基于超聲輔助法柚子皮果膠提取研究進展分析

雷明馨

（成都農業(yè)科技職業(yè)學院現代農業(yè)分院,四川成都 611130）

0 引言

果膠是植物特有的細胞壁組分，是廣泛存在于水果、蔬菜等植物中的一種水溶性植物膠，屬于多糖類的碳氫化合物，通常以甲酯化狀態(tài)存在，一般為灰白色或淺黃色的粉末，在含有雜質的情況下顏色較深。果膠在化學上屬于碳水化合物的衍生物，是一種1-40萬之間高分子量的聚合物。

從柚子皮上提取的果膠乳化、增稠、穩(wěn)定和膠凝等作用良好，通常廣泛應用于食品、煙草、冶金等工業(yè)生產，同時果膠還具有抗菌、消炎、抗輻射等特性，在醫(yī)療上的應用也十分廣泛。據有關統(tǒng)計，目前全球果膠需求量可達2.0×108kg，并隨著工業(yè)化的發(fā)展，每年果膠需求量呈上升趨勢發(fā)展。

我國是柚子生產大國，特別是川渝地區(qū)，柚子的產量相對較大。然而目前我國柚子皮基本上都作為垃圾廢棄掉，不僅產生大量的生活垃圾同時也浪費了社會資源，因此對柚子皮的利用價值的研究，特別是果膠的提取具有十分重要的意義。

目前對柚子皮提取果膠技術的研究相對比較多，對柚子皮的提取方法上主要有：乙醇沉淀法、高價鐵鹽沉淀法、超聲波輔助法等，陳顯玲[1]等采用酸提取乙醇沉淀法從柚皮中提取果膠得出柚子皮果膠提取的最佳工藝為料液比控制在1∶15，pH值達到2.0，料液溫度達到90℃，浸取時間為60min，且使用95%的乙醇沉淀的果膠獲得率最高，可達到17.86%。張玲華[2]等采用高價鐵鹽沉淀提取果膠得出的結論為磷酸和鹽酸的比例為1∶3時，果膠的產量和質量都達到最佳。何立堅、王華、蔡文、王迪立等通過不同的角度對超聲輔助法提取果膠進行論述，得出不同的提取結果[3-6]。

1 不同植物中果膠含量分析

對于果膠的提取，國內外經過三十多年的研究相繼在蘋果、柚子、西瓜、煙草等植物中提取果膠得出不同的結論，如表1所示。研究表明，柚子皮中果膠的提取具有十分顯著的效果，果膠含量高達15%-25%。

表1 不同植物組織中的果膠含量

2 柚子皮果膠提取方法

柚子皮果膠提取的不同方法決定了柚子皮果膠獲得的品質和效果。在國內外的研究中，主要有乙醇沉淀法、高價鐵鹽沉淀法、超聲輔助法，在這些方法的研究中超聲輔助法應用比較廣泛，且是果膠提取的一種新的技術手段。

2.1 乙醇沉淀法

乙醇沉淀法是在植物果膠的提取中使用最早的一種方法，主要利用水解將處理干凈的植物放入到適量的蒸餾水中，加入鹽酸溶液調節(jié)pH值，不斷加熱、攪拌，然后過濾、去渣、蒸發(fā)、脫水，進而獲得果膠的過程。陳顯玲在該工藝中得出果膠提取的最佳方案的果膠獲得率可以達到17.18%。

2.2 高價鐵鹽沉淀法

該工藝的主要流程是：原料復水-漂洗-去水-抽提-過濾-平衡pH值-鐵鹽沉淀-離心分離-酸解-乙醇沉淀-離心干燥。張玲華在該工藝中對比分析了不同干鮮柚皮的果膠含量，并采用不同的酸種（鹽酸、磷酸、硫酸以及鹽酸和磷酸的混合酸）和不同用量的FeCl3進行試驗，通過試驗得出：磷酸與鹽酸的比例為 1∶3（體積比）時果膠的質量和脫色效果相對較好。同時對比了乙醇沉淀法提取果膠，認為高價鐵鹽沉淀法與乙醇沉淀法相比其效果相對較好。

2.3 超聲輔助法

該工藝主要借助先進的儀器代替手工分析，有利于獲取工藝過程中的數據，更容易實現數據的精確化和植物果膠提取物質量的最佳化。相對于以上兩種提取方式，該工藝更加先進。

2.3.1 原料處理、設備和試劑

將購買的柚子內皮進行粉碎，經過過濾后，放入到烘箱中烘干，然后密封儲藏，備用。選用的設備有離心機、電子天平、粉碎機、超聲清洗機以及干燥箱和水分測定儀等。選用的試劑為鹽酸、活性炭粉末、蒸餾水等。

2.3.2 試驗方法

采用單因素分析法和正交實驗法，這兩種試驗方式需要有兩個重要的步驟。步驟一，制作果膠提取液。精確稱量出1kg經粉碎機粉碎均勻的新鮮柚子皮，分若干批次加入到錐形瓶中，按照不同比例加入鹽酸溶液，在不同功率的超聲波中處理一定時間，測出pH值，在根據不同pH值和超聲處理時間分別貼上標簽放入到250ml的溶液瓶中，然后倒入離心管，調節(jié)離心管的轉速和離心時間，經離心后的溶液上清液即為果膠提取液，將不同作用下的果膠提取液貼上標簽，保存、備用。步驟二，將步驟一獲得的果膠提取液，進行沉淀、干燥，獲取果膠。然后根據以上兩個步驟對獲得的各種果膠采用單因素分析法和正交實驗法對數據進行分析。

2.3.3 結論分析

在單因素分析法中分析pH值對果膠提取的影響、料液比對果膠提取的影響、酸解液溫度對果膠提取的影響以及超聲作用時間對果膠提取的影響，根據這些單因素分析的結果確定各因素對果膠提取最佳效果的水平值，在此基礎上進行正交試驗，正交試驗水平如表2所示。接著進行正交試驗的數據分析，正交試驗結果如表3所示。

表2 正交試驗水平表

表3 正交試驗結果

試驗結果表明：在相同工藝的情況下，超聲輔助法果膠提取的得率較之于其他傳統(tǒng)果膠法提取的得率提高43%，因此，可以得出超聲輔助法對柚子皮果膠提取具有快速、高效和節(jié)能的特點，具有推廣意義。

3 展望

在果膠提取試驗過程中，超聲輔助法具有明顯的效果。隨著工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，果膠的應用范圍越來越廣泛，需求量也越來越大?；诠z需求量的增加，超聲輔助提取果膠的技術具有明顯的優(yōu)越性，使得該技術可以得到有效和廣泛的發(fā)展，然而超聲輔助法提取還處于試驗階段，因此需要對果膠的超聲輔助提取法進行大量的驗證。