柑桔果皮中果胶的提取和应用

柑橘果皮中果胶的提取和应用 柑桔果皮中果胶的提取与应用综述

摘要：1825年,Bracennot首次从胡萝卜肉质根中提取出一种物质,能够形成凝胶,于是他 将该物质命名为“ Peet in ” ,中文译名为“果胶”。同时,Barce nn ot用自己提出的果胶制 成了 “人造胶冻”。此后,许多化学家研究果胶，并在食品工业中得到了广泛应用。 自然界许多水果中和植物组织中都或多或少的含有果胶， 从而可以利用含丰富的果胶或残 次落果、果皮种子残渣等作原料生产果胶。一般采用柑橘皮、苹果榨汁后的废渣等。当前 国内真正富有工业提取价值的柑橘类，包括葡萄、柚、橙、蜜柑、柠檬等，不过向日葵植 物的废弃物也是高质量低脂果胶的潜在资源。世界上柑桔年产量超过 5X108吨，其果皮 约占20%为提取果胶提供了丰富的原料，所以本实验采用橘皮为原料，采用酸法萃取， 酒精沉淀这一简单的工艺路线来提取果胶。

一果胶的存在 果胶广泛存在于水果和蔬菜中，它本质上是一种线型多糖聚合物，含有数百至约1000 个脱水半乳糖醛酸残基，平均分子量大约在 50000 ~180000之间，其PKa值为3.5，D-半 乳糖醛酸是果胶的主要组成部分， 也有一些共性糖存在于果胶中。果胶在植物体中的存在 一般有三种形式： 1. 原果胶：原果胶呈长链存在，是与纤维素等细胞壁组成结合在一起的多聚半乳糖醛

酸,少部分发生甲酿化，不溶于水，只存在于细胞壁中； 2. 果胶：果胶亦呈长链存在，羧基已发生不同程度甲酩化的多聚半乳糖醛酸 ，溶于水, 存

在于细胞汁液中； 3. 果胶酸：这是羧基完全游离的多聚半乳糖醛酸长链，微溶于水，细胞壁与细胞液中均

有。 未成熟的柑橘皮中，果胶主要以原果胶的形式存在于细胞壁中， 其分子中有少部分羧 基发生甲酯化，不溶于水；在柑橘的逐渐成熟过程中，果胶酶将原果胶分解为可溶性果胶 存在于细胞汁液中，其羧基已发生不同程度的甲酯化； 最后，果胶分解为微溶于水的果胶 酸，其分子结构中的羧基呈完全游离的状态，分布于细胞壁与细胞液中。因此，在七分熟 左右的柑橘皮中提取的果胶质量较好， 但是柑橘一般在基本成熟后采摘， 使得果胶质量有 所下降。

二果胶的理化性质 果胶是由150-500个a - D-半乳糖醛酸基通过a -1,4糖苷键连接而成的分子线性多 糖类物质。它一般以原果胶、果胶和果胶酸3种形式存在于橘皮组织内，它们均是呈长链 存在的多聚半乳糖醛酸，溶解度和甲酯化程度存在差异。 纯果胶一般为白色或淡黄色，无固定的溶解度和熔点，无毒，溶于热水，微溶于冷水， 在20倍水中几乎完全溶解形成一种黏性液体，对石蕊显酸性，不溶于乙醇与甘油等有机 溶剂，在

适度的酸性条件下稳定，而在碱性条件下易分解。原果胶不溶于水，用酸水解时 这种金属离子桥北破坏，即得到可溶性果胶。再进行纯化和干燥即为商品果胶。 果胶的凝胶强度大小是果胶的重要质量标准之一。 影响凝胶强度的主要因素是果胶的 分子量及酯化度。酯化度增大，凝胶强度增大，同时凝胶速度也加快。更高酯化度的果胶 可以通过甲醇甲氧基化来获得。若在酸性或碱性条件下加热果胶， 会使甲醇水解，苷链断 裂，变成低脂化度或者低分子量的果胶，从而降低果胶的凝胶强度和速度。因此，在提取 果胶时要严格控制其水解温度时间 PH值。

1果胶物质的溶解性

纯品果胶物质为白色或淡黄色的粉末，略有特异气味。在20倍的水中几乎完全溶解， 形成一种带负电荷的粘性胶体溶液；但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。如果用蔗糖糖浆或 与3倍以上砂糖混合则更易溶于水。一般认为，果胶及果胶酸在水中的溶解度与自身的分 子结构有关：一是随链的增长而降低；二是随酷化程度的增大而升高,（其衍生物甲酷、乙酩 较易溶于水）。其原因可能是，果胶物质的分子不是以直线形存在，而是多呈折叠形式，极易 形成分子内氢键；而酣化程度较高时，分子内氢键相对减弱，因此溶解度会有一定的增加。

2果胶物质的酸碱性

在不加任何试剂的条件下，果胶物质水溶液呈酸性，主要是果胶酸和半乳糖醛酸。因此, 在适度的酸性条件下，果胶稳定。但在强酸与强碱作用下，易引起果胶分子降解，使长链变 成短链。

3果胶物质的凝胶性

果胶物质最重要的性质就是凝胶化作用。由于果胶溶液具有很高的粘度 ，故在一定温 度下,当果胶、糖、酸的比例适宜时，就会形成凝胶，给人们带来风味独特的各种果酱、果 冻等食品。按果胶中甲氧基（一 0CH3含量,可将由果胶物质形成的凝胶分为两类 三果胶的提取 1实验材料：

仪器与设备：电炉，烘箱，尼龙布和纱布，烧杯（100ml、250ml）,酸式滴定管，台称， 天平，锥形瓶，量筒（100ml），玻璃棒。 原料及主要试剂：去离子水，0.25%-0.3%HCI溶液，1痂氨水溶液，95汇醇，活性炭。

2实验过程：

（1）原材料预处理：秤取新鲜柑桔皮 40g （或干品8g）,用清水漂洗干净后（以除去泥土 杂质和施用的农药化肥等），置于250ml烧杯中加约120ml，加热到90C,保持10分钟（加 热的目的是灭酶，以防果胶发生霉变）。取出用水冲洗后切成尺寸为1cm的小颗粒，在250mL 烧杯中用50-60 C的热水漂洗，直至洗漂水为白色，果皮无异味为止（漂洗的目的是除去 色素等，以免影响果胶的色泽和质量）。为了提高漂洗的效率和效果，将果皮颗粒转裹在 尼龙布或四层纱布里漂洗，每次漂洗都要挤干后再进行下一次漂洗。 （2） 酸法萃取：将洗净晒干的果皮放入烧杯中，加 0.25%-0.3%HCI溶液60ml （以浸没果 皮为准），PH值控制在2.0〜2.5，加热到90 C左右，提胶1h （由于加热，水分和盐酸挥 发，引起PH值变化，因此在此提取过程中要不断补充水分和盐酸， 以控制PH在 2.0-2.5 ），

趁热用100目尼龙布或四层纱布过滤。 （3） 脱色：在上述滤液中加1.5%-2%勺活性炭于80T加热20分钟进行脱色，以除去色素 和异味等，趁热抽滤。因胶状物很容易堵塞滤纸使用过滤困难，这时可加入滤液量 2%-4% 的硅藻土做助滤剂，帮助过滤。如果萃取液清澈透明，则可不用脱色。 （4） 酒精沉淀：将脱色后的溶液冷却，用冷稀氨水调 PH值至3〜4,不断搅拌下加入 95汇醇，按果胶溶液：乙醇=1: 1.3 （体积比）的量加入，使混合液中酒精的浓度达到 50%〜60%（可用酒精计测量），然后静置15min,让果胶完全沉淀。用100目尼龙布滤取 果胶，榨干撮碎，在小酒杯内用10ml95%勺酒精使果胶沉淀物脱水。洗涤一次，于尼龙布 上榨干待用。酒精废液回收。 （5） 干燥：取出果胶，在105 C下烘干至粉状，计算产率，观察产品的外观和质量。 果胶的其他提取方法 四果胶的其他提取方法 果胶的提取方法有酶解法、离子交换法、膜分离技术、微波提取法、微生物法、化学 铁盐法。

1酶解法

由于果胶分子与钙镁及铁离子结合、纤维素和半纤维素等细胞壁多糖与果胶分子形成 共价键等等，而使果胶以原果胶的形式存在，用酶适当处理后，由于细胞壁降解，可简化 工艺，提高果胶产出率。 2 离子交换法

离子交换法是利用溶液中各种带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行物质分 离的操作方法。 据美国专利报道，用离子交换树脂法提取果胶，果胶得率及凝胶度比酸 法提取高得多。

3微波提取法

微波提取法即微波辅助提取，是用微波能加热与样品相接触的溶剂， 将所需化合物从 样品基体中分离进入溶剂。 产品质量好，果胶灰分比传统低。具有选择性强，操作时间 短，溶剂使用量小，受热均匀，目标得率高的特点。

4微生物法

微生物提取法的过程即微生物发酵的过程，其原理是：微生物发酵产生使果胶从植物 组织中游离出来的酶，经一段时间的发酵培养，达到提取果胶的目的。该法萃取的果胶分 子量大，胶凝度提高，质量稳定，萃取液中果皮不破碎，也不需要进行热、酸处理，易分 离萃取完全。

5化学铁盐法

本法是在按传统法用酸浸取柑桔皮后， 用铁盐盐析沉淀出果胶，从而省掉稀酸浓缩工 序，减少乙酸回收量，节省能耗，从而可以降低生产成本。

6膜分离法

膜分离法的原理是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动 力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集。它是一种分子水平上 的分离技术，将提取得到的粗果胶提取液通过膜来达到果胶与其他物质的分离， 再经过干 燥即得果胶产品。

五 果胶在食品工业中的应用 果胶在食品工业中的重要性在于其溶液在一定条件下具有生产凝胶的能力， 在食品加 工中，果胶一般作为凝胶剂获得较多的应用，因此广泛应用于果酱、果冻、软糖和饮料等 制品中。其次还可用作为增稠剂和稳定剂添加在果汁和乳制品中。 果胶绝大部分用于食品 工业，少量用于药品和化妆品生产。 果胶在食品中的具体应用 （1）棒冰，用量为0.05%-0.2%;（2）果酱，用量为0.2%-0.3%;（3）果冻，用量为0.3%-0.8%;

（4）乳酸饮料，用量为0.1%-0.4%;（5）果汁，用量为0.05%-0.2%;（6）带果肉型饮料， 用量0.1%-0.2%;（7）软糖，用量为0.8%-2%;（8）烘烤食品，用量为面粉的1.5%左右。