橘皮果膠在酸性乳飲料中的應(yīng)用及其展望

趙凱　曹雪丹　方利明

（1.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院　杭州　310058；2.浙江省柑橘研究所； 3.浙江金明生物科技有限公司）

柑橘皮中含有豐富的可利用的物質(zhì)，尤其是果膠的含量，可達(dá)到干質(zhì)的10%～30%，是目前國(guó)內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)果膠的主要來源[1]。作為一種天然的食品添加劑，果膠在食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。果膠資源在我國(guó)也十分豐富，如柑橘皮、檸檬皮、蘋果皮等都均含有大量的果膠成分。目前全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)果膠的總需求量可達(dá)到4.5×104t以上，在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)這個(gè)數(shù)據(jù)還會(huì)繼續(xù)增加[2]。同世界其他地區(qū)和國(guó)家相比，我國(guó)的果膠需求量正在高速增長(zhǎng)。因此充分利用廢棄的柑橘皮來生產(chǎn)果膠，對(duì)我國(guó)的果膠生產(chǎn)行業(yè)具有重大的意義。

1　果膠的性質(zhì)

果膠是一種天然聚合物，其基本結(jié)構(gòu)是D-半乳糖醛酸（D-Galacturonic Acids，D-Gal-A），α1,4-糖苷鍵由酸性雜多糖組成，除了D-Gal-A，而且還含有L-鼠李糖，D-阿拉伯糖等中性糖，還含有D-甘露糖，L-巖藻糖等多達(dá)12種單糖，但這些單糖在果膠中含量非常少。果膠主要存在于細(xì)胞壁中，分子部分羧基甲基酯化，不溶于水。它是一種天然高分子化合物，溶液能在一定條件下形成凝膠，其相對(duì)分子量在50～300ku之間，其分子式（C6H10O6）n，果膠化學(xué)結(jié)構(gòu)式可見下圖。

圖1　果膠化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

1.1　果膠的溶解性

果膠是一種親水性植物膠，顏色介于白色和淺褐色之間的固體粉末，能夠溶于20倍水，幾乎不溶于乙醇等有機(jī)溶劑。一般情況下，果膠在水中溶解度的大小是與其自身的結(jié)構(gòu)不同而改變的：一種情況是隨鏈的增大而使溶解度降低，另一種情況是隨著酯化程度的增加而使溶解度增大。其原因有可能是因?yàn)楣z分子在溶液中很容易形成分子內(nèi)的氫鍵，進(jìn)而增強(qiáng)了果膠分子與溶液分子間的相互作用力，果膠的溶解度也會(huì)隨之增加。

1.2　果膠的酯化度

果膠中的甲基酯化、乙?；王０坊目偤头Q為甲氧基化，也稱為酯化。根據(jù)果膠酯化程度和差異，果膠可分為高酯果膠（DE＞50%），低酯果膠（DE＜50%），酰胺化果膠（酰胺化度＞25.0%）三類。果膠最重要的性質(zhì)是膠凝化作用，酯化的程度越高分子內(nèi)氫鍵就越弱，這種作用與其酯化度(Degree of esterification，簡(jiǎn)稱DE)有關(guān)。

1.3　果膠的穩(wěn)定性

果膠具有一定的穩(wěn)定性。高酯果膠的穩(wěn)定范圍一般pH值在2.5～4.5之間，當(dāng)pH值大于4.5時(shí)高酯果膠的穩(wěn)定性是室溫（25℃左右）下較好，將溫度逐漸升高時(shí)果膠分子會(huì)快速分解，使其凝膠特性完全喪失。當(dāng)pH值較低時(shí)，低酯果膠要比高酯果膠的穩(wěn)定性能好，當(dāng)pH值為3.5時(shí)果膠分子將在高溫條件下發(fā)生鏈解聚，但是在同一條件下加入糖并且均勻混合溶解，可以使果膠的熱穩(wěn)定性得到改善[3]。

2　果膠在酸性乳飲料中應(yīng)用

果膠無臭味，口感粘滑，能溶于20倍的水中形成乳白色的粘稠的膠態(tài)溶液。果膠以其優(yōu)良的特性在酸性乳飲料中用作增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑及抗菌劑。

2.1　果膠的穩(wěn)定作用

不同穩(wěn)定劑對(duì)酸性乳飲料的懸浮穩(wěn)定性具有顯著的影響。在果膠、黃原膠、羧甲基纖維素鈉三種穩(wěn)定劑對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，羧甲基纖維素鈉的添加量的增加讓懸浮穩(wěn)定性迅速增加，在添加量大于0.3%的時(shí)候懸浮穩(wěn)定性就已經(jīng)達(dá)到100%，室溫下靜置3d后觀察出現(xiàn)少許分層。果膠和黃原膠的添加量的不斷增加讓懸浮穩(wěn)定性也在增加，在添加量大于0.1%的時(shí)候，室溫下靜置3d后觀察均不出現(xiàn)分層，但是在添加量大于0.4%的時(shí)候，加入果膠的果汁的顏色開始變深，加入黃原膠的果汁的顏色開始變渾濁，所以果膠和黃原膠的添加量均不能超過0.4%。

這三種穩(wěn)定劑中對(duì)酸性乳飲料具有最好穩(wěn)定性的是果膠。果膠對(duì)于雪梨果汁飲料的穩(wěn)定性具有舉足輕重的作用，效果非常的優(yōu)秀，可以很好的滿足各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)，可以使得乳飲料當(dāng)中的各種成分相互混合，整個(gè)溶液體系趨于穩(wěn)定，防止出現(xiàn)沉淀或者分層現(xiàn)象。因此，果膠作為一種穩(wěn)定劑在飲料中應(yīng)用甚廣。

2.2　果膠水解物的抗菌作用研究

果膠水解物具有較好的抗菌特性，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌菌株均具有較好的抑菌活性，日本最先對(duì)果膠水解物在食品中的應(yīng)用進(jìn)行研究，而且目前已有關(guān)于果膠水解物作抑菌劑的相關(guān)研究報(bào)道，這也是果膠被常用作酸性乳飲料的添加劑關(guān)鍵原因之一。果膠水解產(chǎn)物是一種具有研究前景的、天然的、無害的、取之不盡的新型抗菌劑，但具體的抗菌機(jī)理和物質(zhì)結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步的深入研究。

2.3　作為增稠劑

果膠是一種常用的酸性乳飲料食品的增稠劑，其對(duì)飲料的增稠、穩(wěn)定以及分散有著明顯的作用，凝膠的效果也相對(duì)較好，可以凝聚雜質(zhì)、澄清食品，也有利于酸性乳飲料的的保鮮。

果膠的增稠是充分利用了果膠的凝膠性能。當(dāng)系統(tǒng)具有一定分子結(jié)構(gòu)的稠化劑時(shí)，系統(tǒng)就可以形成凝膠。凝膠是一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些高分子之間的交聯(lián)和螯合作用以及增稠劑與溶劑之間的強(qiáng)親和性有利于形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和凝膠的形成[4]。正是由于果膠的這種性能，才使得果膠在酸性乳飲料中被廣泛的用做食品增稠劑。

3　橘皮果膠展望

當(dāng)前商業(yè)上使用到的一些果膠主要是柑橘產(chǎn)出的果膠，而中國(guó)作為柑橘生產(chǎn)大國(guó)。經(jīng)查證，柑橘橘皮大約占柑橘重量的30%，擁有非常高的附加使用價(jià)值，柑橘橘皮內(nèi)包含大量的果膠、香精油、黃酮類化合物等，其中果膠含量大約占到干重的20%。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也進(jìn)行過較多研究針對(duì)柑橘中的果膠，重點(diǎn)包括用柑橘提取果膠。近些年在柑橘果膠提取產(chǎn)業(yè)方面，中國(guó)已然獲得些許效果，然而與工業(yè)相對(duì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，仍舊存在產(chǎn)品顏色不佳，種類單調(diào)，質(zhì)量差，低利潤(rùn)等問題，這些問題目前還尚未解決。

當(dāng)前，我國(guó)果膠的生產(chǎn)雖然還在起始階段，但我們對(duì)利用工業(yè)化生產(chǎn)果膠的前景充滿了希望，這是以以下幾點(diǎn)為基礎(chǔ)：(1)國(guó)內(nèi)用于提取果膠的資源非常豐富。作為世界生產(chǎn)柑橘的大國(guó)之一，每一年我們都有大量的橘皮渣可以加以利用，除此之外，還有許多其它的渣皮比如蘋果渣、甜菜渣等原料，被用來果膠提取的原材料極其豐富；(2)果膠的產(chǎn)品有好的市場(chǎng)前景。當(dāng)前我國(guó)和國(guó)外市場(chǎng)上所需要的果膠大多數(shù)依靠自丹麥和美國(guó)進(jìn)口，果膠的價(jià)錢昂貴。但相關(guān)資料表明，世界上每年將近2×104t的果膠需求，美國(guó)最高時(shí)的需求量可達(dá)4500t，根據(jù)相關(guān)專家的預(yù)測(cè)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)每年果膠的需求量將以15%的速度持續(xù)增長(zhǎng)[5]。(3)目前，國(guó)內(nèi)對(duì)橘皮渣綜合利用有著很強(qiáng)烈的愿望。浙江省柑橘年產(chǎn)量近200×104t，其中寬皮柑橘產(chǎn)量超過150×104t，占75%以上[6]。最高年份柑橘罐頭加工量近20×104t，消耗寬皮柑橘近30×104t，僅罐頭一項(xiàng)就產(chǎn)生柑橘皮近8×104t，隨著加工量日益增大，柑橘加工業(yè)已成為解決浙江省柑橘鮮銷難的重要途徑，從而使柑橘皮高附加值加工利用技術(shù)的研究也越來越迫切。

果膠產(chǎn)業(yè)前景廣闊，由它帶來的效益也極其可觀。當(dāng)前應(yīng)該發(fā)揮我國(guó)柑橘資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展橘皮果膠提取技術(shù)，一定會(huì)有深遠(yuǎn)的意義。

[1]黃秀山,高鳳芹.從柑橘皮提取果膠的研究[J].渝西學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,3(4)：38～42

[2]段紅,曹穩(wěn)根.果膠及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào),2006,21（6）：80～83

[3]田三德，任紅濤.果膠生產(chǎn)技術(shù)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].食品科學(xué)，2003(4)：49～58

[4]趙利、王杉.果膠的制備及其在食品工業(yè)的應(yīng)用綜述.食品科學(xué)[J].1999,5,23

[5]張放.2010年我國(guó)水果加工品貿(mào)易統(tǒng)計(jì)與分析[J].中國(guó)果業(yè)信息，2011，28（3）：01～09

[6]方修貴，祝幕韓，鄭益清.果膠及其生產(chǎn)工藝[J].食品工業(yè)科技，1999，20（6）：34～35