракуйи? Предыдущие исследования показали, что значение межфазного натяжения между маслом и экстрагирующей средой имеет решающее значение для повышения эффективности извлечения масла. В ряде работ также сообщалось, что некоторые промышленные ПАВ могут достигать сверхнизких значений межфазного натяжения, что приводит к высокой эффективности извлечения масла. К сожалению, такие ПАВ могут применяться только для извлечения масел непищевого назначения из-за их непищевого качества и токсичности.

Недавно Сурлехан и др. применили процесс водной экстракции с использованием ПАВ для извлечения масла из косточек маракуйи, который является не только эффективным, но и экологически чистым и безопасным. В данном исследовании в качестве ПАВ использовались Tween 20 и Span 20, поскольку они являются пищевыми ПАВ и широко используются в пищевой и косметической промышленности. С другой стороны, Tween 20 является не ионным ПАВ и обладает хорошей растворимостью в воде с показателем гидрофильно-липофильного баланса (HLB) 16,7, а Span 20 легко растворим в масле с показателем HLB 8,7. Сообщалось, что сочетание ПАВ с высоким HLB и ПАВ с низким HLB позволяет достичь гораздо более низких значений межфазного натяжения, чем при использовании одного ПАВ. Как показано на рис. 2 (а), межфазное натяжение между маслом маракуйи и ПАВ явно снижалась при увеличении гидрофильно-липофильного баланса с 13 до 14, в то время как межфазное натяжение оставалось почти такой же при HLB 14-16. Поэтому было установлено, что регулировка HLB смеси Tween 20 и Span 20 между 15 и 16 приводит к наименьшему значению межфазного натяжения.

Рис. 2. a) влияние значения HLB на межфазное натяжение, измеренное методом вращающейся капли на видеотензиометре SVT 20N. Испытание проводилось при концентрации ПАВ 1%, температуре 25±2°C. б) Влияние концентрации ПАВ на эффективность извлечения масла и межфазное натяжение.

Кроме того, в данном исследовании изучалось влияние концентрации ПАВ на эффективность извлечения масла и межфазное натяжение. Как показано на рис. 2(б), при увеличении концентрации ПАВ с 0% до 1% значение межфазного натяжения резко снизилось с 1,2 мН/м до 0,32 мН/м. Тем не менее, значение межфазного натяжения оставалось неизменным при увеличении концентрации ПАВ до 10 %, так как критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) достигалась уже при концентрации > 1 %, что приводило к образованию мицелл и дальнейшему снижению значения межфазного натяжения. Кроме того, на рис. 2(б) показано, что эффективность извлечения масла значительно повышается с увеличением концентрации ПАВ до ККМ. Из полученных результатов можно сделать однозначный вывод, что эффективность извлечения сильно коррелирует с межфазным натяжением. Кроме того, авторы также изучили влияние соотношения твердой и жидкой фазы и времени экстракции на эффективность экстракции и обнаружили, что эффективность 79,82% была достигнута при соотношении 4:75 и времени контакта 15 минут.

В целом, данная работа представляет собой глубокое исследование корреляции между эффективностью извлечения масла и межфазным натяжением при различных смесях/концентрациях ПАВ и обеспечивает экологически чистый и безопасный метод извлечения масла косточек маракуйи с высокой эффективностью при низкой концентрации ПАВ (всего 1%) и низкой температуре экстракции (25˚C) за короткое время экстракции, что будет иметь большие перспективы в пищевой и косметической промышленности.

Для измерения межфазного натяжения в данном исследовании использовался видеотензиометр вращающейся капли SVT 20N (DataPhysics Instruments GmbH, Германия).

Для получения дополнительной информации обратитесь к следующей статье:

Extraction of oil from passion fruit seeds using surfactant-assisted aqueous extraction; H.F. Surlehan, N.A. Noor Azman, R. Zakaria and N.A. Mohd Amin; Food Research 2019 3(4), 348-356; DOI: 10.26656/fr.2017.3(4).146