菠萝皮渣果胶的酸提工艺及理化性质研究

杭瑜瑜,艾忠恒,秦紫琼

(海南热带海洋学院 食品学院,海南三亚 572022)



菠萝皮渣果胶的酸提工艺及理化性质研究

杭瑜瑜,艾忠恒,秦紫琼

(海南热带海洋学院 食品学院,海南三亚 572022)

以干菠萝皮渣为原料,运用酸法提取菠萝皮渣中的果胶,通过单因素和正交实验,确定最优的提取工艺为：浸提时间90 min,浸提温度80℃,浸提液pH值1.5 ,料液比1:20,提取率为3.5 8%.理化分析可知：所提果胶的总半乳糖醛酸含量为69.3 6%,灰分含量为为3.6 8%,酸不溶灰分含量为0.79%,符合GB 25533-2010的规定.酯化度为46.3 %,属于低酯果胶.

菠萝皮渣；果胶；酸法；理化性质

果胶是从植物组织中提取的一类酸性多糖物质,存在于高等植物的根、茎、叶的细胞壁中[1].相关研究表明果胶具有抑制肿瘤[2]、降血糖[3]、降血脂[4]、吸附重金属[5]、抑制微生物生长[6]、抑制炎症[7]等生物活性.果胶因具有较好的增稠、乳化等作用[8],可作为天然的食品添加剂,被广泛应用于食品工业中.

目前国内外研究较多的果胶种类包括柑橘果胶、橙皮果胶、苹果果胶、向日葵果胶、甜菜果胶、马铃薯果胶、大豆果胶等[9].关于果胶提取研究的报道有酸提取法、草酸铵提取法、酶提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法、微生物提取法等[8].酸法提取是果胶提取最常用的方法之一,影响酸提法果胶提取率的因素主要有提取时间、提取温度、提取液PH值、料液比等.酸提法中的提取剂除了盐酸等无机酸外,还可采用柠檬酸、酒石酸等有机酸[10].

我国的菠萝种植范围广,年产量大,菠萝加工行业产生大量的果皮渣,既污染环境又浪费资源[11-12].菠萝皮渣中含有丰富的果胶物质,并且为低酯果胶.而低酯果胶即使不加糖、酸,只要存在高价态金属离子( 如 Ca2+、Al3+等) 也可生成凝胶,广泛用于低糖产品,生产低热低糖的功能性保健食品[13].本文就以菠萝废弃物为对象采用酸法提取果胶,并进行理化性质的研究,为菠萝皮渣果胶的商业生产提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

菠萝皮渣：从市场收集新鲜的菠萝皮渣,备用.

盐酸、氨水、氢氧化钠、无水乙醇、酚酞、半乳糖醛酸均为分析纯.

DHG-9245A电热恒温鼓风干燥箱(金坛盛蓝仪器公司)；QE-200高速万能粉粹机(浙江屹立工贸有限公司)；TDI-80-2B离心机(金坛市盛蓝仪器制造有限公司)；HN-12P酸度计(上海越磁电子有限公司)；HWS-26恒温水浴锅(金坛市盛蓝仪器制造有限公司)等.

1.2 实验方法

1.2.1 菠萝皮渣果胶的提取工艺流程

菠萝皮渣→清洗→灭酶→烘干(60℃)→粉碎→过筛(100目)→菠萝皮渣粉末→酸解→过滤→浓缩→乙醇沉淀→离心分离→沉淀洗涤→干燥→果胶粗品.

1.2.2 提取工艺要点说明

秤取干燥菠萝皮粉3.0 g,加入一定量的蒸馏水作为溶剂,用1 mol/L的盐酸调节pH,在一定温度下加热处理.趁热抽滤,滤液用旋转蒸发仪浓缩至原体积的1/4,待浓缩液冷却到室温后,向烧杯中加入一定体积的无水乙醇,边加边用玻璃棒轻轻搅拌,并用氨水调节混合液的pH为3.0-4.0,直至有絮状沉淀析出,静置一段时间,在转速为4000 r/min下离心15 min,沉淀用95%的乙醇溶液洗涤,洗涤后经60℃的真空干燥即得果胶粗品.

1.2.3 酸法提取菠萝皮渣果胶的单因素实验

1.2.3.1 浸提时间对果胶提取率的影响

料液比为1∶20,浸提液pH值为2.0,浸提温度为90℃；

1.2.3.2 浸提温度对果胶提取率的影响

料液比为1∶20,浸提液pH值为2.0,浸提时间为90 min；

1.2.3.3 浸提液pH值对果胶提取率的影响

料液比为1∶20,浸提时间为90 min, 浸提温度为90℃；

1.2.3.4 料液比对果胶提取率的影响

浸提时间为90 min,浸提液pH值为2.0,浸提温度为90℃.

1.2.4 酸法提取菠萝皮渣果胶的正交实验

根据单因素实验结果,按照正交实验设计表设计4因素3水平实验,如表1所示.确定最佳提取工艺,并做验证实验.

表1 正交实验因素水平表

1.2.5 菠萝皮渣果胶理化性质测定

1.2.5.1 果胶酯化度的测定

参考冯静[9]的方法,采用滴定法测定.

1.2.5.2 果胶总半乳糖醛酸含量、灰分、酸不溶灰分的测定

按照国家标准GB 25533-2010测定.

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果与分析

2.1.1 浸提时间对果胶提取率的影响

浸提时间对菠萝皮渣果胶提取率的影响如图1所示.

由图1可知,在30-90 min时,果胶的提取率呈上升趋势,当浸提时间为90 min时,果胶的提取率达到最大值,但90 min以后,随着时间的不断增加,果胶的提取率逐渐趋于平稳而且有下降的趋势.浸提时间短,果胶提取分离不完全；浸提时间长,体系长时间处于高温度下,分离出的果胶又被高温分解,导致果胶的提取率下降[14].因此,适宜的浸提时间为90 min.

2.1.2 浸提温度对果胶提取率的影响

浸提温度对果胶提取率的影响见图2.

图1 浸提时间对果胶提取率的影响 图2 浸提温度对果胶提取率的影响

由图2可知,果胶提取率随着温度升高而提高.提取温度低于80℃时,果胶提取率增加显著,在温度80-90℃时,果胶的提取率趋于平缓.提取温度过低,果胶水解不完全,温度过高,会使果胶解聚,降低其凝胶程度,影响成品的质量,使提取率降低[12].因此,适宜的提取温度是80℃.

2.1.3 浸提液pH值对果胶提取率的影响

浸提液pH值对果胶提取率的影响见图3.

由图3可知,pH过高和过低,果胶提取率都不高.pH过低,会很快引起果胶的分解而造成果胶的提取率降低,水解过于强烈,会降低果胶的凝胶度；pH过高,水解时间过长,果胶不稳定,易水解成果胶酸[15].同时,pH过高果胶的色泽会加深,影响果胶品质,综合考虑,果胶的最佳浸提液pH值为2.0.

2.1.4 料液比对果胶提取率的影响

料液比对果胶提取率的影响见图4.

图3 浸提液pH值对果胶提取率的影响 图4 料液比对果胶提取率的影响

由图4可知,随着浸提液料液比的增大,果胶的提取率呈现先升高再降低的趋势.当料液比为1∶20时,果胶的提取率最高.料液比低,体系中加水量少,物料粘度大,提取的果胶扩散速度慢，且难以保证物料中的果胶质全部转移到提取液中,提取不完全,提取液的量少,给抽滤造成困难.料液比大,溶剂量多,提取液多,会给浓缩和醇沉造成困难,醇沉时会用掉多的乙醇,造成浪费.因此,料液比1∶20较为合适.

2.2 正交实验结果与分析

按照表1安排正交实验,其实验结果见表2.

表2 正交实验结果

通过表2的方差分析可知,对菠萝皮渣中果胶提取率影响较大的四个因素中,浸提温度影响最大,其次是浸提液pH,再次是浸提时间,最后是料液比.最佳的提取工艺为A2B2C1D2,即浸提时间90 min,浸提温度80℃,浸提液pH值1.5 ,料液比1∶20.在此条件下,菠萝皮渣果胶提取率可高达3.5 8%.

2.3 菠萝皮渣果胶理化性质测定结果

菠萝皮渣果胶的各项理化指标见表3.

表3 菠萝皮渣果胶理化指标

由表3可以看出,所制备的菠萝皮渣果胶的各项理化指标均符合GB 25533-2010的规定,从酯化度可知产品为低酯果胶.

3 结 论

通过正交优化了酸法提取菠萝皮渣中果胶的工艺,浸提时间90 min,浸提温度80℃,浸提液pH值1.5 ,料液比1∶20,提取率为3.5 8%.通过理化分析可知所提取的菠萝皮渣果胶总半乳糖醛酸含量为69.3 6%,酯化度为46.3 %,属于低酯果胶.本研究结果表明菠萝皮渣果胶的各项理化指标符合GB 25533-2010的规定,可作为一种低酯果胶用于商业生产中,在充分提高菠萝附加值的同时也增加了低酯果胶的来源途径.

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(编校：李由明)

Extraction of Pectin from Pineapple Peels by Acid Method and its Physicochemical Properties

HANG Yu-yu, AI Zhong-heng, QIN Zi-qiong

(School of Food Technology, Hainan Tropical Ocean University, Sanya Hainan, 572022,China)

Extraction of pectin from dry powder of pineapple peels was conducted by using acid method. The extraction conditions were optimized by using single factor experiment and orthogonal array design. The optimal extraction conditions are as follows:Extraction time is 90 min; extraction temperature, 80 ℃; PH, 1.5 ; and the liquid-solid ratio, 1∶20. Consequently the yield of pineapple peels pectin is 3.5 8%; GalA content of pineapple rind pectin, 69.3 6%; ash content, 3.6 8%; acid insoluble ash, 0.79%; the esterification degree of the extraction, 46.3 %.

pineapple peels; pectin; acid method; physicochemical property

2016-03-01

海南省高等学校科学研究项目(Hnky2015-44)；海南热带海洋学院校级青年科学基金(QYQN201513)；海南省大学生创新创业训练计划项目(20150104)

杭瑜瑜(1984-),女,河南灵宝人,海南热带海洋学院食品学院,实验师,硕士,研究方向为天然产物的提取与研究.

TS255

A

1008-6722(2016) 02-0040-05

10.1 3307/j.issn.1 008-6722.2 016.02.1 0