超聲波輔助提取桔子皮中果膠的研究

岳賢田

（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210048）

超聲波輔助提取桔子皮中果膠的研究

岳賢田

（南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210048）

討論了利用超聲波輻射萃取法從桔皮中提取果膠的不同因素的影響，通過實(shí)驗(yàn)確立了超聲波條件下提取果膠的最佳工藝條件為：用鹽酸調(diào)pH值為1.8，用水作為溶劑，料液比為1∶20，超聲功率為600 W，作用時(shí)間為40 min，乙醇濃度為60%，提取率可達(dá)到20.8%。

超聲波；果膠：桔皮

Abstract：The effeet of various factors to pection from orange peel by supersonic wave extraction are discussed，the optimum conditions of pection from orange peel with supersoinic wave extraction are obtained，the pH value of extarction is 1.8 with HCl，used water as solvent，solid－liquid ratio is 1∶20，supersonic wave power is 600 W，acting time is 40 min，the concentration of ethanol is 60%，the output ration of pection can achieves 20.8%on this optimum conditions.

Key words：supersonic wave；pectin；orange peel

果膠是人體七大營(yíng)養(yǎng)素中膳食纖維的主要成分，具有良好的凝膠性和乳化穩(wěn)定性，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，也是醫(yī)藥和化妝品工業(yè)不可缺少的輔料?？勺鳛楣u凍類、冰淇淋及果汁的穩(wěn)定劑、乳化劑和增稠劑。果膠是鉛、汞和鈷等金屬中毒的良好解毒劑和預(yù)防劑，果膠及果膠的鋁鹽可抑制腸道對(duì)膽固醇和三酸甘油酯的吸收，可用作動(dòng)脈硬化等心血管疾病的輔助治療［1］。果膠主要是從植物組織中提取的，常用的方法有鋁鹽鹽析法、離子交換法、微生物法等［2］。

超聲波是頻率高于人耳所能聽到頻率范圍的聲波，頻率一般在20 kHz以上。超聲波在水中傳播，可以產(chǎn)生能釋放巨大能量的激化和突發(fā)，即“空化效應(yīng)”。超聲“空化效應(yīng)”可以產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百個(gè)大氣壓的局部瞬間壓力，形成沖擊波，使固體表面及液體介質(zhì)受到極大沖擊力，從而破碎細(xì)胞，這是超聲應(yīng)用于果膠原料破壁的理論基礎(chǔ)［3］。本研究對(duì)桔皮進(jìn)行超聲波萃取，萃取出來的果膠成分，經(jīng)用乙醇洗滌沉淀后，干燥處理得到果膠。系統(tǒng)研究萃取過程中，不同萃取劑、不同溶劑、超聲時(shí)間、超聲功率、液料比、乙醇濃度及提取液pH值對(duì)果膠產(chǎn)率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

KQ－100B型超聲波清洗器，SHB循環(huán)水式多用真空泵，2K－2BS電熱真空干燥箱。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

鹽酸，硫酸，亞硫酸，硝酸，草酸，乙醇，活性炭，甲醇，乙酸乙酯，丙酮，以上皆為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取100 g的桔皮，用清水洗凈后放入燒杯中，加入蒸餾水，加熱至90℃后保持10 min，使酶失去活力。水沖洗后切成3～5mm的顆粒，熱水漂洗3～5次，以鈍化果膠酶的活性，并除去原料中的苦澀物質(zhì)、色素以及殘余的糖酸等雜質(zhì)。對(duì)預(yù)處理后的原料按照一定液料比和pH值，在一定超聲頻率和作用時(shí)間內(nèi)提取果膠。將提取液過濾，在濾液中加入活性炭，進(jìn)行脫色，脫色后過濾，待濾液冷卻后在不斷攪拌下加入乙醇（用量約等于濾液體積）進(jìn)行醇析，經(jīng)過濾得沉淀，將沉淀放入真空干燥箱中干燥制得果膠產(chǎn)品。

2 結(jié)果及討論

2.1 不同萃取劑對(duì)果膠提取率的影響

選用pH值為2.0，濃度均為80%的鹽酸、硫酸、硝酸、亞硫酸、草酸作為水解酸，料液比（秸皮的質(zhì)量與水的體積比，全文同）1∶15，在超聲功率500 W和作用時(shí)間50 min條件下，進(jìn)行超聲波提取，結(jié)果見表1。

表1 不同萃取劑對(duì)果膠提取率的影響

由表1可知，用鹽酸作為萃取劑果膠的提取率最高，這跟鹽酸在電離過程中，只產(chǎn)生氫離子和氯離子，氯離子只與Ag+產(chǎn)生沉淀，很難跟其他離子形成沉淀物，避免了其他雜質(zhì)的生成。

2.2 不同溶劑對(duì)果膠提取率的影響

用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2.0，在其它條件不變的情況下，考慮不同溶劑對(duì)桔皮果膠提取率的影響，結(jié)果見表2。

表2 不同溶劑對(duì)果膠提取率的影響

由表2可知在超聲波條件下，用水作為溶劑提取率可達(dá)到20.3%，由于正丁醇和乙醇用量比較大，從成本考慮一般不用。

2.3 不同料液比對(duì)果膠提取率的影響

用鹽酸調(diào)pH值為2.0，用水作為溶劑，在其它條件不變的情況下，考察不同料液比對(duì)果膠提取率的影響，結(jié)果見表3。

表3 不同料液比對(duì)果膠提取率的影響

從表3可知，料液比為1∶20，果膠提取率可達(dá)到19.8，料液比過大，不利于果膠質(zhì)形成果膠，難以轉(zhuǎn)移到液相中，且過濾困難；料液比過小，溶液中所含果膠濃度低，加醇沉淀后轉(zhuǎn)化成果膠的量相應(yīng)下降。

2.4 超聲波功率對(duì)果膠提取率的影響

用鹽酸調(diào)pH值為2.0，用水作為溶劑，料液比為1∶20，其它條件不變的情況下，考察不同超聲波功率對(duì)果膠提取率的影響，結(jié)果見表4。

表4 超聲波功率對(duì)果膠提取率的影響

從表4可知，在固定時(shí)間內(nèi)，超聲功率較低時(shí)，萃取液的溫度低，果膠質(zhì)水解不充分，果膠產(chǎn)率不高。隨著超聲波功率的提高，促使桔皮中的不溶性果膠更快的水解成可溶性果膠；但功率過高時(shí)桔皮中的果膠水解過于強(qiáng)烈，使得果膠裂解成多糖分子，從而使果膠產(chǎn)率下降。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，最佳超聲波功率為600 W。

2.5 超聲時(shí)間對(duì)果膠提取率的影響

用鹽酸調(diào)pH值為2.0，用水作為溶劑，料液比為1∶20，超聲波功率為600 W，其它條件不變的情況下，考察超聲波作用時(shí)間對(duì)果膠提取率的影響，結(jié)果見表5。

表5 超聲輻射時(shí)間對(duì)果膠提取率的影響

由表5可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)果膠提取率增加，加熱時(shí)間為40 min時(shí)果膠提取率達(dá)到最大值。時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，果膠提取率下降，因?yàn)槿芤褐械墓z質(zhì)在高溫的酸性條件下發(fā)生了降解，破壞了果膠的提取。

2.6 乙醇濃度對(duì)果膠提取率的影響

用鹽酸調(diào)pH值為2.0，用水作為溶劑，料液比為1∶20，超聲波功率為600 W，作用時(shí)間為40 min，其它條件不變的情況下，考察不同乙醇濃度對(duì)果膠提取率的影響，結(jié)果見表6。

表6 乙醇濃度對(duì)果膠提取率的影響

從表6可知，當(dāng)溶液中乙醇濃度為60%時(shí)，果膠產(chǎn)率最高。乙醇濃度低時(shí)，果膠沉淀中水分含量相對(duì)較高，在干燥過程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)，使顏色變深。乙醇濃度高時(shí)，果膠沉淀中總含水量低，得到的果膠色澤淺，質(zhì)量較好；但乙醇濃度過高，必然使成本增高，而且乙醇濃度升高至60%后提取率反而下降。

2.7 pH值對(duì)果膠提取率的影響

用水作為溶劑，料液比為1∶20，超聲波功率為600 W，作用時(shí)間為40 min，乙醇濃度為60%，其它條件不變的情況下，考察不同的pH值對(duì)桔皮果膠提取率的影響，結(jié)果見表7。

表7 pH值對(duì)果膠提取率的影響

從表7可知，在pH值為1.8時(shí)，提取率達(dá)到20.8%。溶液pH值過高，提取時(shí)間將會(huì)延長(zhǎng)，導(dǎo)致果膠不穩(wěn)定，容易分解成果膠酸，使產(chǎn)率下降。溶液pH值過低，提取時(shí)間縮短，造成果膠進(jìn)一步分解，且過濾時(shí)易隨溶液而濾掉，使產(chǎn)品的收率降低，同時(shí)也使果膠色澤加深。因?yàn)樗崃康脑黾訒?huì)導(dǎo)致部分纖維素、半纖維素分解，使果膠中己糖和戊糖的含量增加，影響果膠品質(zhì)。

3 結(jié)論

利用單因素實(shí)驗(yàn)得出微波法提取果膠的最佳工藝條件為用鹽酸調(diào)pH值為1.8，用水作為溶劑，料液比為1∶20，超聲波功率為600 W，作用時(shí)間為40 min，乙醇濃度為60%，提取率可達(dá)到20.8%。利用超聲波萃取法提取桔皮果膠可以大大縮短提取時(shí)間，具有成本低、工藝簡(jiǎn)便、投資少、提取效率高、環(huán)境污染小和安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，為綜合利用資源及利用超聲波方法提取桔皮中有效天然成分果膠提供一條途徑。

［1］Marshall L Fishman，Hoa K Chau，Peter Hoagland，et al.Characterization of pectin，flash－extracted from orange albedo by microwave heating，under pressure［J］.Carbohydrate Research，1999，（1）：126－138.

［2］S Yeoh，J Shi，T A G.Langrish.Comparisons between different techniruws for water－based extraction of pectin from orange peels［J］.Desellination，2008，（1）：229－237.

［3］Wendee－Dee Chiang，Chieh－Jen Shih，Yarr H wa Chu.Function properties of soy protein hydrolysis produced from a continuous membrane reactor system［J］.Food Chemistry，1999，65：189－194.

Study on Extraction of Pectin with Supersonic Wave from Orange Peel

YUE Xian－tian
（Nanjing Institute of Chemical Vovational and Technology，Nanjing 210048，China）

TQ420.6

A

1003－3467（2010）19－0041－03

2010－07－01

岳賢田（1980－），男，碩士，工程師，從事綠色化工研究工作，電話：15051804879。