柚皮纤维素的提取及功能性凝胶软糖的研究

+文|李庆旺 简叶叶 泉州轻工职业学院

本次研究以柚皮为原料，由超声波辅助，研究料液比、氢氧化钠浓度、水浴温度和超声提取时间对柚皮纤维素含量的影响，并以其制备凝胶软糖。结果表明，最优提取工艺参数为料液比1:25（g/mL），氢氧化钠浓度90mg/mL，水浴温度 75℃，超声提取时间90min。用柚皮纤维素4 g、淀粉糖浆30 g、白砂糖20 g、柠檬酸0.4g、果泥6g，制备的软糖酸甜适宜，软硬适度，弹性、韧性良好。

目前我国柚子市场巨大，但每年大量柚皮被丢弃，柚皮的利用率低，甚至会污染环境，造成资源极大浪费。柚皮中富含膳食纤维、果胶、黄酮类活性成分。目前的研究主要集中在柚皮果胶、膳食纤维等提取以及柚皮果胶软糖、柚皮辣酱、柚皮粉膳食纤维面包等加工方面，对柚皮中纤维素的提取和加工应用研究较少。因此，加强柚皮纤维素综合利用研究对提高其附加值具有重要意义。

1.试验材料与方法

1.1 材料与试剂

材料包括柚子、纯净水、白砂糖、柠檬酸、淀粉糖浆、卡拉胶、蔗糖酯等市售。

试剂包括氢氧化钠、盐酸、过氧化氢、乙醇、重铬酸钾、硫酸亚铁铵等，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

仪器与设备包括HH-1恒温水浴锅、DHG-9070A电热恒温鼓风干燥器、WX-CS150超声波仪器、TG16台式离心机、YP102N电子天平、PE颚式高速粉碎机。

1.3 柚皮纤维素提取研究

1.3.1 柚皮的预处理

将柚子洗后去除柚表皮油胞，将其切成3cm×3cm小块，放于70℃烘箱中烘干，粉碎过100目筛，得到柚皮粉，置于4℃的环境下贮藏，备用。

1.3.2.操作要点

将柚皮粉碎后，加入1:25（g/mL）的料液和0.2mol/L的盐酸溶液；将其置于80℃恒温水浴锅中搅拌处理约2.5h，使用三层纱布抽滤去除果胶，蒸馏水洗涤至中性。按比例加入氢氧化钠溶液；超声波功率250W，水浴温度80℃，处理1h左右，抽滤去除半纤维素，用蒸馏水洗涤滤液，重复三次。加入适量过氧化氢溶液，将pH值调节至11，促进木质素的溶出；将其置于80℃的恒温水浴锅中反应40min；用蒸馏水将其洗涤至中性，再用95%的乙醇洗脱酯类及去除部分色素，在65℃的温度下烘干，得到柚皮纤维素成品。

1.3.3 柚皮纤维素含量的测定

采用重铬酸钾-硫酸亚铁铵法测定。

1.3.4 单因素试验

在250W超声波辅助下，设定条件为料液比1:10-1:50（g/mL），氢氧化钠浓度60mg/mL-100mg/mL，水浴温度60℃-100℃，超声提取时间60min-140min，研究不同因素条件对柚皮纤维素含量的影响。

1.3.5 正交试验设计

根据单因素试验结果，进行四因素三水平L9（34）正交试验，因素水平表如表1所示。

表1 因素水平表

1.4 凝胶软糖制作工艺研究

1.4.1 操作要点

柚皮纤维素及卡拉胶复水：分别按1:25的比例与水混和，适当加热复水。

熬煮：将白砂糖、淀粉糖浆和水混合熬溶，加入上一步得到的混合物中进行熬煮，过程中要不断搅拌，煮沸后维持低沸状态，加入煮糖助剂蔗糖酯，缩短熬煮时间，提高煮糖效率和产糖率。

调和：在熬糖末端，加入柠檬酸，调节糖液酸碱度。

浇模成型：趁热将糖液浇入模具成型，冷却，凝胶成型。

1.4.2 工艺参数研究

设定柚皮纤维素2g-6g，淀粉糖浆和白砂糖总量50g（不同配比），柠檬酸0.3g-0.7g，果泥6g，研究不同工艺参数对凝胶软糖品质的影响。

1.4.3 凝胶软糖感官品质评定

根据柚皮纤维素凝胶软糖的滋味口感、组织、形态、色泽、杂质等方面制订感官评价评分标准，如表2所示。

表2 柚皮纤维素凝胶软糖感官评价

2.结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 不同料液比对柚皮纤维素含量的影响

由图1可知，当料液比为1:20时柚皮纤维素含量最高，随后柚皮纤维素含量反而随着料液比的增加开始下降。

图1 料液比对柚皮纤维素含量的影响

2.1.2 氢氧化钠浓度对柚皮纤维素含量的影响

由图2可知，当氢氧化钠浓度达到90mg/mL时柚皮纤维素含量达到最大。

2.1.3 水浴温度对柚皮纤维素含量的影响

由图3可见，当水浴温度为80℃时柚皮纤维素含量最多。

图3 水浴温度对柚皮纤维素含量的影响

2.1.4 超声提取时间对柚皮纤维素含量的影响

由图4可知，柚皮纤维素含量在超声提取时间为80min时达到最大。

图4 超声提取时间对柚皮纤维素含量的影响

2.2 正交试验

由表3 可知，最优组合为A3B2C1D3，即料液比1:25（g/mL），氢氧化钠浓度90mg/mL，水浴温度75℃，超声提取时间90min。以最优参数进行试验，获得柚皮纤维素含量为63.5%。

表3 正交试验结果

2.3 凝胶软糖感官评定结果分析

2.3.1 柚皮纤维素添加量对软糖品质的影响

由图5可知，当柚皮纤维素添加量为4g时，软糖品质达到最佳；超过4g时，软糖变硬，咀嚼性变差。

图5 柚皮纤维素添加量对软糖品质的影响

2.3.2 淀粉糖浆和白砂糖用量比对软糖品质的影响

由图6可知，淀粉糖浆和白砂糖的比例过少或者过高都会影响软糖的品质。当淀粉糖浆与白砂的糖比例在3:2时，软糖具有较好的品质。

图6 淀粉糖浆和白砂糖用量比对软糖品质的影响

2.3.3 柠檬酸添加量对软糖品质的影响

由图7可知，当柠檬酸添加量为0.4g时，软糖感官评分最高，酸甜适宜。

图7 柠檬酸添加量对软糖品质的影响

3.结论

3.1 柚皮纤维素的提取

根据试验结果，得出最优提取工艺参数为料液比1:25（g/mL），氢氧化钠浓度90mg/mL，水浴温度75℃，超声提取时间90min，该条件下柚皮纤维素的提取率为64.7%。

3.2 柚皮纤维素凝胶软糖的制作

根据感官评定分析结果，得出软糖的最佳工艺为柚皮纤维素4g、淀粉糖浆30g、白砂糖20g、柠檬酸0.4g、果泥6g。制作出的软糖酸甜适宜，弹性、韧性良好，不黏牙，风味佳。