桃胶加工工艺研究概况

桃胶加工工艺研究概况
董碧莲ꎬ吕莉ꎬ朱盛山ꎬ蔡延渠
(广东药科大学中药开发研究所ꎬ广东广州５１０００６)
摘要:分析近２０年来有关桃胶制备的研究文献ꎬ对桃胶加工工艺(采收㊁除杂㊁浸胀㊁水解㊁脱色㊁脱盐㊁干燥等)的研究进展进行综述ꎬ为其进一步优化加工工艺及创新研究提供参考ꎮ关键词:桃胶ꎻ加工工艺ꎻ研究概况
中图分类号:Ｒ２８２.４㊀文献标志码:Ａ㊀文章编号:２０９６￣３６５３(２０１８)０３￣０４０３￣０４ＤＯＩ:１０.１６８０９/ｊ.ｃｎｋｉ.２０９６－３６５３.２０１８０１２１０２
收稿日期:２０１８￣０１￣２１
基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(８１５０３２６０)ꎻ国家自然科学基金面上项目(８１３７３９８１)ꎻ广东省教育厅高校重点实
验室滚动支持项目(２０１３ＣＸＺＤＡ０２１)
作者简介:董碧莲(１９９５ )ꎬ女ꎬ２０１７级在读硕士研究生ꎬ主要从事中药制剂研究与开发研究ꎬＥｍａｉｌ:１６２８２８３５３０＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:蔡延渠(１９８６ )ꎬ男ꎬ助理研究员ꎬ主要从事中药新药和中药新剂型与新技术研究ꎬ电话:０２０￣３９３５２５４０ꎬＥｍａｉｌ:ｙａｎｑｕｃ＠１６３.ｃｏｍꎮ
网络出版时间:２０１８￣０４￣２３１５:１３㊀网络出版地址:ｈｔｔｐ://ｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/４４.１７３３.Ｒ.２０１８０４２３.１５１３.００２.ｈｔｍｌ
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｐｅａｃｈｇｕｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＮＧＢｉｌｉａｎ ＬＹＵＬｉ ＺＨＵＳｈｅｎｇｓｈａｎ ＣＡＩＹａｎｑｕ
ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６ Ｃｈｉｎａ ∗
ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒＥｍａｉｌ ｙａｎｑｕｃ＠１６３.ｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｐｅａｃｈｇｕｍｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｎｒｅｃｅｎｔ２０ｙｅａｒｓ ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｐｅａｃｈｇｕｍｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｒｅｍｏｖｉｎｇｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｈｙｄｒｏｌｙｚｉｎｇ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚｉｎｇ ｄｅｓａｌｔｉｎｇａｎｄｄｒｙｉｎｇ ｗｈｉｃｈｍａｙｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐｅａｃｈｇｕｍ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐｅａｃｈｇｕｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎ
㊀㊀桃胶又名桃树胶(ＰｅａｃｈｇｕｍꎬＰＧ)ꎬ是桃(Ｐｒｕｎｕｓｐｅｒｓｉｃａ(Ｌ.)Ｂａｔｓｃｈ)㊁李(ＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬｉｎｄｌ.)等蔷薇科植物的树干受伤或受微生物感染后分泌的胶质ꎬ呈淡红色或淡黄色半透明状
[１￣２]
ꎮ其主要分布于华北㊁西北㊁华中㊁
西南㊁华东等地ꎬ一棵成年桃树年产桃胶３００~１２００ｇꎬ每亩果园年产桃胶２５~５５ｋｇ[３]ꎮ桃胶由多糖及其衍生物㊁
少量蛋白质及杂质组成ꎬ具有药用和保健功能ꎮ我国传统医学在临床上用于治疗石淋㊁血淋㊁痢疾㊁糖尿病等病症[４￣５]ꎻ现代研究证实ꎬ桃胶多糖具有降血糖㊁降血脂㊁免疫调节作用㊁促进胃肠蠕动及治疗烧伤的作用原桃胶经过水解㊁脱色㊁脱盐㊁干燥等工艺制得的产品为商品桃胶[９]ꎮ商品桃胶与阿拉伯胶性质相似ꎬ现已广泛运用于化工㊁化妆品㊁印刷㊁电子等行业[１０￣１２]ꎮ加工工艺对桃胶质量起到关键性的作用ꎬ但是目前国内外多是研究桃胶的化学成分㊁
性质㊁药理作用㊁临床应用等相关方面ꎬ对其加工工艺的系统研究则较少ꎬ并且新技术的创新应用严重缺乏ꎮ
因此ꎬ本文就桃胶加工工艺的研究进展作一综述ꎬ以期为其进一步优化及其技术创新提供参考与借鉴ꎮ
１㊀桃胶的采收
桃树在６ ８月流胶ꎬ且气温升高㊁雨后流胶增多ꎮ因此ꎬ一般在夏秋时节ꎬ于晴天无雨日人工用小刀刮取树干分泌的树胶ꎬ剔除树皮㊁枝叶等杂质ꎬ所得的桃胶俗称桃树油[１３￣１４]ꎮ将桃树油进行日光晒干或人工烘干得到的桃胶俗称原桃胶[１５]ꎮ梁后会[１６]创新采用聚乙烯网材收集桃胶ꎬ具有省时省力㊁减少杂质等优势ꎬ得到了质量更优的桃胶ꎮ
㊀广东药科大学学报
㊀
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ㊀Ｊｕｎ.２０１８ꎬ３４(３)
２㊀浸胀与除杂
因桃胶聚合度大㊁葡萄糖醛酸含量低㊁水溶性差ꎬ一般只能选择浸胀后再进行水解[１７]ꎮ即采用一定比例的水浸泡桃胶使其充分浸胀ꎬ筛去泥沙㊁树皮等杂质后再进行水解ꎮ其中ꎬ固液比㊁粒度以及温度等因素均可影响桃胶的浸胀效果ꎮ
张宗应[１８]将采收的桃胶按固液比１ʒ２的比例用水浸泡ꎬ充分浸胀后将其撕碎ꎬ剔除树皮泥沙等杂质ꎬ沥除水分后即得ꎮ刘晓庚等[３]采用胶体磨减小桃胶的粒度再进行浸胀ꎬ可大大减少浸胀时间ꎮ李凤月等[１３]亦证实原桃胶的粉末粒度越低ꎬ其吸水越快ꎬ达到饱和的时间越短ꎬ明显缩短浸胀时间ꎮ
３㊀桃胶的水解
由于原桃胶黏度大㊁难溶于水ꎬ因此需通过水解方法破坏多糖链之间的化学键ꎬ使大分子多糖水解成小分子多糖链ꎬ降低黏度使其适于工业化的生产及运用[１７]ꎮ在水解过程中ꎬ如果水解不充分则均匀度差ꎬ水解过度则会生成低聚糖和单糖ꎬ因此水解环节直接影响桃胶的质量ꎮ目前桃胶在工业上的水解方法主要有热水解法㊁酸水解法㊁碱水解法ꎬ也有采用微波水解的实验报道ꎮ不同的水解方法和水解程度不同可生产出不同黏度和质量的商品桃胶[１７]ꎮ
３.１㊀热水解法
桃胶一般在常压下㊁温度１００ħ时需水解２４ｈꎬ而桃胶多糖随着水解温度的升高运动更剧烈ꎬ有利于多糖分子摆脱自身分子间的作用力溶解于水中ꎬ所以为了缩短水解的时间需加压和升温[１９￣２０]ꎮ
热水解法是一种通过夹套反应锅加热㊁加压水解桃胶的传统加工方法ꎮ其设备及操作简单ꎬ但反应温度高㊁时间长ꎮ相关研究报道ꎬ桃胶在７０~９５ħ范围内的水解为拟一级反应ꎬ随着温度的升高水解速率加快ꎬ但高温时反应偏离度较大ꎬ因此连续几个小时的加热会对产品质量有所影响[２１]ꎮ
张宗应等[１８]采用热水解法水解桃胶ꎬ即将桃胶原料加入夹套反应锅中ꎬ搅拌后用蒸汽或油浴加热ꎬ加热到１２０ħ后开始反应ꎬ若温度在１ｈ内能达到１６０ħ反应３ｈ即可结束水解ꎬ若升温慢则需反应５~６ｈꎬ水解结束后降温至１２０ħ时采用４０目铜筛过滤水解液ꎬ滤液贮存于大缸中直至澄清ꎮ桃胶的传热性能差ꎬ会因反应锅周围与中心的升温时间相差大而造成产品质量不均匀ꎬ可采用向锅中心通活气的方法使升温均匀[２０]ꎮ
３.２㊀酸水解法
酸水解法是一种加酸作为催化剂使桃胶水解的方法ꎮ有报道指出ꎬ常压下桃胶在０.０１ｍｏｌ/Ｌ酸(ｐＨ＝１)下只需加热几个小时就能水解[２０]ꎮ李林等[２２]采用盐酸调桃胶液ｐＨ＝１ꎬ其在水解温度９５ħ下水解４ｈ后桃胶多糖的水解度达９７％ꎬ表明其几乎全部水解成具有还原性的单糖ꎮ桃胶酸水解迅速ꎬ但极易水解过度成无胶粘性的低聚糖甚至是单糖ꎬ且原料中的树皮等杂质在酸的作用下分解加深桃胶颜色ꎬ增加脱色难度ꎬ同时中和产品时增加了无机盐含量也会影响成品质量ꎬ因此酸水解法较少采用[２０ꎬ２３]ꎮ
３.３㊀碱水解法
碱水解法是通过加入稀碱液做催化剂加速桃胶水解的方法ꎬ一般选用氢氧化钠或碳酸钠￣碳酸氢钠缓冲液等调节ｐＨ值ꎬ其反应机理主要是消除反应和剥落反应ꎬ即碱与多糖分子反应使大分子多糖的化学键断裂加速桃胶水解[２３]ꎮ碱水解法与热水解法相比ꎬ其温度要求更低㊁水解反应时间更短㊁耗能更少㊁成本更低ꎮ所得桃胶黏度大大降低ꎬ各项指标可达到国家同类产品的标准ꎬ是一种节时㊁节能㊁低成本而又高质量的方法[２４]ꎮ
碱水解的影响因素主要有胶液浓度㊁温度㊁ｐＨ值㊁水解时间等ꎬ据文献报道在用０.１~１ｍｏｌ/Ｌ的碱液水解多糖时可通入氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾进行保护ꎬ以防止多糖降解[２４]ꎮ通过分析相关的桃胶水解实验结果(见表１)发现ꎬ其水解程度无统一的评价指标ꎬ各单因素条件相差均不大ꎬ但水解时间却有较大的差别ꎮ
３.４㊀微波水解
微波水解法属物理降解ꎬ与化学降解相比具有操作简单㊁可控性好的优点ꎮ该法不需加热㊁水解时间短ꎬ但碱性过高会对生产设备及脱盐工序带来不利的影响ꎮ李凤月等[１３]采用正交设计ꎬ以水解液的黏度值为评价指标ꎬ筛选出微波水解的最佳工艺为:微波功率０.３ｋＷ㊁ｐＨ值１２㊁微波时间３ｈ㊁料液比为１ʒ３０ꎬ所得胶液的最大黏度值为７.４２ｍＬ/ｇꎮ
４㊀桃胶的脱色
桃胶本身含有天然色素而呈棕红色ꎬ其含有的蛋白质在水解中由于加热升温易发生美拉德反应而产生非酶褐变现象ꎬ使水解液颜色加深[２３]ꎮ为了得到好的色泽跟外观的桃胶产品ꎬ工业上需要进行脱色处理ꎮ相关文献报道[２５]ꎬ脱色工序还可减少如农药残留㊁微量金属和霉毒素等污染物ꎮ目前主要是采用化学或物理方法对桃胶液进行脱色处理ꎮ
４.１㊀化学试剂漂白
化学试剂漂白指采用强氧化性的化学试剂使桃胶褪色ꎬ目前工厂常用试剂主要有次氯酸钠㊁过氧化氢等[２６]ꎮ该法脱色简单㊁快速且成本低ꎬ但残留的化学试剂会影响桃胶产品在食品㊁药品等方面的应用[２７]ꎮ其脱色过程大致为:桃胶液在搅拌状态下逐渐加入漂白剂进行脱色ꎬ脱色完成后加入０.１％~０.２％甲醛或０.００５％多菌灵等防腐剂ꎬ再进一步烘干制得脱色产品[１４]ꎮ漂白剂的使用对比见表２ꎮ
４.２㊀吸附脱色
活性炭因其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积而具
４０４广东药科大学学报㊀第３４卷㊀
有较强的吸附能力ꎬ可起到吸附色素作用而达到脱色目的ꎮ且具有价格便宜㊁工艺简单㊁不影响生物活性㊁无毒无害㊁易于工业化生产等优点ꎮ阴离子交换树脂的脱色原理如同活性炭ꎬ但目前仅有实验报道ꎮ
目前已有研究报道中ꎬ均通过正交设计ꎬ以吸光度值计算脱色率评价脱色效果ꎬ筛选出最佳的活性炭/阴离子交换树脂脱色工艺参数ꎬ具体见表３ꎮ
表１㊀各碱水解工艺对比
Ｔａｂｌｅ１㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓａｌｋａｌｉｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
文献胶液浓度/％温度/ħｐＨ时间停止水解指标值刘晓庚[４]３３.３－４０８５－９５９－１１１５－３０ｍｉｎ黏度值:－
郭衍俊[１９]６８０－８５１０.５２ｈ黏度值:６０ｍｐａ ｓ王文岭[２３]４－５８５－９０１０－１１１８－２４ｈ还原糖值:０μｇ/ｍＬ
１黏度值:３２７ｍｐａ ｓ徐燕[２４]２－３８５－９０１０－１１１０ｈ还原糖值:０.０６μｇ/ｍＬ
１黏度值:１０ｍｐａ ｓ注: － 为参考文献无黏度值记录
表２㊀漂白剂脱色效果对比
Ｔａｂｌｅ２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｂｌｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌｅａｃｈｉｎｇａｇｅｎｔｓ
漂白剂原理用量/％优缺点
次氯酸钠[２４]强氧化剂ꎬ与ＣＯ２反应生成次氯酸漂白１０脱色慢㊁易回色㊁有腐蚀性３０％过氧化氢[２４]强氧化性１０脱色快㊁不易回色
表３㊀吸附脱色效果对比
Ｔａｂｌｅ３㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ
文献胶液浓度/％温度/ħｐＨＤｔＤ/ｍｉｎ脱色剂用量脱色率/％李凤月[１３]３－３３６０５１００阴离子交换树脂１.０ｇ４６.５２徐燕[２４]１－１.５３１４.８３１活性炭２８２.４５王文岭[２７]４－５６０４.０３０活性炭１.５７９
５㊀桃胶的脱盐
桃胶脱盐指将化学盐除去的方法或过程ꎬ即除去桃胶液中的阴阳离子ꎮ目前研究及生产中均采用双离子交换树脂对桃胶进行脱盐ꎬ其原理为水中的阳离子与阳离子交换树脂上的Ｈ＋进行交换ꎬ阴离子与阴离子交换树脂上的ＯＨ－交换ꎬ最终Ｈ＋与ＯＨ－相结合生成水从而达到脱盐的目的ꎮ
刘晓庚等[４]将桃胶液经双柱脱盐后ꎬ脱盐产品的灰分由原来的６.７４％~７.４８％下降至３.２３％~４.０８％ꎬ符合国家对同类产品灰分ɤ５％的质量要求ꎮ徐燕等[２４]将桃胶液经双柱脱盐后ꎬ脱盐产品的电导率由原来的８.９６ˑ１０３μｓ/ｃｍ降为１８８.６μｓ/ｃｍꎬ盐度达到了食品级的要求ꎮ
６㊀桃胶的干燥
为了便于贮存与运输ꎬ必须控制桃胶含水量ɤ１０％ꎮ现工业上对桃胶的烘干方法主要有烘干法㊁冷冻干燥法以及喷雾干燥法等[２３]ꎮ
６.１㊀烘干法
传统烘干法是采用蒸汽或明火直接加热烘干的方法ꎮ蒸汽干燥直接将桃胶置于不锈钢盘中用蒸汽吹扫使其干燥ꎻ而明火干燥则是直接以明火加热干燥ꎬ容易发生局部过热而影响桃胶质量ꎬ而且温度如果超６０ħ易发生褐变作用[１４]ꎮ传统的蒸汽或明火加热干燥方法费时费力ꎬ不适于大批量生产ꎬ产品质量较难控制[１７]ꎮ
６.２㊀冷冻干燥
冷冻干燥法是指将桃胶液快速冷冻后在低温降压条件下进行升华脱水的方法ꎮ该法能够保持原来的化学组成和物理性质ꎬ最大限度地保存食品的色㊁香㊁味ꎬ热量消耗较其他方法少ꎻ但设备昂贵ꎬ一般工厂不具备如此条件ꎮ王文岭[２３㊁徐燕等[２４]均采用真空浓缩除去桃胶液７０％的水分ꎬ再经冰箱预冷后进行真空冷冻干燥ꎬ所得产品的颜色白㊁质地松散㊁水分含量低ꎬ质量优良ꎮ６.３㊀喷雾干燥
喷雾干燥指雾化器将液体物料分散成雾滴ꎬ并利用热空气来干燥雾滴获得干品的方法ꎮ该法干燥速度快㊁可直接干燥成粉末㊁生产能力大㊁产品质量高ꎬ比较适用于工业上的大批量生产[２４]ꎮ
王文岭等[２３]将桃胶液进行真空浓缩到桃胶含量
５０４
第３期㊀董碧莲ꎬ等.桃胶加工工艺研究概况
ȡ１０％后ꎬ采用喷雾干燥法进行干燥ꎬ制得成品为粒度均匀的干燥白色粉末ꎮ
７　小结
对桃胶加工的各个工艺流程中ꎬ水解及脱色环节尤为重要ꎬ其直接决定产品质量ꎮ桃胶的加工工艺需结合其自身特点ꎬ加工温度在７０~９５ħ为宜并应避免长时间的加热ꎻ其浸胀粒度越小吸水越快ꎬ目前研究最小粒径为８０目ꎻ碱水解法在工业生产上较为常用ꎬ但其水解还存在评价指标不一的问题ꎬ水解时为了能较好地控制其水解程度应避免在酸性条件下进行ꎻ桃胶的脱色㊁脱盐目前研究方法单一ꎬ缺乏创新ꎬ应结合其他方法做更多的研究ꎻ干燥桃胶以冷冻干燥法为佳ꎬ但设备要求较高ꎮ在实际生产中ꎬ要严格把控桃胶的质量问题ꎬ还需注意其储存的稳定性㊁化学试剂的安全性问题等ꎮ桃胶的生产加工过程循序渐进ꎬ环环相扣ꎬ其加工工艺的研究需结合整个工艺流程ꎬ不断创新ꎬ探求各个工序的改进方法ꎬ并应用到实践中去ꎮ综上所述ꎬ桃胶在工业化生产方面已有基本的加工工艺流程:除杂㊁浸泡㊁水解㊁脱色㊁脱盐㊁干燥等ꎮ但是所采用的技术方法仍较为单一㊁落后ꎬ严重缺乏创新性ꎻ从而导致其生产效率低㊁成品质量差ꎮ因此ꎬ应在结合桃胶自身特点的基础上ꎬ结合整个工艺流程ꎬ不断创新应用新技术新方法(超声辅助提取法㊁冷冻干燥法)于实际生产中ꎬ逐步改善各个加工工序ꎬ以实现高效率㊁高品质的目标ꎮ此外ꎬ桃胶的加工缺乏统一的评价标准ꎬ如目前所报道的碱水解研究中ꎬ其评价指标不一㊁众说纷纭ꎮ笔者查阅２０１５版«中国药典»发现ꎬ其并未收载桃胶的质量评价标准ꎮ由于桃胶常作为阿拉伯胶的替代品ꎬ因此建议可参考阿拉伯胶的相关技术指标建立桃胶的质量标准ꎬ只有建立统一㊁规范的评价方法与指标参数ꎬ才能将桃胶资源更好的开发利用ꎮ
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(责任编辑:王昌栋)
６０４广东药科大学学报㊀第３４卷㊀。