低酯果膠的提取與制備技術(shù)研究進展

劉新新，劉鐘棟

(河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院， 河南 鄭州，450001)

果膠作為內(nèi)部細胞的支撐物質(zhì)廣泛存在于植物的細胞壁和初生細胞層，是一種復(fù)雜的高分子線性多糖，其主鏈是由((1→4)糖苷鍵連接半乳糖醛酸而成的螺旋狀結(jié)構(gòu)[1]，其中，一部分果膠分子的半乳糖醛酸殘基在C-6位置可被甲酯化，O-2和O-3位置可被乙?；?，甲酯化半乳糖醛酸與總半乳糖醛酸摩爾數(shù)之比稱為酯化度(degree of esterification，DE)，乙酰化半乳糖醛酸與總半乳糖醛酸摩爾數(shù)之比稱為酰胺化度(degree of amidation，DA)[2]。FCC規(guī)定：DE值高于50%的果膠稱為高酯果膠(high methoxyl pection，HMP)，反之稱為低酯果膠(low methoxyl pection，LMP)，后者包括酰胺化果膠(amidated low methoxyl pectin，ALMP)，如圖1～圖4所示。

圖1 半乳糖醛酸Fig.1 Galacturonic acid

圖2 高酯果膠Fig.2 High methoxyl pection

圖3 低酯果膠Fig.3 Low methoxyl pection

圖4 酰胺化果膠Fig.4 Amidated low methoxyl pectin

由于酯化度的不同，HMP和LMP的功能性質(zhì)以及應(yīng)用也各有不同。HMP的發(fā)展較早，通常作為一種天然高端的果汁飲料增稠劑[3]、高糖果醬凝膠劑[4]和酸奶穩(wěn)定劑[5]等應(yīng)用于食品工業(yè)。區(qū)別于HMP必須在含糖量高于55%和pH在2.0～3.5才能凝膠的性質(zhì)，LMP不受體系pH和可溶性固形物含量影響均能形成凝膠的性質(zhì)，符合現(xiàn)代人們降油降糖、健康飲食的需求，其獨特的凝膠性[6]在食品和日用化工應(yīng)用廣泛，目前已實現(xiàn)市場化的應(yīng)用有低糖果醬[7]、酸奶[8]、酸性飲料[9]、食品包裝膜[10]等。隨著益生菌食品的發(fā)展，LMP的雙親性為益生菌的運輸提供了良好的包埋作用，再加上其獨特的藥用價值和潛在的保健益生作用[11]，越來越多的研究者將目光轉(zhuǎn)向LMP的生產(chǎn)應(yīng)用研究。

早在20世紀中期，COLIN等首先發(fā)現(xiàn)了向日葵盤中含有果膠物質(zhì)，繼而在1948年，被STONKOFF團隊證明向日葵果膠酯化度低于傳統(tǒng)果膠商品，隨后提取有商業(yè)價值的LMP的研究引起世界各地研究學(xué)者的注意，不論是發(fā)掘其他原料中的天然低酯果膠提取研究，還是利用脫酯反應(yīng)或者酰胺化反應(yīng)將HMP改性為LMP，都得到了快速發(fā)展。我國物料資源豐富，天然低酯果膠的研究歷史悠久，傳統(tǒng)的酸提取法工藝和對其性質(zhì)保護方面的研究眾多，隨著科技發(fā)展，超聲波，微波等新型技術(shù)與傳統(tǒng)酸法、堿法、酶法和酰胺化脫酯法的有效結(jié)合，相關(guān)研究也逐漸豐富。目前，我國豐富的天然低酯果膠原料利用不足，且相較西方工業(yè)發(fā)達國家，脫酯制備LMP的設(shè)備和工藝依然有待提升，大規(guī)模系統(tǒng)工業(yè)化生產(chǎn)的現(xiàn)況不容樂觀，日益增長的LMP的需求主要還是依賴國外進口滿足，價格昂貴。本文對國內(nèi)外LMP的提取與制備研究現(xiàn)況進行綜述，以期能夠為我國低酯果膠生產(chǎn)豐富化和先進化提供有價值的信息，只有有效提高其質(zhì)量，降低其成本，我國低酯果膠的相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)才能真的廣闊發(fā)展。

1 酸提取法

酸提取法是從原料中獲得天然果膠的傳統(tǒng)方法，其基本原理是利用熱的酸性水溶液將植物細胞中的原果膠質(zhì)轉(zhuǎn)化成水溶性果膠并提取出來，然后加入乙醇或多價金屬鹽類使果膠沉淀析出。由于我國向日葵原料資源豐富，且向日葵盤中LMP含量較多，向日葵盤LMP是目前唯一達到工業(yè)化生產(chǎn)模式的天然低酯果膠，其他原料的提取研究仍然停留在實驗室探索階段。表1列出目前研究中已知的天然低酯果膠提取原料的果膠含量。SAHARI等[12]研究對比了不同向日葵品種中LMP的提取率，結(jié)果表明,Zaria品種向日葵具有最高提取率(11.42%)。2015年，張夢珊[13]利用凝膠柱層析法對向日葵LMP的成分進行詳細分析發(fā)現(xiàn)，向日葵LMP中單糖組成為半乳糖醛酸(59.7%)，阿拉伯糖(6.6%)，鼠李糖(14.9%)，半乳糖(12.2%)和葡萄糖(4.5%)，是一種分子質(zhì)量分布較寬的多糖混合物，而在馮靜等[14]對菠蘿皮LMP組分的研究分析中發(fā)現(xiàn)，菠蘿皮果膠是一種含?；牡王スz，且其中含有雙子葉植物果膠中沒有的甘露糖成分，阿拉伯糖含量也明顯高于雙子葉植物果膠。綜合以上研究結(jié)果說明，不同原料及品種獲得的LMP組成不同，提取率不同，豐富的提取原料能夠為應(yīng)用提供多樣化的選擇，為了獲得工業(yè)生產(chǎn)效益最大化，根據(jù)需求選擇合適的提取原料具有指導(dǎo)意義。

表1 部分低酯果膠原料提取統(tǒng)計Table 1 Statistical of the LMP raw materials

不僅提取原料的種類,品種會對LMP的提取率和質(zhì)量有影響，提取用酸液的選擇對于LMP的提取率、酯化度和分子質(zhì)量也至關(guān)重要。趙偉等[23]研究比較了酸化水、0.75%六偏磷酸鈉、0.5%乙二胺四乙酸二鈉、0.5%草酸-草酸銨、0.5%草酸和0.5%草酸銨6種提取劑的提取效果，結(jié)果表明，以草酸和草酸銨混合物作為提取劑，在pH 3.5、提取時間45 min、提取溫度85 ℃、固液比1∶30的條件下，果膠得率為20.9%，較傳統(tǒng)鹽酸提取法得率(17.2%)有了大幅度提高。MUOZ-ALMAGRO等[24]比較研究了硝酸與檸檬酸鈉提取對向日葵LMP性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，利用硝酸法提取得到的LMP具有較低的分子質(zhì)量(88.9 kDa)和中性糖組分(4%)，而檸檬酸鈉法提取得到的LMP則表現(xiàn)出更好的乳化性和高黏度特性。此結(jié)果與CHAN等[20]對于可可皮中LMP提取用酸的結(jié)論類似，硝酸，鹽酸等無機強酸對于LMP結(jié)構(gòu)有一定的破壞性，相比檸檬酸，草酸等弱酸，不利于保護果膠黏度，乳化性等應(yīng)用性能。從生產(chǎn)效益考慮，無機強酸成本較低，得率穩(wěn)定，反應(yīng)條件更易控制，但是有機酸對于環(huán)境相對友好，能夠更好地保護LMP的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，為了獲得最高提取率和最大程度保護LMP的性質(zhì)，目前酸提取液的選擇正在朝著優(yōu)化混合酸方向發(fā)展。

2 酸脫酯法

研究發(fā)現(xiàn)，存在于自然界的果膠一般都是HMP，天然低酯果膠很少，如何有效利用HMP生產(chǎn)LMP的相關(guān)研究一直是國內(nèi)外研究學(xué)者的重點。酸法脫酯的具體原理是將HMP在高溫強酸條件下使HMP中的甲酯脫去，從而利用豐富的HMP生產(chǎn)LMP的一種傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。2017年華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的韓莎莎[25]探究了pH和溫度對于柚皮果膠脫酯得率和性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，pH過低或者溫度過高，嚴重破壞LMP膠凝度和降低得率，反之則反應(yīng)較慢，pH值為2，溫度為80 ℃時脫酯綜合效果最好。傳統(tǒng)酸處理HMP所生成的LMP酯化度通常在25%～50%[26]。陳穎等[27]以商業(yè)橘皮果膠為原料，在傳統(tǒng)酸熱處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合超濾法和酶解法，將果膠酯化度由原料的61%顯著降為10%，但是反應(yīng)的同時LMP的分子質(zhì)量也降到約70 kDa，果膠分子結(jié)構(gòu)破壞嚴重。酸化脫酯法多聚半乳糖醛酸含量較高，但反應(yīng)速度略緩慢，在同溫同濃度條件下其脫酯速度不足堿法脫酯的0.01%，再加上反應(yīng)過程中對pH和溫度的要求嚴格，獲得的LMP得率和性質(zhì)不穩(wěn)定，相比堿化脫酯法，生產(chǎn)優(yōu)勢不足，因而我國目前已不再單獨使用此法生產(chǎn)低酯果膠，此法與其他方法的結(jié)合脫酯法有待進一步探究。

3 堿脫酯法

自1941年美國加利福尼亞水果種植交易所對柑橘果皮HMP堿化脫酯法的研究申請專利起，到后來眾多的研究人員利用堿性條件對其他多種原料提取的HMP進行脫酯實驗，再到反應(yīng)條件對于LMP性質(zhì)的相關(guān)研究，堿法脫酯已經(jīng)發(fā)展為國際上大規(guī)模獲得LMP的主要方法。堿法脫酯的實質(zhì)是HMP中的酯基在堿催化作用下發(fā)生水解反應(yīng)最后生成羧酸鹽和醇的過程，我國此法工藝研究也較為成熟，但是工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備研究起步較晚，企業(yè)分布零星規(guī)模較小，與國外相比仍存在差距。堿法脫酯生產(chǎn)LMP相對簡便快捷，但是隨著脫酯反應(yīng)進行，β-消去反應(yīng)也同步發(fā)生，果膠分子發(fā)生解聚，且與脫酯反應(yīng)為競爭關(guān)系，此副反應(yīng)對于果膠分子量、黏度和膠凝性質(zhì)影響較大[28]，如何最大程度地保護LMP的酯化度，分子質(zhì)量和功能性質(zhì)應(yīng)用的相關(guān)研究一直在進行。有研究提出，通過降低反應(yīng)溫度來控制脫酯反應(yīng)和β-消去反應(yīng)的競爭關(guān)系，雷激等[29]以柑橘高酯果膠為原料，研究了低溫堿法對果膠質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，溫度為5 ℃，pH 9.0條件下β-消去反應(yīng)可以被控制在較小程度，30 min反應(yīng)后所得LMP酯化度為38.85%，特性黏度能最大程度保持。FRAEYE等[30]在冰浴條件下對蘋果果膠進行堿性脫酯，獲得酯化度為27.73%的低酯果膠，進一步對其鈣敏性和凝膠型能的研究結(jié)果也驗證了上述猜想。從提取率，反應(yīng)速度和工業(yè)可操作性等方面來看，利用低溫堿化脫酯法制取LMP是一種值得推廣的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)選方案，在利用此方法工業(yè)化生產(chǎn)低酯果膠規(guī)模日益擴大的同時，對于其性質(zhì)[31-32]和應(yīng)用[33]的研究也逐漸豐富。

4 酶催化法

酶催化法的脫酯原理是利用果膠甲酯酶(pectin methylesterase，PME)將HMP改性為LMP，根據(jù)酶的來源分為內(nèi)源酶法和外源酶法。相比酸法堿法脫酯，酶催化法相關(guān)研究起步較晚，且目前國內(nèi)國外均未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但是該法利用PME對聚半乳糖醛酸甲酯的高度專一性，在保證酶純度的基礎(chǔ)上能夠有效避免果膠的解聚，最大程度地保護果膠的分子質(zhì)量及對應(yīng)功能特性；同時具有工藝流程和設(shè)備簡單的優(yōu)點，通過加深研究工藝條件，降低成本，酶法脫酯這一環(huán)保高效的制取LMP的方法具有廣闊的工業(yè)前景。

4.1 內(nèi)源酶法

新鮮果膠原料本身即含有大量的PME，但是隨著植物生長成熟，脫酯活性逐漸降低，內(nèi)源酶法通過添加PME激活劑或者利用其他激活刺激大大提高其活性，經(jīng)過一定時間的脫酯反應(yīng)后獲得LMP。2007年，雷激等[34]以新鮮橙皮為原料，使用Na2CO3激活并利用果皮中固有的PME制備低酯果膠，以產(chǎn)品的酯化度和果膠得率為指標，確定內(nèi)源酶法制備LMP的最佳工藝條件為：激活劑添加量1.59%，溫度為45 ℃、pH 8.0、脫酯60 min，在此條件下制得果膠酯化度為36.38%。除了使用Na2CO3激活PME，2016年，劉鳳霞等[35]也報道了弱堿性條件下，利用高靜壓處理來誘導(dǎo)PME從而制備LMP的方法。綜上研究說明了利用提取原料本身含有的天然果膠酯酶進行酶促反應(yīng)制備LMP的可行性，該方法反應(yīng)條件溫和，且大大節(jié)約了酶制劑的成本，但是內(nèi)源果膠酶中除了PME往往還同時存在果膠水解酶，對果膠分子鏈有一定影響，如何進行篩選純化，可控制備LMP是進一步的研究重點。

4.2 外源酶法

外源酶法即通過添加商業(yè)純化PME生產(chǎn)LMP的方法，相比內(nèi)源酶法成本有所增加，但是因為PME的純度有所控制，制得的LMP質(zhì)量大大提高。其商業(yè)酶制劑主要來源分為植物源和霉菌源，從二十世紀三四十年代就有國外研究學(xué)者先后從番茄中提取果膠脫酯酶；1979年，日本的ISHII等，首先從黑曲霉發(fā)酵液中分離純化得到PME，并用此方法制備出優(yōu)良性能的LMP。來源不同的PME生物性質(zhì)和制得的LMP甲氧基分布模式也各有不同，目前商業(yè)PME的制備主要來自于黑曲霉。我國對于酶法脫酯的研究起步較晚，21世紀初，焦云鵬團隊用HMP對黑曲霉進行誘導(dǎo)培養(yǎng)，獲得高活性的PME，并成功將果膠的酯化度從64.54%降到45.70%[36]。2010年，李川[37]研究對比了低溫堿法和外源酶脫酯法制取LMP的得率和性質(zhì)，結(jié)果表明，酶法制備LMP的果膠得率、半乳糖醛酸含量和分子質(zhì)量均優(yōu)于堿法脫酯。這可能與堿法脫酯過程中不可避免的β-消去反應(yīng)有關(guān)，且酯化度范圍與膠凝速度相關(guān)，酶法脫酯得到的LMP酯化度略高，能夠有效改善堿法脫酯LMP膠凝速度過快的應(yīng)用劣勢。

為了方便連續(xù)化生產(chǎn)和控制成本，更好地控制酶法脫酯工藝，許多研究學(xué)者探究了PME的固定化方法及固定后PME的活力和性質(zhì)變化。1995年，NIGHOJKAR等[38]對比了蛋殼、蛋殼加戊二醛和明膠三種載體的固定化效果，結(jié)果表明，使用蛋殼固定PME配合流化床反應(yīng)器的脫酯效果最好。2005年，焦云鵬團隊又研究利用明膠加戊二醛固定化PME的最佳條件：明膠150 g/L，戊二醛5(體積分數(shù))，用酶量15%(體積分數(shù))，pH 4.0；固定后的PME溫度穩(wěn)定性和對底物的親和力都有所改善[39]。西華大學(xué)的范洋也于2010年采用海藻酸鈉固定黑曲霉PME生產(chǎn)獲得LMP[40]，這也從另一方面說明了，固定化外源果膠脫酯酶方法的多樣性和應(yīng)用于生產(chǎn)LMP的可能性。

在實際研究生產(chǎn)中，高純度高活性的果膠脫脂酶制劑價格依然昂貴，是制約酶法脫酯工業(yè)化的主要成本因素，相信隨著研究人員對于不同種類來源的PME的提取純化及性質(zhì)的深入研究[41]，PME成本能夠有所降低并廣泛應(yīng)用于LMP的制取中。酶法脫酯機制更加有序，生產(chǎn)的LMP理化性質(zhì)也大大優(yōu)于酸法堿法，隨著生物酶學(xué)相關(guān)研究的進步，LMP的高端保健應(yīng)用研究和人們對高質(zhì)量產(chǎn)品的需求增加，酶法生產(chǎn)高質(zhì)量低酯果膠具有廣闊的研究前景。

5 酰胺化法

酰胺化法脫酯的原理是將HMP中的部分甲酯轉(zhuǎn)變?yōu)椴及窂亩鴾p小甲氧基，一般在堿性條件下通過添加氨水、氨醇體系或者氨氣處理實現(xiàn)。國內(nèi)外最近也有了利用氨基酸對果膠進行改性處理的相關(guān)研究，這種處理方法得到的LMP稱為酰胺化果膠(amidated low methoxyl pectin，ALMP)。因為氨基基團的進入，ALMP較普通低酯果膠能在更寬的鈣離子濃度范圍內(nèi)行成凝膠，例如，相同酯化度都為27%的普通LMP和ALMP形成最佳凝膠所需的鈣離子質(zhì)量比都為30 mg/g，但是ALMP形成凝膠的鈣離子濃度范圍可以達到10～80 mg/g，且隨著可溶性固形物含量的增加，形成凝膠的凝膠強度增大[42]，由此特性，ALMP在低糖果醬和果凍中應(yīng)用廣泛，解決了普通低酯果膠鈣離子凝膠范圍要求嚴格和凝膠較弱的缺點。2006年，雷激等[43]選擇低溫(5 ℃)高氨(4 mol/L)的制取工藝來提高ALMP的應(yīng)用性能，將β-消去反應(yīng)控制在較小程度，經(jīng)過40 min的反應(yīng)得到黏度較高，酯化度為44.40%，酰胺化程度為20.29%的柑橘ALMP。除了利用氨水取代反應(yīng)，也有利用氨醇體系制備ALMP的研究，SINITSYA等[44]在甲醇體系中，系統(tǒng)研究了不同種類伯胺對柑橘ALMP的得率和性質(zhì)影響，由于伯胺結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件不同，得率變化范圍(6%～70%)較廣，水溶性，兩親性，交聯(lián)性等物理化學(xué)性質(zhì)的變化也各有特點，可以針對不同應(yīng)用需求進行可控改性。KURITA等[45]使用甘氨酸、甘氨酸甲酯和雙甘氨肽在極性有機溶劑中對果膠進行改性，甘氨酸和雙甘氨肽改性果膠水溶性明顯提高，解決果膠在食品行業(yè)應(yīng)用中溶解過程容易結(jié)塊的問題。關(guān)于ALMP具體生產(chǎn)工藝研究在國內(nèi)外都已經(jīng)比較成熟，ALMP的理化性質(zhì)、功能性質(zhì)和新型應(yīng)用為當前的研究重點[46]。

目前國內(nèi)外的大型果膠公司均已實現(xiàn)了ALMP的批量的生產(chǎn)，但由于酰胺化脫酯過程中使用了潛在有害物質(zhì)，對其應(yīng)用產(chǎn)生了一定影響。在俸思潔2016年的研究中已表明，酰胺化果膠對正常細胞無毒害作用；且表現(xiàn)出更大的清除自由基抗氧化能力[47]。2017年歐盟發(fā)布的果膠等作為食品添加劑的安全風(fēng)險評估報告中也表示，酰胺化果膠沒有遺傳毒性跡象，作為一般人群食品添加劑，無需指定每日攝入量(allowable daily intake，ADI)。通過人們對于酰胺化果膠的認知提高，再加上研究人員對于其性質(zhì)和新興應(yīng)用的開發(fā)，ALMP的生產(chǎn)基礎(chǔ)將為低酯果膠市場帶來巨大的效益。

6 其他方法

從天然低脂果膠原料中獲得LMP從成本和工業(yè)化規(guī)模上考慮，目前酸法提取依然是主流工藝，但是近幾年也出現(xiàn)了一些利用新興提取法或者輔助酸法以提高提取率、縮短提取時間和降低能耗的研究報道。2014年，在浙江大學(xué)應(yīng)珊珊的研究中[48]，對果膠酶和果膠酯酶復(fù)合酶法提法提取火龍果皮中LMP的工藝進行了研究，結(jié)果表明，復(fù)合酶法不僅生產(chǎn)周期短，并且實現(xiàn)了提取脫酯同時進行，可用來高效生產(chǎn)酯化度為20%～30%的果膠改性產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)酸法提取，酶提取法可以通過對原料皮細胞壁的酶解作用加速果膠的釋放，但是酶法提取步驟較為繁瑣，條件控制要求和成本均較高，目前工業(yè)應(yīng)用較少。微波技術(shù)是近年來發(fā)展較快的綠色提取技術(shù)，其具有操作簡便、選擇性強、工藝能耗少、環(huán)境污染小、產(chǎn)品提取率高等優(yōu)點，因而越來越受到國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。2012年，LI等[49]研究報道了微波提取甜菜中天然LMP的最佳工藝參數(shù)為：微波功率152.63 W，時間為3.53 min，提取液pH為1.57，料液比為1∶18.92。與傳統(tǒng)單一酸解提取果膠相比，微波輔助提取法得率高，同時將提取時間縮短到了幾分鐘，大大提高了提取效率。2018年，SHAN等[50]利用亞臨界水萃取法提取柚皮中果膠成分，最終優(yōu)化采用120 ℃，30 bar的工藝條件得到最高得率(19.6%)和酯化度為40.9%的低酯果膠。傳統(tǒng)研究中認為柚皮果膠為高酯果膠，提取過程中的長時間高壓可能導(dǎo)致了果膠酯化度的降低，具體機理有待進一步研究。除以上方法外，離子交換樹脂法、膜分離法和超聲法等也有應(yīng)用于果膠提取的研究，但是目前主要是柑橘，蘋果等高酯果膠提取研究，對于天然低脂果膠原料的相關(guān)工藝研究還有很大的探索空間。

脫酯方法中也不乏新興技術(shù)的應(yīng)用研究，2017年陳景秋等[51]研究報道了超聲波法對于HMP中甲氧基的降解影響，結(jié)果表明，當超聲時間150 min，超聲強度285 W/cm2時，可成功制備酯化度為31.27%，乙?；葹?.69%的LMP；果膠酯化度和乙?；入S著超聲時間的延長，超聲強度的增大而減小。超聲波為一種綠色、低碳的可控制備低甲氧基果膠的方法，相比傳統(tǒng)酸法制備LMP，具有條件溫和、高效且環(huán)境友好等優(yōu)點。2015年，趙文婷等[52]研究報道了超高壓(200、300 MPa)輔助PME脫酯法對LMP的理化性質(zhì)、分子質(zhì)量分布及流變性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，超高壓輔酶法制備的LMP的表觀黏度、固有黏度及黏均分子質(zhì)量均顯著大于堿法低酯果膠，并且果膠分子質(zhì)量在脫酯前后沒有顯著性差異。以上結(jié)果也說明超高壓輔酶法避免了傳統(tǒng)堿法的果膠分子降解，制備的LMP黏度更高，可作為一種制備低酯果膠的高效、環(huán)保的新型技術(shù)。新型技術(shù)在實際生產(chǎn)中雖然大大縮短了生產(chǎn)時間，更好保護LMP質(zhì)量，但是對于技術(shù)和設(shè)備要求較高，工業(yè)可操作性相比傳統(tǒng)提取脫酯方法難度較大，現(xiàn)階段仍然處于實驗室研究階段，并且通常作為輔助傳統(tǒng)方法的形式，復(fù)合多種方法共效提高得率，生產(chǎn)效率和LMP質(zhì)量。

7 總結(jié)與展望

天然低酯果膠提取原料種類眾多，功能性質(zhì)也各有不同，但是大多數(shù)都存在規(guī)模較小的局限性，目前能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的主要還是向日葵盤天然低酯果膠，且提取方法以酸法提取為主，原料品種和提取工藝的不同對于其提取率、理化性質(zhì)和功能應(yīng)用都有較大的影響，如何穩(wěn)定獲得高品質(zhì)的LMP值得進一步的深入研究。而酶法提取成本較高，且工藝要求嚴格，設(shè)備和技術(shù)仍然不成熟，其他新興技術(shù)對于天然低酯果膠這一類的提取研究依然不足。提取自柑橘，蘋果等原料的高酯果膠工業(yè)化程度已經(jīng)比較成熟，利用HMP脫酯得到LMP的方法中，堿法脫酯由于其操作簡單，成本低廉在市場上依然占據(jù)主導(dǎo)地位，但是其不可避免的β-消去反應(yīng)對于LMP分子結(jié)構(gòu)的解聚作用，大大影響了LMP的功能性質(zhì)和應(yīng)用。近幾年醫(yī)藥保健行業(yè)對于LMP低聚糖的研究越來越多，對于堿法脫酯獲得的小分子果膠可能帶來新的市場活力。酶法脫酯具有環(huán)保，針對性強的優(yōu)勢，固定化后的PME活性也略有提高，且大大提高回收率和可操作性，盡管由于酶制劑成本的制約目前暫時沒有實現(xiàn)工業(yè)化，但是這種綠色高效的脫酯制備LMP的方法依然具有巨大的研究潛力。酰胺化低酯果膠改善了普通低酯果膠過高的鈣敏性，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，ALMP也已經(jīng)在西方工業(yè)發(fā)達國家實現(xiàn)大規(guī)模投產(chǎn)，我國相關(guān)工藝技術(shù)和設(shè)備方面相對落后還未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其他脫酯技術(shù)依然處于理論探索階段，如果能夠加深研究，我國豐富的HMP資源利用率也將會有一個大的提高。當今人們對于低酯果膠的需求越來越大，我國的低酯果膠主要還是依賴進口，成本高昂，對于下游食品、醫(yī)藥和日用化工企業(yè)壓力較大，低酯果膠的提取與制備工藝急需更為深入系統(tǒng)的研究。