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香蕉皮中果膠的提取工藝實(shí)證研究摘要香蕉皮是香蕉食用和加工后的廢棄物,若得不到及時(shí)處理不僅浪費(fèi)資源而且污染環(huán)境,香蕉皮中果膠含量較高,若進(jìn)行提取并加以利用,將會(huì)給香蕉皮的綜合利用提供新的途徑,促進(jìn)香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前,香蕉皮的綜合利用還不夠充分,且香蕉皮中富含果膠,可作為制備果膠的原材料。綜上,本文采用單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)法確定香蕉皮中果膠提取的最佳提取工藝,結(jié)果表明最優(yōu)參數(shù)為:料液比為1:13(g/ml)、PH2.0、提取時(shí)間1.5h、提取溫度85℃,在此條件下測(cè)得香蕉皮果膠提取率達(dá)13.98%。關(guān)鍵詞:香蕉皮;果膠;提取率;鹽析法;單因素試驗(yàn);正交試驗(yàn)法目錄TOC\o"1-4"\h\u摘要 V1緒論1.1研究目的意義香蕉,芭蕉科芭蕉屬植物,又指其果實(shí),盛產(chǎn)于熱帶、亞熱帶,近年來(lái)我國(guó)香蕉種植業(yè)發(fā)展很快,2020年1-7月,全國(guó)香蕉主產(chǎn)區(qū)累計(jì)總產(chǎn)量534.8萬(wàn)噸,較2019年減少10.1%,其中:廣東230.0萬(wàn)噸,同比減少14.8%;海南108.4萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)0.4%;云南149.0萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)0.7%;廣西30.5萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)38.6%;福建16.9萬(wàn)噸,同比減少64.0%。從交易動(dòng)態(tài)來(lái)看:7月,全國(guó)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)香蕉總交易量達(dá)8.5萬(wàn)噸,較2019年下降16.7%,環(huán)比增長(zhǎng)1.2%;總交易價(jià)值37620.9萬(wàn)元,同比下降26.0%,環(huán)比下降8.4%。日平均價(jià)格最高為4.7元/公斤,最低為4.2元/公斤,全月平均價(jià)格為4.5元/公斤,同比下跌10.0%,環(huán)比下跌8.2%。我國(guó)南方的香蕉資源十分豐富。由于香蕉躍變型果實(shí),長(zhǎng)期保存和運(yùn)輸比較困難,因此除鮮食外,另?yè)?jù)試驗(yàn)研究還可加工成香蕉粉、香蕉汁等。在香蕉果實(shí)中,香蕉皮約占果重的40%,據(jù)報(bào)道,香蕉皮除含水分外,還含有一定量的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、灰分以及維生素、微量元素和果膠。在大規(guī)模香蕉果肉加工中,香蕉皮若不及時(shí)處理,會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,香蕉皮中豐富的營(yíng)養(yǎng)成分的丟棄也是資源的巨大浪費(fèi),香蕉皮中果膠含量較高,若進(jìn)行提取并加以利用,將會(huì)給香蕉皮綜合利用提供新的途徑。果膠本質(zhì)上屬于天然的高分子化合物,其是對(duì)D-吡喃半乳糖醛酸按照1,4甙鏈連接得到的長(zhǎng)鏈,通常以部分甲酯化狀態(tài)存在,分子式是C14n+14H2On+22O12n+13(n=30~300),在相對(duì)分子質(zhì)量方面,數(shù)值處于50000~300000之間。果膠因具有良好的乳化、增稠、穩(wěn)定和凝膠作用,被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中,作為糖果、果凍、果汁、罐頭及飲料的膠凝劑、增果膠作為一種大分子多糖物,在性能方面表現(xiàn)出極佳的凝膠、增稠、穩(wěn)定等效用,所以在諸如食品、化工、紡織等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛運(yùn)用。現(xiàn)今,國(guó)內(nèi)主要利用檸檬、柑桔類(lèi)及蘋(píng)果榨汁后的殘?jiān)?jīng)干燥后送到果膠制造廠制造果膠,在質(zhì)量方面,干擾因素大致有兩種,其一為原料類(lèi)別,其二是干燥前物質(zhì)質(zhì)量,所以,在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較差。綜上,本文優(yōu)化了香蕉皮中提取果膠的最佳條件,從而讓香蕉能得到更好的運(yùn)用,并給后續(xù)展開(kāi)深層次的香蕉果膠研究提供參照,為從副產(chǎn)物香蕉皮中提取果膠提供技術(shù)參考。1.2研究背景1.2.1香蕉皮的利用價(jià)值香蕉皮中富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖以及K、Ca、Mg、S、Fe、Zn等十幾種元素,可作為潛在的資源與原材料。香蕉皮具有許多功效:(1)治皮膚瘙癢癥,香蕉皮中含有蕉皮素,它可以抑制細(xì)菌和真菌滋生?;颊呖梢跃x新鮮的香蕉皮在皮膚瘙癢處(腳癬,手癬,體癬等)反復(fù)摩擦,或搗成泥末,或是煎水洗,連用數(shù)日,即可奏效。(2)治口腔潰瘍,香蕉皮是一味很好的中藥,其干品加上另一味中藥名叫:火炭母(又叫火炭毛)的一起煲水,加適量紅糖調(diào)味,喝了可以治口腔發(fā)炎,潰瘍,還有通便的作用。(3)治手足皮膚皸裂,在每次用熱水擦手、足后,用香蕉皮的內(nèi)側(cè)在手上進(jìn)行摩擦,可防止手、足的皮膚皸裂。如果已經(jīng)有裂口了,可將香蕉皮直接在裂口處摩擦,一般連用數(shù)次即可治。(4)治痔瘡和便血,將兩條香蕉連皮放在火上烤,然后趁熱吃,可改善痔瘡及便血。(5)治高血壓,取香蕉皮30到60g,煎湯服用,可治高血壓。(6)香蕉皮含有豐富的鎂,硫磺,磷,鋅,氨基酸等多種營(yíng)養(yǎng)礦物質(zhì),這些正是蘭花所需要的。(7)香蕉皮中含有蕉皮素,它可以抑制細(xì)菌和真菌滋生。香蕉皮還有諸多營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,香蕉皮中含有多糖、蛋白質(zhì)、維生素C等營(yíng)養(yǎng)成分,糖尿病人不宜食用。把香蕉皮和冰糖一起加水煎燉,每天喝兩次,能醫(yī)治風(fēng)火牙痛,還有擴(kuò)張血管的作用,可以輔助降血壓、防治中風(fēng)和心絞痛。醉酒后,喝上一碗,還能清利頭目。香蕉皮中的血清素緊密聯(lián)系著人體睡眠和覺(jué)醒的良好循環(huán)。在清醒和活動(dòng)時(shí),大腦中的血清素水平最高,但在進(jìn)入深度睡眠階段時(shí)幾乎不存在。在睡眠期間,人體的褪黑素水平急劇提高。褪黑素的產(chǎn)生取決于它的松果腺合成,是由血清素提供能量的。盡管光線增加血清素分泌,但黑暗促進(jìn)褪黑素合成。這兩種神經(jīng)傳遞素是維持睡眠循環(huán)的關(guān)鍵,而且香蕉皮提取物中富含的血清素,有助于緩解抑郁癥。香蕉皮中的葉黃素可以保護(hù)眼睛細(xì)胞免受紫外線傷害。香蕉皮煮水并沒(méi)有大家想象的那樣難喝,相反對(duì)人體卻有很大的益處。營(yíng)養(yǎng)專(zhuān)家指出,香蕉皮煮水可以喝,其實(shí)平常的時(shí)候我們還可以用香加皮來(lái)擦皮鞋、皮衣、皮沙發(fā),這對(duì)皮質(zhì)產(chǎn)品有一定的保養(yǎng)作用,而且用香蕉皮擦后感覺(jué)皮質(zhì)會(huì)很亮。1.2.2果膠果膠是一種天然線性高分子化合物[1],廣泛存在于植物的果實(shí)、根、莖、葉中,是細(xì)胞壁的組成成分,伴隨纖維素的存在,在植物組織細(xì)胞間起粘合作用。在食品、醫(yī)藥和其他工業(yè)中起重要作用。從性能上看,果膠在穩(wěn)定性、粘性以及溶水性方面表現(xiàn)出色,所以大量運(yùn)用到食品添加劑領(lǐng)域里,將其當(dāng)作制作果凍、飲料、烘培制品、糖果以及乳制品等食品的穩(wěn)定劑以及增稠劑使用,從而強(qiáng)化了食品的穩(wěn)定性,也改善了產(chǎn)品的口感,但香蕉皮通常無(wú)法的得到全部再利用,絕大部分均直接當(dāng)作垃圾處理了,由此不僅浪費(fèi)了資源,而且破壞了環(huán)境。所以,在現(xiàn)今學(xué)術(shù)界已經(jīng)形成了怎樣依托香蕉皮進(jìn)行果膠生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)變廢為寶,使其經(jīng)濟(jì)效益得到最大化發(fā)揮的研究?,F(xiàn)今,在提取果膠方面,海內(nèi)外學(xué)術(shù)界常用的方法大致有四種,其一為酸水解沉淀法[2],其二則是微生物法[4],其三則是離子交換樹(shù)脂法,最后為微波輔助法[3]。果膠也是人體第七大營(yíng)養(yǎng)素膳食纖維的關(guān)鍵構(gòu)成部分之一,具有抗腹瀉、防癌、治療糖尿病、減肥等功效,其功能性質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用日益受到重視。食品工業(yè)中果膠主要作為酸性條件下的膠凝劑和穩(wěn)定劑。作為一種重要的食品添加劑,果膠在全世界的年需求量大約在16000t以上。利用香蕉皮提取果膠,不僅可以及時(shí)處理香蕉加工產(chǎn)生的蕉皮,避免環(huán)境污染,還可以提高香蕉加工的經(jīng)濟(jì)效益,是一項(xiàng)極有意義的研究。通常情況下,果皮作為果膠主要存在場(chǎng)所,為食品加工廠的副產(chǎn)物,因此,從果皮中提取果膠成分,可以變廢為寶。學(xué)者王辰等人采用傳統(tǒng)的鹽酸提取法從而實(shí)現(xiàn)了由香蕉皮里提取果膠的成果。學(xué)者邱禮平等采用以上四種常用的方法分別完成果膠的提取,并分析果膠結(jié)構(gòu),結(jié)果表明酸解鹽析法提取果膠效果最好,得率達(dá)1.311%。于海蓮等采用超聲波輔助硫酸鋁沉淀法對(duì)香蕉皮中的果膠進(jìn)行提取,果膠的產(chǎn)率為鮮果皮的3.2%。學(xué)者鄧紅梅等人對(duì)果膠酸法這一提取工藝進(jìn)行了改善,從而使果膠產(chǎn)率得到了提升。何立堅(jiān)等人由各個(gè)視角出發(fā)從而完成了超聲輔助法提取果膠的研究,獲得了差異化的提取結(jié)果[5-6],2018年抗新新等[7]以劍麻膏為原料,選擇使用酸解法完成了果膠的提取。杜國(guó)軍[8]則將甜菜干粕當(dāng)作原料,并運(yùn)用檸檬酸-纖維素酶法從而完成果膠提取,該工藝產(chǎn)率數(shù)值是26.79%。海外研究人員Hastutib等[9]綜合對(duì)比了由胡蘿卜皮里提取的果膠同商業(yè)果膠兩種類(lèi)別果膠關(guān)于Pb(II)的吸附效果方面的對(duì)比探究,研究表明,在Pb(II)吸附量方面,二者的表現(xiàn)分別是16.6Kj/mol、21.09Kj/mol;WangRuhai等[10]對(duì)果膠在非晶態(tài)Fe/Al氫氧化物上的吸附狀況展開(kāi)了研究;SourbhThukar等[11]探究了將果膠作為基礎(chǔ)原料得到的水凝膠在消除水溶液里有毒污染物的狀況,并進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)。吳莎極[12]以動(dòng)物體為實(shí)驗(yàn)對(duì)象展開(kāi)體內(nèi)外模擬實(shí)驗(yàn),從而完成了有關(guān)佛手果皮渣的改性果膠在吸收鎘方面的表現(xiàn)狀況的研究。SoohwanAhn等[13]對(duì)果膠在抗氧化、多酚結(jié)合以及離子誘導(dǎo)凝膠三方面的能力展開(kāi)了研究;AlondraMIdrovoEncalada等學(xué)者針對(duì)由胡蘿卜中提取的果膠在抗氧化方面的表現(xiàn)狀況展開(kāi)了系統(tǒng)探索;黃紅焰等人以動(dòng)物為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,從而完成了由楊梅里提取的果膠在實(shí)驗(yàn)鼠血漿膽固醇和各項(xiàng)血脂指標(biāo)方面進(jìn)行了探究,實(shí)現(xiàn)了果膠在提升實(shí)驗(yàn)鼠抗氧化方面以及規(guī)避DNA損傷方面的研究,并對(duì)后續(xù)展開(kāi)抗氧化果膠產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了參考。果膠在香蕉等果品的果實(shí)、根莖、葉子中存在較多,本質(zhì)上是多糖類(lèi)化合物。其在健康保護(hù)方面,能夠起到降低膽固醇以及低密度脂蛋白(LDP)的作用,同時(shí)還具有抗腹瀉以及防癌的功效,也能夠幫助血糖降低,改善糖尿病、心血管疾病的治療成效?,F(xiàn)今,在香蕉皮中提取果膠的研究重心在果膠提取的工藝開(kāi)發(fā)方面。對(duì)于果膠,從用途上看是用途眾多,無(wú)論是當(dāng)作添加劑在食品工業(yè)里運(yùn)用,或者是將其運(yùn)用到醫(yī)藥或其余輕工業(yè)領(lǐng)域中,均能發(fā)揮極大的價(jià)值。果膠已經(jīng)受到FAO/WHO食品添加劑聯(lián)合委員會(huì)認(rèn)定是安全的天然食品添加劑,所以能夠在食品工業(yè)領(lǐng)域里放心使用,無(wú)需限定每日食用量,通常當(dāng)作乳化劑、膠凝劑運(yùn)用[14-15]。除此之外,其也為極佳的代脂產(chǎn)品,能夠在不影響感官的狀況下替代部分脂肪,從而幫助肥胖癥的治療。伴隨研究的進(jìn)一步開(kāi)展發(fā)現(xiàn),果膠還具有諸如防癌、預(yù)防高血壓、治療心血管疾病等功效,所以,進(jìn)一步提升了其應(yīng)用價(jià)值,未來(lái)必將擁有光明的前景,發(fā)展空間不可限量。1.3研究現(xiàn)狀果膠在全世界范圍內(nèi)只有美國(guó)、德國(guó)、丹麥、瑞士四國(guó)的5企業(yè)掌握生產(chǎn)技術(shù)。據(jù)報(bào)道,全世界果膠的年需求量近4.5萬(wàn)t,目前我國(guó)每年約消耗果膠1500t以上,其中80%從國(guó)外進(jìn)口。果膠作為食品添加劑,其需求量在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將以每年15%的速度增長(zhǎng)。因進(jìn)口果膠的價(jià)格是國(guó)產(chǎn)果膠價(jià)格的1-2倍,所以生產(chǎn)中迫切需要低價(jià)、高質(zhì)量的國(guó)產(chǎn)果膠,增加果膠產(chǎn)量、改善果膠質(zhì)量是我國(guó)果膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心所在,提升國(guó)內(nèi)充裕的果膠資源利用率,制造出優(yōu)質(zhì)果膠,達(dá)到海內(nèi)外市場(chǎng)需求,符合我國(guó)食品添加劑行業(yè)的發(fā)展方向。近年來(lái),在食品等領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)果膠生產(chǎn)現(xiàn)狀為:生產(chǎn)企業(yè)為數(shù)不多,生產(chǎn)規(guī)模小,生產(chǎn)技術(shù)工藝相對(duì)落后,優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品少,生產(chǎn)技術(shù)工藝中仍有部分問(wèn)題尚未解決。相對(duì)于國(guó)外,中國(guó)果膠的研究開(kāi)發(fā)很晚,生產(chǎn)技術(shù)不成熟,現(xiàn)在的很多技術(shù)都是在借鑒國(guó)外生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,同時(shí)在生產(chǎn)上,近幾年才剛剛形成生產(chǎn)規(guī)模,再加上技術(shù)的低等,其生產(chǎn)的產(chǎn)品主要在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)售。目前,部分低端產(chǎn)品仍然在使用CMC,絕大部分酸乳制品所使用的增稠穩(wěn)定劑多以CMC與其復(fù)配物為主,與國(guó)外乳品質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)水平相比差距甚大,因此增加果膠在乳品中的應(yīng)用,提高乳品檔次,開(kāi)發(fā)更好更富營(yíng)養(yǎng)的乳品新品成為當(dāng)前的主要趨勢(shì)。在水果加工業(yè)領(lǐng)域中,其規(guī)模以及制造出產(chǎn)品的品質(zhì)不斷提升,從而致使出現(xiàn)了許多諸如水果皮、根莖等廢棄物。如果僅僅將其當(dāng)作動(dòng)物飼料粗放處理,顯然未充分發(fā)揮出其經(jīng)濟(jì)收益,不僅是資源的浪費(fèi),也污染了環(huán)境。所以長(zhǎng)期以來(lái),在水果加工產(chǎn)業(yè)中持續(xù)在挖掘副產(chǎn)物利用工藝。經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)踐表明,廢棄物通常是未開(kāi)發(fā)出合理方式處理的重要自然資源,例在水果類(lèi)廢棄物中涵蓋大量果膠便是如此,因此,針對(duì)果膠的研究也逐漸增加,關(guān)于將其作為替代資源的研究也成為了熱點(diǎn)。對(duì)于果膠而言,已有大量關(guān)于提取方法的研究成果面世,簡(jiǎn)單歸納大致可劃分成兩個(gè)步驟[16]:首先對(duì)篩選獲取到的原料進(jìn)行清潔處理,隨后采取化學(xué)、物理或者生物等相關(guān)方法從而將果膠由原料里分解,從而得到水溶性果膠;隨后把得到的水溶性果膠展開(kāi)濃縮、沉淀、分離、提純以及烘干等處理之后獲得成品。參照研究報(bào)告能夠發(fā)現(xiàn),各研究人員借助對(duì)香蕉副產(chǎn)物里蘊(yùn)含的果膠特性的研究,從而證明了由香蕉皮里提取得到的果膠能夠滿足食品工業(yè)使用。即使在上述研究成果下,對(duì)于不同水果的廢棄物也有極大的研究?jī)r(jià)值,尤其在其副產(chǎn)品轉(zhuǎn)換方面還存在極大的挖掘空間,但果膠因?yàn)槠淠軌蛟谑称?、醫(yī)藥以及其余輕工業(yè)中廣泛運(yùn)用,所以是更值得研究的。現(xiàn)今全球開(kāi)發(fā)出了眾多從植物組織里提取果膠的辦法,上述辦法具體提取過(guò)程主要按照以下步驟展開(kāi):首先對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理,隨后完成清潔作業(yè),再對(duì)果膠進(jìn)行提取,對(duì)提取得到的懸浮液進(jìn)行過(guò)濾作業(yè),接下來(lái)采取真空濃縮,隨后執(zhí)行冷卻與沉淀作業(yè),最終得到產(chǎn)品。2試驗(yàn)材料與方法2.1儀器設(shè)備GZX-9070MBE型鼓風(fēng)干燥箱:上海博訊;LD5-10型離心機(jī):北京京立離心機(jī)有限公司;HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋:常州國(guó)華電器有限公司;SE602F型電子分析天平:奧豪斯儀器有限公司;SHZ-D型循環(huán)水真空泵:鞏義市予華儀器有限公司;FZ102型食物粉碎機(jī):天津儀器有限公司。2.2試劑Hcl(濃)、無(wú)水C2h6o、Al2(So4)3、Noah,全部是國(guó)產(chǎn)分析純;活性炭。2.3工藝流程香蕉皮→粉碎→調(diào)酸→萃取→過(guò)濾→脫色→加鹽沉析→過(guò)濾→洗滌→沉淀→分離→脫鹽(鋁)→過(guò)濾→烘干、粉碎→成品2.4操作要點(diǎn)2.4.1原料預(yù)處理將香蕉皮通過(guò)清水進(jìn)行漂洗作業(yè),除去泥沙、灰塵等雜質(zhì),在溫度處于80℃的環(huán)境中持續(xù)烘干作業(yè)10h,隨后將其取出并進(jìn)行粉碎作業(yè),再借用直徑處于1mm的濾篩進(jìn)行篩選。精確稱(chēng)取干香蕉皮粉2g,按照1:30~1∶110的區(qū)間質(zhì)量比例向其中添加蒸餾水,同時(shí)在室溫環(huán)境狀況下添加鹽酸進(jìn)行PH值調(diào)整,使其PH值處于1.0~3.0,由此完成果膠萃取樣液制作。隨后打開(kāi)恒溫水浴鍋使其加熱到60~100°C溫度范圍內(nèi),再把樣液放置在其中維持30~110min,由此完成萃取,上述過(guò)程是將水不溶性果膠吵著水溶性果膠方向轉(zhuǎn)換,同時(shí)也使水溶性果膠狀態(tài)轉(zhuǎn)換成液相。趁熱取出萃取獲得的漿狀液體,將其放置到數(shù)量為8層的紗布中進(jìn)行過(guò)濾,由此獲得顏色呈淺黃色的液體,此液體便是果膠萃取液。漿狀液體置于8層紗布中壓濾,得淺黃色濾液,棄去濾渣,即得果膠萃取液。2.4.2脫色本試驗(yàn)在脫色方面選擇是活性炭脫色法。利用活性炭的吸附能力,從而能夠完成絕大多數(shù)色素、殘留糖以及一些金屬重離子等雜質(zhì)的過(guò)濾。經(jīng)壓濾制得的果膠萃取液色澤較深,因此,在果膠萃取液中按2.0%比例加入活性炭,在溫度80℃下保溫30min。然后用低速離心機(jī)離心(轉(zhuǎn)速4000r/min)10min,分離出果膠—活性炭混合液,取上清液,即得色澤淺淡澄清的果膠萃取液。2.4.3加鹽沉析將果膠萃取液進(jìn)行加溫作業(yè),使其溫度上升至75°C,隨后依照6%的比例加入硫酸鋁并充分?jǐn)嚢枳屍涞玫匠浞秩芙?。因溫度?duì)PH值產(chǎn)生的干擾很大,所以需首先對(duì)果膠萃取液執(zhí)行降溫作業(yè),使其溫度降至室溫,然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)萃取液pH值為4.5左右,此時(shí)有白色絮狀沉淀物形成,保持30min的靜止時(shí)長(zhǎng),隨后借助離心機(jī)執(zhí)行5min離心(轉(zhuǎn)速3000r/min)作業(yè),再借助蒸餾水對(duì)其執(zhí)行洗滌作業(yè)兩次,去掉上清液,即得白色的果膠酸鋁。2.4.4脫鹽從性質(zhì)上來(lái)看,果膠酸鋁是不溶性的,所以需運(yùn)用酸性醇洗,將果膠酸鋁里的鋁離子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)置換出來(lái),再結(jié)合果膠不溶性進(jìn)而得到果膠。在品質(zhì)確保方面,脫鹽液起著關(guān)鍵的作用,其酸度狀況對(duì)脫鹽的效果和得到的果膠的顏色保持著極高的聯(lián)系,所以,要想取得極佳的脫鹽成效,需按照3ml鹽酸、60ml乙醇、37ml水的比例調(diào)制脫鹽液,隨后嚴(yán)格按照20mL脫鹽液/1g果膠的比例從而執(zhí)行果膠酸鋁的洗滌作業(yè),保持時(shí)長(zhǎng)35分鐘的攪拌作業(yè),以確保脫鹽徹底。結(jié)束上述步驟后再選用離心機(jī)執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)5分鐘的離心作業(yè),離心機(jī)參數(shù)方面設(shè)定為3000r/min,經(jīng)過(guò)離心分離獲得的產(chǎn)物再使用無(wú)水乙醇執(zhí)行兩次洗滌作業(yè),再離心分離;最后再用蒸餾水洗滌3次,再離心分離。經(jīng)過(guò)離心處理后得到沉淀物,將其取出放置在溫度處于60~70°C的環(huán)境中執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)8~10h的烘干作業(yè),最后執(zhí)行粉碎作業(yè)便得到需求的果膠。2.5單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)2.5.1料液比對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響控制水浴溫度為85℃,提取時(shí)間為2.0h,pH為2.0,分別采用不同的料液比1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15稱(chēng)重并計(jì)算提取率。2.5.2pH對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響控制水浴溫度為85℃,提取時(shí)間為2.0h,按照“2.5.1”中得到的最佳料液比進(jìn)行配比采用不同的pH(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5)提取果膠,稱(chēng)重并計(jì)算提取率。2.5.3提取溫度對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響將提取時(shí)長(zhǎng)嚴(yán)格控制在2.0h,按照“2.5.1”和“2.5.2”中得到的最佳pH和料液比來(lái)控制料液比和pH分別采用不同的溫度(55℃、65℃、75℃、85℃、95℃)提取果膠,稱(chēng)重并計(jì)算提取率。2.5.4提取時(shí)間對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響按照上述得到的最佳料液比、pH、提取溫度,分別采用不同的提取時(shí)間(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0h)提取果膠,稱(chēng)重并計(jì)算香蕉皮中果膠的提取率。2.6正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在提取果膠試驗(yàn)過(guò)程中有多個(gè)干擾因子,為了得到優(yōu)化方法,選取提取時(shí)影響較大的4個(gè)因素:料液比、溫度、pH、提取時(shí)間進(jìn)行正交試驗(yàn),因素與水平見(jiàn)表1。表1正交試驗(yàn)因素與水平Table1Factorsandlevelsoforthogonaltests水平因素料液比(A)PH(B)溫度(C)//℃提取時(shí)間(D)//h11:111.0650.521:121.5751.031:132.0851.541:142.5952.02.7指標(biāo)測(cè)定以DP來(lái)表征果膠提取率,如下式所示:式中:MB表征的為提取獲得的果膠質(zhì)量,單位g;ME表征的為原料里存在的果膠質(zhì)量,單位g。3結(jié)果與分析3.1單因素試驗(yàn)結(jié)果分析3.1.1料液比對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響由圖1結(jié)果可知,當(dāng)料液比大于1:13時(shí),提取率隨溶劑的增加而增加;當(dāng)料液比小于1:13時(shí),提取率將會(huì)隨溶劑的增加而趨于平穩(wěn),變化不明顯。料液比過(guò)高,則無(wú)法使果膠充分溶出;料液比過(guò)低,可能會(huì)使其他物質(zhì)溶解于水,產(chǎn)生雜質(zhì),從而降低了提取率。因此,選擇料液比為1:13。圖1料液比對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響Fig.1Effectoftheratioofextractionrateofpectinfrombananapeel3.1.2pH對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響由圖2可知,當(dāng)pH小于1.5時(shí),果膠提取率較低;pH為2.0時(shí),效果最好,可能由于酸度過(guò)高,原果膠水解反應(yīng)過(guò)于強(qiáng)烈,果膠脫酯降解使提取率偏低;pH過(guò)高水解反應(yīng)遲鈍,果膠穩(wěn)定性降低容易水解成果膠酸,產(chǎn)品提取率不僅會(huì)降低,同時(shí)果膠的質(zhì)量也會(huì)減弱,顏色會(huì)加深。因此,pH控制在2.0,果膠的提取率最高。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)此時(shí)提取出的果膠顏色較均勻。圖2pH對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響Fig.2pHEffectonPectinExtractionRateinBananaPeel3.1.3溫度對(duì)香蕉皮中果膠的提取率的影響由圖3可知,在85℃以前,提取率隨溫度升高而增加,但水解速度太慢,提取不完全;85℃以后,提取率隨溫度增加而減少,這可能是由于果膠的耐熱性較差,提取溫度過(guò)高則會(huì)引起果膠本身結(jié)構(gòu)的破壞而使得其提取率降低;從數(shù)據(jù)分析可知,85℃是最佳的提取溫度。圖3水浴溫度對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響Fig.3Effectofwaterbathtemperatureonextractionrateofpectinfrombananapeel3.1.4提取時(shí)間對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響由圖4可知,在提取時(shí)間為1.5h時(shí)提取率最高,提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致果膠物質(zhì)發(fā)生分解從而降低果膠提取率;提取時(shí)間過(guò)短則不能使果膠充溶出。圖4提取時(shí)間對(duì)香蕉皮中果膠提取率的影響Fig.4Effectofextractiontimeonpectinextractionrateinbananapeel3.2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table2Orthogonalexperimentalresults序號(hào)ABCD果膠提取率%111117.02212228.053133310.22414449.45521237.98622148.11723419.52824329.35931348.7510333313.9811331210.051234218.851341428.871442319.011543249.671644139.38K18.698.168.648.60K28.748.638.649.08K39.259.879.339.24K49.239.269.309.00R0.561.710.690.64由表2的正交試驗(yàn)結(jié)果分析可知,以上4種因素在提取率干擾程度方面最大的是PH值,其次是提取的溫度,接著是提取時(shí)間,最后為料液比。提取果膠的最佳條件為B3C3D3A3,即pH2.0、溫度為85℃、提取時(shí)間1.5h、料液比為1:13,此工藝組合再正交中沒(méi)有,對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),提取率明顯提高,可以高達(dá)13.98%。4結(jié)論本文通過(guò)鹽析法來(lái)優(yōu)化香蕉皮中果膠的提取工藝,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn),得出最佳工藝條件是PH2.0、溫度為85℃、提取時(shí)間1.5h、料液比為1:13,在此最優(yōu)條件下果膠提取率達(dá)13.98%。與其他提取方法對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn),鹽析法能夠高效的完成香蕉皮涵蓋的果膠提取作業(yè),在得率方面的數(shù)值也最高,從而給果膠生產(chǎn)工業(yè)開(kāi)創(chuàng)了全新的開(kāi)發(fā)路徑。參考文獻(xiàn)劉文,劉晶晶,趙新節(jié)等.超聲波輔助酸提法提取桃子中的果膠及性質(zhì)研究[J].食品工業(yè),2019.40(3)1-6.劉成梅,劉琪,陳軍等.果膠功能性質(zhì)新進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2019(21):344-351.YUREEWandee,DUDSADEEUttapap,PETRAMischnick.Yieldandstructuralcompositionofpomelopeelpectinsex-tractedunderacidicandalkalineconditions[J].FoodHydrocolloids,2019,87:237-244.洪亞男.豆腐柴葉果膠的提取及其理化特性研究[D].杭州:浙江工商大學(xué),2018.任秋慧,盧韻朵,廖鮮艷,等.酸法提取蘋(píng)果渣中的果膠及其性質(zhì)分析[J].中國(guó)釀造,
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