红薯渣中不同果胶组分的提取及结构表征

宋静蕾 潘晓帆 裴家伟 郭润芳

摘要：為开发红薯渣中的功能性营养组分，实现农业加工废弃物的高值化利用，该研究以红薯制粉工业的副产物红薯渣为原料，优化了果胶的盐-碱连续提取工艺，并对提取得到的2种果胶分子进行结构表征和性质研究。结果表明，盐提工艺中，在草酸钾浓度为9.2 g/L、料液比为1∶39、提取时间为118 min的条件下，CSP型果胶产率最大，为8.68%，其分子量为49.42 kDa，结构中包含78.77% HG和12.46% RG I。在随后的碱提工艺中，当碳酸钠浓度为9.2 g/L、料液比为1∶44、提取时间为3.5 h时，ASP型果胶的产率最大，为14.30%，分子量为752.58 kDa，由42.57% HG和55.41% RG I组成。红外光谱分析表明两者都属于典型的低甲氧基果胶多糖；SEM观察到CSP型果胶呈片层状聚集，ASP型果胶呈明显的蜂窝状结构；功能特性上两者都表现出较好的WHC/OHC，但ASP型的总体乳化性优于CSP型。该研究建立了盐-碱连续提取工艺，获得了不同类型的低甲酯化果胶，为进一步研究不同类型红薯果胶的功能价值和精准利用奠定了基础。

关键词：红薯渣；盐-碱连续提取；CSP型果胶；ASP型果胶；结构表征

中图分类号：TS201.7      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）08-0024-09

Extraction and Structural Characterization of Different Pectin  Components from Sweet Potato Pomace

SONG Jing-lei， PAN Xiao-fan， PEI Jia-wei， GUO Run-fang*

（College of Food Science and Technology， Hebei Agricultural University， Baoding 071000， China）

Abstract： In order to develop the functional nutrients of sweet potato pomace and realize the high-value utilization of agricultural processing wastes， in this study， the salt-alkali continuous extraction process of pectin is optimized with the by-product sweet potato pomace of sweet potato flour industry as the raw material， and the structural characterization and properties of the two types of extracted pectin molecules are also studied. The results show that the yield of CSP-type pectin is the highest of 8.68% in the salt extraction process under the conditions of potassium oxalate concentration of 9.2 g/L， the solid-liquid ratio of 1∶39 and the extraction time of 118 min. The molecular weight of CSP-type pectin is 49.42 kDa and it contains 78.77% HG and 12.46% RG I. In the subsequent alkali extraction process， the yield of ASP-type pectin is the highest of 14.30% when the concentration of sodium carbonate is 9.2 g/L， the liquid-solid ratio is 1∶44 and the extraction time is 3.5 h. The molecular weight of ASP-type pectin is 752.58 kDa and it contains 42.57% HG and 55.41% RG I. The FT-IR spectra analysis shows that both of them are typical low methoxy-pectin polysaccharides. It is observed by SEM that CSP-type pectin is aggregated in lamellar form and ASP-type pectin has an obvious honeycomb structure. In view of functional properties， both of them show better WHC/OHC， but the overall emulsibility of ASP-type pectin is better than that of CSP-type pectin. In this study， a salt-alkali continuous  extraction process is established， and different types of low methyl-esterified pectin are obtained， which has laid a foundation for the further study on the functional value and accurate utilization of different types of sweet potato pectin.

Key words： sweet potato pomace;salt-alkali continuous extraction;CSP-type pectin;ASP-type pectin; structural characterization

收稿日期：2023-02-28

基金项目：河北省科技计划项目（17227117D）

作者简介：宋静蕾（1998－），女，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏及其副产物的高值化利用。

通信作者：郭润芳（1969－），女，教授，博士，研究方向：农产品加工与贮藏及其副产物的高值化利用。

中国是世界上红薯生产大国，2020年全球红薯产量达9 145万吨，其中中国产量达5 126万吨[1]。红薯渣是红薯淀粉生产的主要废料，常被用于动物饲料，数量大，附加值低[2]。伴随着农业高质量发展的要求，实现农业废弃物资源化利用值得进一步探索。红薯渣中含有丰富的膳食纤维，其中以干物质计约含有20%的果胶[2-3]，是开发功能性果胶的良好资源。

果胶（pectin）是一種由α-1，4糖苷键连接D-半乳糖醛酸（D-galacturonic acid，D-GalA）组成的线性酸性杂多糖，广泛分布于植物细胞壁的初生壁和中胶层，主要由同型半乳糖醛酸聚糖（homogalacturonans，HG）、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I （rhamnogalacturonan I，RG I）和鼠李糖半乳糖醛酸聚糖Ⅱ （rhamnogalacturonan Ⅱ， RG Ⅱ）组成，一般RG Ⅱ含量较少[4-5]，果胶结构见图1中A。果胶在食品行业中被广泛用作胶凝剂、稳定剂、增稠剂、糖和脂肪的替代品，也是食用保鲜薄膜的首选，还被用于药物输送载体等[6-9]。最近有些学者开始关注果胶的功能组分，发现由于HG和RG I组成不同造成其理化、生物功能特性的差异[10]，其中富含RG I的果胶表现出更好的益生性、免疫调剂和治疗心血管疾病的能力[11]。植物细胞壁模型（见图1中B）说明中胶层的果胶多与纤维素、半纤维素等成分以离子键或氢键相结合，或以钙桥结合在蛋壳模型中（见图1中C），其中HG含量很高，属于螯合剂溶解性果胶（chelator soluble pectin，CSP）；初生壁中的果胶主要以共价键和纤维素等细胞壁成分紧密结合，被称为碱溶性果胶（alkaline soluble pectin，ASP），其中RG I含量较高[5]。

目前关于果胶功能组分的提取主要集中于RG I组分，Khodaei等[12-13]先后利用酶法、微波辅助碱法提取马铃薯中富含半乳聚糖的RG I；Zhang等[14]在室温下先酸后碱水解，提取分离了富含RG I的柑橘皮果胶多糖。也有研究比较了酸提、碱提和微波辅助碱提对柚皮果胶的影响，表明微波辅助碱提的果胶产率高，而且果胶的粒径最小[15]。通常酸提果胶为复合果胶，然后通过碱提进行分离，得到碱溶性RG I[16]。由此可见，RG I组分的基本提取技术是碱提法。Guo等[17]报道了草酸铵提取西番莲果皮中线性高半乳糖醛酸结构的HG型果胶。事实上，提取任何单一组分均造成了其他组分的流失，因此尽可能全面挖掘果胶的功能组分，有选择性地进行提取方法的组合与创新，并用于特定的富含RG I/HG型果胶的提取，可以实现资源的高效利用。

红薯渣果胶多糖主要采用酸溶醇沉法[18-20]，也有高静水压提取结合果胶酶改性的报道[2]，但未见其不同果胶组分的提取、结构和特性等方面的研究。因此，本研究以红薯粉加工废渣为原料，根据不同果胶组分在细胞壁上的分布特性，采用螯合剂和碱性溶剂连续提取工艺，提取红薯渣中的不同果胶组分，系统探究盐-碱连续提取过程中提取剂浓度、提取时间、料液比对不同类型果胶提取率的影响，并通过高效尺寸排阻色谱-多角度激光散射技术、高效液相色谱结合红外光谱和扫描电镜，对最优提取条件下不同类型果胶的结构特征和理化性质进行深入分析，为理解红薯不同果胶组分的构效关系，以及在食品工业中的精准再利用提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

红薯渣由河北红薯岭农业开发有限公司供应，使用的试剂有一水合草酸钾、无水碳酸钠（均为分析级）、三氟乙酸（色谱级），使用的酶有α-淀粉酶（邢台万达生物工程有限公司）、淀粉葡萄糖苷酶（麦克林试剂）、碱性α-淀粉酶（上海丹尼悦生物科技有限公司），标品有L-鼠李糖（L-Rha）、L-阿拉伯糖（L-Ara）、D-半乳糖（D-Gal）、D-甘露糖（D-Man）、D-半乳糖醛酸（D-GalA）、D-葡萄糖（D-Glc），均为HPLC色谱级（麦克林试剂），商业低酯葵花盘果胶（KSP，新疆阜丰生物科技有限公司），葵花仁油为食品级（当地购买）。

1.2 仪器与设备

DE-200 g万能破碎机 浙江红景天工贸有限公司；3K15离心机 北京科德远扬科技有限公司；UV752N紫外分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；Flame-NIR红外光谱仪 美国海洋光学公司；1260 Infinity高效液相色谱仪 Agilent Technologies Inc.;LGJ-12型冷冻干燥机 北京四环起航科技有限公司；Prisma E环境扫描电镜 北京欧波同光学科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 红薯渣预处理

首先将红薯渣在50 ℃烘干至恒重，破碎过40目筛，与水和95%乙醇按1∶1∶4混合，在室温的水浴摇床中除杂4 h，将过滤后的滤渣按1∶8加水混匀，调节pH到6.9左右，加入100 U/g α-淀粉酶，37 ℃水解1.5 h，过滤后于50 ℃烘干至恒重，破碎后备用。

1.3.2 果胶连续提取工艺

按Zhang等[10]的方法提取果胶多糖并稍作修改，具体见图2。

果胶得率根据式（1）和（2）计算：

Y1（%）=m2m1。（1）

Y2（%）=m4m3。（2）

式中：Y1和Y2分别为CSP型和ASP型果胶的提取率；m1为红薯渣的干重；m2为CSP型果胶的干重；m3为CSP型果胶提取剩余红薯渣的干重；m4为ASP型果胶的干重。

1.3.3 提取试验设计与优化

1.3.3.1 单因素试验

CSP提取条件：提取试剂（草酸钾、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠、EDTA、柠檬酸钠）、提取时间（15，60，105，150，195 min）、料液比（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50）、盐溶液质量浓度（4，8，12，16，20 g/L）、温度（30，35，40，45，50 ℃）。

ASP提取条件：提取试剂（氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠）、提取时间（1.5，2.5，3.5，4.5，5.5 h）、料液比（1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70）、碱性溶液质量浓度（6，10，14，18，22 g/L）。

1.3.3.2 响应面优化试验

采用三因素三水平试验设计。盐提CSP工艺中，盐溶液质量浓度A1（4，8，12 g/L）、料液比B1（1∶20、1∶30、1∶40）、提取时间C1（60，105，150 min）；ASP果胶提取工艺中，碱性溶液质量浓度A2（6，10，14 g/L）、料液比B2（1∶30、1∶45、1∶60）、提取时间C2（60，105，150 min）；果胶提取率被用作响应指标。根据Box-Behnken中心复合设计，使用Design Expert 10建立最优提取模型，最后优化的条件进行3个独立的试验来验证模型。

1.3.4 半乳糖醛酸含量测定

半乳糖醛酸含量测定采用Kumar等[21]的方法并稍作修改，在0.45 mL多糖溶液中加入0.3 mL 0.3 mol/L NaCl、5 mL H2SO4，85 ℃水浴20 min后冷却至室温，加入0.25 mL 1 g/L 3，5-二甲基苯酚-冰醋酸溶液静置20 min，GalA含量根据450 nm处的吸光度测定。

1.3.5 单糖组成测定

ASP、CSP型果胶的单糖组成采用Zhang等[10]的1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（PMP）-高效液相色谱法进行分析。色谱柱Symmentry C18，柱温35 ℃，流动相使用17%磷酸盐-乙腈缓冲液（pH 6.8）1 mL/min洗脱。

1.3.6 分子量测定

分子量测定采用Zheng等[6]的方法并稍作修改，流动相为0.1 mol/L硝酸钠-0.05%的叠氮化钠水溶液，样品用流动相溶解到合适的浓度，过滤进样分析。检测条件：柱温30 ℃，1 mL/min的流速进行等度洗脱，折光指数增量dn/dc为0.1 mL/g。

1.3.7 形态结构测定

红外光谱分析使用Flame-NIR光谱仪，采用溴化钾压片法，扫描范围为4 000～400 cm-1，分辨率为4 cm-1。

采用SEM观察红薯渣粉（酶解处理）、CSP型果胶和ASP型果胶（烘干、冻干）的形態、结构特征。将干燥后的样品镀金，图像在加速电位30 kV下观察。

1.3.8 理化特性测定

采用Bayar等[22]的方法评价持水性（water holding capacity，WHC）、持油性（oil holding capacity，OHC）、乳化性（emulsifying capacity，EC）和乳化稳定性（emulsion stability，ES）。

1.3.9 统计分析

所有试验均做3次重复，采用Excel 2010统计数据，SPSS Statistics软件进行方差分析和显著性分析，Design Expert 10软件进行响应面优化和回归方程拟合，Origin 2020软件绘图。

2 结果分析

2.1 CSP型果胶提取条件优化

由图3中a可知，5种螯合剂中，六偏磷酸钠的提取率高于草酸钾，但草酸钾的GalA含量却显著高于六偏磷酸钠（P＜0.05），说明草酸钾提取的果胶纯度更高。由图3中b可知，提取温度在30～55 ℃范围内果胶提取率呈现上升趋势，但与GalA含量变化均不显著（P＞0.05），说明该温度范围对果胶提取率的影响不大，故选用最大变化点40 ℃作为固定提取温度；螯合剂浓度在12 g/L时提取率和GalA含量最大（P＜0.05）；提取时间为105 min时提取率显著高于其他处理（P＜0.05）；不同料液比表现为提取率随着料液比的增大而增大（P＜0.05），当料液比大于1∶30后基本保持不变；不同提取时间和螯合剂浓度对半乳糖醛酸含量没有显著影响（P＞0.05）。

为了进一步优化提取工艺，针对螯合剂质量浓度、提取时间和料液比进行三因素三水平的响应面优化设计，试验结果见表1。拟合回归方程：Y1=7.92+0.78A1+1.01B1+0.17C1－0.15A1B1－0.32A1C1+0.005B1C1－0.94A12－0.53B12－0.14C12，该方程的校正系数RAdj2=0.973 2，证明该模型能精准预测响应值。

由表2可知，模型的P＜0.01，失拟项的P=0.267 7＞0.05，说明模型显著。根据响应面分析预测最佳提取条件提取时间118.1 min、料液比1∶39.2、草酸钾浓度9.17 g/L下CSP提取率为8.53%。考虑到实际操作情况，在提取时间118 min、料液比1∶39、草酸钾浓度9.2 g/L下进行3次平行试验，得到（8.68±0.12）%的提取率，与理论预测值仅相差0.154%，表明该预测模型适用于CSP型果胶的提取。

2.2 ASP型果胶提取条件优化

已有研究证实，侧链在高温提取期间会发生水解，并且果胶在室温的碱性条件下也会发生去酯化和降解[23]，故本研究直接选用40 ℃进行提取。各因素对ASP型果胶提取率的影响结果见图4。

由图4中a可知，在3种碱性溶液中碳酸钠的果胶提取率和GalA含量最高（P＜0.05）；由图4中b可知，碳酸钠浓度在6～10 g/L范围内提取率显著升高（P＜0.05），超过14 g/L提取率显著下降（P＜0.05）；而且GalA含量在碳酸钠浓度超过14 g/L之后也显著降低（P＜0.05）。当料液比为1∶50、提取时间为3.5 h时，果胶提取率分别达到最大值（P＜0.05），GalA含量无显著差异。

针对碳酸钠质量浓度、提取时间和料液比进行三因素三水平的响应面优化设计，试验结果见表3，得到回归方程：Y2=17.45+0.44A2+1.55B2+0.86C2+0.11A2B2+0.082A2C2－0.66B2C2－1.36A22－1.23B22－0.86C22，该方程的校正系数RAdj2=0.987 9，证明该模型能精准预测响应值。

由表4可知，模型的P＜0.01，失拟项的P=0.297 2＞0.05，说明模型显著。根据响应面分析预测最佳提取条件提取时间3.44 h、料液比1∶53.4、碳酸钠浓度9.23 g/L下ASP提取率为18.05%。考虑到实际操作情况，在提取时间3.5 h、料液比1∶53、碳酸钠浓度9.2 g/L下进行了3次平行试验，提取率为（17.88±0.35）%，与理论预测值仅差0.17%，表明该预测模型适用于ASP型果胶的提取。由于碳酸钠提取优化过程中使用的是干燥后第一步的滤渣，经计算提取完CSP后薯渣约剩余（82.5±1）%，故每克酶解原料连续提取所需碳酸钠料液比为1∶44，在该条件下进行3次平行试验，提取率为（14.30±0.3）%。

2.3 2种果胶的单糖组成

2种红薯渣果胶组分的单糖组成见表5。CSP型果胶的Rha/GalA＜0.05，为HG型果胶，由78.77% HG结构和12.46% RG I结构组成。ASP型果胶的Rha/GalA＞0.05，为RG I型果胶，由42.57% HG结构和55.41% RG I结构组成。已有研究使用（Ara+Gal）/Rha比值作为评价果胶分支程度的指标[9]，由于ASP的（Ara+Gal）/Rha比值为10.47，高于CSP的6.48，表明ASP具有更丰富、更长的Ara和Gal侧链。

2.4 2种果胶的分子量

2种红薯渣果胶多糖的分子量测定结果见表6。ASP型果胶的分子量高于CSP型果胶，这与ASP型果胶中性糖侧链分支多，RG I结构含量高，而CSP型果胶的侧链少有关。Mw/Mn的值代表了分子量分布范围的大小，ASP型果胶的Mw/Mn小，表明其分子量分布较集中。CSP型果胶的Mw/Mn高，表明其分子量分布较宽。

根据样品均方根半径与Mw拟合的幂函数（rms=kMwα）结果可以判断分子在水溶液中的分子构象[25]，结果得出CSP和ASP的均小于0.33，表示2种果胶在水溶液中以球形存在，同时CSP的Rz为31.23 nm，大于ASP的28.20 nm，说明CSP的球形更舒展。

2.5 红外光谱分析

CSP型和ASP型果胶的红外光谱图见图5。

由圖5可知，1 743，1 618，1 101，1 018 cm-1处的吸收峰[26]属于果胶的主要特征峰，说明两者均为典型的果胶多糖。1 200～800 cm-1处的吸收带通常被称为果胶的指纹区，在1 101～1 018 cm-1内除GalA骨架振动造成的吸收外，其他成分也可能参与了峰的形成，图5中显示ASP型的吸收峰更强，说明其中的Gal、Rha或Ara等含量更多，另外，CSP型在920 cm-1处的吸收峰相比于ASP型更强，表明D-吡喃葡萄糖含量可能更多，而890 cm-1和830 cm-1处的吸收峰说明了ASP型含有更多的Ara和Gal或Rha，这些均与液相测定结果一致。另外，果胶的甲酯化度（DE）可由1 743 cm-1的峰面积与1 743 cm-1 和1 618 cm-1 波段下面积之和的比值粗略估计[18]，由此发现CSP的DE为34.5%，ASP的DE为0，表明2种红薯果胶均为低甲氧基果胶。酰胺的峰值较弱，表明蛋白质含量较少，但也可能是C－N拉伸和羧酸盐（-COO－）对称伸缩振动之间的振动信号重叠所致[19]。

2.6 SEM分析

红薯渣粉和2种红薯果胶的扫描电镜结果见图6。

注：A-1和A-2为红薯渣粉的形态，B-1和B-2为烘干的CSP型果胶形态，B-3和B-4为冻干的CSP型果胶形态，C-1和C-2为烘干的ASP型果胶形态，C-3和C-4为冻干的ASP型果胶形态。

由图6中A-1和A-2可知，红薯渣粉呈不规则形态，表面粗糙，其中圆形颗粒可能是残余淀粉。由图6中B-1和B-2可知，烘干的CSP型果胶颗粒形状不规则，大小不均一，表面粗糙，裂纹明显，而冻干的CSP型果胶呈疏松的片状结构，表面光滑，易卷曲（见图6中B-3和B-4）。由图6中C可知，烘干的ASP型果胶颗粒形状不规则，表面不平整且有明显孔洞，片层状明显且紧密性略差，但大小较CSP均匀（见图6中C-1和C-2）；由图6中C-3和C-4可知，冻干的ASP型果胶多呈现蜂窝状结构，连接明显，边缘整齐，表面光滑。

2.7 2种果胶的部分理化特性

以商业果胶KSP为对照，对比分析了2种红薯果胶的理化特性，结果见表7。红薯渣ASP型果胶的WHC为15.79 g水/g，ES为71.03%，特性显著高于CSP型和对照KSP，持油性OHC高于对照KSP；而红薯渣CSP型果胶除了OHC显著优于其他两组外，其他特性均不如ASP和KSP，由此可见，红薯渣ASP型果胶具有相对较好的加工特性。另外，通过用改进的Lowry法测定了蛋白含量（protein content，PC）[27]，ASP型果胶蛋白含量为0.79%，高于CSP型果胶，这可能是ASP型果胶乳化性好的原因之一。

3 讨论

果胶在植物细胞壁中与纤维素、半纤维素紧密相连，果胶的提取使果胶与纤维素、半纤维素等物质分离，并转移到提取溶液中，然后经过沉淀将果胶析出。目前商品化植物果胶的生产主要采用酸溶醇沉法[11]，该方法提取的果胶是混合型果胶。而本研究优化了盐-碱连续提取法，建立了草酸钾-碳酸钠连续提取工艺，分别得到了直链CSP型果胶和支链ASP型果胶。草酸钾是一种高效金属螯合剂，钙结合果胶在细胞壁中占很大部分，草酸钾通过螯合Ca2+使HG从蛋壳结构中释放，而碳酸钠的碱性水解破坏了与细胞壁聚合物缠结的大分子果胶的共价酯键，促进了RG I结构域的提取[13]。

本研究中两步连续提取法的总提取率为（22.98±0.5）%，高于报道的单独采用六偏磷酸钠（14%[28]）、磷酸氢二钠（10.24%[29]）和盐酸（6.24%[19]）的提取率，这除了与提取方式有关外，还可能与红薯种类、成熟度、提取条件等因素有关。由于果胶在细胞壁中的分布和结合方式不同，针对性地采取相应方法可能是获取最大提取率的有效手段。本研究中第一步草酸钾提取了细胞壁间的HG骨架，导致果胶网络和RG I区的暴露，促进了第二步的碳酸钠脱酯提取。在两步连续提取过程中，随着提取试剂浓度的升高，都有反应速率加快的表现，然而浓度太高时，提取率和GalA含量下降，主要原因可能是高离子浓度或碱性条件导致半乳糖醛酸间的共价键等敏感性糖苷键水解，造成链降解，不易沉淀析出，这种现象在胡萝卜渣果胶和水葫芦果胶的提取中也有类似结果[30]，因此通过优化提取剂浓度和提取条件以实现高提取率和链结构的完整性。

直链CSP型果胶表现为GalA含量高、分子量低、HG结构占比高、中性糖分支少、有较高的α值，所以CSP构象相对舒展，更趋向柔性线团，SEM观察冻干CSP型果胶呈松散片状结构也说明了这一点。而ASP型果胶中RG I结构含量高、分子量大，主要归因于丰富的中性糖含量，这除了提取的区域不同外，还可能是果胶主链因碱去酯化而断裂，增加了果胶分子链中中性糖侧链的比例。大量研究发现，高度分支的多糖在水中以紧密的线圈或球形（椭球状）结构存在[31-32]，这可能是氢键和空间效应导致的侧链之间的自由组织和相互作用，导致冻干ASP型果胶结构紧密连接，呈现出蜂窝状结构的原因之一。

物质的结构组成决定了其理化、功能特性，例如果胶的持水性和持油性与化学成分、孔隙度和毛细管等多种因素有关[9]。本研究提取的ASP型果胶的持油性和持水性优于CSP型果胶，可能与其结构中游离羟基或钙的含量较高有关[6]，而且从电镜结果看，冻干ASP型果胶的结构呈蜂窝状，比CSP型果胶层状更易持水、持油。

果胶乳化特性与HG/RG I比值、中性糖侧链、蛋白质含量、分子量等有关[9]。本研究发现含有RG I的ASP型果胶比线性骨架的CSP型果胶具有更好的乳化性能。有研究认为具有高酯化度[33]、低分子量[3]以及舒展构象[14]的果胶应表现出更优的乳化能力，但本研究中CSP型果胶的乳化能力较弱，其原因极有可能是过小的分子量导致CSP型果胶乳化能力丧失，Ngouémazong等[34]也在果胶的乳化和乳化稳定性的综述中说明了这一点。另外，Nakauma等[7]研究发现溶液中盐离子的存在导致油滴之间絮凝，通过屏蔽静电斥力和通过氢键和/或配位键桥联，导致直径增加，影响乳化，这也可能是盐溶性CSP型果胶乳化能力弱的原因之一。同时ASP型果胶更高的水溶性蛋白含量也可能发挥了重要作用，由于果胶的主要亲水特性，其表面活性通常与连接到阿拉伯半乳聚糖的（残留）蛋白质部分的高疏水性相关，蛋白质的存在增加了乳液容量[35]，降低了水和油滴之间的界面张力，利于乳化。此外，高RG I含量、高中性糖含量、大分子量可能是ASP型果胶乳液更稳定的原因。中性糖侧链通过在油滴上形成一层厚厚的水化层，通过空间位阻防止液滴聚集[19]，有助于乳液的长期稳定性。Bayar等[22]在仙人掌多糖提取中发现乳状液的稳定性随着相对分子质量的降低而降低，这与我们的试验结果符合。除此之外，果胶甲酯基、乙酰基和阿魏酸酯也可能影响乳化特性[9]，还需进一步研究。

4 结论

本研究建立了从红薯粉加工废渣中提取直链CSP型果胶和支链ASP型果胶的连续提取工艺。以红薯加工废渣为原料，盐法提取CSP型果胶的条件为料液比1∶39、草酸钾质量浓度9.2 g/L、40 ℃恒温提取118 min，提取率为8.68%；以第一步的滤渣为原料，碱法提取ASP型果胶的最优提取条件为料液比1∶44、碳酸钠质量浓度9.2 g/L、40 ℃恒温提取3.5 h，提取率为14.30%；盐-碱连续提取的总提取率为22.98%。

CSP型果胶组成以GalA为主，含量为80.23%，DE为34.5%，Mw为49.42 kDa，为HG型低酯果胶；ASP型果胶组成以GalA、Gal和Ara为主，DE为0，Mw为752.58 kDa，属于RG I型低酯果胶。两者链构象为具有支链的空心球，水溶液中分子排列呈层状和蜂窝状结构，都表现出了较好的WHC/OHC，但ASP的总体乳化性较CSP好，具备用于功能性食品成分、保湿、乳化剂以及靶向运送载体的潜能。

参考文献：

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