響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取獼猴桃皮果膠工藝及果膠理化性質(zhì)分析

陳怡君，王曉慧，陳艷萍，鄧敏，伊帕爾·開斯?fàn)?，龍?jiān)獝?，楊萬根, *

1(吉首大學(xué) 林產(chǎn)化工工程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 張家界，427000)2(吉首大學(xué) 食藥兩用資源研究與高值化利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 吉首，416000)3(湖南省周生堂生物科技有限公司，湖南 鳳凰，416200)

獼猴桃富含維生素C等營養(yǎng)成分，我國獼猴桃產(chǎn)量居世界第一[1]。隨著我國食品加工業(yè)的發(fā)展，獼猴桃加工產(chǎn)品如果汁、果酒、果醬和果脯等的產(chǎn)量持續(xù)增長，但由此產(chǎn)生的獼猴桃皮渣(原料的20%～30%)卻未能得到充分利用，不僅造成資源浪費(fèi)，而且也存在污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，成為了亟需解決的難題。

果膠是廣泛存在于植物初生細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)層的一類復(fù)雜天然高分子聚合物，根據(jù)酯化程度的不同，可分為高酯果膠和低酯果膠。果膠在食品中用途廣泛，可作食品加工中的膠凝劑、增稠劑、膠體穩(wěn)定劑和脂肪替代品等。果膠還具有降血脂、降膽固醇、抑制脂肪酶活性等生理活性，可用于藥品的合成。隨著對果膠在食品及醫(yī)藥行業(yè)的研究不斷深入，世界需求量以每年5%的速度增長[2]，而我國果膠的產(chǎn)量不足，年需求缺口達(dá)1 200 t，且呈上漲趨勢[3]，因此果膠資源的開發(fā)迫在眉睫。目前，商業(yè)果膠大多來源于柑橘皮和蘋果渣。近年來其他植物來源果膠也受到關(guān)注，如柿子、檸檬皮、葵花籽等。獼猴桃皮渣果膠同樣是果膠的良好來源，如苗壯等[4]以獼猴桃皮渣為原料，采用亞臨界法提取果膠，果膠得率為11.4%；蔣治衛(wèi)等[5]以紅心獼猴桃果皮為原料，采用草酸銨法提取果膠，得率為13.0%。但是這些報(bào)道均集中于單一輔助提取技術(shù)研究，果膠得率不高。

傳統(tǒng)的果膠提取采用熱水提取法，該法耗時(shí)長、能耗高且效率低。近年出現(xiàn)超聲波輔助提取技術(shù)，其利用強(qiáng)烈的空化效應(yīng)快速破壞植物細(xì)胞，能縮短提取時(shí)間，提高提取效率，但其熱效應(yīng)不強(qiáng)，提取過程很難達(dá)到足夠的提取溫度。超聲波-微波協(xié)同作用是將超聲波的機(jī)械振蕩和空化效應(yīng)與微波的熱效應(yīng)結(jié)合，使反應(yīng)過程中整個(gè)體系受熱均勻，加速分子運(yùn)動(dòng)，促使分子間氫鍵更容易斷裂，并能破壞大分子物質(zhì)的共價(jià)鍵而促其降解，同時(shí)提高溶劑穿透力，加速提取的進(jìn)程，其提取效率比單獨(dú)用超聲波或微波更高。另外，與傳統(tǒng)酸法提取相比，超聲波-微波輔助提取所得果膠中的蛋白質(zhì)含量低，而半乳糖醛酸含量高，設(shè)備損耗成本低[6]。

目前，采用超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取獼猴桃皮果膠的研究還未見報(bào)道。本研究以果膠得率為指標(biāo)，利用超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取獼猴桃皮中的果膠，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Plackett-Burman試驗(yàn)及Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)以提高果膠得率，并對所得果膠的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，為獼猴桃皮渣資源的高值化利用提供技術(shù)和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

獼猴桃皮，湖南周生堂生物科技有限公司；檸檬酸、苯酚、濃硫酸、酚酞、NaOH、無水乙醇，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；D-半乳糖醛酸、牛血清白蛋白、考馬斯亮藍(lán)、咔唑等，北京索萊寶科技有限公司；三氟乙酸、NaCl，比利時(shí)Acros公司；甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸、阿拉伯糖、木糖、巖藻糖、鹽酸氨基葡萄糖、N-乙酰-D-氨基葡萄糖、D-果糖、D-核糖、氨基半乳糖鹽酸鹽、L-古洛糖醛酸、D-甘露糖醛酸，Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

PHSJ-4A型pH計(jì)，上海雷磁精科有限公司；TG165型臺(tái)式高速離心機(jī)，長沙平凡儀器儀表有限公司；JA2003型電子天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；XH-300PE型超聲波高壓微波協(xié)同組合工作站，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司；TENSOR 27型傅里葉紅外光譜儀，德國Bruker公司；UV-2500型紫外分光光度儀、LC-10A型高效液相色譜儀，日本島津有限公司；JSM-6700F型掃描電子顯微鏡，日本JEOL公司；ICS5000型離子色譜儀(IC)，美國Thermo Fisher公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 獼猴桃皮渣粉制備方法

獼猴桃皮渣在沸水中漂燙5 min，使其中的果膠酶失活。在45 ℃烘箱中烘24 h，干燥后的皮渣粉碎后過80目篩，裝入塑封袋，4 ℃下保存，備用。

1.3.2 獼猴桃皮渣果膠提取工藝

1.3.2.1 超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取法

稱取3.0 g獼猴桃皮渣粉，以不同pH的檸檬酸溶液為提取溶劑，按照設(shè)定參數(shù)在超聲波高壓微波協(xié)同組合工作站中提取果膠。提取完成后，提取液迅速冷卻至室溫，4 000 r/min離心10 min，抽濾上清液，收集濾液，加入2倍體積95%乙醇，4 ℃靜置16 h，4 000 r/min離心10 min，收集沉淀。沉淀物用95%乙醇洗滌3次，去除單糖、雙糖、低聚糖和色素等物質(zhì)[7]。最后，將沉淀凍干至恒重，所得樣品為獼猴桃皮果膠，果膠得率計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：m，果膠干燥品質(zhì)量，g；m0，獼猴桃皮干粉質(zhì)量，g。

1.3.2.2 傳統(tǒng)熱水提取法

按照NGUYEN等[8]的方法提取。取3.0 g獼猴桃皮渣粉，加入90 mL pH 2.0的檸檬酸溶液，85 ℃下連續(xù)攪拌提取30 min。提取完成的后續(xù)操作同1.3.2.1。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

設(shè)定單因素試驗(yàn)中的常規(guī)量為：提取液pH 2.0，超聲波功率150 W，微波功率250 W，提取時(shí)間30 min，提取溫度85 ℃，液料比30∶1(mL∶g)。依次考察微波功率(50、100、150、200、250、300 W)、超聲波功率(50、100、150、200、250、300 W)、液料比(20∶1、25∶1、30∶1、35∶1、40∶1、45∶1)、提取液pH(1.6、2.0、2.4、2.8、3.2、3.6)、提取時(shí)間(20、25、30、35、40、45 min)、提取溫度(45、55、65、75、85、95 ℃)對果膠得率的影響。

1.3.4 Plackett-Burman 試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)N=12的Plackett-Burman試驗(yàn)對提取液pH、液料比、超聲功率、微波功率、提取溫度和提取時(shí)間等因素進(jìn)行考查，篩選關(guān)鍵因素。

1.3.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果，對篩選出的關(guān)鍵因素進(jìn)行Box-Behnken試驗(yàn)。

1.3.6 果膠半乳糖醛酸含量測定方法

采用咔唑比色法測定獼猴桃皮渣果膠中半乳糖醛酸含量[9]。

1.3.7 果膠總糖含量測定方法

采用苯酚-硫酸法測定獼猴桃皮渣果膠中總糖含量[10]。

1.3.8 果膠酯化度測定方法

采用滴定法測定果膠酯化度[11]。

1.3.9 果膠蛋白質(zhì)含量測定方法

采用考馬斯亮藍(lán)法測定蛋白質(zhì)含量[12]。

1.3.10 果膠分子質(zhì)量測定方法

采用高效凝膠滲透色譜法測定果膠分子質(zhì)量。色譜檢測條件：RI-10A示差檢測器；BRT105-104-102串聯(lián)凝膠色譜柱(8 mm×300 mm)；流動(dòng)相0.05 mol/L NaCl溶液；流速0.6 mL/min；柱溫40 ℃；進(jìn)樣量20 μL。果膠樣品配制成5 mg/mL溶液，12 000 r/min離心10 min，上清液用0.22 μm微濾膜過濾后進(jìn)樣。

1.3.11 果膠單糖組成測定方法

稱量10.0 mg樣品置于安瓿瓶中，加入3 mol/L三氯乙酸10 mL，120 ℃水解3 h。吸取2 mL酸水解溶液轉(zhuǎn)移至玻璃瓶中氮吹干，加入10 mL超純水渦旋混勻，吸取100 μL加入900 μL去離子水，12 000 r/min離心5 min。取上清液進(jìn)IC分析。色譜條件：色譜柱DionexCarbopacTMPA20(3 mm×150 mm)；流動(dòng)相A：H2O， B：15 mmol/L NaOH，C：15 mmol/L NaOH+100 mmol/L NaOAc；流速0.3 mL/min；進(jìn)樣量5 μL；柱溫30 ℃；檢測器：電化學(xué)檢測器。

1.3.12 光譜分析

配制10 μg/mL的果膠溶液，取適量溶液于石英比色皿中，用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行掃描，掃描波長為200～400 nm，掃描頻率為2 nm/s，得紫外光譜。

稱量1.0 mg獼猴桃皮果膠樣品和100.0 mg溴化鉀，置于瑪瑙研缽中混勻，研磨成細(xì)粉后制成透明壓片，用傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行掃描，掃描范圍4 000～500 cm-1，分辨率為4 cm-1，累積掃描64次，得紅外光譜。

1.3.13 電鏡掃描

果膠樣品經(jīng)過粘臺(tái)、噴金等步驟后，在加速電壓為10 kV條件下用掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。用Design-Expert 8.0.6 軟件分析響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，SPSS Statistics 22.0軟件開展ANOVA多重比較(least significant difference，LSD)，顯著性水平為0.05，Origin 2019b軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

如圖1顯示，隨微波功率增大，果膠得率先升高后降低，在微波功率200 W時(shí)，達(dá)到最大值28.63%。這是因?yàn)楫?dāng)微波功率較小時(shí)，熱效應(yīng)較弱，導(dǎo)致原料內(nèi)部的溫度過低，不利于果膠的溶出和擴(kuò)散。當(dāng)微波功率過大時(shí)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部溫度過高，使果膠分子鏈降解，從而使果膠得率下降[13]。在微波功率150 與200 W及200 與400 W之間，果膠得率差異顯著(P<0.05)，在其他水平之間，差異不顯著(P>0.05)。

a-微波功率；b-超聲波功率；c-液料比；d-提取液pH；e-提取時(shí)間；f-提取溫度圖1 不同因素對果膠得率的影響Fig.1 The effects of different factors on the yield of pectin

隨超聲功率增大，果膠得率先升高后降低，在超聲功率為250 W時(shí)，達(dá)到最大值29.08%。這是由于超聲波功率增大，空化作用增強(qiáng)，使細(xì)胞內(nèi)容物更加充分析出，但超聲波功率過大，導(dǎo)致果膠因分子鏈斷裂而降解[14]。在超聲波功率50 與150、200、250 及200、250 與300 W之間，果膠得率差異顯著(P<0.05)，在其他水平之間，差異不顯著(P>0.05)。

隨液料比提高，果膠得率先升高后降低，之后基本無變化。在液料比為30∶1時(shí)，達(dá)到最大值31.48%。這是因?yàn)槿軇┝可贂r(shí)，提取液黏度較大且濃度梯度小，果膠分子擴(kuò)散慢；而溶劑量過大時(shí)，提取出的果膠在溶液中濃度太低，沉淀效果不理想，導(dǎo)致果膠得率降低[15]。在液料比20∶1、30∶1之間及它們與其他水平之間，果膠得率差異顯著(P<0.05)，在其他水平之間，差異不顯著(P>0.05)。

隨提取液pH升高，果膠得率降低，pH 1.6時(shí)果膠得率達(dá)到最大，為31.60%。這是由于酸度增強(qiáng)有利于原果膠的水解，使更多的原果膠轉(zhuǎn)化為水溶性果膠，因此提高了果膠的得率[16]。pH升高時(shí)由于酸性減小，斷裂的a-1, 4-糖苷鍵較少，一部分果膠分子較大，不易溶解于水中，所以pH升高時(shí)果膠的得率下降[16]。在pH 2.8與3.2之間果膠得率差異不顯著(P>0.05)，其他水平之間均差異顯著(P<0.05)。

隨提取時(shí)間延長，果膠得率先升高后降低，在提取時(shí)間為35 min時(shí)達(dá)到最大值33.93%。這是由于提取體系中積累的熱量逐漸增加，為原果膠的水解提供了更多的能量，原果膠中化學(xué)鍵斷裂，溶解于水中[17]，因此果膠的得率增加。隨著提取時(shí)間進(jìn)一步延長，由于果膠大分子結(jié)構(gòu)被過度破壞，使提取液中的果膠不能在乙醇溶液中析出，部分果膠被過濾掉，使果膠得率降低[18]。在提取時(shí)間40與45 min之間果膠得率差異不顯著(P>0.05)，其他水平之間均差異顯著(P<0.05)。

隨提取溫度升高，果膠得率增大，當(dāng)提取溫度上升至95 ℃時(shí)，果膠得率達(dá)到最大值34.00%。當(dāng)浸提溫度低時(shí)，原果膠水解不徹底，不利于水溶性果膠的提取。溫度升高后，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，同時(shí)檸檬酸的解離程度也增強(qiáng)，氫離子濃度增加，細(xì)胞壁和表皮組織更加松弛，使得提取液與原料間的物質(zhì)交換加快，而果膠不會(huì)在此溫度范圍內(nèi)降解，因此得率增大[19]。在提取溫度65與75 ℃之間果膠得率差異不顯著(P>0.05)，其他水平之間均差異顯著(P<0.05)。

2.2 Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果

Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果見表1，其方差分析結(jié)果見表2。

表1 Plackett-Burman試驗(yàn)結(jié)果Table 1 The results of the Plackett-Burman experiment

表2 Plackett-Burman試驗(yàn)各因素效應(yīng)評價(jià)Table 2 The effect evaluation of the factors of Plackett-Burman experiment

由表2可知，提取液pH、提取溫度、微波功率對果膠得率的影響均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，根據(jù)P值大小，可知重要性依次為：提取溫度(b)>提取液pH(a)>微波功率(f)。故選擇提取液pH、提取溫度和微波功率開展下一步的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)?？紤]到提取效率與節(jié)約成本，在響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)中將液料比、超聲功率、提取時(shí)間分別固定為30∶1，250 W、35 min。

2.3 Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

表3 Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The results of the Box-Behnken experiment

表4 回歸模型方差分析結(jié)果Table 4 The results of variance analysis of response surface quadratic model

運(yùn)用 Design-Expert 8.0.6 軟件由模型分析得出，超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取獼猴桃皮果膠的最優(yōu)工藝參數(shù)為：提取液pH 1.73，提取溫度91.17 ℃，微波功率214.35 W。此條件下的果膠得率理論值可達(dá)35.23%。為了在實(shí)際中具有可操作性，將最優(yōu)工藝參數(shù)確定為：提取液pH 1.7、提取溫度91 ℃、微波功率215 W。根據(jù)修正后的最優(yōu)工藝進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，果膠得率為34.88%，與預(yù)測值十分接近，表明響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝可行。參照NGUYEN等[8]的傳統(tǒng)熱水提取法，得到獼猴桃皮果膠提取率為6.87%，該值遠(yuǎn)低于本研究所采用超聲波-微波協(xié)同輔助酸法提取工藝的果膠得率。

各因素之間的交互作用對響應(yīng)值的影響見圖2。響應(yīng)面曲面坡度越陡峭，等高線圖越偏橢圓形，因素之間交互作用越顯著，反之則表示兩因素間的交互作用不顯著。圖2顯示，3D響應(yīng)面圖均成拋物狀，曲面有最高點(diǎn)，容易出現(xiàn)最大值。AB的響應(yīng)面曲線最陡，且等高線密集，因此AB的交互作用對果膠得率的影響最為顯著。交互作用對果膠得率的影響大小順序?yàn)椋篈B>BC>AC。

圖2 兩因素間交互作用響應(yīng)面圖Fig.2 The response surface plots of interaction between two factors

2.4 果膠的基本化學(xué)組成及酯化度

如表5所示，果膠的主要化學(xué)成分為半乳糖醛酸，其含量可以反映果膠的純度，經(jīng)測定，獼猴桃皮渣果膠的半乳糖醛酸含量為67.85%，符合GB 25533—2010《食品添加劑果膠》要求(半乳糖醛酸含量>65%)，說明本實(shí)驗(yàn)果膠已達(dá)到商品果膠純度的要求。總糖含量為60.83%，蛋白質(zhì)含量為1.78%,酯化度為54.5%，為高酯果膠。

表5 獼猴桃皮渣果膠基本化學(xué)組成及酯化度 單位：%Table 5 The basic chemical composition and the degree of esterification of pectin from kiwifruit peel

2.5 分子質(zhì)量測定

圖3顯示，獼猴桃皮果膠多糖的主要洗脫峰單一且較對稱，說明果膠純度較高，通過線性回歸方程計(jì)算，其重均分子質(zhì)量Mw為741.8 kDa，數(shù)均分子質(zhì)量Mn為410.3 kDa，峰值分子質(zhì)量Mp為503.8 kDa，分子量分布系數(shù)Mw/Mn為 1.81。苗壯等[4]用亞臨界水提取法從獼猴桃皮與果渣中得到的果膠分子質(zhì)量Mw為88.4 kDa。顧曉俊等[20]測定獼猴桃果的果膠分子質(zhì)量Mw最高為524.31 kDa。與兩者相比，本研究得到的果膠分子質(zhì)量較大，可能是果膠來源部位不同所致。

圖3 獼猴桃皮渣果膠分子質(zhì)量色譜圖Fig.3 The chromatogram of molecular weight of pectin from kiwifruit peel

2.6 單糖組成測定

圖4顯示，獼猴桃皮渣果膠中含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖醛酸等5種單糖。各單糖摩爾百分含量為：鼠李糖4.2%，阿拉伯糖18.2%，半乳糖13.6%，葡萄糖5.5%，半乳糖醛酸58.5%。與苗壯等[4]采用亞臨界水提取獼猴桃皮渣中果膠相比，本研究果膠的單糖種類基本相同，但前者阿拉伯糖所占比例較高。

1-巖藻糖；2-鹽酸氨基半乳糖；3-鼠李糖；4-阿拉伯糖；5-鹽酸氨基葡萄糖；6-半乳糖；7-葡萄糖；8-N-乙酰-D氨基葡萄糖；9-木糖；10-甘露糖；11-果糖；12-核糖；13-半乳糖醛酸；14-古羅糖醛酸；15-葡萄糖醛酸；16-甘露糖醛酸a-16種單糖混合標(biāo)準(zhǔn)品；b-果膠水解物單糖組成圖4 獼猴桃皮渣果膠的單糖組成色譜圖Fig.4 The chromatogram of monosaccharide composition of pectin from kiwifruit peel

根據(jù)分子主鏈和支鏈結(jié)構(gòu)的不同，果膠分子可分為4類：同型半乳糖醛酸聚糖(homogalacturonan，HG)、鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ(rhamngalacturonan Ⅰ，RG-Ⅰ)、鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅱ(rhamngalacturonan Ⅱ，RG-Ⅱ)和木糖半乳糖醛酸聚糖(xylogalacturonan，XG)[21]。SCHOLS等[22]曾提出，當(dāng)果膠分子的Rha/GalA值在0.05～1.00時(shí)，其結(jié)構(gòu)主要為RG-Ⅰ型；當(dāng)比值低于0.05時(shí)，結(jié)構(gòu)主要為HG和RG-Ⅱ型。此果膠Rha/GalA的比值為0.072，因此可推斷本研究所得獼猴桃皮果膠多糖以RG-Ⅰ型結(jié)構(gòu)域?yàn)橹?。馬媛媛[23]研究3種不同品種的獼猴桃果實(shí)的果膠組分，發(fā)現(xiàn)其Rha/GalA值范圍在0.002～0.04，結(jié)構(gòu)以HG和RG-Ⅱ型為主。說明獼猴桃果實(shí)與皮的果膠結(jié)構(gòu)存在差異。FERREIRA等[24]提出，根據(jù)(Gal+Ara)/Rha值可估計(jì)RG-I型果膠分子結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈長度，其值越大，表明通過鼠李糖連接到RG-I主鏈上的側(cè)鏈越長。本研究所得獼猴桃皮果膠的(Gal+Ara)/Rha為7.51，而馬媛媛[23]研究中的(Gal+Ara)/Rha值在7.07～14.17，因此推斷獼猴桃皮果膠中通過鼠李糖連接到RG-I主鏈上的側(cè)鏈較果實(shí)果膠的短。

2.7 果膠光譜分析

2.7.1 紫外光譜

圖5為獼猴桃皮渣果膠溶液在200～400 nm紫外波長范圍的吸收曲線?？煽闯觯z溶液在280 nm處有吸收峰，215、260 nm處無吸收峰，表明果膠樣品含有少量蛋白質(zhì)，但不含核酸、多肽。

圖5 獼猴桃皮渣果膠紫外光譜Fig.5 The UV spectra of pectin from kiwifruit peel

2.7.2 傅里葉紅外光譜特征

圖6 獼猴桃皮渣果膠的傅里葉紅外光譜圖Fig.6 The FT-IR spectroscopy of pectin from kiwifruit peel

2.8 果膠電鏡掃描觀察結(jié)果

如圖7所示，放大1 000倍條件下，果膠表面呈現(xiàn)凹凸不平形貌特征，并且表面有大小均一的顆粒狀微球存在，故果膠在乙醇溶液中可能是以微球顆粒的形態(tài)沉淀出來。當(dāng)放大10 000倍時(shí)，可以更加明顯看出果膠表面結(jié)構(gòu)致密，由大量顆粒狀微球組成，且微球直徑約為0.2 μm。

a-×1 000；b-×10 000圖7 獼猴桃皮渣果膠的電子掃描顯微圖像Fig.7 The scanning electron microscopy images of pectin from kiwifruit peel

3 結(jié)論

本文優(yōu)化了超聲波-微波輔助酸法提取獼猴桃皮渣中果膠的工藝參數(shù)，并分析所得果膠樣品的理化性質(zhì)。優(yōu)化得到的工藝參數(shù)為：提取液pH 1.7、提取溫度91 ℃、微波功率215 W、超聲波功率250 W、提取時(shí)間35 min、液料比30∶1。在此工藝條件下，果膠得率實(shí)際值為34.88%。相比其他方法，超聲波-微波輔助酸法提取的果膠得率有顯著的提升。所得果膠的總糖含量為60.83%，蛋白質(zhì)含量為1.78%，酯化度為54.53%，半乳糖醛酸含量為67.85%，重均分子質(zhì)量(Mw)為741.78 kDa，單糖組成及其摩爾百分比為鼠李糖4.2%、阿拉伯糖18.2%、半乳糖13.6%、葡萄糖5.5%、半乳糖醛酸58.5%。獼猴桃皮渣果膠分子以RG-I結(jié)構(gòu)域?yàn)橹?。電鏡掃描顯示果膠表面粗糙，由結(jié)構(gòu)緊致的微球顆粒構(gòu)成。紫外與紅外光譜分析顯示，獼猴桃皮渣果膠符合果膠特征。本研究所采用的技術(shù)節(jié)能、高效，對環(huán)境友好，研究結(jié)果可為獼猴桃皮渣資源的高值化利用提供技術(shù)和理論支撐。本研究尚需進(jìn)一步開展果膠的乳化、膠凝等功能特性及應(yīng)用研究。