水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)展

水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)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(jù)有關(guān)專家預(yù)計(jì)果膠的需求量在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)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(jìn)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(chǎn)量和質(zhì)量的新方法和新資源，不僅能為我國食品加工領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用優(yōu)質(zhì)果膠提供理論依據(jù)，而且將推動(dòng)國產(chǎn)果膠生產(chǎn)的發(fā)展。本文介紹了果膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)及提取用原料，以及果膠的應(yīng)用范圍，并結(jié)合國內(nèi)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。水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)展

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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(shí)、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(gòu)成相鄰細(xì)胞中間層粘結(jié)物，把植物組織緊緊的粘結(jié)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(jié)構(gòu)由主鏈和側(cè)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(cè)鏈由短的呈毛發(fā)狀的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖構(gòu)成。復(fù)雜的中性糖側(cè)鏈連在鼠李糖半乳糖醛酸聚糖上。果膠的相對分子質(zhì)量在1萬~40萬之間。蘋果、柑桔等的果實(shí)中果膠含量頗豐。此外，胡羅卜的肉質(zhì)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(chǎn)價(jià)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(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，甘薯渣的果膠含量達(dá)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，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(zhì)，近年來其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)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(jī)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(xué)試劑作用下水解成水溶性果膠。目前，國內(nèi)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(xì)胞中的非水溶性原果膠轉(zhuǎn)化成水溶性果膠，然后在果膠液中加入乙醇或多價(jià)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(shí)間1.5h，提取溫度90℃，提取率達(dá)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(shí)間1. 5h產(chǎn)率達(dá)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(shí)間2h產(chǎn)率可達(dá)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(shí)間2h，料液比1 ：1產(chǎn)率達(dá)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(shí)間1h，pH2. 5,產(chǎn)率達(dá)9%。傳統(tǒng)酸提法的缺點(diǎn)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(zhì)量，影響果膠收率和質(zhì)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(chǎn)周期長，效率低。目前酸提取法正向混合酸提取方向發(fā)展。水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)展

2. 1. 2離子交換樹脂法

果膠類物質(zhì)與細(xì)胞壁半纖維素等共價(jià)鍵結(jié)合，通過次級鍵與細(xì)胞壁其他多聚體通過次級鍵結(jié)合。多價(jià)陽離子特別是鈣離子存在時(shí)，陽離子鍵合引起低酷果膠類物質(zhì)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(jià)陽離子及其他雜質(zhì)對果膠的束縛。而且果皮中多價(jià)金屬離子、低分子物質(zhì)和色素等經(jīng)酸法處理后仍殘留于果膠，影響果膠的品質(zhì)。為解決這些問題，采用了酸水解結(jié)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(fù)合物，然后酸使非水溶性大分子降解，果皮中多價(jià)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(zhì)量和提取率。與單純酸提取法相比，此法提取率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)周期短，工藝簡單，成本低，是經(jīng)濟(jì)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(jīng)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(chǎn)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(fù)合多糖體，從而有效地提取出植物組織中的果膠。一定時(shí)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(zhì)量大，果膠的膠凝度高，質(zhì)量穩(wěn)定，很有發(fā)展?jié)摿?。水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)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(jìn)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(huì)破壞原料的薄壁組織細(xì)胞。經(jīng)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(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)微波處理后果膠的提取率提高，質(zhì)量也較好，酯化度高，相對分子質(zhì)量大，膠凝強(qiáng)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(shí)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(shí)間5 8s，處理次數(shù)3次，果膠產(chǎn)率較酸提取法提高了118.31%。微波法提取果膠選擇性強(qiáng)，操作時(shí)間短，與傳統(tǒng)的酸提取法相比，提取時(shí)間由1~2h縮短為幾十秒鐘;溶劑用量小，受熱均勻，目標(biāo)組分得率高，而且不會(huì)破壞果膠的長鏈結(jié)構(gòu)，收率和質(zhì)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(nèi)提取。反應(yīng)結(jié)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(jié)果表明，酶法提取果膠的產(chǎn)量高于酸法，其中纖維素酶的產(chǎn)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(yīng)時(shí)間較長，酶制劑用量大，阻礙了其在國內(nèi)的應(yīng)用。但將酸法與酶法結(jié)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(yīng)時(shí)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(chǎn)生釋放巨大能量的激化和突發(fā)，即“空化效應(yīng)氣可產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百個(gè)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(zhì)受到極大沖擊，細(xì)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(shí)間4s間歇時(shí)間3s總工作時(shí)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(shí)間90 min料液比1：40超聲頻率47kHz產(chǎn)率達(dá)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(shí)間40 min功率60%，溫度65℃產(chǎn)率達(dá)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(shí)間35 min料液比1：20提取溫度40℃，pH1. 5,產(chǎn)率達(dá)2. 51%。與傳統(tǒng)提取法方法相比，超聲波提取法提取時(shí)問短、產(chǎn)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。水果中果膠提取萃取技術(shù)的研究進(jìn)展

2. 2果膠的脫色

由于植物細(xì)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(zhì)量有較大的影響，這也是國產(chǎn)果膠質(zhì)量不如進(jìn)口果膠的原因之一。因此在果膠生產(chǎn)過程中必須要對果膠提取液進(jìn)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(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有很強(qiáng)的吸附性能力。在食品，制藥等工業(yè)生產(chǎn)的脫色工藝中運(yùn)用廣泛。劉某在對新興蔬菜黃秋葵