伽師瓜皮果膠理化特性研究

俞雅瓊，曹　婭，馮云龍

（新疆職業(yè)大學(xué)烹飪與餐飲管理學(xué)院，新疆烏魯木齊　830013）

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伽師瓜皮果膠理化特性研究

俞雅瓊，曹婭，馮云龍

（新疆職業(yè)大學(xué)烹飪與餐飲管理學(xué)院，新疆烏魯木齊830013）

摘要：通過(guò)測(cè)定伽師瓜皮果膠的酯化度、灰分、干燥失質(zhì)量和pH值，并且對(duì)伽師瓜皮果膠的色差、溶解性、黏度、耐熱性和耐酸性理化性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，伽師瓜皮果膠pH值為3.47，酯化度為53.45%，灰分為4.74%，干燥失質(zhì)量為7.13%，符合QB 2484—2000的要求；伽師瓜皮果膠溶解性受酸度的影響不大，伽師瓜皮果膠色差、熱穩(wěn)定性和耐酸性較好。果膠黏度隨溫度升高而降低；隨檸檬酸和氯化鈉添加量增加而降低，呈負(fù)相關(guān)性；黏度隨果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和蔗糖添加量增加而升高，呈正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：伽師瓜；果膠；酯化度；黏度；色差

近年來(lái)，在新疆伽師瓜的種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，2011年伽師瓜種植面積僅有9.10 hm2，總產(chǎn)量達(dá)到35.6×104t；2012年伽師瓜種植面積增長(zhǎng)到10.07 hm2，總產(chǎn)量達(dá)到42.9×104t；2013年伽師瓜種植面積達(dá)到12.04 hm2，總產(chǎn)量達(dá)到52.5×104t［1］。隨著食品加工業(yè)不斷發(fā)展，伽師瓜果肉產(chǎn)品深加工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但伽師瓜利用程度較低，大量的伽師瓜皮被廢棄，浪費(fèi)嚴(yán)重、資源轉(zhuǎn)化率低，處理不當(dāng)會(huì)引起環(huán)境污染等問(wèn)題。此試驗(yàn)研究在乙醇提取伽師瓜果膠的最佳工藝后，對(duì)所得產(chǎn)品進(jìn)行了理化性質(zhì)分析，為伽師瓜加工后的副產(chǎn)物綜合利用提供了理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1主要材料與試劑

新鮮伽師瓜皮；商品果膠、濃鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉、蔗糖、檸檬酸、無(wú)水乙醇、酚酞，均為分析純，購(gòu)自北京化學(xué)試劑廠。

1.1.2試驗(yàn)儀器及設(shè)備

FE-30型pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；NH310型色差儀，深圳市三恩馳科技有限公司產(chǎn)品；DHG-9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；SNB型黏度計(jì)，上海方瑞儀器有限公司產(chǎn)品；KSW型馬福爐、LXJ-ⅡB型高速離心機(jī)，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1工藝路線

伽師瓜皮預(yù)處理（清洗、切分）→燙漂→打漿→酸法提取→靜置→過(guò)濾→離心除雜→乙醇沉淀→離心沉淀→干燥→成品。

1.2.2工藝參數(shù)

將瓜皮清洗干凈，置于沸水中燙漂8 min，按料水比1∶3加水打漿，用0.1 mol/L的稀鹽酸將伽師瓜皮漿液的pH值調(diào)為3.50，瓜皮漿用3層紗布過(guò)濾，于轉(zhuǎn)速4 000 r/min條件下離心30 min，進(jìn)一步去除果膠提取液中的雜質(zhì)，果膠提取液加入乙醇，調(diào)節(jié)最終體積分?jǐn)?shù)75%，沉淀果膠，將果膠沉淀物于4 000 r/min條件下離心30 min，收集果膠沉淀在60℃烘箱內(nèi)干燥4 h，粉碎后過(guò)60～70目篩即得到伽師瓜皮果膠。

1.2.3伽師瓜皮果膠的品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

伽師瓜皮果膠的品質(zhì)參照指標(biāo)QB 2484—2000，測(cè)定伽師瓜皮果膠的pH值［2］、干燥失質(zhì)量［3］、灰分［4］、酯化度［5］、色差［6］、溶解度［7］。

1.2.4黏度的測(cè)定［8-9］

黏度作為果膠水溶液的重要物理指標(biāo)，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)確定工藝參數(shù)有很大影響。本試驗(yàn)選擇溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和添加劑作為重要影響因素，對(duì)樣品的黏度進(jìn)行研究。采取SNB系列數(shù)黏度計(jì)，轉(zhuǎn)子型號(hào)為0號(hào)，轉(zhuǎn)速30 r/s，測(cè)定時(shí)間30 s。

測(cè)量1.0%伽師瓜皮果膠水溶液100 mL，在60，70，80，90，100℃測(cè)定黏度值；測(cè)定25℃條件下，0.2%，0.6%，1.0%，1.4%，1.8%伽師瓜皮果膠水溶液的黏度值；1.0%伽師瓜皮果膠水溶液80 mL，分別添加5.0%，15.0%，25.0%，35.0%，45.0%蔗糖20.0 mL，25℃條件下測(cè)定黏度值；1.0%伽師瓜皮果膠水溶液80 mL，分別添加2.0%，4.0%，6.0%，8.0%，10.0%檸檬酸20.0 mL，25℃條件下測(cè)定黏度值；1.0%伽師瓜皮果膠水溶液80 mL，分別添加2.0%，4.0%，6.0%，8.0%，10.0%氯化鈉20.0 mL，25℃條件下測(cè)定黏度值。

1.2.5伽師瓜皮果膠熱穩(wěn)定的測(cè)定

將1.0%伽師瓜皮果膠溶液倒入具塞試管中，密封后置于95℃的烘箱中。在0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0，12.0 min后取出具塞試管，25℃條件下測(cè)定樣品相對(duì)黏度。

1.2.6伽師瓜皮果膠耐酸性的測(cè)定

將伽師瓜皮果膠配制成pH值為1，3，5，7，9，11的1.0%伽師瓜果膠溶液，然后于轉(zhuǎn)速3 000 r/min條件下離心15 min，25℃條件下測(cè)定黏度。

2　結(jié)果與分析

2.1果膠成品的pH值

果膠成品的pH值見(jiàn)表1。

表1　果膠成品的pH值

由表1可知，伽師瓜果膠的平均pH值為3.47，符合QB 2484—2000規(guī)定。

2.2伽師瓜皮果膠理化指標(biāo)測(cè)定

伽師瓜皮果膠的理化指標(biāo)與QB的對(duì)照見(jiàn)表2。

由表2可知，酯化度為50%～75%范圍內(nèi)，屬于高酯果膠；伽師瓜皮果膠的干燥失質(zhì)量符合QB 2484—2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可通過(guò)延長(zhǎng)冷凍干燥的時(shí)間，降低干燥失質(zhì)量；伽師瓜皮果膠的灰分低于QB 2484—2000標(biāo)準(zhǔn)。因此，本試驗(yàn)制取的果膠作為添加劑已達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。

表2　伽師瓜皮果膠的理化指標(biāo)與QB的對(duì)照

2.3果膠色差測(cè)定

2種果膠的色差分析見(jiàn)表3。

表3　2種果膠的色差分析

由表3可知，商品果膠a*值和b*值明顯比伽師瓜皮果膠大，說(shuō)明商品果膠偏黃，而伽師瓜皮果膠的紅色較高，色澤偏暗，呈現(xiàn)深黃色，這可能是由于在提取伽師瓜皮果膠過(guò)程中含有較多的雜質(zhì)；伽師瓜皮果膠的L*值大于商品果膠，說(shuō)明伽師瓜皮果膠的亮度比商品果膠的好。

2.4果膠溶解度結(jié)果分析

伽師瓜皮果膠溶解度的影響見(jiàn)圖1。

圖1　伽師瓜皮果膠溶解度的影響

由圖1可知，當(dāng)pH值在4～6時(shí)，溶解度上升明顯；繼續(xù)增加pH值，溶解度變化不明顯，總體變化范圍不大，溶解度在80%～95%范圍。

2.5影響伽師瓜皮果膠成品黏度因素的研究

2.5.1溫度對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

溫度對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨溫度的升高伽師瓜皮果膠黏度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。由于溫度的升高，果膠分子內(nèi)能增加，熱運(yùn)動(dòng)增加到一定程度，分子間斥力增加，電離度減少，導(dǎo)致黏度減小。

2.5.2果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響見(jiàn)圖3。

圖2　溫度對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

圖3　果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

由圖3可知，伽師瓜皮果膠黏度隨著果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增大。由于隨著果膠溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，大分子數(shù)量增加，分子間聯(lián)合和纏結(jié)程度較大增加，溶液黏度急劇變大。

2.5.3蔗糖添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度影響

蔗糖添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響見(jiàn)圖4。

圖4　蔗糖添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

由圖4可知，伽師瓜皮果膠黏度隨著蔗糖添加量的增加而增大。在5%～25%范圍內(nèi)，隨蔗糖添加量的增加，黏度上升不明顯，其黏度升高了2.20 mPa·s；在25%～45%范圍內(nèi)，隨蔗糖添加量的增加，黏度上升明顯，其黏度升高了12.00 mPa·s。由于蔗糖與果膠競(jìng)爭(zhēng)水分子，導(dǎo)致果膠分子脫水結(jié)合。

2.5.4檸檬酸添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

檸檬酸添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響見(jiàn)圖5。

由圖5可知，伽師瓜皮果膠黏度隨著檸檬酸添加量的增加而降低。由于檸檬酸添加量的增加酸度增強(qiáng)，抑制了果膠分子的電離，使果膠分子間作用力減弱，黏度也隨之下降。

2.5.5氯化鈉添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

氯化鈉添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響見(jiàn)圖6。

圖5　檸檬酸添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

圖6　氯化鈉添加量對(duì)伽師瓜皮果膠黏度的影響

由圖6可知，伽師瓜皮果膠的黏度隨著氯化鈉添加量的增加呈下降趨勢(shì)。由于溶液的離子強(qiáng)度隨著溶液中氯化鈉添加量的增加而增加，從而減小了果膠酸的電離度，同時(shí)黏度也隨之減小。

2.6伽師瓜皮果膠熱穩(wěn)定的結(jié)果分析

處理時(shí)間對(duì)伽師瓜皮果膠液黏度的影響見(jiàn)圖7。

圖7　處理時(shí)間對(duì)伽師瓜皮果膠液黏度的影響

由圖7可知，在0～2 min范圍內(nèi)，黏度迅速下降明顯，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，黏度緩慢下降；在4～12 min范圍內(nèi)，黏度下降趨于緩慢。這主要是因?yàn)槌跏茧A段短時(shí)間的熱力作用破壞了果膠鏈之間的交聯(lián)作用，而后階段的熱力作用對(duì)果膠鏈自身的結(jié)構(gòu)影響不是很大，因而黏度變化也就不是很明顯。

2.7伽師瓜皮果膠耐酸性的結(jié)果分析

pH值對(duì)伽師瓜皮果膠液黏度的影響見(jiàn)圖8。

由圖8可知，伽師瓜皮果膠黏度呈現(xiàn)出先上升后繼續(xù)下降趨勢(shì)。在pH值3～5范圍內(nèi)，隨pH值的增加黏度下降明顯；當(dāng)pH值為3時(shí)，伽師瓜皮果膠溶液的黏度值最高。因在低pH值條件下，果膠分子中的半乳糖醛酸基團(tuán)電離受到抑制，分子間的氫鍵結(jié)合增強(qiáng)，分子團(tuán)體積增大，從而導(dǎo)致溶液黏度升高；當(dāng)pH值為5～7時(shí)，pH值對(duì)伽師瓜皮果膠液黏度的影響較為平穩(wěn)；pH值繼續(xù)增大至11時(shí)，伽師瓜皮果膠溶液的黏度呈下降趨勢(shì)。因?yàn)閜H值呈堿性時(shí)，黏度呈下降趨勢(shì)。這顯然與果膠的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，說(shuō)明伽師瓜皮果膠在酸性環(huán)境下穩(wěn)定性良好。

圖8　pH值對(duì)伽師瓜皮果膠液黏度的影響

3　結(jié)論

對(duì)前期試驗(yàn)所得的伽師瓜皮果膠粉和商品果膠理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得伽師瓜皮果膠酯化度為53.46%（屬于高酯果膠），伽師瓜皮果膠干燥失質(zhì)量為7.13%，灰分為4.74%，pH值為3.47均符合QB 2484—2000標(biāo)準(zhǔn)；伽師瓜皮果膠的亮度比商品果膠好，顏色紅色較高，色澤偏暗，呈現(xiàn)深黃色；伽師瓜皮果膠溶解性受pH值的影響不明顯；伽師瓜皮果膠的熱穩(wěn)定性較好，黏度下降趨于緩慢，黏度變化不明顯；伽師瓜皮果膠耐酸性較好，在酸性環(huán)境下黏度變化不明顯。伽師瓜皮果膠黏度隨溫度升高而降低；隨著檸檬酸和氯化鈉添加量增加而降低，呈負(fù)相關(guān)性；黏度隨伽師瓜皮果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)和蔗糖添加量增加而升高，呈正相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)：

［1］新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局.新疆統(tǒng)計(jì)年鑒2013［M］.北京：中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2013：348.

［2］凌關(guān)庭.天然食品添加劑手冊(cè)［M］.第3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：152.

［3］邸錚.蘋果皮渣中果膠的提取及性質(zhì)研究［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

［4］黃偉坤.食品檢驗(yàn)與分析［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1989：67.

［5］無(wú)錫輕工學(xué)院.食品分析［M］.北京：中國(guó)石油化工出版社，1998：199-204.

［6］鄧萬(wàn)和.燕麥中β-葡萄糖的含量分析及其性質(zhì)研究［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

［7］王壽祥，邱志新，蔣萍初.果膠黏度的初步研究——影響測(cè)定果膠黏度的主要因素［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，1987（4）：17-20.

［8］耿麗晶，周圍，王佳，等.貯藏期間蘆薈果膠含量變化及影響果膠黏度因素的研究［D］.沈陽(yáng)：遼寧醫(yī)學(xué)院，2011.

［9］胡忠，藍(lán)平，周桂，等.果膠溶液黏度的研究［J］.廣西民族學(xué)院學(xué)報(bào)，1995（2）：6-8.

Study on the Physicochemical Properties of Jiashi Melon Rind Pectin

YU Yaqiong，CAO Ya，F(xiàn)ENG Yunlong
（College of Cooking and Catering Management，Xinjiang Vocational University，Urumqi，Xinjiang 830013，China）

Abstract：This paper measured the Jiashi melon pectin esterification degree，ash，dry weight，pH，color，solubility，viscosity，heat and acid resistant physicochemical properties.The results show that the Jiashi melon pectin pH is 3.47，degree of esterification 53.45%，ash is 4.74%，loss on drying 7.13%，in line with the requirements of the QB 2484—2000.Jiashi melon pectin solubility acidity has little effect，the color，thermal stability and good acid resistancen.The pectin viscosity decreased with the increase of temperature，decreased with increasing concentration of citric acid and sodium chloride，negative correlation，viscosity increased with the increase of pectin concentration and sucrose concentration，positive correlation.

Key words：Jiashi melon；pectin；ester value；viscosity；color difference

中圖分類號(hào)：TS205.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.05.030

文章編號(hào)：1671-9646（2016）05b-0005-04

收稿日期：2016-02-18

作者簡(jiǎn)介：俞雅瓊（1981—），女，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)與西式面點(diǎn)。