超聲輔助提取獼猴桃果皮及果肉中果膠的工藝優(yōu)化

孟凡池+曹建芳+張鈺婷+常明陽

摘要：為了提高獼猴桃果皮及果肉的果膠提取率，采用酸解乙醇沉淀法分別提取了獼猴桃果皮及果肉中的果膠，并采用超聲波輔助找出了最優(yōu)工藝，在原有工藝基礎上提高了果膠產率，結果表明：獼猴桃果皮的果膠提取率（3.7%～4.2%）大于獼猴桃果肉的果膠提取率（1.6%～2.1%）。

關鍵詞：超聲輔助；乙醇沉淀法；獼猴桃；果膠

中圖分類號：TQ432

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0283-02

1 引言

果膠是普遍存在于植物內的一種酸性多糖物質，主要以粉末的狀態(tài)存在，顏色呈現(xiàn)淡黃色，水溶性比較好，具有良好的膠凝化作用、乳化作用和穩(wěn)定作用，它被廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品及印染等行業(yè)。果膠對糖尿病等慢性疾病有一定的療效，而且還有降血壓、血脂，減少膽固醇，清除鉛中毒，預防癌癥等作用。果膠普遍存在于植物的細胞壁和細胞內層，是內部細胞的支撐物質。正是因為不同的蔬菜，水果果膠含量不同，所以造成口感有區(qū)別[1～3]。果膠的提取方法有酸解法、鹽析法、微生物法和離子交換法等，本研究工作采用酸解乙醇沉淀法提取獼猴桃果皮及果肉中的果膠[4，5]。我國南方有豐富的獼猴桃資源，獼猴桃果肉多被制作成為食品，而果皮則被丟棄，造成了浪費，而且污染環(huán)境，本次研究對獼猴桃果皮進行利用的同時節(jié)約了資源。

超聲波是頻率超過人耳聽力范圍的聲波，當超聲波作用于提取介質時，介質會被撕裂出許多小空穴，這些小空穴瞬間就會閉合，而閉合時會產生高達幾千個大氣壓的瞬時壓力，即空化現(xiàn)象。空化過程中產生的極大壓力造成物料迅速擊碎、分解，使溶劑能夠滲透進入細胞內部，然后細胞中的成分就會溶于溶劑之中。在超聲波的作用下，可以促進成分向溶劑中溶解，從而提高有效成分的提出率，達到提取有效成分的目的[6]。超聲波對香蕉皮、柑橘皮等的果膠提取工藝有很大改善，但沒有相關研究使用超聲波輔助提取獼猴桃果皮及果肉中果膠。因此筆者采用超聲輔助提取獼猴桃果皮及果肉中果膠，旨在提高果膠提取率，探索最優(yōu)工藝。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

鮮獼猴桃果肉和皮渣，濃硫酸，無水乙醇，活性炭。

2.2 實驗儀器

榨汁機（JYZ-D55型 九陽九陽股份有限公司），離心機（TD-5M型 山東博科生物產業(yè)有限公司），電子天平（BSM-1204型沈陽瑞豐精細化學品有限公司），水浴恒溫震蕩器（WR-1型 上海思爾達科學儀器有限公司），烘箱（DW-ZK1-01型蘇州仁發(fā)環(huán)保節(jié)能烘箱制造有限公司），pH計（PHS-25上海儀電科學儀器股份有限公司），紗布及常規(guī)玻璃儀器。

2.3 實驗方法

首先將獼猴桃去皮，用果肉榨汁，得到的果汁經離心后得到淺黃色溶液保存?zhèn)溆?，?0 g備用溶液，調節(jié)溶液pH值，加入無水乙醇后置于超聲波清洗器中，在不同超聲功率，超聲時間，超聲溫度下進行沉淀，得到茶白色絮狀物懸浮于溶液上層，將得到的混合液進行過濾，得到茶白色絮狀物后烘干稱重，即為果膠[7～9]。考察乙醇的加入方式（直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL、直接加入冷無水乙醇35 mL、先加入10 mL水，再加入80 ℃無水乙醇25 mL、先加入10 mL水，再加入冷無水乙醇25 mL），超聲功率（100、150、200、250 W），超聲時間（5、10、20、30 min），超聲溫度（60、70、80、90 ℃），pH值（2、3、4、5）各因素對果膠產率的影響，重復3次。

然后將獼猴桃果皮用清水清洗2～3次，瀝干后取20g果皮搗碎置于燒杯，加入熱水浸泡30 min除酶，果皮瀝干后加入去離子水，用酸度計和濃硫酸調節(jié)溶液pH值，之后將溶液加熱至90 ℃，置于水浴恒溫震蕩器中恒溫攪拌90 min，得到棕紅色渾濁液，將此渾濁液倒入白布包壓濾，濾液經離心分離后得到茶色果膠液，加入活性炭脫色除雜，再次過濾后加入無水乙醇進行沉淀，得到茶白色絮狀物懸浮于溶液上層，將得到的混合液進行過濾，得到茶白色絮狀物后烘干稱重，即為果膠[10-15]?？疾煲掖嫉募尤敕绞剑ㄖ苯蛹尤?0 ℃熱無水乙醇35 mL、直接加入冷無水乙醇35 mL、先加入10 mL水，再加入80 ℃無水乙醇25 mL、先加入10 mL水，再加入冷無水乙醇25 mL），超聲功率（100、200、300、400 W），超聲時間（30、60、90、120 min），超聲溫度 （70、80、90、100 ℃），pH值（1、2、3、4）各因素對果膠產率的影響，重復3次。

3 結果與分析

3.1 乙醇的加入方式對果膠產率的影響

乙醇的加入方式不同，對果膠產率有明顯的影響，由表1知，保持其它條件不變，改變乙醇的加入方式（直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL、直接加入冷無水乙醇35 mL、先加入10 mL水，再加入80 ℃無水乙醇25 mL、先加入10 mL水，再加入冷無水乙醇25 mL），可得到直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL果膠產率>先加入10 mL水，再加入80 ℃無水乙醇25 mL果膠產率>直接加入冷無水乙醇35 mL果膠產率>先加入10 mL水，再加入冷無水乙醇25 mL果膠產率，可以得出加入熱無水乙醇的效率更高，更利于果膠溶出，所以直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL為最佳方案。

3.2 超聲功率對果膠產率的影響

本次研究選擇了獼猴桃果肉提取果膠超聲功率（100、150、200、250 W）與果皮提取果膠超聲功率（100、200、300、400 W）。由圖1、圖2可以看出，當超聲功率達到150 W時，果肉果膠提取率較高，說明此時超聲波破壁效果最好，溶出的果膠最多。在超聲功率小于150 W時隨著超聲功率增加，果膠質量增加，這因為超聲功率增加，超聲波能量也隨之增加，對細胞的破壁效果更好，使果膠產率上升，當超聲波功率過大時，果膠產率降低，這可能由于超聲波產生的熱量使果膠分子降解，使果膠產率降低。而超聲波達到200 W時，果皮果膠提取率較高，說明此時超聲波破壁效果最好，溶出的果膠最多，相比于果肉果膠提取，果皮果膠提取率明顯更高，其最適合超聲功率也更高，但總體趨勢相近。

3.3 超聲溫度對果膠產率的影響

本次研究選擇了獼猴桃果肉提取果膠超聲溫度（60、70、80、90 ℃）與果皮提取果膠超聲溫度（70、80、90、100 ℃）。由圖3、圖4可以看出，開始時果膠產率隨著超聲溫度的升高而提高，這主要是因為提高超聲溫度有利于組織細胞的疏松，使原果膠更容易溶出。溫度過低時，原果膠難以水解，使果膠產率降低。由圖可知，獼猴桃果皮的最適超聲溫度為90 ℃，獼猴桃果肉的最適超聲溫度為80 ℃，當溫度繼續(xù)升高時，果膠產率隨著超聲溫度的升高而下降，這因為果膠耐熱性較差，高溫容易破壞果膠結構，使產率降低。因此，獼猴桃果皮的超聲溫度應控制在90 ℃左右，獼猴桃果肉的超聲溫度應控制在80 ℃左右。

3.4 超聲時間對果膠產率的影響

本次研究選擇了獼猴桃果肉提取果膠超聲時間（5、10、20、30 min）與果皮提取果膠超聲時間（30、60、90、120 min）。由圖5、圖6可以看出，果膠產量受水浴時間影響較大，隨著水浴時間增加，獼猴桃果皮和果肉的果膠產量都增加。果肉提取果膠水浴10 min為最佳方案；果皮提取果膠水浴90 min為最佳方案。若水浴時間過短，則原果膠水解不完全，導致果膠產率下降，若水浴時間過長，果膠會分解，也會導致果膠產率下降。通過對比 獼猴桃果皮和果肉的最佳超聲時間可以看出，獼猴桃果肉中的果膠在短時間內便能完全水解，而獼猴桃果皮中的果膠則需要較長時間才可水解完全，其果膠產量差距較大，這說明了獼猴桃果皮中果膠含量比果肉中高，其更不易水解。

3.5 pH值對果膠產率的影響

本次研究選擇了獼猴桃果肉提取果膠pH值（2、3、4、5）與果皮提取果膠pH值（1、2、3、4）。由圖7、圖8可知，隨著pH值升高，果膠產率升高，達到一定pH值后，果膠產率隨著pH值升高而降低。pH值為4時獼猴桃果肉果膠提取率較高，pH值為2時果皮果膠提取率較高。這是因為當pH值過低時，原果膠水解能力較強，但果膠因為酸性過高容易脫脂裂解，從而降低產率。而當pH值過高時，水解能力弱，原果膠不能完全溶出，同樣降低果膠產率。由圖可知，獼猴桃果皮提取果膠要求的酸性更強，這可能因為果皮中存在的果膠更不易水解，只有在強酸下才能水解完全。

4 結論

對得出數(shù)據(jù)進行了整理，得出獼猴桃果肉提取果膠時直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL，超聲功率150 W，超聲時間10 min，超聲溫度80 ℃， pH值為4時果膠產率較高。獼猴桃果皮提取果膠時直接加入80 ℃熱無水乙醇35 mL，超聲功率200 W，超聲時間90 min，超聲溫度90 ℃， pH值為2時果膠產率較高。采用超聲波輔助提取獼猴桃果皮及果肉中果膠，在原有工藝基礎上提高了果膠產率，并比較了獼猴桃果皮及果肉的果膠提取率，研究證明果皮的果膠提取率約為果肉的1.5～2.5倍。

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