酸法提取火龙果果皮中果胶

酸法提取火龙果果皮中果胶作者：余杰王晓红刘丽邵文丽代丽娜姚娜
来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2020年第05期
摘要：以新鮮火龙果果皮为原料，用酸水解法提取果胶，通过单因素实验，确定果胶提取的最佳适宜条件，并分析了果胶酯化度.实验表明，提取果胶最佳适宜条件为：提取酸为硫酸，浸提时间140min，料液比1：10（g/mL），提取温度95℃，提取pH值3.5.该工艺条件下果胶的得率为2.6%，酯化度为28.34%，为低酯果胶.
关键词：火龙果果皮;果胶;酸法
中图分类号：TS209 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2020）05-0024-03
火龙果[1]又名红龙果、青龙果、玉龙果等，被誉为“水果之王”，是近年来在我国新兴的一种果用栽培品种，具有相当可观的产量，但火龙果果皮被大量遗弃，造成了资源浪费.果胶是细胞壁的主要成分，主要存在于植物的茎和果实中，果胶是膳食纤维的主要成分，被广泛应用于食品[2]、化妆品[3]、医药工业等[4]，在食品中可用作胶凝剂、悬浮剂、增稠剂，果胶还具有降低血糖、降胆固醇、防紫外线辐射、重金属离子吸附、通便和抗癌等作用.火龙果皮中果胶[5，6]的含量较高，通过实验方法将果胶提取出来，可以使火龙果的应用价值更大化.本文以白肉红皮火龙果皮为原料通过酸水解提取法[7]进行果胶的提取.
1 实验材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料
成熟的白肉火龙果果皮.
1.1.2 实验试剂
氨水、酚酞、95%乙醇、浓盐酸、氢氧化钠、浓硫酸、异丙醇、硝酸银，所用试剂均为分析纯.
1.1.3 实验仪器
PHS-25型pH计（江苏省金坛市金祥龙电子有限公司）、SY-601型超级恒温水浴锅（天津欧诺仪器仪表有限公司）、JJ224BC电子分析天平（上海花潮电器有限公司）、HG101-2A 电热鼓风干燥箱（南京红龙仪器设备厂）.
2 实验方法
2.1 工艺流程
原料预处理→酸水解提取→脱色→沉淀→过滤→酒精反复洗涤→纱布过滤→烘干（滤液进行浓缩处理，回收乙醇）→产品.
2.2 提取方法
将火龙果皮用清水反复冲洗.把洗净的果皮切碎，并放到烧杯250ml中，加入蒸馏水，其液面要没过果皮上表面.用恒温电热套（设置温度为90℃）加热并保持温度5～10min，使果皮中的酶失活，然后过滤，得到果皮.称取50g果皮放入大烧杯中，加入酸并把溶液的pH值调3到4之间，在实验所需温度的恒温水浴箱中放置，待时间达到实验所需时间，用双层纱布进行趁热过滤得到滤液.为了脱除果皮的颜色和异味，可在滤液中加入适量的活性炭，在70℃的温度下恒温10min，趁热过滤，冷却至室温，将pH值用稀氨水调到4，在搅拌情况下加入95%的乙醇.加入1.3倍的乙醇溶液，直至乙醇浓度达到50%～60%，其浓度可以用酒精计测量.测定完成后静置10min.用纱布多次折叠后代替滤网进行过滤，除去固体杂质.滤液用95%的乙醇进行三次洗涤，回收所有液体.滤液中的乙醇可以用蒸馏的方式回收.把浓缩后的粘稠状液体放到干燥箱（设置温度为70℃）中干燥2h，既得果胶产品，计算得率.
2.3 果胶酯化度的测定
实验选用碱液滴定法[8]测定果胶的酯化度.具体的测定步骤为：第一步在电子天平上称量0.5000g烘干后的果胶置于50mL干净、干燥的烧杯中，加入15mL（5mL浓盐酸溶于
100mL60%的异丙醇后混合的）溶液，充分搅拌15分钟，然后移入干燥的长颈漏斗中进行过滤，用混合后的溶液洗涤5次，大概每次20mL，接着再用60%的异丙醇洗涤，滤液中加入硝酸银溶液检测其是否有氯化物，不出现白色絮状物时停止洗涤;再用60%的异丙醇洗涤，异丙醇大约为20mL，洗涤完将溶液移至100℃的电热鼓风干燥箱中烘干90分钟，冷却并且称重.第二步称取冷却后的物质大约0.05g于250mL的锥形瓶中，量取2mL95%的无水乙醇加入，再加入100mL无二氧化碳的水（以防止二氧化碳与碱液反应，影响滴定的结果，会使结果偏
大），为使样品能够全部溶解，要将瓶塞塞紧并且不停地振荡锥形瓶.在样品溶液中滴加酚酞指示剂2滴，然后用氢氧化钠标准溶液开始滴定，标准溶液的摩尔浓度为0.02mol/L，滴定至溶液变成微红色时即可，记录下氢氧化钠所使用的量（记为V1），即是果胶溶液的原始滴定度.在样品中继续加入摩尔浓度为0.5mol/L，20mL标准的氢氧化钠溶液，强烈震荡15分钟，再加入等摩尔浓度盐酸的标准溶液（0.5mol/L），此时溶液呈现为红色，剧烈振摇，使反应能充分进行，振动后溶液变成无色，再加入酚酞指示剂3滴.接着再用标准的氢氧化钠溶液滴定，摩尔浓度仍为0.02mol/L，滴定至溶液变为浅粉色并在30秒内不变色时为止，记录氢氧化钠溶液的用量（记为V2），V2是皂化滴定度.
果胶的计算方法：
果胶酯化度（%）=V2/（V1+V2）×100%
在上式中，V1为果胶的原始滴定度（mL）;V2为果胶溶液的皂化滴定度（mL）.
3 结果与讨论
3.1 酸种类对果胶得率的影响
在酸性环境条件下，可以有效提高果胶的得率.本实验选用工业中常见的浓度为0.05mol/L 的三种无机酸，分别是盐酸、硫酸、醋酸.提取结果见表1.
由表1可知：在酸浓度相同的情况下，以硫酸为提取酸的火龙果皮果胶得率要高于其他两种酸，其得率为1.94%.所以选择硫酸作为提取酸.
3.2 提取温度对果胶得率的影响
以硫酸为提取果胶所用酸，料液比为1：6，pH为4，提取时间为90min，提取温度分别设置为75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃，经过滤、沉淀、洗涤、烘干后得到果胶产品.对得到的果胶产品进行称重，计算火龙果皮果胶得率.结果见图2.
由图1可以看出，果胶得率随着温度的升高而不断增加，但当温度升高到95℃以后，得率缓慢降低.其原因可是果胶在95℃以后上的高温状态下易发生水解，所以果胶得率降低.所以最佳提取温度为95℃.
3.3 料液比对果胶得率的影响
以硫酸为提取果胶所用酸，pH为4，提取时间为90min，提取温度为95℃，料液比分别为1：6、1：8、1：10、1：12、1：14，经过滤、沉淀、洗涤、烘干后得到果胶产品.对得到的果胶产品进行称重，计算火龙果皮果胶得率.结果见图2.
由图2可知，当料液比为1：10时，火龙果皮果胶得率最高.随着料液比的增加，果胶得率呈现先增加后趋于几乎不变的趋势，可能是由于随着料液比的增加，果胶在溶液中的溶解逐渐减缓到几乎不变.
3.4 提取时间对果胶得率的影响
以硫酸为提取果胶所用酸，pH为4，提取温度为95℃，料液比为1：10，提取时间分别为80min、100min、120min、140min、160min，经过滤、沉淀、洗涤、烘干后得到果胶产品.对得到的果胶产品进行称重，计算火龙果皮果胶得率.结果见图3.
由图3可知，火龙果皮果胶随着时间的增加，呈现逐步增大的趋势，但再达到140min后开始逐渐减小.其原因可能是随着提取时间的增长，火果皮中果胶被酸分解成低分子量糖类，从而降低火龙果皮果胶得率.
3.5 浸取pH对果胶得率的影响
以硫酸为提取果胶所用酸，提取时间为140min，提取温度为95℃，料液比为1：10，pH 分别为2、2.5、3、3.5、4、4.5，经过滤、沉淀、洗涤、烘干后得到果胶产品.对得到的果胶产品进行称重，计算火龙果皮果胶得率.结果见图4.
结果如图4所示.在实验pH范围内，火龙果皮果胶得率呈先升高后降低的趨势，得率最高时，pH值为3.5.
3.6 果胶酯化度的标准与计算
根据甲氧基的酯化程度，果胶通常分成两类：一类是高脂果胶，其酯化度（DE
值）>50%;而另外一类是低脂果胶，其酯化度（DE值）<50%[9].实验测得，果胶溶液的原始滴定度V1为7.94mL，皂化滴定度V2为3.14mL.
果胶的酯化度（%）=V1/（V1+V2）×100%
=3.14/（7.94+3.14）×100%
=28.34%
本实验所测得的火龙果果皮中果胶的酯化度为28.34%，小于50%，属于低脂果胶.
4 结论
实验以浓度为0.05mol/L的硫酸溶液作为提取酸，红皮白肉火龙果果皮作为原材料，用酸提取其中的果胶并探索了最佳提取条件.通过探索不同提取时间、不同提取温度、不同提取料
液比、不同提取pH下的提取效果，得到最佳提取条件为提取温度95℃，提取时间为
140min，提取料液比为1：10，提取pH为3.5.在最佳条件下，火龙果皮果胶最佳得率为2.6%.实验所得果胶产品碾碎后为白色粉末状固体，测得酯化度为28.34%，属于低酯果胶.
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参考文献：
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〔3〕刘敬然，华霄，谭婧，等.超高甲氧基果胶在食品乳液中的应用[J].食品安全质量检测学报，2019，10（02）：277-283.
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17-19，22.
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