从柑橘皮中提取果胶

魏洁

(邢台市交通运输局职工教育中心,河北邢台 054000)

从柑橘皮中提取果胶

魏洁

(邢台市交通运输局职工教育中心,河北邢台 054000)

柑橘皮中含有高达20%的果胶和丰富的柑橘色素等有用成分,为果胶的提取提供了丰富的原料。本实验以柑橘皮为原料,采用酸法萃取,酒精沉淀这一工艺路线来提取果胶,并对其凝胶性进行实验。

柑橘皮 酸水解 酒精沉淀 果胶

1 概述

果胶广泛存在于植物细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。柑橘、柠檬、柚子的果皮是果胶的最丰富来源。不同来源的果胶在组成上有很大差别，但都含有果胶酸甲酯、阿拉伯聚糖和半乳聚糖，其中果胶酸甲酯与凝胶性质有关。通常按其酯化度高低分为高酯果胶和低酯果胶。

果胶(pectin)是一种天然的复合多糖类高分子化合物，平均分子量大约为 5～18万，在食品、医药和日用化学行业中具有广泛的应用。

1.1 实验室制备果胶原理

在果蔬中果胶通常以原果胶存在。原果胶不溶于水，通过金属离子桥(比如Ca2+)与多聚半乳糖醛酸中的游离羧基相结合。用酸水解时其中金属离子桥被破坏，即得可溶性果胶，再进行纯化和干燥即为商品果胶。

1.2 果胶凝胶原理

柑橘皮中提取出的果胶为高酯果胶。高酯果胶形成凝胶需要糖和酸，其胶凝作用涉及多种分子间的相互作用，在溶液中形成立体三维结构并相互影响形成凝胶，主要包括氢键和部分甲酯基团的疏水作用。当果胶中的高聚半乳糖结构部分形成一个三维晶型网状结构，使得水和其他溶质包裹在所形成的网格之中时，果胶就形成凝胶。高酯果胶凝胶区域的形成是由于羟基、羧基自身或彼此之间的氢键以及甲氧基之间的疏水键的作用，使得高聚半乳糖结构发生交联。其凝胶作用的发生需要有共溶物(如含糖或多元醇含量达到55%以上)和pH值低于3.5(因其pKa为3.5)。其联结区由两个聚合物联结而成。因此，高酯果胶与其他很多多糖胶的显著区别在于疏水基之间的相互作用，在其联结区的稳定中起着关键作用。高酯果胶的凝胶速度随着酯化度的提高而加速。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

所用仪器：电子秤；烧杯(100ml、500ml、1000ml)；温度计

(150℃)；搅拌棒；药匙；医用纱布；剪刀；红外灯干燥箱；电炉；称量纸；培养皿。

2.2 试剂

所用试剂：试剂：0.25%盐酸；95%乙醇；1%稀氨水，pH试纸；新鲜柑橘皮。

3 实验步骤

3.1 果胶提取步骤

3.1.1 原料预处理

称取新鲜柑橘皮29.94g。用清水洗净后放入500ml烧杯中加水250ml，加热至90℃保持5-10min使酶失活。同时取1000ml烧杯接满水加热至沸腾，与冷水等比例混合备用。将加热后的柑橘皮用冷水冲洗后细细剪成3～5mm大小的颗粒。用50℃左右的热水漂洗5次。每次漂洗均把果皮用四层纱布挤干后再进行下一次漂洗。纱布每次挤压后都清洗干净。

3.1.2 酸水解提取

将预处理过的果皮颗粒放入500ml烧杯中加入约0.25%的盐酸200ml使之浸没果皮。加热至96℃左右煮50min，趁热使用八层纱布过滤，挤出液体。

3.1.3 酒精沉淀

待提取液冷却后，用约1%的氨水调节pH，pH试纸与标准比色卡对比至pH值为3～4，慢慢倒入95%乙醇，使加入乙醇的量为原体积的1.3倍，使酒精浓度达50～-60%，静置10min，让果胶沉淀完全。

3.1.4 过滤、洗涤、干燥

取洁净培养皿称量其质量。用干净的四层纱布将果胶沉淀过滤，压干。将产品在60～70℃下烘干后取出置于培养皿中。烘干前培养皿重：34.31g。烘干后培养皿重：47.11g。得果胶12.80g。

3.2 柠檬味果酱的制取

(1)取稍干的果胶一半(6.40g)浸泡于30-40ml温水中，软化后在搅拌下用电炉慢慢加热至果胶全部溶解。(2)加入研碎的柠檬酸0.3g和白砂糖20g。在搅拌下加热至沸腾后继续加热5min，冷却两星期即得果酱。

4 实验结果与分析

4.1 实验结果

(1)烘干前培养皿重：34.31g。烘干后培养皿重：47.11g。计得湿果胶12.80g。(2)将实验3.2中所得液体冷凝、容器封口后静置三个星期，得淡黄色透明凝胶体。成功制得柠檬味果酱。

4.2 结果分析

结合查阅资料有以下结论：(1)柑橘产地不同，果胶的含量也不大相同。柑橘的选取对果胶提取的产率也有影响。实验开始前需要对柑橘皮进行灭酶处理，避免果胶在酶的作用下分解，果胶的产量变低。将橘皮切成小丁状，有利于与酸提取液充分接触，使果胶更易于提取。(2)实验要维持在一定的PH范围内，pH太小时，提取时间缩短，会破坏果胶的结构，使部分果胶脱酯裂解，从而影响果胶产量。也使所得果胶的色泽加深。pH值不断增大，提取液中果胶的含量也随之增高，而pH过大时，反应条件过于缓和，提取时间将会延长，导致果胶不稳定，容易分解成果胶酸，使产率下降。(3)水解时间和温度对果胶的提取也有很大影响，一定范围内水解时间和水解温度的增加都有利于提高果胶产品得率。(4)酸提取过程中，果皮中色素也会进入溶液，所以有时果胶的提取还需在酸提取与乙醇沉淀间加一步脱色处理。(5)本实验中采用了酸水解和乙醇沉淀法，实际工业生产中若采用乙醇沉淀的工艺来生产果胶，会消耗大量的乙醇。实验室也有用超声波辅助水浸提法、酸解铝盐沉淀法、铁盐沉淀法等来提取果胶的。(6)果胶沉淀中还可用电解质溶液(如氯化钠、氯化钙等)有机溶液如丙酮来替代乙醇进行沉淀。但以酒精沉淀法制取的果胶质量最佳。

[1]吴世敏,印德麟主编.简明精细化工大辞典.沈阳：辽宁科学技术出版社,1999：465.

[2]薛美香,张玉燕.超声波辅助提取芦柑皮中果胶的研究[J].宜春学院学报,2014(03).

[3]凌关庭.胶的新进展[J].食品工业,1999,(3)：18—20．

[5]张玲华,唐小俊,张宝玲.高价铁盐沉淀法从柚皮提取果胶的研究.农牧产品开发[J],2000(11).

10.7666.