柑桔果皮中果膠的提取和應用

柑桔皮中果膠的提取與應用柑橘果皮中果膠的提取和應用柑桔果皮中果膠的提取與應用綜述摘要：1825年,Bracennot首次從胡蘿卜肉質根中提取出一種物質,能夠形成凝膠,于是他將該物質命名為“Peetin”,中文譯名為“果膠”。同時,Barcennot用自己提出的果膠制成了“人造膠凍”。此后,許多化學家研究果膠,并在食品工業(yè)中得到了廣泛應用。自然界許多水果中和植物組織中都或多或少的含有果膠，從而可以利用含豐富的果膠或殘次落果、果皮種子殘渣等作原料生產(chǎn)果膠。一般采用柑橘皮、蘋果榨汁后的廢渣等。當前國內真正富有工業(yè)提取價值的柑橘類，包括葡萄、柚、橙、蜜柑、檸檬等，不過向日葵植物的廢棄物也是高質量低脂果膠的潛在資源。世界上柑桔年產(chǎn)量超過5×108噸，其果皮約占20%，為提取果膠提供了豐富的原料，所以本實驗采用橘皮為原料，采用酸法萃取，酒精沉淀這一簡單的工藝路線來提取果膠。一果膠的存在果膠廣泛存在于水果和蔬菜中，它本質上是一種線型多糖聚合物，含有數(shù)百至約1000個脫水半乳糖醛酸殘基，平均分子量大約在50000~180000之間，其PKa值為3.5，D-半乳糖醛酸是果膠的主要組成部分，也有一些共性糖存在于果膠中。果膠在植物體中的存在一般有三種形式：1.原果膠：原果膠呈長鏈存在,是與纖維素等細胞壁組成結合在一起的多聚半乳糖醛酸,少部分發(fā)生甲釀化,不溶于水,只存在于細胞壁中；2.果膠：果膠亦呈長鏈存在,羧基已發(fā)生不同程度甲酩化的多聚半乳糖醛酸,溶于水,存在于細胞汁液中；3.果膠酸：這是羧基完全游離的多聚半乳糖醛酸長鏈,微溶于水,細胞壁與細胞液中均有。未成熟的柑橘皮中，果膠主要以原果膠的形式存在于細胞壁中，其分子中有少部分羧基發(fā)生甲酯化，不溶于水；在柑橘的逐漸成熟過程中，果膠酶將原果膠分解為可溶性果膠存在于細胞汁液中，其羧基已發(fā)生不同程度的甲酯化；最后，果膠分解為微溶于水的果膠酸，其分子結構中的羧基呈完全游離的狀態(tài)，分布于細胞壁與細胞液中。因此，在七分熟左右的柑橘皮中提取的果膠質量較好，但是柑橘一般在基本成熟后采摘，使得果膠質量有所下降。二果膠的理化性質果膠是由150-500個α-Ｄ-半乳糖醛酸基通過α-1,4糖苷鍵連接而成的分子線性多糖類物質。它一般以原果膠、果膠和果膠酸3種形式存在于橘皮組織內，它們均是呈長鏈存在的多聚半乳糖醛酸，溶解度和甲酯化程度存在差異。純果膠一般為白色或淡黃色，無固定的溶解度和熔點，無毒，溶于熱水，微溶于冷水，在20倍水中幾乎完全溶解形成一種黏性液體，對石蕊顯酸性，不溶于乙醇與甘油等有機溶劑，在適度的酸性條件下穩(wěn)定，而在堿性條件下易分解。原果膠不溶于水，用酸水解時（2）酸法萃取：將洗凈曬干的果皮放入燒杯中，加0.25%-0.3%HCl溶液60ml（以浸沒果皮為準），PH值控制在2.0～2.5，加熱到90℃左右，提膠1h（由于加熱，水分和鹽酸揮發(fā)，引起PH值變化，因此在此提取過程中要不斷補充水分和鹽酸，以控制PH在2.0-2.5），趁熱用100目尼龍布或四層紗布過濾。（3）脫色：在上述濾液中加1.5%-2%的活性炭于80℃加熱20分鐘進行脫色，以除去色素和異味等，趁熱抽濾。因膠狀物很容易堵塞濾紙使用過濾困難，這時可加入濾液量2%-4%的硅藻土做助濾劑，幫助過濾。如果萃取液清澈透明，則可不用脫色。（4）酒精沉淀：將脫色后的溶液冷卻，用冷稀氨水調PH值至3～4，不斷攪拌下加入95%乙醇，按果膠溶液：乙醇=1：1.3（體積比）的量加入，使混合液中酒精的濃度達到50%～60%（可用酒精計測量），然后靜置15min，讓果膠完全沉淀。用100目尼龍布濾取果膠，榨干撮碎，在小酒杯內用10ml95%的酒精使果膠沉淀物脫水。洗滌一次，于尼龍布上榨干待用。酒精廢液回收。（5）干燥：取出果膠，在105℃下烘干至粉狀，計算產(chǎn)率，觀察產(chǎn)品的外觀和質量。果膠的其他提取方法四果膠的其他提取方法果膠的提取方法有酶解法、離子交換法、膜分離技術、微波提取法、微生物法、化學鐵鹽法。1酶解法由于果膠分子與鈣鎂及鐵離子結合、纖維素和半纖維素等細胞壁多糖與果膠分子形成共價鍵等等，而使果膠以原果膠的形式存在，用酶適當處理后，由于細胞壁降解，可簡化工藝，提高果膠產(chǎn)出率。2離子交換法離子交換法是利用溶液中各種帶電粒子與離子交換劑之間結合力的差異進行物質分離的操作方法。據(jù)美國專利報道，用離子交換樹脂法提取果膠，果膠得率及凝膠度比酸法提取高得多。3微波提取法微波提取法即微波輔助提取，是用微波能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。產(chǎn)品質量好，果膠灰分比傳統(tǒng)低。具有選擇性強，操作時間短，溶劑使用量小，受熱均勻，目標得率高的特點。4微生物法微生物提取法的過程即微生物發(fā)酵的過程，其原理是：微生物發(fā)酵產(chǎn)生使果膠從植物組織中游離出來的酶，經(jīng)一段時間的發(fā)酵培養(yǎng)，達到提取果膠的目的。該法萃取的果膠分子量大，膠凝度提高，質量穩(wěn)定，萃取液中果皮不破碎，也不需要進行熱、酸處理，易分離萃取完全。5化學鐵鹽法本法是在按傳統(tǒng)法用酸浸取柑桔皮后，用鐵鹽鹽析沉淀出果膠，從而省掉稀酸濃縮工序，減少乙酸回收量，節(jié)省能耗，從而可以降低生產(chǎn)成本。6膜分離法膜分離法的原理是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集。它是一種分子水平上的分離技術，將提取得到的粗果膠提取液通過膜來達到果膠與其他物質的分離，再經(jīng)過干燥即得果膠產(chǎn)品。五果膠在食品工業(yè)中的應用果膠在食品工業(yè)中的重要性在于其溶液在一定條件下具有生產(chǎn)凝膠的能力，在食品加工中，果膠一般作為凝膠劑獲得較多的應用，因此廣泛應用于果醬、果凍、軟糖和飲料等制品中。其次還可用作為增稠劑和穩(wěn)定劑添加在果汁和乳制品中。果膠絕大部分用于食品工業(yè)，少量用于藥品和化妝品生產(chǎn)。果膠在食品中的具體應用（1）棒冰，用量為0.05%-0.2%；（2）果醬，用量為0.2%-0.3%；（3）果凍，用量為0.3%-0.8%；（4）乳酸飲料，用量為0.1%-0.4%；（5）果汁，用量為0.05%-0.2%；（6）帶果肉型飲料，用量0.1%-0.2%；（7）軟糖，用量為0.8%-2%；（8）烘烤食品，用量為面粉的1.5%左右。參考文獻［1］張鴻發(fā),勵建榮,周勤,徐善超.從柑桔皮中提取果膠的工藝研究.食品科技,2000,6:67～68.［2］孫洪友.化學鐵鹽法從柑桔皮中提取果膠新技術