微波法提取百香果果膠的方法研究

朱帝 陳采瑩

[摘要]以新鮮百香果果皮為原料，借助微波輔助酸試劑法探究了酸試劑種類、酸試劑pH、液料比、微波功率、微波提取時間對果膠得率的影響，確定微波輔助酸試劑提取百香果果皮果膠的最佳工藝條件為：pH為1.5的酒石酸溶液，料液比（ W/V）1：15，微波功率700W，微波提取時間5min。在上述條件下，提取的果膠得率為16.28%。

[關(guān)鍵詞]百香果;果皮;果膠提?。何⒉ǚ?/p>

[中圖分類號] TS209

[文獻標識碼]A

1 研究背景

百香果果皮干重中果膠含量一般為4%-7%，但也有些果皮中果膠含量高達14.8%。果膠是一種多糖，存在于植物的細胞壁中，可與植物纖維聯(lián)合作用結(jié)合植物組織。在百香果生產(chǎn)果汁的加工過程中，果皮常常得不到利用。而百香果果實中果皮所占的比重極高，約為果實質(zhì)量的50% - 55%。這些果皮作為主要廢物被丟棄，不僅浪費，還會對環(huán)境造成巨大的負擔。如果能找到適當?shù)奶幚矸椒ǎ瑢⑦@些果皮轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，將會促進資源再生。

果膠提取是一個多階段的物理化學過程，涉及植物組織中果膠大分子的水解和提取、液體提取物的純化以及從液體中提取果膠的分離。這些過程主要受溫度、酸堿度和時間等因素的影響。提取組分的傳統(tǒng)技術(shù)耗時、耗溶劑、熱不安全。近年來，隨著提取要求的不斷提高，萃取時間縮短，溶劑消耗減少，污染防治增加，對不耐熱成分特別關(guān)注的新的萃取技術(shù)得到了應(yīng)用和發(fā)展。肖紅、張燕等人在改進傳統(tǒng)果膠提取方法時，在酸提取劑中加入了離子交換樹脂，得到了滿意的結(jié)果。田亞紅在從甘薯渣中提取果膠時，嘗試用微生物發(fā)酵法作為提取方法。除此之外，微波法提取果膠也得到了許多人的青睞。陳妮娜用六偏磷酸鈉鰲合劑輔助微波法提取新鮮百香果果皮的果膠。

利用微波提取植物材料中的化學成分的方法蘊含著巨大的研究潛力?，F(xiàn)在常用的微波系統(tǒng)有兩種：封閉式萃取容器和聚焦微波爐。此外，傳統(tǒng)的果膠是用強酸從柑橘皮和蘋果渣中提取的。在提取工藝中使用強酸不但會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，而且會對環(huán)境產(chǎn)生一定的有害影響。采用溫和低毒的弱有機酸替代這些萃取劑可能是一種將不利影響降至最低的潛在手段。由于果膠的產(chǎn)量和組成取決于分離純化過程中所采用的條件，本研究采用酸試劑聯(lián)合微波加熱從百香果果皮中提取果膠?？疾炝怂嵩噭┓N類、酸試劑pH、酸試劑料液比、微波功率、微波加熱時間等因素與果膠得率之間的關(guān)系，優(yōu)化了工藝參數(shù)。

2 實驗部分

2.1 百香果果皮粉的制備

取產(chǎn)自越南的新鮮成熟期百香果剔除果肉，洗凈后剪碎100 0C熱水中水浴3-5分鐘滅酶。隨后用清水漂洗15min，瀝干水分后置于65℃以下的烘箱中干燥24h至恒重。將干燥的果皮研磨成60目大小的百香果果皮粉末，作為提取果膠的原料。百香果果皮粉裝在聚乙烯袋中，密封保存在冰箱的冷藏室（0土2℃）中。

2.2 果膠提取的單因素條件研究

精密稱量59經(jīng)過預(yù)處理的百香果果皮粉三份，加入用去離子水配制pH為1.5的鹽酸、酒石酸、檸檬酸溶液。700W的微波功率下提取5min后制得果膠提取液，離心后過濾除去果渣，得到果膠提取液，濃縮、沉降2h，過濾后得到產(chǎn)物果膠。比較不同酸試劑種類提取的果膠含量，得出提取百香果果膠的最優(yōu)酸試劑種類。

參考以上步驟，考察不同pH梯度（1、1.5、2、2.5）的酒石酸溶液對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同微波時間（3、5、7min）對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同微波功率（ 500、700、900W）對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同料液比（ W/V） （1： 10、1：15、1：20、l：30）對果膠提取的影響。

2.3 果膠得率測定

準確稱取果膠樣品lOOmg.制備得果膠稀釋液。取一試管加入濃硫酸6mL，在冰水浴中慢慢加入1mL果膠稀釋液，并攪勻。冷卻后于85℃的水浴中反應(yīng)15分鐘后加入0.5mL0.15%的咔唑一無水乙醇溶液，混勻，在波長528nm下測量吸光度。果膠得率計算公式如下：

果膠得率（%）=（提取物干重*果膠液中半乳糖醛酸含量*100mL/果皮重*lOOmg） *100%

3 結(jié)果與分析

對以上影響因素對對果膠得率的影響試驗中，得出不同酸試劑種類、不同pH、不同加熱時間、功率及料液比對果膠得率的影響如下表所示。

由表可知，在其他條件相同時，酒石酸溶液提取果膠的得率大于檸檬酸和鹽酸，酒石酸作為一種有機酸，化學性質(zhì)相對穩(wěn)定，是市面上現(xiàn)階段常用的一種食品添加劑，對果膠不會產(chǎn)生任何化學副作用，得到的果膠質(zhì)量穩(wěn)定，實用價值高，本實驗選取的最優(yōu)酸提取劑為酒石酸溶液。

由表1可知，pH越小，提取液顏色越深，表示果膠和色素都很好地溶解在了酸液里面，隨著pH的逐漸增加，提取液顏色越來越淺，提取效率越來越低，pH等于1.5的酒石酸溶液提取果膠的得率最高。分析果膠得率不同的原因是一一當pH過低時，果膠可能因為溶液酸度過高，導(dǎo)致發(fā)生果膠分子過分水解從而致使產(chǎn)率降低;當pH過高時，溶液酸度不足，百香果果皮中的果膠聚合物無法完全酸解成果膠分子被提取液提取，從而導(dǎo)致在后續(xù)用乙醇溶液醇沉降解所得到的果膠，果膠產(chǎn)率降低。故本實驗選取的最優(yōu)酸試劑pH為1.5。

由表1可知，微波提取Smin時果膠得率最高。微波時間太短，反應(yīng)不充分，致使果皮中的果膠無法被提取完全;微波時間太長，容易導(dǎo)致提取液溫度過高，從而使部分果膠降解，產(chǎn)率下降，在實際操作過程中微波時間過長也以引起溶液暴沸濺出。故本實驗選取的最優(yōu)微波提取時間為5min。

由表1）可知，微波功率為700W時提取的果膠得率最大。分析其中的原因，微波提取功率過低時，產(chǎn)生的熱量不足，從而果膠無法充分水解;微波提取功率過高時，會導(dǎo)致提取液溫度迅速上升，熱傳遞過程太過劇烈會使果粉中的半乳糖醛酸聚合物的α-1，4糖苷鍵迅速裂解，也會使果膠分子中的α一1，4糖苷鍵因熱效應(yīng)傳導(dǎo)過度而裂解，導(dǎo)致果膠分子脫酯降解，從而使果膠產(chǎn)率降低。故本實驗選取的最優(yōu)微波提取功率為700W。

由表l可知，料液比為1：15時果膠得率最大。這可能是因為料液比過小時，酒石酸溶液用量少，與百香果果皮粉的有效接觸面積較小，不有利于果皮中的果膠溶解到提取液中;當料液比增大時，稀釋了提取液中的果膠導(dǎo)致濃度降低，乙醇沉降果膠的能力降低，料液比的增加會影響果膠提取率稍有下降。故本實驗選取的最優(yōu)料液比為1：15。

4 結(jié)論與討論

本文通過實驗研究了酸試劑種類、酸試劑pH、液料比、微波功率、微波時間對果膠得率的影響，通過對多次實驗結(jié)果的反復(fù)分析以及查閱文獻輔助分析結(jié)果，得到四種單因素實驗的最優(yōu)條件。分析結(jié)果得到微波提取百香果果皮果膠的最佳工藝參數(shù)為：pH為1.5的酒石酸溶液，料液比取1：15，微波功率為700W，微波時間為5min。在上述條件下，果膠產(chǎn)率為16.28%。

和傳統(tǒng)酸法相比，微波提取法用時短，提取劑用量小，安全環(huán)保。而且微波法能夠強化百香果中果膠的提取，在最適提取條件下不改變果膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對果膠的質(zhì)量無影響，且果膠得率提高。因此在果膠提取工藝中，微波提取法具有廣闊的應(yīng)用前景。

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[基金項目]本文系2018國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“響應(yīng)優(yōu)化酸法提取百香果果皮果膠的新型工藝研究”（編號：201810349010）支持。

[作者簡介]朱帝（1998-），男，安徽巢湖人，本科，研究方向：藥物制劑;陳采瑩（2000-），女，河南開封人，本科，研究方向：藥物化學。