超聲-微波協(xié)同提取百香果皮果膠的工藝研究

黎英 劉夏蕾 林婭新 陳雪梅

摘? 要：以果膠得率為分析指標(biāo)，采用超聲微波協(xié)同提取百香果干果皮果膠，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化其工藝條件。結(jié)果表明，百香果皮果膠超聲微波協(xié)同提取的最佳工藝參數(shù)為：液料比30 mL/g，pH 2.0，溫度50 ℃，水浴60 min，超聲功率50 W、微波功率600 W、超聲-微波時(shí)間8.0 min，在此條件下，果膠得率可達(dá)（12.14±0.06）%。超聲-微波協(xié)同法的提取效果與單獨(dú)水提、超聲、微波法的相比，得率分別提高了47.33%、34.74%和23.50%，3種提取方法的酯化度均≥50%，其說(shuō)明百香果皮果膠屬于高甲氧基果膠。掃描電鏡結(jié)果顯示，百香果皮細(xì)胞壁在超聲微波協(xié)同作用下破碎更為徹底，利于果膠溶出。

關(guān)鍵詞：百香果皮;果膠;超聲-微波協(xié)同提取;掃描電鏡

中圖分類號(hào)：S667.9????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The extracting rate of the pectin was used as the analytical index， and the ultrasonic-microwave synergistic extraction of dried fruit peel pectin from passion fruit was optimized by the response surface methodology. The optimum process parameters of the ultrasonic-microwave synergistic extraction of the peel of passion fruit were obtained， namely liquid to material ratio 30 mL/g， pH 2.0， temperature 50?℃， water bath 60 min， ultrasonic power 50 W， microwave power 600?W， ultrasonic-microwave time 8.0?min. Under the condition， the yield of pectin could reach （12.14±0.06）%. Compared with water extraction， ultrasonic and microwave methods， the extraction rate of ultrasonic-microwave synergy method increased by 47.33%， 34.74% and 23.50%， respectively. The esterification degree of the four extraction methods was≥50%， indicating that the peel pectin of passion fruit was a high methoxyl onein. The results of scanning electron microscopy showed that the cell wall of the fruit peel was broken more thoroughly under the synergistic effect of ultrasound-microwave， which was beneficial to the dissolution of pectin.

Keywords： peel of Passiflora edulis; pectin; ultrasonic-microwave synergistic extraction; scanning electron microscopy

百香果（Passiflora edulis Sims.）又名西番蓮、雞蛋果，為半木質(zhì)藤本攀緣或多年生常綠草質(zhì)植物，在我國(guó)臺(tái)灣、海南、廣東、福建等地種植歷史較長(zhǎng)，并產(chǎn)生了一定的商業(yè)規(guī)模。其富含果膠、多糖、黃酮類、生物堿類、多酚類、維生素A和C、膳食纖維以及礦物Ca、Mg、Fe、Zn、Se、K等160多種有益成份，具有生津止渴、護(hù)膚養(yǎng)顏、化痰止咳、防癌抗衰、安神抗焦慮、抗炎抑菌等多種醫(yī)藥保健功效，因而也被譽(yù)為“果中之王”[1-4]。

百香果種植業(yè)的迅速發(fā)展，但隨之帶來(lái)百香果鮮果價(jià)格下降和售賣難等問(wèn)題，且百香果皮水分含量高，貯藏困難、易腐爛變質(zhì)等問(wèn)題也存在。此外，整個(gè)百香果鮮果中，果皮約占50%～55%。但現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)加工企業(yè)對(duì)百香果的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要集中在果肉飲料加工，利用百香果皮所生產(chǎn)的制品受限于技術(shù)等原因，主要是初加工產(chǎn)品，如果脯、果醬及蜜餞類等食品，產(chǎn)品種類單一，生產(chǎn)總量少，加工水平較低，附加值也不高。

熱水浸提法仍是目前提取植物果膠采用的常見(jiàn)方法之一，此法雖使用儀器少，操作簡(jiǎn)單，但得率低且耗時(shí)。微波和超聲輔助萃取近年來(lái)作為一種新興提取技術(shù)被廣泛地用于植物果膠提取。微波是一種具有較強(qiáng)穿透力的非離子電磁輻射，通過(guò)相互摩擦撕裂產(chǎn)生高效電介質(zhì)熱和內(nèi)熱，從而快速傳遞能量，加快植物中有效成分的溶出及擴(kuò)散，縮短提取時(shí)間[5-8]。超聲提取利用其空化作用使水介質(zhì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的微射流和機(jī)械振動(dòng)，形成高強(qiáng)度的剪切和沖擊力從而使細(xì)胞壁穿透性增加，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)有效成分溶出[9-11]。將上述2種方法協(xié)同使用，可在短時(shí)間內(nèi)充分利用微波高能效應(yīng)與超聲波空化效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞快速、高效的處理，加速有效成分的溶出，從而大大減少萃取時(shí)間、降低能耗、提高萃取效率[12-15]。目前，對(duì)百香果皮果膠提取主要采用單一水提或超聲或微波輔助等方法，尚無(wú)超聲微波協(xié)同提取的百香果皮果膠的研究報(bào)道。本研究采用超聲微波雙輔助協(xié)同提取百香果皮果膠，利用響應(yīng)面法優(yōu)化該工藝的提取條件，并與單一水提或超聲或微波輔助提取效果進(jìn)行比較，同時(shí)采用掃描電子顯微鏡初步分析了百香果皮在提取前后的微觀結(jié)構(gòu)變化，旨在為百香果皮的精深加工及綜合開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)，亦可為產(chǎn)業(yè)化提取百香果皮果膠提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料與試劑? 百香果鮮果皮（紫紅色）由龍巖道心農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，將百香果皮清洗，烘干，粉碎過(guò)80目篩后備用。咔唑（P）、D-（+）-半乳糖醛酸，Sigma公司;C2H5OH、H2SO4、HCl，均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.1.2? 儀器與設(shè)備? CW-2000超聲-微波協(xié)同萃取/反應(yīng)儀，上海新拓分析儀器科技有限公司;EYELA N-1300旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，日本東京理化公司;MS204TS電子分析天平，梅特勒托利多儀器上海有限公司;JB-4定時(shí)雙向電子恒溫磁力攪拌器，江蘇常州德杜精密儀器有限公司;ZD-2自動(dòng)電位滴定儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司;100～1000 μL移液器，德國(guó)Eppendorf;ST16R高速冷凍離心機(jī)，美國(guó)Thermo;UV-800雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司;UB-7?pH計(jì)，美國(guó)丹佛;XWDJ-350渦輪式粉碎機(jī)，浙江新世紀(jì)粉碎設(shè)備有限公司;FDV超細(xì)微粉碎機(jī)，燕山正德;S-3400N掃描電子顯微鏡，日本Hitachi。

1.2? 方法

1.2.1? 半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制? 參考李梅等[16]和張英楠等[17]的方法略改：精確稱取D-半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)品0.100?g，溶解于水中，定容至100 mL，混勻得1 mg/mL D-半乳糖醛酸原液。取0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 mL分別注入10 mL容量瓶，定容得一組半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（質(zhì)量濃度為0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 μg/mL）。取10支50 mL比色管加入1 mL不同質(zhì)量濃度的半乳搪醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別沿比色管壁加入6?mL濃H2SO4混勻，置于沸水浴中反應(yīng)20 min，冰浴降至室溫。最后加入質(zhì)量濃度為0.15%咔唑-乙醇溶液0.5 mL，搖勻靜放在暗處顯色60 min，在528 nm處測(cè)定其吸光度，每組實(shí)驗(yàn)平行3次，0號(hào)管為參比。以半乳糖醛酸質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)，吸光值（y）為縱坐標(biāo)，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2? 百香果皮果膠的制備? （1）百香果皮果膠的提取。稱取5.0 g百香果皮粉末，按設(shè)定的每組實(shí)驗(yàn)提取條件，加入一定體積的蒸餾水，檸檬酸調(diào)節(jié)pH，50 ℃水浴60 min后，按預(yù)設(shè)超聲微波協(xié)同萃取/反應(yīng)儀（超聲功率50?W）處理?xiàng)l件進(jìn)行提取，提取液真空抽濾，將濾渣相同條件重復(fù)操作2次，合并濾液真空濃縮后用4倍體積的95%乙醇過(guò)夜，濾餅（用乙醇反復(fù)洗滌2次）真空冷凍干燥，即得百香果皮果膠。

（2）百香果皮果膠的得率測(cè)定。稱取獲得的果膠樣品蒸餾水復(fù)容后，精密移取一定體積稀釋，稀釋液按1.2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線制備方法平行測(cè)定3次吸光度值，用下面公式計(jì)算百香果皮果膠得率：

式中，C為樣品的半乳糖醛酸濃度（μg/mL）;Ⅴ為果膠總體積（mL）;N為稀釋倍數(shù);W 為百香果皮粉質(zhì)量（g）。

（3）百香果皮果膠酯化度的測(cè)定。參考周小敏等[18]、梅新等[19]和Pinheiro等[20]的方法略改：稱取0.500 g果膠粉末，加少量無(wú)水乙醇潤(rùn)濕后加50 mL蒸餾水，置于磁力恒溫?cái)嚢杵魃蠑嚢柚寥芙?，加入酚?滴，NaOH（0.1 mol/L）滴定至剛變色并記錄消耗體積（V1），繼續(xù)加入10?mL?NaOH（0.1?mol/L），混勻后室溫靜置2 h，再加入10?mL?HCl（0.1 mol/L），最后用NaOH（0.1?mol/L）滴定至剛變色并記錄消耗體積（V2）。每組重復(fù)3次。按以下公式計(jì)算果膠的酯化度。

式中，V1——NaOH初始消耗體積（mL）;V2—— NaOH終點(diǎn)消耗體積（mL）。

1.2.3? 百香果皮果膠超聲微波協(xié)同提取的條件優(yōu)化? （1）百香果皮果膠超聲微波協(xié)同提取單因素實(shí)驗(yàn)。稱取5.00?g百香果皮粉末，50?℃水浴60?min后，預(yù)設(shè)提取工藝參數(shù)中的常規(guī)量為液料比30?mL/g，pH?2.0，微波時(shí)間5.0?min，微波功率450?W，按1.3.2步驟操作，分別考察pH（0.5～3.0），液料比（10～60?mL/g），微波功率（200～ 700 W），微波時(shí)間（2.0～12.0 min）對(duì)百香果皮果膠得率的影響。

（2）響應(yīng)面分析百香果皮果膠超聲微波協(xié)同提取實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在上述單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以果膠得率為響應(yīng)值，液料比（A），pH（B），微波功率（C），微波時(shí)間（D）為自變量，采用四因素三水平的Origin 8.6軟件設(shè)計(jì)（見(jiàn)表1）。

1.2.4? 不同提取方式的比較? （1）提取效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)。采用本研究中的超聲-微波協(xié)同法得到的優(yōu)化參數(shù)，與水提法、超聲法和微波法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較不同方法的提取效果。

（2）百香果皮果膠提取后殘?jiān)黃EM（掃描電鏡）對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將水提、超聲、微波和超聲-微波協(xié)同提取殘?jiān)婵崭稍?，?種殘?jiān)勰┘鞍傧愎し勰▽?duì)照），于離子濺射儀中真空鍍金，利用SEM進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)均重復(fù)進(jìn)行3次，運(yùn)用SAS 8.1、Origin 8.6和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 百香果皮果膠含量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線

由標(biāo)準(zhǔn)半乳糖醛酸質(zhì)量濃度（x）與對(duì)應(yīng)的吸光度（y）的關(guān)系，獲得半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程y=0.005x0.0052（R2=0.9989）（圖1），在0～90?μg/mL范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.2? 單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析

影響百香果皮果膠得率的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2，其中液料比的得率，隨液料比的增加而增加。當(dāng)液料比在30～50 mL/g時(shí)增幅無(wú)顯著差異，之后卻有所下降。可能是因?yàn)槿苜|(zhì)的擴(kuò)散和溶出主要受傳質(zhì)動(dòng)力影響。當(dāng)提取溶劑和溶質(zhì)之間的濃度差達(dá)到30?mL/g左右時(shí)，液料體系已達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即果膠基本被充分提取。當(dāng)液料比超過(guò)50?mL/g后，可能因隨溶劑的增加會(huì)相應(yīng)加大其對(duì)超聲微波的能量消耗，導(dǎo)致溶質(zhì)所吸收的能量下降，得率下降。綜合考慮后續(xù)的濃縮操作和耗能成本等因素，料液比選擇30 g/mL為宜。

百香果皮果膠的得率，隨pH的增大先增加后下降，在pH 2.0左右時(shí)達(dá)最大值。這是由于在一定的酸度條件下，原果膠會(huì)分解成果膠，果膠會(huì)分解為甲醇和果膠酸，且果膠的溶出跟果皮組織結(jié)構(gòu)的破壞力有關(guān)。當(dāng)酸度較大時(shí)，果膠被分解，而超過(guò)pH 2.0后，隨著酸度的降低對(duì)果皮組織破壞力相應(yīng)減弱，果膠溶出也相應(yīng)減少，故得率都較低。因此，選擇pH 2.0最適宜。

隨著微波功率的增加，百香果皮果膠得率呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)楫?dāng)功率較小時(shí)微波的熱效應(yīng)較弱，導(dǎo)致原料內(nèi)部的溫度過(guò)低不利于果膠的溶出和擴(kuò)散。當(dāng)微波功率過(guò)大時(shí)可能會(huì)迅速增大體系壓力使溶劑局部溫度過(guò)高，造成百香果皮中一些其他雜質(zhì)溶出，果膠溶出減少?gòu)亩沟寐氏陆?。同時(shí)功率過(guò)高原料容易溢出，易引起實(shí)驗(yàn)誤差。因此，微波功率選擇600 W比較適宜。

百香果皮果膠的得率，隨微波時(shí)間的延長(zhǎng)先升高后下降，可能是因?yàn)樘幚頃r(shí)間過(guò)短時(shí)溶液的內(nèi)部溫度和壓力值過(guò)小，使果皮中果膠溶出不夠徹底，產(chǎn)率低。但微波處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使果膠降解程度加大，導(dǎo)致得率下降。因此，微波時(shí)間宜選擇8 min較為合理。

2.3? 響應(yīng)面優(yōu)化百香果皮果膠提取工藝的結(jié)果與分析

2.3.1? 優(yōu)化百香果皮果膠提取工藝的設(shè)計(jì)與結(jié)果??? 根據(jù)上述百香果皮果膠提取的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以百香果皮果膠得率為分析指標(biāo)，利用Origin 8.6軟件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與分析，獲得結(jié)果見(jiàn)表2。

對(duì)表2中的各因素和指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，可得各因素變量與百香果皮果膠得率（R）間的二次響應(yīng)面回歸模型。

2.3.2? 響應(yīng)面優(yōu)化百香果皮果膠提取實(shí)驗(yàn)的方差分析結(jié)果? 為進(jìn)一步闡明各因素對(duì)百香果皮果膠得率的影響程度和二次響應(yīng)面回歸模型的有效性，對(duì)上述二次響應(yīng)面模型進(jìn)方差分析，其結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可以看出，A（液料比）、B（pH）、C（微波功率）、D（微波時(shí)間）對(duì)百香果皮果膠得率的貢獻(xiàn)率為：B>C>D>A。對(duì)百香果皮果膠得率影響中除了A、CD不顯著（P>0.05）及C、D、AC和BC影響顯著（P<0.05）外，其余的均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。此吸附模型極顯著（P< 0.0001），失擬項(xiàng)P =0.5703>0.05不顯著，表明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)誤差小，該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅容^理想;模型的決定系數(shù)R2=0.9907，且校正決定系數(shù)Adj.R2= 0.9814，變異系數(shù)CV=0.80%，可看出實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠回歸方程擬合程度良好，能較精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和分析液料比、pH、微波功率和微波時(shí)間對(duì)果膠得率的影響。

表3? 百香果皮果膠得率模型回歸方差分析

Tab. 3? Analysis of variance for the fitted regression equation for tthe extraction yield of pectin from peel of P. edulis

方差來(lái)源

Variance source???? 平方和

Sum of squares????? 自由度

DF?? 均方

Mean square?? F值

F value??? Prob>F?? 顯著性

Significant

模型?????? 9.87 14??? 0.71 106.53 ? <0.0001? **

A???? 0.015????? 1???? 0.015????? 2.22 ????? 0.1584

B???? 0.075????? 1???? 0.075 ??? 11.36????? 0.0046??? **

C???? 0.051????? 1???? 0.051????? 7.66 0.0151??? *

D???? 0.049 ??? 1???? 0.049 ??? 7.46 ????? 0.0162??? *

AB? 0.10 ????? 1???? 0.10 ????? 15.47????? 0.0015??? **

AC? 0.040????? 1???? 0.040????? 6.04 ????? 0.0276??? *

AD? 0.12 ????? 1???? 0.12 ????? 18.50 ??? 0.0007??? **

BC?? 0.036 ??? 1???? 0.036 ??? 5.45 ????? 0.0349??? *

BD? 2.15 1???? 2.15 324.16 ? <0.0001? **

CD? 0.014 ??? 1???? 0.014????? 2.17 ????? 0.1624

A2?? 3.44 1???? 3.442????? 519.11 ? <0.0001? **

B2?? 2.29 1???? 2.29 345.87 ? <0.0001? **

C2?? 1.17 ????? 1???? 1.17 ????? 177.31??? <0.0001? **

D2?? 3.96 ????? 1???? 3.96 ????? 598.60 ? <0.0001? **

殘差?????? 0.093????? 14??? 6.621E-003

失擬項(xiàng)??? 0.065 ??? 10??? 6.529E-003??? 0.95 ????? 0.5703??? 不顯著

純誤差??? 0.027 ??? 4???? 6.850E-003

總和?????? 9.97 ????? 28

注：**表示差異極顯著（P<0.01）;*表示差異顯著（P<0.05）。

Note： ** indicates extremely significant difference （P<0.01）; and * indicates significant difference （P<0.05）.

2.3.3? 各因素對(duì)百香果皮果膠得率的交互作用的結(jié)果與分析? 從圖3描繪的各因素三維響應(yīng)面圖和等高線圖中可直觀看出，液料比對(duì)百香果皮果膠得率影響最小，pH的影響最大，微波功率和時(shí)間影響其次。具體體現(xiàn)在其對(duì)應(yīng)的曲面傾斜度越來(lái)越陡峭和等值線的形狀越來(lái)越密集。利用軟件預(yù)測(cè)獲得最佳條件為：液料比29.91?mL/g，pH 2.03，微波功率608.30?W，微波時(shí)間8.01?min，得率最大理論值為12.20%。考慮實(shí)際操作可行性，以上條件修正為液料比30 mL/g、pH 2.0、微波功率600 W、微波時(shí)間8.0 min。

2.3.4? 優(yōu)化條件下百香果皮果膠得率的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)? 按上述優(yōu)化后的條件（超聲功率50?W、液料比30 mL/g、pH 2.0、微波功率600 W、超聲-微波時(shí)間8.0?min）進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，果膠得率為：

（12.14±0.06）%、（12.15±0.13）%、（12.07±0.07）%、（12.20±0.04）%，RSD=0.59%，實(shí)際值與其預(yù)測(cè)值相對(duì)誤差為0.54%。因此，該回歸方程模型優(yōu)化得到的百香果皮果膠提取工藝參數(shù)組合準(zhǔn)確度高，可有效、可靠地指導(dǎo)實(shí)際操作。

2.4? 不同提取方法的比較結(jié)果與分析

2.4.1? 提取效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析? 由表4可以得出，超聲-微波協(xié)同提取與單一的水提、超聲和微波提取相比得率分別提高了47.33%、34.74%和23.50%，且具有提取時(shí)間短、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。分析其原因，可能是相比單一的水提、超聲和微波提取，超聲-微波協(xié)同提取可在短時(shí)間內(nèi)協(xié)同利用適宜的微波熱效應(yīng)和超聲波的空化作用，加快對(duì)百香果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)地破壞，更有利于果膠的釋放，進(jìn)而大幅度提高果膠得率[15]。4種方法提取的果膠酯化度均≥50%，故百香果皮果膠屬于高甲氧基果膠。其中超聲-微波協(xié)同法提取的百香果皮果膠酯化度最高，其次是超聲波和微波提取的，水浴提取的酯化度較低。這可能因?yàn)樗√崛?duì)果膠結(jié)構(gòu)的破壞程度最小，可使甲氧基和乙?；靡愿嗟乇Ａ?。而超聲波和微波在提取過(guò)程中產(chǎn)生了強(qiáng)烈的空化和化學(xué)效應(yīng)，對(duì)直鏈和支鏈的結(jié)構(gòu)造成更大破壞，果膠鏈上羧基大部分被取代，導(dǎo)致酯化度上升。

2.4.2? 掃描電鏡的觀察結(jié)果與分析? 不同方法提取前后百香果皮渣的微觀結(jié)構(gòu)由掃描電鏡觀察結(jié)果如圖4所示，可以看出與未經(jīng)過(guò)處理的對(duì)照組（1）相比，采用水浴處理后百香果皮渣的組織結(jié)構(gòu)由緊密變得松散，超聲處理后結(jié)構(gòu)更加膨脹、均勻，微波提取后體積明顯增大、結(jié)構(gòu)也更蓬松，而超聲微波協(xié)同后則使結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重，變得更加細(xì)碎、膨大、疏松。這是可能由于超聲波的機(jī)械振動(dòng)及撞擊作用產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊波，使百香果皮的組織破裂;微波能在短時(shí)間高效加熱升溫，使細(xì)胞內(nèi)部急劇升溫，結(jié)構(gòu)變得膨大;而超聲微波協(xié)同可同時(shí)接受超聲波的空化效應(yīng)與微波特有的機(jī)械和熱效應(yīng)，更徹底地破壞了百香果皮渣的表面結(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)形成細(xì)碎、膨脹、松散，導(dǎo)致有效成分充分快速溶出，從而提高百香果皮果膠的得率[12]。由此可見(jiàn)，百香果皮果膠的得率可能與百香果皮結(jié)構(gòu)破壞程度存在一定的相關(guān)性。

A：對(duì)照;B：水浴處理后;C：超聲處理后;D：微波處理后;E：超聲微波處理后。

A： CK; B： Treated by water; C： Treated by ultrasound; D： Treated by microwave; E： Treated by ultrasonic-microwave method.

圖4? 百香果皮渣掃描電鏡圖（1.00 k）

Fig. 4? Scanning electron microscope images of residual of peel of P. edulis （1.00 k）

3? 討論

目前對(duì)于百香果皮果膠的提取方法較多，主要以常見(jiàn)的水提和酸提醇沉為主，為加快細(xì)胞壁的破裂在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)超聲波、微波、高壓及酶法輔助等提取方法，每種方法因品種、操作方法的不同各有優(yōu)勢(shì)，得率也有所差異。本研究采用超聲微波輔助響應(yīng)面法優(yōu)化出百香果皮果膠最佳提取條件：pH?2.0，30 mL/g液料比在50 ℃溫度下先水浴60 min，再置于超聲微波協(xié)同萃取/反應(yīng)儀（超聲功率50 W、微波功率600 W）處理8.0 min，此時(shí)得率為（12.14±0.06）%，酯化度為（66.46±0.41）%。張鳳仙等[21]采用酸提醇沉（0.75%檸檬酸，90～95?℃，2?h，固液比l∶4），得率為8.57%，甲氧基含量為9.8%（甲氧基含量≥7%為高酯果膠）。陳穎珊等[22]采用混合酸法（30%檸檬酸∶鹽酸= 2∶1，料液比45∶1，pH 1.5，65.5 ℃，1 h），得率為10.98%，酯化度為63.77%。與張鳳仙等[21]和陳穎珊等[22]相比，本研究的得率分別提高41.66%和10.57%。黃永春等[23-24]采用傳統(tǒng)酸提，得率為2.22%，甲氧基含量為10.28%，采用超聲波和微波輔助提取，得率分別為2.51%和2.60%，甲氧基含量為10.47%和10.39%。劉運(yùn)花等[25]以復(fù)合酶法提取西番蓮果膠，得率為2.63%。與黃永春等[23-24]和劉運(yùn)花等[25]的研究相比，本研究的得率分別提高了4～6倍。原因可能是采用超聲微波協(xié)同提取可在短時(shí)間內(nèi)利用微波對(duì)百香果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞力和微波的熱效應(yīng)以及超聲波的機(jī)械和空化效應(yīng)，增加細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的通透性，增大介質(zhì)的穿透力及分子的運(yùn)動(dòng)速度[13]，更有利于果膠充分且迅速溶出，進(jìn)而大幅度提高了得率。此外，本研究采用原料預(yù)先浸泡（50 ℃，60 min），可利用水的作用將百香果皮細(xì)胞溶脹，降低果膠擴(kuò)散到水中的阻力，亦有利于果膠的溶出[26]。進(jìn)一步比較后可發(fā)現(xiàn)，黃永春等[23-24]和劉運(yùn)花等[25]所用原料均為百香果鮮果皮，由于百香果鮮果皮中水分含量高達(dá)88%左右。由此可知同等質(zhì)量條件下，百香果鮮體中果膠含量明顯低于干體的，從而造成得率差異極顯著。綜上，可知百香果品種、原料含水量、提取方法和提取條件等因素對(duì)香果皮果膠得率有極顯著影響，但都屬于高甲氧基果膠。

4? 結(jié)論

本研究在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以百香果皮果膠的得率為響應(yīng)值，對(duì)百香果皮果膠的提取參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，最終確定超聲微波輔助法的最佳工藝參數(shù)：液料比30 mL/g，pH 2.0，溫度50 ℃，水浴60 min，超聲功率50 W、微波功率600 W、超聲微波時(shí)間8.0 min，百香果皮果膠得率為（12.14±0.06）%，與相同參數(shù)條件下單一的水提、超聲及微波法提取相比，得率分別提高了47.33%、34.74%和23.50%，其酯化度在61.62%～66.46%之間，均為高酯化果膠。掃描電鏡結(jié)果顯示超聲微波協(xié)同法使百香果皮的結(jié)構(gòu)變得更加細(xì)碎、多孔、疏松，更有利于果膠的溶出。同時(shí)超聲微波協(xié)同提取法操作簡(jiǎn)便，結(jié)果可靠，穩(wěn)定性好，而且具有高效、快速、節(jié)能、無(wú)污染等特性，可作為百香果皮果膠提取工藝進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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