贮藏期间芦荟果胶含量变化及影响果胶粘度因素的研究

耿丽晶，周 围，王 佳，王军萍

(辽宁医学院食品科学与工程学院，辽宁锦州 121001)

贮藏期间芦荟果胶含量变化及影响果胶粘度因素的研究

耿丽晶，周 围，王 佳，王军萍

(辽宁医学院食品科学与工程学院，辽宁锦州 121001)

果胶作为由植物中提取的天然添加剂，具有良好的胶凝化和稳定化作用。从具有保健作用和药用价值的芦荟中提取果胶已广泛应用于食品工业、化妆品、医药等领域。本文对贮藏期间芦荟果胶含量态变化进行研究，并确定影响果胶粘度的因素，对芦荟果胶提取具有指导意义。本文采用酸水解醇析法提取芦荟中的果胶，确定提取果胶醇析过程中的最优pH和温度，并明确贮藏0～60d芦荟中果胶含量，此外还确定各种影响因素对果胶成品粘度的影响。结果表明，醇析过程中的最佳pH3.5，最佳温度为50℃。果胶成品的pH2.79(符合国标)，甲氧基含量为8.518%，属于高甲氧基果胶。贮藏0～60d库拉索芦荟中的果胶含量在贮藏10d时达到峰值。而后果胶含量随贮藏时间的延长而降低，并且在20d之后明显下降。因此，最适宜芦荟果胶提取和加工的时间为0～20d。所得芦荟果胶粘度与温度、柠檬酸和氯化钠添加量呈负相关，而与果胶浓度和蔗糖添加量呈正相关。

芦荟，果胶，提取，贮藏，粘度

果胶是一种植物多糖，存在于相邻胞壁间的胞间层中，是植物细胞壁的成分之一。在食品领域，果胶是高档的天然食品添加剂和保健品，可作胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂、增香增效剂［1－2］。当前我国果胶生产还处于开发阶段，所需果胶还主要依靠进口［3］。芦荟中含有丰富的果胶物质，目前对其保健功能和药用价值的研究较多，而对贮藏期间芦荟果胶含量变化的研究尚未见报道［4－5］。本文在借鉴国内外酸水解醇析法提取果胶的研究成果基础上［6－7］，对贮藏0～60d芦荟果胶含量态变化进行研究，并确定影响果胶粘度的因素，旨在为芦荟果胶贮藏时期的选择和芦荟加工、生产提供一定的理论和实践价值［8］。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

库拉索芦荟(A loe barbadensis Mill) 辽宁医学院食品科学与工程学院提供;盐酸、乙醇、氨水、NaOH、柠檬酸、蔗糖、酚酞、氯化钠等试剂 均为分析纯。

JJ－2型组织捣碎机 江苏金坛市环宇科学仪器厂;恒温水浴锅DK－98－11A型 天津市秦斯特仪器有限公司;FA2004N型电子天平、粘度计 上海精密科学仪器有限公司;PHS－3B型精密pH计 上海安亭昌吉路，雷磁牌;SHZ－型循环水真空泵、旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;CS101－AB型电热干燥箱

深圳市恒普科技有限公司;离心机 湘潭通用离心机有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验流程 原料的预处理→酸水解→趁热过滤→乙醇沉淀→抽滤→干燥→称重→果胶→果胶成品性质的测定

1.2.2 果胶提取工艺的操作要点［7］

1.2.2.1 原料的预处理 取贮存于4℃冰箱敞口塑料袋中的芦荟鲜样外皮20.0g，沸水漂烫3m in进行灭酶。用30℃的蒸馏水漂洗3～5次，用滤纸过滤。再按料液比芦荟样∶蒸馏水(m∶V)为1∶20添加蒸馏水后，放入组织捣碎机中搅打，3m in后倒入清洁的三角瓶中，备用。

1.2.2.2 酸水解 向样液中加入1.000mol/L盐酸，调节样液pH 2.5，盖上瓶塞，在90℃恒温水浴锅里保温90m in。期间不时用玻璃棒搅拌水解液，促进原果胶水解。

1.2.2.3 过滤 水解液应趁热过滤，以降低果胶液黏性使其溶液更易滤出。故本实验滤渣用90℃蒸馏水洗涤，直至不粘稠为止。待滤液冷却后，加入pH11.0的氨水调节至所需的醇析pH，备用。

1.2.2.4 乙醇沉淀 若滤液体积较大，加入乙醇溶液的用量较大，成本较高。故本实验将滤液经适当浓缩处理，即放入旋转蒸发器浓缩后，冷却至室温再进行沉淀。向滤液中加入95%乙醇调节至50%～60%，将所得果胶混合物静置于所需的醇析温度恒温水浴锅中12h。3000 r/m in离心10m in，获得粗果胶再用95%酒精洗涤2～3次，抽滤。

1.2.2.5 精制果胶 将抽滤所到的滤饼溶解于20倍热蒸馏水中后过滤，滤液需用氨水调节pH为3.5，旋转蒸发仪进行浓缩后用95%乙醇沉析，所得滤饼再用无水乙醇洗涤，干燥后得到精制的果胶。

1.2.2.6 干燥称重 将所得果胶和滤纸置于45℃恒温干燥箱中干燥约4～6h，直至恒重后称重。果胶产量采用重量法，计算公式如下:果胶产量(g/20g)=

W(称含恒重干燥果胶纸重量)－W0(空白纸重量)。

1.2.3 醇析pH和醇析温度对芦荟果胶产量的影响

1.2.3.1 醇析pH对芦荟果胶产量的影响 称取21份20.0g芦荟(分以下7组，每组重复3次)，按照前述的实验方法进行原料的预处理、酸水解和过滤后，用氨水调节滤液的pH分别为2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，然后在50℃下加入乙醇进行醇析12h，精制并干燥后分别测量果胶产量，根据果胶产量确定最优醇析pH。

1.2.3.2 醇析温度对芦荟果胶产量的影响 称取21份20.0g芦荟(分以下7组，每组重复3次)，按照前述的实验方法进行原料的预处理、酸水解、过滤、调节滤液pH为3.5后，再加入乙醇，在温度分别为35、40、45、50、55、60、65℃下进行醇析12h后，进行精制和干燥，分别测量果胶产量，根据果胶产量确定最适醇析温度。

1.2.4 果胶特性研究

1.2.4.1 果胶定性鉴定［9］加热鉴定:取1.0g果胶加入6m L蒸馏水，于水浴锅加热90℃使其溶解，观察冷却后现象。乙醇鉴定:制备1%的果胶水溶液，加入等体积95%的乙醇，观察现象。酸碱鉴定:取5m L 1%果胶水溶液，加入2mol/L NaOH 1m L，室温放置15m in，观察现象。将得到的凝胶用10%稀盐酸试液进行酸化并充分摇匀后，观察现象。再将所得液进行煮沸，观察现象。添加剂鉴定:取0.4g样品加入30m L水，加热并不断搅拌，使之完全溶解，加蔗糖35.6g，继续加热浓缩至54.7g，倒入盛有0.8m L 1.25%的柠檬酸溶液的烧杯中冷却，观察现象。

1.2.4.2 果胶成品pH的测定［10］取1.25g果胶用蒸馏水溶解、过滤，并定容至50m L，得到2%的果胶水溶液，在25℃下测其pH。平行测定3次，取平均值。

1.2.4.3 果胶成品甲氧基含量测定［9］配制5%的果胶液 25.00m L，以酚酞为指示剂，用已标定的1.000mol/L NaOH溶液滴定，滴定至溶液由淡黄色变为粉红即为终点，然后加入过量的NaOH(V1，m L)，室温皂化10m in，再用已标定的1.000mol/L HCl溶液，滴至粉红刚好退去，即为滴定终点，记录HCl消耗量(V2，m L)。平行测定三次，取平均值。

甲氧基含量计算式如下:

式中:m为甲氧基质量，单位为g;CNaOH为NaOH溶液摩尔浓度，单位为mol/L;CHCl为HCl溶液摩尔浓度，单位为mol/L;数字31.034为甲氧基(CH3O)分子量，单位为 g/mol;C0为果胶试样的浓度，单位为g/m L;V0为吸取果胶试样液的体积，单位为m L。

1.2.5 贮藏期间芦荟果胶含量动态变化的确定 分别取贮存于4℃冰箱敞口塑料袋中0、10、20、30、40、50、60d的芦荟鲜样，按实验方法1.2.3所得最优醇析pH和醇析温度提取芦荟果胶，计算出果胶含量，确定贮藏期间芦荟果胶含量的动态变化。

1.2.6 影响果胶成品粘度的研究［11］

1.2.6.1 温度对果胶粘度的影响 测量在60、70、80、90、100℃条件下100m L 1%芦荟果胶水溶液的粘度值。

1.2.6.2 果胶浓度对粘度的影响 测量0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%芦荟果胶水溶液的粘度值。

1.2.6.3 蔗糖对果胶粘度的影响 测量80m L 1%芦荟果胶水溶液中分别添加5%、15%、25%、35%、45%蔗糖20m L后的粘度值。

1.2.6.4 柠檬酸对果胶粘度的影响 测量80m L 1%芦荟果胶水溶液中分别添加2%、4%、6%、8%、10%柠檬酸20m L后的粘度值。

1.2.6.5 氯化钠对果胶粘度的影响 测量80m L 1%芦荟果胶水溶液中分别添加2%、4%、6%、8%、10%氯化钠20m L后的粘度值。

2 结果与讨论

2.1 醇析pH和醇析温度对果胶产量的影响

2.1.1 醇析pH对果胶产量的影响 醇析pH对果胶产量的影响结果如图1(A)所示，表明醇析pH在2.0～3.5区间时，果胶产量逐渐上升，在醇析pH3.5时，果胶产量为最大值。当醇析pH继续增加时，果胶平均产量呈下降趋势。醇析过程中pH对果胶产量影响的原因是由于溶液酸度过大，将促使果胶分解、氧化;溶液酸度过小，果胶分子在溶液中电离，溶解在水中过滤时易随溶液被滤掉，使产量降低。因此，在本实验最适醇析pH应为3.5。

图1 醇析过程中pH和温度对果胶产量的影响Fig.1 Effect of pH and temperature on pectin production during Alcohol precipitation process

2.1.2 醇析温度对果胶产量的影响 结果如图1 (B)所示，表明醇析温度为在35～50℃区间，果胶产量逐渐上升，到50℃时，果胶产量达到最高。随着醇析温度继续增加，产量反而降低，分析其原因可能是醇析温度较高，促进乙醇的挥发，乙醇浓度降低，导致果胶产量降低。因此本实验最适醇析温度为50℃。

2.2 果胶成品定性实验结果

2.2.1 果胶定性鉴定结果 加热鉴定结果:果胶在加热过程中逐渐溶解，冷却后呈凝胶状;乙醇鉴定结果:果胶水溶液在加入乙醇后形成淡黄色半透明凝胶沉淀;酸碱鉴定结果:果胶水溶液加入NaOH后形成淡黄色半透明凝胶。经酸化后得到淡黄色胀润凝胶沉淀，再煮沸可使淡黄色胀润凝胶沉淀变为淡黄色絮状物;添加剂鉴定结果:果胶加蔗糖经加热浓缩后，再添加柠檬酸溶液至冷却可形成柔软有弹性的胶冻。

2.2.2 果胶成品的pH测定结果 25℃下2%的果胶水溶液pH的结果见表1所示，表明果胶成品的平均pH 2.79，符合国标规定(2.8±0.2)。

表1 果胶成品的pHTable 1 The pH of pectin

2.2.3 果胶成品甲氧基含量测定 经邻苯二甲酸氢钾滴定法测定所得果胶成品的甲氧基含量值，结果见表2。经计算得果胶甲氧基平均含量为8.518%。通常将果胶甲氧基含量大于7%的果胶成为高甲氧基果胶，故本实验所提取的芦荟果胶为高甲氧基果胶。

表2 果胶的甲氧基含量测定Table 2 Determination ofmethoxyl content in pectin

2.3 贮藏期间芦荟果胶含量动态变化

由于环境条件对果实贮藏期间的生理变化影响甚大，且品种间存在差异，因此不同品种的芦荟在不同贮藏条件下的果胶含量的变化就可能有所不同。故本实验研究4℃贮存0、10、20、30、40、50、60d的芦荟鲜样外皮中果胶产量的动态变化，结果如图2所示。从结果可知，新鲜芦荟中的果胶含量较高，在10d果胶含量出现峰值，20d后果胶含量明显下降。芦荟在贮藏期间果胶产量呈下降趋势，其原因是芦荟含有丰富的果胶酶，贮存过程中会分解果胶，从而导致果胶提取量下降。因此，建议对于芦荟果胶的加工和提取应在采摘后0～20d之内进行。

图2 芦荟在贮藏期间果胶含量变化趋势Fig.2 Aloe pectin content trends during storage

2.4 影响芦荟果胶成品粘度因素的研究

2.4.1 温度对芦荟果胶粘度的影响 测定100m L 1%芦荟果胶在60、70、80、90、100℃下的粘度值，结果如图3。表明果胶粘度在60℃时达到最大，随着温度的进一步升高，果胶粘度呈下降趋势，其原因是因为随着温度的升高，热运动加强，分子间斥力增加，电离度减少，导致粘度减小。在90℃以上，果胶粘度下降幅度较缓。

2.6.2 果胶浓度对芦荟粘度的影响 分别测定0.2%、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%的芦荟果胶水溶液的粘度，结果如图4所示。表明芦荟果胶粘度随果胶质量浓度的升高而增大，浓度在0.2%～0.6%区间，果胶粘度的增幅较为明显。其原因是随着果胶溶液浓度的增加，大分子数量增加，分子间联合和缠结程度大大增加，溶液粘度急剧变大。

图3 温度对果胶粘度的影响Fig.3 Effect of temperature on the viscosity of Aloe pectin

图4 果胶浓度对粘度的影响Fig.4 Effect of pectin concentration on the viscosity of Aloe pectin

2.6.3 蔗糖添加量对芦荟果胶粘度的影响 分别测定添加5%、15%、25%、35%、45%蔗糖的果胶溶液粘度，结果如图5所示。表明芦荟果胶粘度随着蔗糖添加量的增加而增大，特别是加入25%的蔗糖溶液后，果胶粘度的增幅较为明显。原因是由于蔗糖含有很多羟基，为一种强亲水物质，与果胶竞争水分子，导致果胶分子脱水结合。此外，果胶分子自身带有疏水基团甲氧基，具有促进果胶分子间脱水的作用。因此，随着蔗糖浓度的增加，粘度也随着增加。

图5 蔗糖添加量对果胶粘度的影响Fig.5 Effect of sucrose amount on the viscosity of Aloe pectin

2.6.4 柠檬酸添加量对芦荟果胶粘度的影响 分别测定添加2%、4%、6%、8%、10%柠檬酸的果胶溶液粘度，结果如图6所示。表明芦荟果胶的粘度随着柠檬酸添加量的增加而降低，在添加2%柠檬酸的果胶溶液粘度为最大。其原因是由于柠檬酸量的增加，酸度增强，抑制了果胶分子的电离，使果胶分子间作用力减弱，粘度也随之下降。

图6 柠檬酸添加量对果胶粘度的影响Fig.6 Effect of citric acid amount on the viscosity of Aloe pectin

2.6.5 氯化钠添加量对芦荟果胶粘度的影响 分别测定添加2%、4%、6%、8%、10%氯化钠的果胶溶液粘度，结果如图7所示。表明芦荟果胶的粘度随着氯化钠添加量的增加而下降，但氯化钠添加量对果胶粘度的影响不显著。其原因是由于随着氯化钠的增加，溶液离子浓度增大，果胶电离度减小，粘度减小。

图7 氯化钠添加量对果胶粘度的影响Fig.7 Effect of sodium chloride amount on the viscosity of Aloe pectin

本实验库拉索芦荟果胶的定性实验、温度、果胶浓度、添加剂对果胶粘度影响的结果与其他文献资料相近［9，11－12］。

3 结论

本实验结果表明，库拉索芦荟果胶提取过程中的醇析pH3.5为宜，醇析温度为50℃时所得果胶产量最高。新鲜芦荟中果胶的含量较高，在10d左右果胶含量达到最大值，20d后果胶含量明显下降，因此对于库拉索芦荟果胶的加工和提取应在芦荟采摘后0～20d进行。温度、柠檬酸和氯化钠添加量与芦荟果胶粘度呈负相关，而果胶浓度和蔗糖添加量和芦荟果胶粘度呈正相关。

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Study on change of pectin content from Aloe and the effect factors of pectin viscosity during storage

GENG Li－jing，ZHOU W ei，WANG Jia，WANG Jun－ping
(Food Science and Processing College，Liaoning Medical University，Jinzhou 121001，China)

As a kind of natural add itives，pec tin can be extrac ted from p lants and has good gelation and stabilization.To extract pectin from a health and medicinalvalue of Aloe has been w idely used in the food industry，cosmetics，med icine and other fields.The changes of Aloe pectin content had been stud ied during Aloe d ifferent storage states and the fac tors which could affec t the pectin viscosity had been determ ined.All works would be significantly guid ing extrac tion of Aloe pectin.In this artic le，pectin was extracted from Aloe by the acid hyd rolysis of alcohol p recip itation methods.Pec tin extrac tion op timum pH and tem perature during alcohol p recip itation p rocess were determ ined，and pectin contents of store 0～60d aloes were c leared.In add ition，the im pac ts of various fac tors on pec tin p roduct viscosity effec t were determ ined.The result showed that，during the p rocess of alcohol the op timal pH3.5 and the op tim al tem perature was 50℃.Finished pec tin was pH2.79，methoxyl g roup content of 8.518%，belong to high methoxylpectin.Pectin contents of storage 0～60d Aloe has a peak in storage 10d.Then the pectin contents decreased w ith storage time，and dec reased obviously after 20d.Therefore，the most suitab le Aloe pectin extraction and p rocessing time was 0～20d.The temperature，the add ing amount of citric acid and sod ium chloride was negatively correlated w ith pec tin viscosity，pectin concentration and adding amount of sucrose was positively correlated w ith pec tin viscosity.

Aloe;pec tin;extrac tion;storage;viscosity

TS255.1

A

1002－0306(2012)19－0117－05

2012－03－22

耿丽晶(1981－)，女，博士，副教授，研究方向:食品营养与安全。

辽宁省自然科学基金项目(201102137);辽宁医学院“奥鸿”大学生科技创新课题(2011D03)。