蘋果梨果膠理化特性的研究

韓苗苗，李范洙，樸一龍，張 先,*

(1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林 龍井 133400；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系，吉林 龍井 133400)

蘋果梨果膠理化特性的研究

韓苗苗1，李范洙1，樸一龍2，張 先1,*

(1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，吉林 龍井 133400；2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系，吉林 龍井 133400)

采用酸解法從蘋果梨疏果和成熟果榨汁后的果渣中提取果膠，并對果膠純度、色度、甲氧基含量、酯化度、黏度和相對分子質(zhì)量進(jìn)行測定。結(jié)果表明：用酸解法結(jié)合沉析法提純的蘋果梨果膠純度在70%以上，疏果期果膠顏色為淺棕色，成熟期果膠顏色為白色。蘋果梨成熟期果膠的特性黏度和相對分子質(zhì)量分別為1.51×10-7Pa·s和6.96×105，均高于疏果期果膠，兩者均為高酯果膠，其中疏果期果膠為慢凝型果膠，成熟期果膠為速凝型果膠。

蘋果梨；果膠；純度；色度；甲氧基含量；酯化度；黏度；相對分子質(zhì)量

果膠是一種復(fù)雜的多糖聚合物，一般作為凝膠劑被廣泛應(yīng)用于糖制品、焙烤食品以及飲料等。隨著功能性多糖的開發(fā)研究，果膠作為水溶性膳食纖維，越來越受到重視，期望利用植物資源提取植物膠，尤其是從沒有食用價值的植物資源和果蔬加工下腳料中提取。據(jù)報道利用酸水解法已從多種植物資源和果品深加工的下腳料中提取果膠，并對果膠的純度、酯化度、分子質(zhì)量等理化性質(zhì)進(jìn)行研究[1-6]，發(fā)現(xiàn)不同來源的果膠其特性各不相同。目前工業(yè)生產(chǎn)中多采用工藝技術(shù)成熟、成本較低的酸水解法提取果膠，但酸水解法提取的果膠中含有大量影響其品質(zhì)的雜質(zhì)，因此膜分離技術(shù)開始應(yīng)用于果膠生產(chǎn)中，可除去果膠中大部分雜質(zhì)，提高果膠的純度[7-8]。目前，關(guān)于梨果實中果膠的研究已有報道[9-10]，但是梨尤其是利用蘋果梨資源提取果膠及其特性的研究尚未見報道。

蘋果梨是吉林省延邊地區(qū)特產(chǎn)水果，延邊州栽培面積大，產(chǎn)量多。據(jù)調(diào)查每年僅在果實疏果期疏掉的幼果量就達(dá)到3000t以上，如果利用這些被廢棄的幼果和蘋果梨深加工過程中產(chǎn)生的下腳料分離提取果膠，這對綜合利用蘋果梨資源和提高其附加值具有重要的現(xiàn)實意義。本研究利用蘋果梨疏果果實和成熟期果實榨汁后果渣提取果膠，測定其理化特性，以期開發(fā)新的果膠提取植物資源，并為蘋果梨果膠的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果梨疏果期疏掉的幼果(單果質(zhì)量約為6g)和蘋果梨成熟期等外梨(單果質(zhì)量約105g)經(jīng)榨汁后獲得的果渣。以上蘋果梨均取于延邊華龍集團(tuán)果樹農(nóng)場實驗基地2008年生產(chǎn)的果實；商業(yè)果膠 浙江衢州果膠有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-7504型紫外-可見光分光度計 上海精密科學(xué)儀器有限公司；X-RitesSP62型色差儀 美國愛色麗股份有限公司；烏氏黏度計 上海EHSY西域儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 果膠制備

濃采用酸解法[11]提取果膠，將提取的果膠粗品配制成質(zhì)量濃度為2g/100mL的溶液，加入2倍體積無水乙醇進(jìn)行沉析提純，40℃干燥粉碎過120目篩為蘋果梨果膠制品。

1.3.2 果膠純度的測定

稱取10mg果膠，加蒸餾水?dāng)嚢枞芙?，移?00mL的容量瓶中，定容。取樣液1mL采用咔唑比色法測定半乳糖醛酸含量，以半乳糖醛酸為標(biāo)準(zhǔn)樣[12]。

1.3.3 果膠色度的測定

用SP64色差儀測定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.4 果膠酯化度的測定

采用Zhang等[13]滴定法測定果膠中甲氧基含量，然后按公式(1)計算果膠酯化度。

1.3.5 果膠特性黏度和相對分子質(zhì)量的測定

用pH4.5濃度為0.05mol/L的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液將果膠配制成質(zhì)量濃度在0.05～0.15g/100mL范圍內(nèi)的溶液，利用烏氏黏度計在溫度25℃下測定不同質(zhì)量濃度果膠溶液絕對黏度(η)和溶劑的絕對黏度(η0)。根據(jù)公式(2)、(3)計算相對黏度(ηr)和增比黏度(ηsp)。

以ηsp/c-c繪圖，外推至濃度c=0，可確定特性黏度([η])。特性黏度與相對分子質(zhì)量(Mr)之間的關(guān)系可利用Mark-Houwink-Sakurada方程[14]表示：

式中：K=1.4×10-6；α=1.34。

1.3.6 統(tǒng)計分析

實驗所得數(shù)據(jù)均用SAS統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差代表測定項目的群體水平，并用鄧肯檢驗方法進(jìn)行比較，顯著水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果梨果膠的純度

果膠純度的高低是評價果膠品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一，食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定商業(yè)果膠純度需大于65%[15]。由表1可知，用酸水解法提取疏果期幼果和成熟期蘋果梨果渣中的果膠純度均在40%左右，與商業(yè)果膠73.08%相比相差過多，這可能是由于提取果膠過程中殘存的果肉微細(xì)顆粒、粗多糖、水溶性色素、無機(jī)離子等雜質(zhì)導(dǎo)致提取的果膠純度較低[7]。經(jīng)沉析法提純后果膠純度可提高31%～35%，純度達(dá)到70%以上，達(dá)到商業(yè)果膠標(biāo)準(zhǔn)。

表1 酸解法提取的蘋果梨果膠純度Table 1 Purities of the pectins extracted from young and matured Pingguoli pear by acid hydrolysis

2.2 蘋果梨果膠的色度

表2 酸解法提取的蘋果梨果膠色度Table 2 Color of the pectins extracted from young and matured Pingguo pear by acid hydrolysis

標(biāo)準(zhǔn)果膠應(yīng)為白色至淡黃色粉末，無異味[15]。一般來說果膠顏色越白，其商業(yè)價值越高。由表2可知，疏果期果膠a*值和b*值顯著高于成熟期果膠，果膠的顏色受原料褐變影響較大，植物組織的褐變多與多酚物質(zhì)有關(guān)，蘋果梨幼果中的多酚物質(zhì)要高于成熟期果實中的多酚物質(zhì)[16]。所以果膠提取過程中，雖然采用相同的護(hù)色處理，但是幼果的防褐變效果沒有成熟果好，導(dǎo)致疏果期果膠的a*值高于成熟期。另外果實中葉綠素含量的變化與提取果膠的顏色相關(guān)，因為果膠提取過程中葉綠素氧化降解，顯現(xiàn)黃色[17]。由于幼果中葉綠素含量較多，所以果膠提取過程中葉綠素的降解可能導(dǎo)致疏果期果膠的b*值大于成熟期果膠。

將疏果期、成熟期果膠與商業(yè)果膠相比，3種果膠的L*、a*、b*值均有顯著差異(P＜0.05)，其中成熟期果膠亮度最好，疏果期果膠亮度最差，并且紅色度與黃色度均較大，說明提取果膠時幼果褐變現(xiàn)象比較嚴(yán)重，對于幼果護(hù)色處理及提取工藝有待于進(jìn)一步研究。

2.3 蘋果梨果膠的甲氧基含量和酯化度

果膠酯化度是評價果膠產(chǎn)品性能的一項重要指標(biāo)，

是影響果膠凝膠速度和凝膠時間的重要因素。由表3可知，蘋果梨疏果期幼果和成熟期果實果渣中果膠酯化度有顯著性差異，而成熟期果膠酯化度與商業(yè)果膠的酯化度沒有顯著差異，但疏果期和成熟期果膠均為高酯果膠。成熟期果膠和商業(yè)果膠甲氧基含量均大于11.4%，為速凝果膠，而疏果期果膠的甲氧基含量小于11.4%，為慢凝果膠[18]。

表3 酸解法提取的蘋果梨果中膠甲氧基含量和酯化度Table 3 Methoxyl contents and esterification degrees of the pectins extracted from young and matured Pingguo pear by acid hydrolysis

2.4 蘋果梨果膠的特性黏度和相對分子質(zhì)量

表4 酸解法提取的蘋果梨果膠特性黏度和相對分子質(zhì)量Table 4 Intrinsic viscosity and molecular mass of the pectins extracted from young and matured Pingguo pear by acid hydrolysis

高分子物質(zhì)的特征值主要用特性黏度來表示，它可間接反應(yīng)其形狀和尺寸大小，特性黏度值又由其相對分子質(zhì)量決定。由表4可知，蘋果梨成熟期果膠的特性黏度和相對分子質(zhì)量均要高于疏果期果膠的特性黏度和相對分子質(zhì)量，而與商業(yè)果膠的特性黏度和相對分子質(zhì)量基本相近。果膠物質(zhì)最重要的性質(zhì)就是膠凝化作用，同一凝膠條件下，果膠相對分子質(zhì)量越大，其凝膠強(qiáng)度越大，彈性越好。據(jù)田玉霞等[19]報道，蘋果果渣中提取的果膠最大相對分子質(zhì)量為3.0×105，并且隨著相對分子質(zhì)量的減小，其酯化度下降，這與本研究結(jié)果相一致。蘋果梨疏果期和成熟期提取的果膠相對分子質(zhì)量均大于從蘋果渣中提取的果膠相對分子質(zhì)量。

3 討 論

目前常用的果膠提取方法有酸水解法、離子交換法、酶提取法等，其中酸水解法是工業(yè)上廣泛采用的生產(chǎn)方法，操作簡便，并且工藝成熟。但酸水解法提取果膠過程中果膠分子易發(fā)生局部水解，并且果膠中含有大量的雜質(zhì)，嚴(yán)重影響果膠的品質(zhì)。

本實驗采用酸水解法提取蘋果梨果膠后，其純度僅在40%左右，需對其進(jìn)行提純處理，以達(dá)到商業(yè)果膠的標(biāo)準(zhǔn)。目前膜分離技術(shù)在果膠提取中的應(yīng)用研究較多，它可將果膠純度提高到80%以上[8]，但其技術(shù)需要膜分離設(shè)備。因此本實驗采用工藝簡單、操作簡便、不需要任何特殊設(shè)備的沉析法對蘋果梨果膠進(jìn)行了提純，其純度達(dá)到70%以上。

蘋果梨成熟期果實果渣中提取的果膠理化性質(zhì)均要好于疏果期幼果中提取的果膠理化性質(zhì)，這種特性差異可能是由不同時期蘋果梨果實中果膠物質(zhì)的組分差異而引起。據(jù)作者研究，蘋果梨成熟期果實的果膠物質(zhì)中主要組分是酸溶性果膠，占果膠總量的60%以上，而在蘋果梨疏果期幼果果膠物質(zhì)中主要組分是堿溶性果膠，占果膠總量的70%以上。關(guān)于蘋果梨不同時期果實中提取果膠的理化特性差異，是否與果膠組分有關(guān)有待于進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

蘋果梨疏果期幼果和成熟期果實榨汁后果渣中提取的果膠顏色分別為淺棕色和白色，其純度為70%以上，相對分子質(zhì)量符合添加劑標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的范圍，并且均屬于高酯果膠，同時成熟期果膠的各理化特性與商業(yè)果膠基本一致。本研究結(jié)果說明提取的蘋果梨果膠具有較好的商業(yè)價值，所以蘋果梨生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的幼果和果渣等廢棄資源可作為很好的提取果膠原料資源。

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Physico-chemical Properties of Pingguoli Pear Pectin

HAN Miao-miao1，LI Fan-zhu1，PIAO Yi-long2，ZHANG Xian1,*
(1. Department of Food Science, Agricultural College, Yanbian University, Longjing 133400, China；2. Department of Horticulture, Agricultural College, Yanbian University, Longjing 133400, China)

Acid hydrolysis was used to extract Pingguoli pear pectin from young fruits and pomace of matured fruits after juicing and the crude extract was then purified by absolute ethanol precipitation method. The purity colour, methoxy content, esterification degree, intrinsic viscosity and molecular mass of Pingguoli pear pectin were determined. The purity of the purified Pingguoli pear pectin was more than 70%. The color of the pectin from young and matured fruits was light brown and white, respectively. The intrinsic viscosity and molecular mass of the pectin from matured fruits were 1.51×10-7Pa·s and 6.96×105, which were both higher than those of the pectin from young fruits. However, both kinds of pectin were high methoxyl (HM) pectin. The pectin from young fruits was slow-setting pectin and the pectin from matured fruits was rapid-setting pectin.

Pingguoli pear；pectin；purity；colour of pectins；methoxy content；esterification degree；intrinsic viscosity；molecular mass

TS202.1

A

1002-6630(2010)17-0044-03

2009-12-19

留學(xué)回國人員科研啟動基金項目(教外司留[2007]1108號)

韓苗苗(1984—)，女，碩士研究生，研究方向為食品功能性成分分析。E-mail：hmm19840502@yahoo.com.cn

*通信作者：張先(1963—)，女，副教授，博士，研究方向為食品功能性素材開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)。

E-mail：zhangxian@ybu.edu.cn