酸法提取火龍果果皮中果膠

余杰 王曉紅 劉麗 邵文麗 代麗娜 姚娜

摘 要：以新鮮火龍果果皮為原料，用酸水解法提取果膠，通過單因素實驗，確定果膠提取的最佳適宜條件，并分析了果膠酯化度.實驗表明，提取果膠最佳適宜條件為：提取酸為硫酸，浸提時間140min，料液比1：10（g/mL），提取溫度95℃，提取pH值3.5.該工藝條件下果膠的得率為2.6%，酯化度為28.34%，為低酯果膠.

關鍵詞：火龍果果皮;果膠;酸法

中圖分類號：TS209? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2020）05-0024-03

火龍果[1]又名紅龍果、青龍果、玉龍果等，被譽為“水果之王”，是近年來在我國新興的一種果用栽培品種，具有相當可觀的產(chǎn)量，但火龍果果皮被大量遺棄，造成了資源浪費.果膠是細胞壁的主要成分，主要存在于植物的莖和果實中，果膠是膳食纖維的主要成分，被廣泛應用于食品[2]、化妝品[3]、醫(yī)藥工業(yè)等[4]，在食品中可用作膠凝劑、懸浮劑、增稠劑，果膠還具有降低血糖、降膽固醇、防紫外線輻射、重金屬離子吸附、通便和抗癌等作用.火龍果皮中果膠[5，6]的含量較高，通過實驗方法將果膠提取出來，可以使火龍果的應用價值更大化.本文以白肉紅皮火龍果皮為原料通過酸水解提取法[7]進行果膠的提取.

1 實驗材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

成熟的白肉火龍果果皮.

1.1.2 實驗試劑

氨水、酚酞、95%乙醇、濃鹽酸、氫氧化鈉、濃硫酸、異丙醇、硝酸銀，所用試劑均為分析純.

1.1.3 實驗儀器

PHS-25型pH計（江蘇省金壇市金祥龍電子有限公司）、SY-601型超級恒溫水浴鍋（天津歐諾儀器儀表有限公司）、JJ224BC電子分析天平（上?；ǔ彪娖饔邢薰荆G101-2A電熱鼓風干燥箱（南京紅龍儀器設備廠）.

2 實驗方法

2.1 工藝流程

原料預處理→酸水解提取→脫色→沉淀→過濾→酒精反復洗滌→紗布過濾→烘干（濾液進行濃縮處理，回收乙醇）→產(chǎn)品.

2.2 提取方法

將火龍果皮用清水反復沖洗.把洗凈的果皮切碎，并放到燒杯250ml中，加入蒸餾水，其液面要沒過果皮上表面.用恒溫電熱套（設置溫度為90℃）加熱并保持溫度5～10min，使果皮中的酶失活，然后過濾，得到果皮.稱取50g果皮放入大燒杯中，加入酸并把溶液的pH值調(diào)3到4之間，在實驗所需溫度的恒溫水浴箱中放置，待時間達到實驗所需時間，用雙層紗布進行趁熱過濾得到濾液.為了脫除果皮的顏色和異味，可在濾液中加入適量的活性炭，在70℃的溫度下恒溫10min，趁熱過濾，冷卻至室溫，將pH值用稀氨水調(diào)到4，在攪拌情況下加入95%的乙醇.加入1.3倍的乙醇溶液，直至乙醇濃度達到50%～60%，其濃度可以用酒精計測量.測定完成后靜置10min.用紗布多次折疊后代替濾網(wǎng)進行過濾，除去固體雜質(zhì).濾液用95%的乙醇進行三次洗滌，回收所有液體.濾液中的乙醇可以用蒸餾的方式回收.把濃縮后的粘稠狀液體放到干燥箱（設置溫度為70℃）中干燥2h，既得果膠產(chǎn)品，計算得率.

2.3 果膠酯化度的測定

實驗選用堿液滴定法[8]測定果膠的酯化度.具體的測定步驟為：第一步在電子天平上稱量0.5000g烘干后的果膠置于50mL干凈、干燥的燒杯中，加入15mL（5mL濃鹽酸溶于100mL60%的異丙醇后混合的）溶液，充分攪拌15分鐘，然后移入干燥的長頸漏斗中進行過濾，用混合后的溶液洗滌5次，大概每次20mL，接著再用60%的異丙醇洗滌，濾液中加入硝酸銀溶液檢測其是否有氯化物，不出現(xiàn)白色絮狀物時停止洗滌;再用60%的異丙醇洗滌，異丙醇大約為20mL，洗滌完將溶液移至100℃的電熱鼓風干燥箱中烘干90分鐘，冷卻并且稱重.第二步稱取冷卻后的物質(zhì)大約0.05g于250mL的錐形瓶中，量取2mL95%的無水乙醇加入，再加入100mL無二氧化碳的水（以防止二氧化碳與堿液反應，影響滴定的結果，會使結果偏大），為使樣品能夠全部溶解，要將瓶塞塞緊并且不停地振蕩錐形瓶.在樣品溶液中滴加酚酞指示劑2滴，然后用氫氧化鈉標準溶液開始滴定，標準溶液的摩爾濃度為0.02mol/L，滴定至溶液變成微紅色時即可，記錄下氫氧化鈉所使用的量（記為V1），即是果膠溶液的原始滴定度.在樣品中繼續(xù)加入摩爾濃度為0.5mol/L，20mL標準的氫氧化鈉溶液，強烈震蕩15分鐘，再加入等摩爾濃度鹽酸的標準溶液（0.5mol/L），此時溶液呈現(xiàn)為紅色，劇烈振搖，使反應能充分進行，振動后溶液變成無色，再加入酚酞指示劑3滴.接著再用標準的氫氧化鈉溶液滴定，摩爾濃度仍為0.02mol/L，滴定至溶液變?yōu)闇\粉色并在30秒內(nèi)不變色時為止，記錄氫氧化鈉溶液的用量（記為V2），V2是皂化滴定度.

果膠的計算方法：

果膠酯化度（%）=V2/（V1+V2）×100%

在上式中，V1為果膠的原始滴定度（mL）;V2為果膠溶液的皂化滴定度（mL）.

3 結果與討論

3.1 酸種類對果膠得率的影響

在酸性環(huán)境條件下，可以有效提高果膠的得率.本實驗選用工業(yè)中常見的濃度為0.05mol/L的三種無機酸，分別是鹽酸、硫酸、醋酸.提取結果見表1.

由表1可知：在酸濃度相同的情況下，以硫酸為提取酸的火龍果皮果膠得率要高于其他兩種酸，其得率為1.94%.所以選擇硫酸作為提取酸.

3.2 提取溫度對果膠得率的影響

以硫酸為提取果膠所用酸，料液比為1：6，pH為4，提取時間為90min，提取溫度分別設置為75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃，經(jīng)過濾、沉淀、洗滌、烘干后得到果膠產(chǎn)品.對得到的果膠產(chǎn)品進行稱重，計算火龍果皮果膠得率.結果見圖2.

由圖1可以看出，果膠得率隨著溫度的升高而不斷增加，但當溫度升高到95℃以后，得率緩慢降低.其原因可是果膠在95℃以后上的高溫狀態(tài)下易發(fā)生水解，所以果膠得率降低.所以最佳提取溫度為95℃.

3.3 料液比對果膠得率的影響

以硫酸為提取果膠所用酸，pH為4，提取時間為90min，提取溫度為95℃，料液比分別為1：6、1：8、1：10、1：12、1：14，經(jīng)過濾、沉淀、洗滌、烘干后得到果膠產(chǎn)品.對得到的果膠產(chǎn)品進行稱重，計算火龍果皮果膠得率.結果見圖2.

由圖2可知，當料液比為1：10時，火龍果皮果膠得率最高.隨著料液比的增加，果膠得率呈現(xiàn)先增加后趨于幾乎不變的趨勢，可能是由于隨著料液比的增加，果膠在溶液中的溶解逐漸減緩到幾乎不變.

3.4 提取時間對果膠得率的影響

以硫酸為提取果膠所用酸，pH為4，提取溫度為95℃，料液比為1：10，提取時間分別為80min、100min、120min、140min、160min，經(jīng)過濾、沉淀、洗滌、烘干后得到果膠產(chǎn)品.對得到的果膠產(chǎn)品進行稱重，計算火龍果皮果膠得率.結果見圖3.

由圖3可知，火龍果皮果膠隨著時間的增加，呈現(xiàn)逐步增大的趨勢，但再達到140min后開始逐漸減小.其原因可能是隨著提取時間的增長，火果皮中果膠被酸分解成低分子量糖類，從而降低火龍果皮果膠得率.

3.5 浸取pH對果膠得率的影響

以硫酸為提取果膠所用酸，提取時間為140min，提取溫度為95℃，料液比為1：10，pH分別為2、2.5、3、3.5、4、4.5，經(jīng)過濾、沉淀、洗滌、烘干后得到果膠產(chǎn)品.對得到的果膠產(chǎn)品進行稱重，計算火龍果皮果膠得率.結果見圖4.

結果如圖4所示.在實驗pH范圍內(nèi)，火龍果皮果膠得率呈先升高后降低的趨勢，得率最高時，pH值為3.5.

3.6 果膠酯化度的標準與計算

根據(jù)甲氧基的酯化程度，果膠通常分成兩類：一類是高脂果膠，其酯化度（DE值）>50%;而另外一類是低脂果膠，其酯化度（DE值）<50%[9].實驗測得，果膠溶液的原始滴定度V1為7.94mL，皂化滴定度V2為3.14mL.

果膠的酯化度（%）=V1/（V1+V2）×100%

=3.14/（7.94+3.14）×100%

=28.34%

本實驗所測得的火龍果果皮中果膠的酯化度為28.34%，小于50%，屬于低脂果膠.

4 結論

實驗以濃度為0.05mol/L的硫酸溶液作為提取酸，紅皮白肉火龍果果皮作為原材料，用酸提取其中的果膠并探索了最佳提取條件.通過探索不同提取時間、不同提取溫度、不同提取料液比、不同提取pH下的提取效果，得到最佳提取條件為提取溫度95℃，提取時間為140min，提取料液比為1：10，提取pH為3.5.在最佳條件下，火龍果皮果膠最佳得率為2.6%.實驗所得果膠產(chǎn)品碾碎后為白色粉末狀固體，測得酯化度為28.34%，屬于低酯果膠.

——————————

參考文獻：

〔1〕鄧仁菊，范建新，蔡永強.國內(nèi)外火龍果研究進展及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39（6）：188-192.

〔2〕劉新新，劉鐘棟.低酯果膠的提取與制備技術研究進展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2019，45（24）：278-284.

〔3〕劉敬然，華霄，譚婧，等.超高甲氧基果膠在食品乳液中的應用[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2019，10（02）：277-283.

〔4〕趙姍.果膠鈣微球的制備及其在固定化肝腫瘤細胞中的應用[D].大連理工大學，2018.

〔5〕但德苗，余俠，胡珊珊，等.超聲波輔助法提取火龍果果皮多糖工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2018（12）：32-36.

〔6〕岳珍珍，邢穎，岳艷霞，等.火龍果果皮加工利用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代食品，2019（07）：17-19，22.

〔7〕王鴻飛，李和生，謝果凰，等.桔皮中果膠提取技術的實驗分析[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2005，36（3）：82-85.

〔8〕應珊珊.火龍果皮中果膠提取及改性研究[D].浙江大學，2014.20-22.

〔9〕李夢.果膠酯化度的測定及凝膠流變性與分子結構關系研究[D].暨南大學，2017.17-19.