重慶奉節(jié)臍橙果皮中果膠的脫色及沉淀方法研究

王云帆 吳 遙 冉 玲 段惠清 張 磊

(1.重慶科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶 401331;2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715)

果膠(pectin)是以D-吡喃半乳糖醛酸為基本單位，廣泛分布于高等植物的根、莖、葉、果中的多糖類(lèi)高分子親水性膠狀化合物中，是細(xì)胞壁的組成成分之一［1-2］。果膠不僅是人體七大營(yíng)養(yǎng)素膳食纖維的主要成分，而且具有良好的抗腹瀉、抗癌、治療糖尿病和減肥等多種作用［3］，在食品工業(yè)中作為膠凝劑和穩(wěn)定劑應(yīng)用廣泛，同時(shí)也是醫(yī)藥和化妝品工業(yè)不可缺少的輔料［4-6］?！胺罟?jié)臍橙”作為重慶市特色水果，橙皮中含有豐富的果膠物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)用草酸銨提取法可從該類(lèi)臍橙中獲得較高的果膠得率。但是果膠的色澤對(duì)果膠的質(zhì)量有較大的影響，從橙皮中提取的果膠一般都不同程度地帶有一點(diǎn)黃色，如果橙皮新鮮則果膠顏色較淺，而存放橙皮中提取的果膠則顏色較深，所以果膠脫色意義重大。本文著重比較活性炭脫色和乙醇脫色對(duì)于該果膠提取的不同效果，進(jìn)一步研究在用乙醇沉淀獲得果膠時(shí)各種因素對(duì)于果膠得率的影響，以便為重慶奉節(jié)臍橙的果膠生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選取重慶奉節(jié)產(chǎn)的臍橙果皮，經(jīng)沸水漂燙10 min，烘干(65℃)后粉碎貯藏備用;無(wú)水乙醇、鹽酸、氨水、草酸銨等試劑均為分析純;活性炭購(gòu)于市場(chǎng)。

砂芯漏斗;100目濾布;722-P可見(jiàn)光分光光度計(jì)(上海現(xiàn)科儀器有限公司);LK-400B型高速中藥粉碎機(jī)(手提式);HH數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠);高速離心機(jī)(Avanti-25型，美國(guó)Beckman公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(RE-52AA型，上海振捷實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);濃縮冷凍干燥系統(tǒng)(SNL216V型，美國(guó)Savant公司)。

1.2 方法

1.2.1 奉節(jié)臍橙果皮中果膠提取工藝流程

新鮮橙皮→沸水漂燙→65℃烘干→粉碎→草酸銨法浸提果膠→浸提液濃縮、脫色→乙醇沉淀→離心分離→真空冷凍干燥→粉碎→果膠

1.2.2 不同脫色方法的比較

(1)活性炭脫色

稱(chēng)取10 g橙皮粉末于1 000 mL燒杯中，在料液比1∶60、pH1.5、80 ℃、120 min 的條件下提取果膠，2 500 r/min離心分離后，得上清液441 mL，取100 mL加入0.7%活性炭(按重量計(jì))，70℃攪拌30 min，用砂芯漏斗過(guò)濾，濾液用乙醇沉淀30 min，100目濾布過(guò)濾后，干燥。

以重量計(jì)果膠得率;配制1%果膠溶液，于655 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。

(2)乙醇脫色

取上述清液100 mL乙醇沉淀，100目濾布過(guò)濾后，沉淀物用95%乙醇洗滌20 min后，100目濾布過(guò)濾干燥。以重量計(jì)果膠得率;配制1%果膠溶液，于655 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。

1.2.3 乙醇沉淀果膠工藝

(1)乙醇濃度對(duì)果膠沉淀的影響

按活性炭脫色的方法得上清液420 mL，平均分成5 份，分別加入 61、76、93、116、145 mL 95%乙醇，最終溶液中乙醇濃度分別為 40%、45%、50%、55%、60%，靜止30 min后，100目濾布過(guò)濾，濾渣真空冷凍干燥，稱(chēng)得果膠質(zhì)量。

(2)溫度對(duì)沉淀的影響

按活性炭脫色的方法得上清液430 mL，平均分成五份于室溫、40、50、60、70℃加入95%乙醇 96 mL，靜止30 min后，100目濾布過(guò)濾，干燥后稱(chēng)得果膠質(zhì)量。

(3)沉淀時(shí)間對(duì)果膠沉淀的影響

按1.2.2的方法得上清液460 mL，平均分成5份加入95%乙醇102 mL，分別靜止10、20、30、40、50 min后，100目過(guò)濾，干燥后稱(chēng)得果膠質(zhì)量。

(4)pH對(duì)果膠沉淀的影響

按1.2.2的方法得上清液425 mL，平均分成五份，加入95%乙醇95 mL，用鹽酸和氨水調(diào)節(jié)pH分別在0.5、1.5、2.5、3.5 的條件下，靜止 30 min，100目過(guò)濾，干燥后稱(chēng)得果膠質(zhì)量。

1.2.4 奉節(jié)臍橙皮果膠制品的理化性質(zhì)測(cè)定

果膠半乳糖醛酸含量按文獻(xiàn)［7］的方法測(cè)定;含水量、pH值按文獻(xiàn)［8］的方法測(cè)定;總灰分按文獻(xiàn)［9］的方法測(cè)定;甲氧基含量按文獻(xiàn)［10］的方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫色方法結(jié)果分析

2.1.1 脫色方法對(duì)果膠得率的影響

如圖1所示，活性炭脫色對(duì)果膠得率的影響較大，脫色后果膠損失2.0%，這是因?yàn)榛钚蕴吭诿撋倪^(guò)程中會(huì)吸附部分果膠分子從而降低得率;乙醇洗滌對(duì)果膠得率影響較小，可能在固液分離過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生果膠的流失，所以導(dǎo)致脫色后果膠損失0.2%。

圖1 不同脫色處理的果膠得率對(duì)比

2.1.2 脫色效果比較

如圖2所示，乙醇洗滌后的果膠溶液吸光度小，為0.025;而活性炭脫色的吸光度大，為0.045。從圖3可明顯看出乙醇洗滌后果膠顏色較淺，而活性炭脫色后果膠顏色變黑，原因可能是活性炭在和果膠溶液分離過(guò)程中，炭殘留量較大，而使果膠略帶黑色，降低脫色效果，所以應(yīng)選乙醇脫色。

圖2 不同脫色方法的果膠吸光度比較

圖3 脫色后的果膠

2.2 乙醇沉淀果膠工藝研究結(jié)果分析

2.2.1 乙醇濃度對(duì)果膠沉淀的影響

如圖4所示，乙醇濃度小于50%時(shí)，濃度對(duì)果膠的得率的影響較大，而當(dāng)濃度超過(guò)50%后，乙醇濃度對(duì)果膠得率的影響不大。乙醇濃度為50%時(shí)，果膠得率為16.01%;濃度為60%時(shí)，果膠得率為16.62%，果膠得率只相差0.6%?？紤]到生產(chǎn)成本，乙醇濃度為50%較好。

圖4 乙醇濃度對(duì)果膠得率的影響

2.2.2 溫度對(duì)果膠沉淀的影響

當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度從30℃上升到70℃的過(guò)程中，果膠得率在16% ～17%之間變化，可推知沉淀溫度對(duì)果膠得率幾乎沒(méi)有影響，沉淀溫度為室溫即可。

2.2.3 沉淀時(shí)間對(duì)果膠沉淀的影響

如圖5所示，果膠得率隨著沉淀時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，當(dāng)沉淀時(shí)間達(dá)到30 min后，曲線(xiàn)趨近于平衡。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取沉淀時(shí)間為30 min。

圖5 沉淀時(shí)間對(duì)果膠沉淀的影響

2.2.4 溶液pH值對(duì)果膠沉淀的影響

溶液 pH在0.5～3.5區(qū)間內(nèi)，果膠得率在16% ～17%之間變化，當(dāng)pH大于3.5時(shí)，果膠得率逐漸降低。考慮到果膠pH指標(biāo)為2.6～5.0，選取溶液的pH在2.5～3.5之間進(jìn)行果膠深淀。

2.3 奉節(jié)臍橙皮果膠制品的理化性質(zhì)

對(duì)奉節(jié)臍橙皮中提取的果膠制品的理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。參照QB2484-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，奉節(jié)臍橙皮中提取的果膠制品的各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

表1 果膠制品質(zhì)量特性

3 結(jié)論

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用乙醇脫色得到的果膠質(zhì)量較活性炭脫色得到的果膠質(zhì)量好，但是乙醇需要量較大，從而增加了生產(chǎn)果膠的成本。在生產(chǎn)實(shí)踐中，若將橙皮粉碎到顆粒度在40～100目之間，在提取前用80℃的水進(jìn)行漂洗，然后用100目濾布反復(fù)過(guò)濾，直到濾液變清，再進(jìn)行脫色可降低脫色成本。

果膠的乙醇沉淀最佳工藝條件為:溶液中乙醇最適宜濃度為50%;沉淀過(guò)程中溶液溫度對(duì)果膠得率的影響不大，選擇室溫下沉淀即可;沉淀時(shí)間30 min;沉淀時(shí)溶液的pH在2.5～3.5之間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，該條件下進(jìn)行果膠脫色和沉淀所得果膠純度高，色澤好，產(chǎn)品的質(zhì)量基本符合QB2484-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)FCC標(biāo)準(zhǔn)，且生產(chǎn)工藝容易控制，利于工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)施。

［1］Aspinall G O.The Biochemistry of Plants:Chemistry of Cell wall Polysaccharides［M］.New York:Academic Press，1980:25-56.

［2］Nass é ra，Aouali，Philippe Laporte，Christophe Cl é meat.Pectin Secretion and Distribution in the Anther During Pollen Development in Lilium［J］.Planta，2001，213:71-79.

［3］張鴻發(fā)，勵(lì)建榮，周勤，等.從柑橘皮中提取果膠的工藝研究［J］.食品科技，2000(6):67-68.

［4］ParkerA，Boulenguer P，Kravteheako T P.Effect of the Addition of High Methoxyl Pectin on the Rheology and Colloidal Stability of Acid Milkddnks［J］.In K Nishinar E Dot(Eds)，F(xiàn)ood Hydrocolloids:Structure，Properties and Functions，New York:Plenum Press，1994:307-312.

［5］徐金瑞.蘋(píng)果渣中果膠的提取及純化技術(shù)研究［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2003:9-26.

［6］劉剛.果膠的制備及在食品中的應(yīng)用［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24(1):58-60.

［7］Pagán J，Ibarz A.Extraction and Rheological Properties of Pectin from Fresh Peach Pomace［J］.Journal of Food Engineering，1999(39):193-201.

［8］寧正祥.食品成分分析手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997:1-65.

［9］劉崢，王永梅.微波法提取柚皮中的果膠［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2003，24(1):88-91.

［10］張鳳仙，劉梅芳.15種植物果膠含量及其甲氧基的測(cè)定［J］.植物學(xué)通報(bào)，1995(12):69-70.

［11］韋鑫，班淼，黃鎖義，等.從橙子皮中提取果膠的工藝研究［J］.精細(xì)化工中間體，2005，35(3):55-56.

［12］陳發(fā)河，吳光斌，陳旭.琯溪蜜柚果皮中果膠提取工藝優(yōu)化研究［J］.食品科學(xué)，2006，24(11):387-391.

［13］唐渝，陳翠娟，劉雁敏，等.柚子皮中果膠提取及脫色工藝［J］.食品科學(xué)，1998，19(11):29-31.

［14］韋鑫，班淼，黃鎖義，等.從橙子皮中提取果膠的工藝研究［J］.精細(xì)化工中間體，2005，35(3):55-56.