柚子皮中果胶提取与纯度鉴定

＊梁伟 矫继峰 何赓源 邓博文 赵金香

（营口理工学院 辽宁 115014）

柚子皮中含有丰富的果胶、黄酮类和香精油等生物活性功能成分，具有很好的降血糖、降血脂、预防癌症等一系列生理功能，被广泛用于医药、食品、化妆品等领域，具有一定的研发价值[1]。

果胶来源非常广泛，水果中或多或少都含有一定量的果胶，柑橘类水果柚子皮中果胶的含量高且凝胶强度高，是提取果胶的良好原料[2]。柚子皮中的果胶不溶于水，部分果胶酯化后可得到水溶性膳食纤维，经纯化和干燥等工艺流程后能够开发为商品果胶[3]。因此，开展柚子皮中提取果胶的研究具有一定的现实意义。

1.材料与方法

(1)仪器与试剂

①实验材料：福建平和琯溪蜜柚的柚子皮。

②实验仪器：数显智能控温磁力搅拌器（SZCL-2），巩义市予华仪器有限责任公司；数控超声波清洗仪（KQ-250DE），昆山市超声仪器有限公司；傅里叶红外光谱仪（WQF-510A），北京北分瑞利分析仪器公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHA-9071A），精宏仪器有限公司；恒温水浴锅（HH-2），江苏金坛市环宇科学仪器厂。

③主要试剂：六偏磷酸钠、溴化钾，福晨（天津）化学试剂有限公司；班氏试剂，营口罗恩化学试剂有限公司；无水乙醇、氢氧化钠，天津市致远化学试剂有限公司。所用试剂均为分析纯。

(2)样本处理

称取一定量的柚子皮，经预处理、提取除色、浓缩沉淀、烘干研磨后得到适合检测的粗果胶[4]。

果胶提取率采用重量法按公式（1）进行计算：

式中：Q为提取率，单位%；a为粗果胶质量，单位g；m为柚子皮粉末质量，单位g。

(3)果胶鉴定

①红外光谱法

取一定量的果胶粉末与溴化钾按1:40比例混合后，放置于陶瓷研钵中充分研磨后，取少量混合物进行压片至透明状态，以红外光谱仪进行果胶鉴定。

②班氏试剂法

取两支相同试管分别标记为1号和2号，1号加入2mL蒸馏水，2号加入2mL果胶溶液后，分别加入1mL班氏试剂放入水浴锅中加热至100℃，观察1号、2号试管中的现象，进行果胶鉴定。

(4)果胶纯度检测

取100mL小烧杯倒入50mL蒸馏水加热至沸腾，将准确称取的0.3g果胶（精确至0.0001g）放入烧杯中加热，期间不断加入蒸馏水维持体积不变，60min后将烧杯中的果胶移至100mL容量瓶定容，取25mL定容后的果胶检测纯度。

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后加热果胶混合液至沸腾，过滤果胶钙后用沸水洗涤。取一部分滤液放于烧杯内加入碳酸钠溶液，如滤液中有白色沉淀，则说明CaCl2溶液有剩余，果胶溶液中含有的果胶完全生成果胶钙沉淀。准确称量烘干后的滤纸重量，将果胶钙沉淀经抽滤步骤分离出来后，将过滤物放在105℃烘箱烘干至重量不变，按公式（2）计算果胶纯度。

式中：m为粗果胶质量（g）；m1为果胶钙质量（g）；0.9235为果胶钙与果胶换算后的系数。

2.实验结果

(1)单因素实验结果

在2种果胶提取方法中，分别设温度、时间、pH值、乙醇浓度4个单因素变量（见表1）；各取30g干柚子皮粉末经相同条件进行样本处理后，作图比较不同温度、时间、pH值、乙醇浓度梯度下得到的果胶提取率，详见图1～图8。

表1 酸水解乙醇沉析法及超声辅助提取法单因素实验条件设置一览表

图1 酸水解乙醇沉析法果胶提取率与温度的关系

图2 酸水解乙醇沉析法果胶提取率与时间的关系

图3 酸水解乙醇沉析法果胶提取率与pH值关系

图4 酸水解乙醇沉析法果胶提取率与乙醇浓度关系

图5 超声波辅助法果胶提取率与温度的关系

图6 超声波辅助法果胶提取率与时间的关系

图7 超声波辅助法果胶提取率与pH值的关系

图8 超声波辅助法果胶提取率与乙醇浓度的关系

经图1～图8的单因素实验结果对比发现，采用超声波辅助提取法，90℃、75min、pH为2、无水乙醇时果胶的提取率最高。

(2)果胶鉴定结果

①红外光谱法

酸水解乙醇沉析法及超声波辅助提取法的果胶与果胶标准品，红外光谱对比图见图9，图10。

图9 酸水解乙醇沉析法果胶产物鉴定

图10 超声波辅助法果胶产物鉴定

经图9和图10中红外光谱图对比，以酸水解乙醇沉析法和超声波辅助提取法从柚子皮粉末中提取出的产物和标准果胶的红外光谱图出峰位置相同，说明提取产物的官能团和标准果胶的官能团及其化学结构一致。故而确定，本研究从柚子皮中提取的产物确为果胶。

②班氏试剂法

于1号试管中加入2mL蒸馏水，再加入1mL班氏试剂后加热到100℃，试管内颜色无变化；2号试管内加入2mL果胶溶液后再加入1mL班氏试剂，加热到100℃产生红色沉淀（见图11），说明果胶中含有还原糖，再次印证本研究提取的产物为果胶。

图11 酸水解乙醇沉析法果胶产物鉴定

于3号中试管加入2mL蒸馏水后加入1mL班氏试剂；4号试管中加入2mL果胶液后加入1mL班氏试剂，分别加热到100℃，3号试管内无颜色变化，4号试管颜色变化见图12，说明4号试管中的果胶溶液具有还原性，进而印证本研究提取的产物为果胶。

图12 超声波辅助法果胶产物鉴定

(3)果胶纯度检测结果

把表1内数据代入公式（2），计算果胶纯度（详见表2～表3）。

表2 酸水解乙醇沉析法单因素变量与果胶纯度的关系

表3 超声波辅助提取法单因素变量与果胶纯度的关系

从表2可知，80℃、75min、pH为2、无水乙醇条件下，各组提取的果胶纯度最高。

从表3可知，90℃、75min、pH为2、无水乙醇条件下，各组提取的果胶纯度最高，为55.81%。

3.结论

经本研究证明：以柚子皮为实验原料，采用超声波辅助提取法，于75min、90℃、pH为2.0及使用无水乙醇时，柚子皮中果胶提取率最高，其纯度也最高，为55.81%。这得益于超声波可以更好的破坏植物细胞组织，让果胶分子更多的释放出来，所以超声波辅助提取法更适用于从柚子皮中进行果胶提取。

4.展望

本研究以废弃的柚子皮为原料，进行果胶的提取与纯度鉴定，所得实验结果或与前人研究结果存在一定差异，但能为企业加工利用果胶提供一定的理论依据，又能为改善柚子皮大量浪费带来的环境污染问题拓展新的生活垃圾资源化利用途径。此外，有研究表明从柚子皮上提取的果胶乳化、增稠、稳定和胶凝等作用良好，同时还具有抗菌、消炎、抗辐射等特性，在医疗上的应用也十分广泛[5]。可见，以柚子皮生产果胶具有广阔的市场前景。