高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

摘要:果膠是一種親水性植物膠，由α-1，4糖苷鍵聯(lián)接的半乳糖醛酸與鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等中性糖聚合而成，是重要的食品添加劑之一。目前全世界果膠的年需求量近2萬t，據有關專家預計果膠的需求量在相當長的時間內仍將以每年5%的速度增長。我國每年消耗約1500t以上果膠，80%依靠進口，需求量與世界平均水平相比呈高速增長趨勢。大力開展果膠的研究與開發(fā)，探索提高果膠產量和質量的新方法和新資源，不僅能為我國食品加工領域廣泛地應用優(yōu)質果膠提供理論依據，而且將推動國產果膠生產的發(fā)展。本文介紹了果膠的化學結構及提取用原料，以及果膠的應用范圍，并結合國內外近年來的研究成果，系統(tǒng)綜述了果膠的提取、脫色、沉淀和干燥的方法。果膠的提取方法主要有酸水解法、離子交換樹脂法、微生物提取法、微波提取法、酶提取法及超聲波提取法，脫色的方法主要有活性炭脫色法、雙氧水脫色法、大孔樹脂脫色法，沉淀的方法主要有醇析法、鹽析法，干燥的方法主要有常溫干燥、真空干燥、冷凍干燥及噴霧干燥。高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

關鍵詞:果膠;提取;脫色;干燥;研究進展

1前言

????果膠(p e ctin)提以原果膠、果膠、果膠酸的形態(tài)廣泛分布于植物的果實、根、莖、葉中的多糖類高分子化合物，是一種親水性植物膠。果膠是胞壁的組成成分，伴隨纖維素而存在，構成相鄰細胞中間層粘結物，把植物組織緊緊的粘結在一起。果膠主要是由α-1，4糖苷鍵聯(lián)接的半乳糖醛酸與鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等中性糖形成的聚合物，以及一些非糖成分如甲醇、乙酸和阿魏酸。果膠結構由主鏈和側鏈兩部分組成α-1，4糖普鍵連接的D-半乳糖醛酸單元直鏈形成高聚半乳糖醛酸主鏈，側鏈由短的呈毛發(fā)狀的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖構成。復雜的中性糖側鏈連在鼠李糖半乳糖醛酸聚糖上。果膠的相對分子質量在1萬~40萬之間。蘋果、柑桔等的果實中果膠含量頗豐。此外，胡羅卜的肉質根、向日葵，的花盤等也富含果膠。目前商品果膠的原料主要是柑橘皮(含果膠30%、檸檬皮啥果膠25%)及蘋果皮（含果膠15%)真正具有工業(yè)生產價值的果膠來源首推柑桔果皮和蘋果榨汁廢渣。資源極為豐富的野生火棘果中亦含有較豐富的果膠(5%~12%)。另據文獻報道，甘薯渣的果膠含量達31%，且甘薯果膠凝膠特性與蘋果的相似。

果膠具有良好的乳化、增稠、穩(wěn)定和膠凝作用，在食品、紡織、印染、煙草、冶金等領域得到了廣泛的應用。同時，由于果膠具有抗菌、止血、消腫、解毒、降血脂、抗輻射等作用，還是一種優(yōu)良的藥物制劑基質，近年來其在醫(yī)藥領域的應用較為廣泛。高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

2果膠的制備

2. 1果膠的提取

果膠分為水溶性和非水溶性2種，非水溶性果膠可溶于六偏磷酸鈉溶液或無機酸溶液。天然果膠中的原果膠不溶于水，但可在酸、堿、鹽等化學試劑作用下水解成水溶性果膠。目前，國內外常用的提取方法有如下幾種。

2.1.1酸提取法

傳統(tǒng)的酸提取法是最常用的方法，其原理是利用稀酸將果皮細胞中的非水溶性原果膠轉化成水溶性果膠，然后在果膠液中加入乙醇或多價金屬鹽類，使果膠沉淀析出。利用酸提取法從蘋果皮渣中提取果膠，確定了最佳提取條件為pH比提取時間1.5h，提取溫度90℃，提取率達18.4%。臧某等利用酸提取法從蘋果渣中提取果膠，確定了最佳提取條件為pH2.0料液比1：13溫度85℃提取時間1. 5h產率達14. 04%。王某等利用酸提取法從蘆薈中提取果膠，確定最佳提取條件為料液比1 ：6，pH2. 5提取溫度90℃,提取時間2h產率可達2. 25%?。羅某等利用酸提取法從籽瓜中提取果膠，確定最佳提取條件為提取溫度85℃，pH2.5提取時間2h，料液比1 ：1產率達14. 1%。王某等利用酸提取法從檸檬皮中提取果膠，確定最佳提取條件為提取溫度80℃，料液比1：5,提取時間1h，pH2. 5,產率達9%。傳統(tǒng)酸提法的缺點是，提取過程中果膠分子易發(fā)生局部水解，降低了果膠的相對分子質量，影響果膠收率和質量;其提取條件對提取效果影響也較大;由于提取液粘度大，過濾較慢，生產周期長，效率低。目前酸提取法正向混合酸提取方向發(fā)展。高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

2. 1. 2離子交換樹脂法

果膠類物質與細胞壁半纖維素等共價鍵結合，通過次級鍵與細胞壁其他多聚體通過次級鍵結合。多價陽離子特別是鈣離子存在時，陽離子鍵合引起低酷果膠類物質的不溶性，降低了高酷果膠的浸脹性。所以單純酸法提取不能完全解除果皮中多價陽離子及其他雜質對果膠的束縛。而且果皮中多價金屬離子、低分子物質和色素等經酸法處理后仍殘留于果膠，影響果膠的品質。為解決這些問題，采用了酸水解結合離子交換的方法。首先，酸可以使原果膠溶解生成纖維素一果膠多糖復合物，然后酸使非水溶性大分子降解，果皮中多價陽離子溶出。陽離子交換樹脂通過吸附陽離子加速了原果膠的溶解，提高了果膠的質量和提取率。與單純酸提取法相比，此法提取率高，產品質量好，生產周期短，工藝簡單，成本低，是經濟上可行的提取方法。

2. 1. 3微生物提取法

研究發(fā)現(xiàn)，帚狀絲抱酵母及其變異株能從植物組織中分離出果膠。將帚狀絲抱酵母接種到植物組織，經靜止、攪拌、振蕩培養(yǎng)或在酵母培養(yǎng)基中培養(yǎng)。微生物發(fā)酵產生使果膠從植物組織中游離出來的酶，它能選擇性地分解植物組織中的復合多糖體，從而有效地提取出植物組織中的果膠。一定時間后過濾培養(yǎng)液，得到果膠提取液。采用微生物發(fā)酵法提取的果膠相對分子質量大，果膠的膠凝度高，質量穩(wěn)定，很有發(fā)展?jié)摿?。高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

2. 1. 4微波提取法

微波提取法即微波輔助提取，是用微波加熱與樣品相接觸的溶劑，將所需化合物從樣品基體中分離進入溶劑。利用微波輔助提取柑橘果膠，電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，微波加熱會破壞原料的薄壁組織細胞。經微波處理過的原料多孔滲透性和吸水能力都有提高，加熱處理還可滅活果膠酶。實驗表明，經微波處理后果膠的提取率提高，質量也較好，酯化度高，相對分子質量大，膠凝強度大。董某利用微波輔助提取香蕉皮中的果膠，最佳條件為微波加熱時間90 s，輻射溫度90℃提取劑pH2，料液比1：3李某利用微波輔助提取法從檸檬中提取果膠，最佳條件為微波功率600w料液比1：3微波處理時間5 8s，處理次數(shù)3次，果膠產率較酸提取法提高了118.31%。微波法提取果膠選擇性強，操作時間短，與傳統(tǒng)的酸提取法相比，提取時間由1~2h縮短為幾十秒鐘;溶劑用量小，受熱均勻，目標組分得率高，而且不會破壞果膠的長鏈結構，收率和質量都有提高，是一種可行的方法。

2. 1. 5酶提取法

其一般步驟是，在磨成粉的原料中加入含有酶的緩沖流于恒溫水浴振蕩器內提取。反應結束后抽濾，乙醇沉淀，過濾分離，干燥，粉碎得果膠成品。分別用0.1mol/L鹽酸(酸法)、纖維素酶、半纖維素酶和糖普酶(酶法)從南瓜提取果膠，結果表明，酶法提取果膠的產量高于酸法，其中纖維素酶的產量最高，是酸法的2倍多;酶法提取的果膠，多聚半乳糖醛酸的含量低于酸法提取的。由于酶法提取果膠反應時間較長，酶制劑用量大，阻礙了其在國內的應用。但將酸法與酶法結合先用酸法提取少量果膠，再用酶法提取剩余的果膠，將大大縮短反應時間，減少酶的用量。今后隨著酶制劑成本的不斷降低，酶法提取果膠將有很好的發(fā)展前景。

2. 1. 7超聲波提取法

超聲波提取法又稱超聲波輔助提取法，超聲波頻率一般在20kHz以上，在水中傳播可產生釋放巨大能量的激化和突發(fā)，即“空化效應氣可產生高達數(shù)百個大氣壓的局部瞬問壓力，形成沖擊波，使固體表面及液體介質受到極大沖擊，細胞破碎，溶出植物有效成分。萬某等利用超聲波提取新鮮檸檬皮中的果膠，確定最佳工藝條件為超聲波輸出功率500 W料液比1：3,超聲處理過程中的溫度50℃，超聲時間4s間歇時間3s總工作時間42 min張某等，利用超聲波提取菠蘿皮渣中的果膠，最佳提取條件為草酸按濃度0.4%，pH5.0溫度70獄超聲波提取時間90 min料液比1：40超聲頻率47kHz產率達1.7%。丁某等利用超聲波清洗器從佛手瓜中提取果膠，確定最佳提取條件為超聲波時間40 min功率60%，溫度65℃產率達3.48%，而且所得果膠色澤良好。黃某等利用超聲波法從西番蓮果皮中提取果膠，確定最佳提取條件為超聲波功率2 00W,超聲波處理時間35 min料液比1：20提取溫度40℃，pH1. 5,產率達2. 51%。與傳統(tǒng)提取法方法相比，超聲波提取法提取時問短、產率高、無需加熱，而且超聲波提取的果膠色澤淺，灰分低，粘度高。高效離心萃取機處理果膠提取技術研究進展

2. 2果膠的脫色

由于植物細胞中含有大量的色素，因此在提取果膠的過程中不可避免的將植物中的色素一起提取出來。果膠的色澤對果膠的質量有較大的影響，這也是國產果膠質量不如進口果膠的原因之一。因此在果膠生產過程中必須要對果膠提取液進行脫色處理。目前工業(yè)上采用的脫色方法又如下幾種。

2. 2. 1活性炭脫色

活性炭是一種黑色粉狀、粒狀或丸狀的無定形具有多孔的碳具有豐富的孔隙結構和較大的比表面積，有很強的吸附性能力。在