從柑橘皮中提取果膠

魏潔

(邢臺市交通運(yùn)輸局職工教育中心,河北邢臺 054000)

從柑橘皮中提取果膠

魏潔

(邢臺市交通運(yùn)輸局職工教育中心,河北邢臺 054000)

柑橘皮中含有高達(dá)20%的果膠和豐富的柑橘色素等有用成分,為果膠的提取提供了豐富的原料。本實(shí)驗(yàn)以柑橘皮為原料,采用酸法萃取,酒精沉淀這一工藝路線來提取果膠,并對其凝膠性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

柑橘皮 酸水解 酒精沉淀 果膠

1 概述

果膠廣泛存在于植物細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)層，為內(nèi)部細(xì)胞的支撐物質(zhì)。柑橘、檸檬、柚子的果皮是果膠的最豐富來源。不同來源的果膠在組成上有很大差別，但都含有果膠酸甲酯、阿拉伯聚糖和半乳聚糖，其中果膠酸甲酯與凝膠性質(zhì)有關(guān)。通常按其酯化度高低分為高酯果膠和低酯果膠。

果膠(pectin)是一種天然的復(fù)合多糖類高分子化合物，平均分子量大約為 5～18萬，在食品、醫(yī)藥和日用化學(xué)行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。

1.1 實(shí)驗(yàn)室制備果膠原理

在果蔬中果膠通常以原果膠存在。原果膠不溶于水，通過金屬離子橋(比如Ca2+)與多聚半乳糖醛酸中的游離羧基相結(jié)合。用酸水解時(shí)其中金屬離子橋被破壞，即得可溶性果膠，再進(jìn)行純化和干燥即為商品果膠。

1.2 果膠凝膠原理

柑橘皮中提取出的果膠為高酯果膠。高酯果膠形成凝膠需要糖和酸，其膠凝作用涉及多種分子間的相互作用，在溶液中形成立體三維結(jié)構(gòu)并相互影響形成凝膠，主要包括氫鍵和部分甲酯基團(tuán)的疏水作用。當(dāng)果膠中的高聚半乳糖結(jié)構(gòu)部分形成一個(gè)三維晶型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得水和其他溶質(zhì)包裹在所形成的網(wǎng)格之中時(shí)，果膠就形成凝膠。高酯果膠凝膠區(qū)域的形成是由于羥基、羧基自身或彼此之間的氫鍵以及甲氧基之間的疏水鍵的作用，使得高聚半乳糖結(jié)構(gòu)發(fā)生交聯(lián)。其凝膠作用的發(fā)生需要有共溶物(如含糖或多元醇含量達(dá)到55%以上)和pH值低于3.5(因其pKa為3.5)。其聯(lián)結(jié)區(qū)由兩個(gè)聚合物聯(lián)結(jié)而成。因此，高酯果膠與其他很多多糖膠的顯著區(qū)別在于疏水基之間的相互作用，在其聯(lián)結(jié)區(qū)的穩(wěn)定中起著關(guān)鍵作用。高酯果膠的凝膠速度隨著酯化度的提高而加速。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

所用儀器：電子秤；燒杯(100ml、500ml、1000ml)；溫度計(jì)

(150℃)；攪拌棒；藥匙；醫(yī)用紗布；剪刀；紅外燈干燥箱；電爐；稱量紙；培養(yǎng)皿。

2.2 試劑

所用試劑：試劑：0.25%鹽酸；95%乙醇；1%稀氨水，pH試紙；新鮮柑橘皮。

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 果膠提取步驟

3.1.1 原料預(yù)處理

稱取新鮮柑橘皮29.94g。用清水洗凈后放入500ml燒杯中加水250ml，加熱至90℃保持5-10min使酶失活。同時(shí)取1000ml燒杯接滿水加熱至沸騰，與冷水等比例混合備用。將加熱后的柑橘皮用冷水沖洗后細(xì)細(xì)剪成3～5mm大小的顆粒。用50℃左右的熱水漂洗5次。每次漂洗均把果皮用四層紗布擠干后再進(jìn)行下一次漂洗。紗布每次擠壓后都清洗干凈。

3.1.2 酸水解提取

將預(yù)處理過的果皮顆粒放入500ml燒杯中加入約0.25%的鹽酸200ml使之浸沒果皮。加熱至96℃左右煮50min，趁熱使用八層紗布過濾，擠出液體。

3.1.3 酒精沉淀

待提取液冷卻后，用約1%的氨水調(diào)節(jié)pH，pH試紙與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比至pH值為3～4，慢慢倒入95%乙醇，使加入乙醇的量為原體積的1.3倍，使酒精濃度達(dá)50～-60%，靜置10min，讓果膠沉淀完全。

3.1.4 過濾、洗滌、干燥

取潔凈培養(yǎng)皿稱量其質(zhì)量。用干凈的四層紗布將果膠沉淀過濾，壓干。將產(chǎn)品在60～70℃下烘干后取出置于培養(yǎng)皿中。烘干前培養(yǎng)皿重：34.31g。烘干后培養(yǎng)皿重：47.11g。得果膠12.80g。

3.2 檸檬味果醬的制取

(1)取稍干的果膠一半(6.40g)浸泡于30-40ml溫水中，軟化后在攪拌下用電爐慢慢加熱至果膠全部溶解。(2)加入研碎的檸檬酸0.3g和白砂糖20g。在攪拌下加熱至沸騰后繼續(xù)加熱5min，冷卻兩星期即得果醬。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)烘干前培養(yǎng)皿重：34.31g。烘干后培養(yǎng)皿重：47.11g。計(jì)得濕果膠12.80g。(2)將實(shí)驗(yàn)3.2中所得液體冷凝、容器封口后靜置三個(gè)星期，得淡黃色透明凝膠體。成功制得檸檬味果醬。

4.2 結(jié)果分析

結(jié)合查閱資料有以下結(jié)論：(1)柑橘產(chǎn)地不同，果膠的含量也不大相同。柑橘的選取對果膠提取的產(chǎn)率也有影響。實(shí)驗(yàn)開始前需要對柑橘皮進(jìn)行滅酶處理，避免果膠在酶的作用下分解，果膠的產(chǎn)量變低。將橘皮切成小丁狀，有利于與酸提取液充分接觸，使果膠更易于提取。(2)實(shí)驗(yàn)要維持在一定的PH范圍內(nèi)，pH太小時(shí)，提取時(shí)間縮短，會破壞果膠的結(jié)構(gòu)，使部分果膠脫酯裂解，從而影響果膠產(chǎn)量。也使所得果膠的色澤加深。pH值不斷增大，提取液中果膠的含量也隨之增高，而pH過大時(shí)，反應(yīng)條件過于緩和，提取時(shí)間將會延長，導(dǎo)致果膠不穩(wěn)定，容易分解成果膠酸，使產(chǎn)率下降。(3)水解時(shí)間和溫度對果膠的提取也有很大影響，一定范圍內(nèi)水解時(shí)間和水解溫度的增加都有利于提高果膠產(chǎn)品得率。(4)酸提取過程中，果皮中色素也會進(jìn)入溶液，所以有時(shí)果膠的提取還需在酸提取與乙醇沉淀間加一步脫色處理。(5)本實(shí)驗(yàn)中采用了酸水解和乙醇沉淀法，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中若采用乙醇沉淀的工藝來生產(chǎn)果膠，會消耗大量的乙醇。實(shí)驗(yàn)室也有用超聲波輔助水浸提法、酸解鋁鹽沉淀法、鐵鹽沉淀法等來提取果膠的。(6)果膠沉淀中還可用電解質(zhì)溶液(如氯化鈉、氯化鈣等)有機(jī)溶液如丙酮來替代乙醇進(jìn)行沉淀。但以酒精沉淀法制取的果膠質(zhì)量最佳。

[1]吳世敏,印德麟主編.簡明精細(xì)化工大辭典.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999：465.

[2]薛美香,張玉燕.超聲波輔助提取蘆柑皮中果膠的研究[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào),2014(03).

[3]凌關(guān)庭.膠的新進(jìn)展[J].食品工業(yè),1999,(3)：18—20．

[5]張玲華,唐小俊,張寶玲.高價(jià)鐵鹽沉淀法從柚皮提取果膠的研究.農(nóng)牧產(chǎn)品開發(fā)[J],2000(11).

10.7666.