柚子皮中果膠提取與純度鑒定

＊梁偉 矯繼峰 何賡源 鄧博文 趙金香

（營口理工學(xué)院 遼寧 115014）

柚子皮中含有豐富的果膠、黃酮類和香精油等生物活性功能成分，具有很好的降血糖、降血脂、預(yù)防癌癥等一系列生理功能，被廣泛用于醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域，具有一定的研發(fā)價值[1]。

果膠來源非常廣泛，水果中或多或少都含有一定量的果膠，柑橘類水果柚子皮中果膠的含量高且凝膠強度高，是提取果膠的良好原料[2]。柚子皮中的果膠不溶于水，部分果膠酯化后可得到水溶性膳食纖維，經(jīng)純化和干燥等工藝流程后能夠開發(fā)為商品果膠[3]。因此，開展柚子皮中提取果膠的研究具有一定的現(xiàn)實意義。

1.材料與方法

(1)儀器與試劑

①實驗材料：福建平和琯溪蜜柚的柚子皮。

②實驗儀器：數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器（SZCL-2），鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；數(shù)控超聲波清洗儀（KQ-250DE），昆山市超聲儀器有限公司；傅里葉紅外光譜儀（WQF-510A），北京北分瑞利分析儀器公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHA-9071A），精宏儀器有限公司；恒溫水浴鍋（HH-2），江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠。

③主要試劑：六偏磷酸鈉、溴化鉀，福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司；班氏試劑，營口羅恩化學(xué)試劑有限公司；無水乙醇、氫氧化鈉，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司。所用試劑均為分析純。

(2)樣本處理

稱取一定量的柚子皮，經(jīng)預(yù)處理、提取除色、濃縮沉淀、烘干研磨后得到適合檢測的粗果膠[4]。

果膠提取率采用重量法按公式（1）進行計算：

式中：Q為提取率，單位%；a為粗果膠質(zhì)量，單位g；m為柚子皮粉末質(zhì)量，單位g。

(3)果膠鑒定

①紅外光譜法

取一定量的果膠粉末與溴化鉀按1:40比例混合后，放置于陶瓷研缽中充分研磨后，取少量混合物進行壓片至透明狀態(tài)，以紅外光譜儀進行果膠鑒定。

②班氏試劑法

取兩支相同試管分別標記為1號和2號，1號加入2mL蒸餾水，2號加入2mL果膠溶液后，分別加入1mL班氏試劑放入水浴鍋中加熱至100℃，觀察1號、2號試管中的現(xiàn)象，進行果膠鑒定。

(4)果膠純度檢測

取100mL小燒杯倒入50mL蒸餾水加熱至沸騰，將準確稱取的0.3g果膠（精確至0.0001g）放入燒杯中加熱，期間不斷加入蒸餾水維持體積不變，60min后將燒杯中的果膠移至100mL容量瓶定容，取25mL定容后的果膠檢測純度。

先加入4倍量0.1mol/L的NaOH溶液；30min后加入2倍量1mol/L的醋酸；5min后加入2倍量1mol/L的CaCl2溶液，60min后加熱果膠混合液至沸騰，過濾果膠鈣后用沸水洗滌。取一部分濾液放于燒杯內(nèi)加入碳酸鈉溶液，如濾液中有白色沉淀，則說明CaCl2溶液有剩余，果膠溶液中含有的果膠完全生成果膠鈣沉淀。準確稱量烘干后的濾紙重量，將果膠鈣沉淀經(jīng)抽濾步驟分離出來后，將過濾物放在105℃烘箱烘干至重量不變，按公式（2）計算果膠純度。

式中：m為粗果膠質(zhì)量（g）；m1為果膠鈣質(zhì)量（g）；0.9235為果膠鈣與果膠換算后的系數(shù)。

2.實驗結(jié)果

(1)單因素實驗結(jié)果

在2種果膠提取方法中，分別設(shè)溫度、時間、pH值、乙醇濃度4個單因素變量（見表1）；各取30g干柚子皮粉末經(jīng)相同條件進行樣本處理后，作圖比較不同溫度、時間、pH值、乙醇濃度梯度下得到的果膠提取率，詳見圖1～圖8。

表1 酸水解乙醇沉析法及超聲輔助提取法單因素實驗條件設(shè)置一覽表

圖1 酸水解乙醇沉析法果膠提取率與溫度的關(guān)系

圖2 酸水解乙醇沉析法果膠提取率與時間的關(guān)系

圖3 酸水解乙醇沉析法果膠提取率與pH值關(guān)系

圖4 酸水解乙醇沉析法果膠提取率與乙醇濃度關(guān)系

圖5 超聲波輔助法果膠提取率與溫度的關(guān)系

圖6 超聲波輔助法果膠提取率與時間的關(guān)系

圖7 超聲波輔助法果膠提取率與pH值的關(guān)系

圖8 超聲波輔助法果膠提取率與乙醇濃度的關(guān)系

經(jīng)圖1～圖8的單因素實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，采用超聲波輔助提取法，90℃、75min、pH為2、無水乙醇時果膠的提取率最高。

(2)果膠鑒定結(jié)果

①紅外光譜法

酸水解乙醇沉析法及超聲波輔助提取法的果膠與果膠標準品，紅外光譜對比圖見圖9，圖10。

圖9 酸水解乙醇沉析法果膠產(chǎn)物鑒定

圖10 超聲波輔助法果膠產(chǎn)物鑒定

經(jīng)圖9和圖10中紅外光譜圖對比，以酸水解乙醇沉析法和超聲波輔助提取法從柚子皮粉末中提取出的產(chǎn)物和標準果膠的紅外光譜圖出峰位置相同，說明提取產(chǎn)物的官能團和標準果膠的官能團及其化學(xué)結(jié)構(gòu)一致。故而確定，本研究從柚子皮中提取的產(chǎn)物確為果膠。

②班氏試劑法

于1號試管中加入2mL蒸餾水，再加入1mL班氏試劑后加熱到100℃，試管內(nèi)顏色無變化；2號試管內(nèi)加入2mL果膠溶液后再加入1mL班氏試劑，加熱到100℃產(chǎn)生紅色沉淀（見圖11），說明果膠中含有還原糖，再次印證本研究提取的產(chǎn)物為果膠。

圖11 酸水解乙醇沉析法果膠產(chǎn)物鑒定

于3號中試管加入2mL蒸餾水后加入1mL班氏試劑；4號試管中加入2mL果膠液后加入1mL班氏試劑，分別加熱到100℃，3號試管內(nèi)無顏色變化，4號試管顏色變化見圖12，說明4號試管中的果膠溶液具有還原性，進而印證本研究提取的產(chǎn)物為果膠。

圖12 超聲波輔助法果膠產(chǎn)物鑒定

(3)果膠純度檢測結(jié)果

把表1內(nèi)數(shù)據(jù)代入公式（2），計算果膠純度（詳見表2～表3）。

表2 酸水解乙醇沉析法單因素變量與果膠純度的關(guān)系

表3 超聲波輔助提取法單因素變量與果膠純度的關(guān)系

從表2可知，80℃、75min、pH為2、無水乙醇條件下，各組提取的果膠純度最高。

從表3可知，90℃、75min、pH為2、無水乙醇條件下，各組提取的果膠純度最高，為55.81%。

3.結(jié)論

經(jīng)本研究證明：以柚子皮為實驗原料，采用超聲波輔助提取法，于75min、90℃、pH為2.0及使用無水乙醇時，柚子皮中果膠提取率最高，其純度也最高，為55.81%。這得益于超聲波可以更好的破壞植物細胞組織，讓果膠分子更多的釋放出來，所以超聲波輔助提取法更適用于從柚子皮中進行果膠提取。

4.展望

本研究以廢棄的柚子皮為原料，進行果膠的提取與純度鑒定，所得實驗結(jié)果或與前人研究結(jié)果存在一定差異，但能為企業(yè)加工利用果膠提供一定的理論依據(jù)，又能為改善柚子皮大量浪費帶來的環(huán)境污染問題拓展新的生活垃圾資源化利用途徑。此外，有研究表明從柚子皮上提取的果膠乳化、增稠、穩(wěn)定和膠凝等作用良好，同時還具有抗菌、消炎、抗輻射等特性，在醫(yī)療上的應(yīng)用也十分廣泛[5]?？梢姡澡肿悠どa(chǎn)果膠具有廣闊的市場前景。