实验6 植物废弃物中提取果胶

实验6 植物废弃物中提取果胶

一、实验目的

①掌握从甜菜渣、桔皮等植物废弃物中提取果胶的原理和方法。

②了解果胶的主要性质和用途。

二、实验原理

1. 主要性质和用途

果胶（pectin ）属多糖类植物胶，以原果胶的形式存在于高等植物的叶、茎、根等的细胞壁内，与细胞彼此粘合在一起，由水溶性果胶和纤维素结合而形成不溶于水的成分。未成熟水果因果实细胞壁中有原果胶存在，因此组织坚实。随着果实不断生长成熟，原果胶在酶的作用下分解为（水溶性）果胶酸和纤维素。果胶酸再在酶的作用下继续分解为低分子半乳糖醛酸和α—半乳糖醛酸。原果胶含量逐渐减少，因而果皮不断变薄变软。原果胶在水和酸中加热，可分解为水溶性果胶酸。果胶在果实及叶中的含量较多。在橙属水果的果皮和苹果渣、甜菜渣中都含有质量分数20%~50%的果胶。

各种果实、果皮中的原果胶，通常以部分甲基化了多缩半乳糖醛酸的钙盐或镁盐形式存在，经稀盐酸水解，可以得到水溶性果胶，即多缩半乳糖醛酸的甲酯。果胶的基本化学组成是半乳糖醛酸，基本结构是D —吡喃半乳糖醛酸以α-1,4-糖苷连接的长链，通常以部分甲酯化状态存在，其结构式为

果胶水解时，产生果胶酸和甲醇等，其反应式为

果胶是高分子聚合物，可以从植物组织中分离提取出来，其相对分子质量在5万~30万之间为淡黄色或白色的粉末状固体，味微酸，能溶于20倍水中生成粘稠状液体，不溶于酒精及一般的有机溶剂，若先用酒精、甘油或糖浆等浸润，则极易溶于水中。果胶在酸性条件下稳定，但遇强酸、强碱易分解，在室温下可与)

(4229710661265105332366041果胶酸O H C O H C O H C COOH CH OH CH O H O H C ++++=+

强碱作用生成果胶酸盐。

果胶具有良好的胶凝化和乳化作用，在食品工业、医药工业和轻工业中有广泛的用途，他可以用于制备低浓度果酱、果胶及胶状食物，作结冻剂；用作果汁饮料、乳品、巧克力、速冻饮粉和糖果等食品中的添加剂；也可用作冷饮食品的稳定剂。在医药上果胶可用作金属中毒的解毒剂以及用于防止血液凝固、肠出血和治疗便秘等病症。在纺织工业中，是一种良好的乳化剂；在轻工业生产中可用来制造化妆品，并可用作油和水之间的乳化剂。果胶其他方面的用途仍在不断开发之中。

2. 提取原理

果胶分子中部分羧基很容易与钾、钠、铜或铵离子反应生成盐。根据这一特性，可先将果胶溶液调至一定pH 值，再把金属盐加入溶液中，使其与果胶中的羧基反应生成果胶盐。由于果胶盐不溶于水，便在溶液中沉淀出来。经分离后，用酸将金属离子置换出来，金属离子由于形成氯化物而溶于水中。另外，果胶能溶于水成为乳浊状胶体溶液，因此可在稀酸加热条件下，将果胶转化为水溶性果胶，而利用其不溶于乙醇的特性，在果胶液中加入适量乙醇，果胶即可沉淀析出。相比之下，后一方法较为简单，其涉及的提取过程主要包括两个过程：用稀酸从桔皮、甜菜渣等中浸提出果胶（即原果胶向水溶性果胶转化）；可溶性果胶向液相的转移，进而在液相中浓缩、沉降和干燥。沉降过程可以采用乙醇沉析或用金属电解质盐沉析。

提取果胶的工艺流程为

三、主要仪器和药品

三口烧瓶、布氏漏斗、抽滤瓶、真空水泵、烧杯（250ml 、500ml ）、表面皿、球型冷凝管、温度计（0～200℃）、台秤、水浴锅、漏斗、滤纸、烘箱、pH 计、移液管、研钵、容量瓶（250ml 、500ml ）、滴定管。

桔皮（或干甜菜渣）、盐酸（质量分数36%）、乙醇（质量分数95%以上）、成品脱水干燥纯化分离沉析分解）水洗抽滤成盐过滤（抽提沥干漂洗煮沸去霉干渣复水乙醇浓酸稀酸

稀酸→→→→→→→→→→→→→

NaOH （0.11-⋅L mol ）、蔗糖、柠檬酸、氯化钙（质量分数11.1%）、硝酸银（质量分数2%）、EDTA （0.021-⋅L mol ）、钙指示剂（1g 钙指示剂与97g 硫酸钾研成粉末）、乙酸水溶液（约为11-⋅L mol ，用质量分数36%醋酸16ml ，加水84ml ）。

四、实验内容

1. 果胶的提取

粗称桔皮或甜菜渣约20g ，于250ml 烧杯中，加入约100ml 去离子水，在45℃下浸泡45min 后，煮沸5min ，将大部分水沥出后，用清水漂洗3～4次，滤干，置于表面皿上，在80℃烘箱中烘干。

准确称取15g 干燥后的甜菜渣，加入盛有400mlpH=1.5盐酸溶液的三口烧瓶中，于80℃下提取2h ，将上述提取液转入抽滤瓶中，用水泵抽滤（若杂质太多，可加少些硅藻土）。滤液用浓氨水调节至中性后，放入真空干燥箱中，将溶液浓缩至80ml 左右，搅拌下向其中缓慢滴加80ml 乙醇，得絮状物。静置后抽滤，用乙醇反复洗数次，滤饼置于表面皿中于40～50℃下烘干。计算收率。

2. 果胶的检测

（1）果胶的鉴定

取试样0.4g 加水30ml ，加热并不断搅拌，使其完全溶解。加蔗糖35.6g ，继续加热浓缩至54.7g ，倒入含有0.8ml 质量分数12.5%柠檬酸溶液的烧杯中，冷却后即成柔软而有弹性的胶冻（高脂果胶）。

（2）果胶含量的测定

称取干样品0.45～0.50g 于250ml 烧杯中，加水约150ml ，搅拌下在70～80℃水浴中加热，使之完全溶解，冷却后移入250ml 容量瓶中，用水稀释至刻度，充分振摇均匀。

吸取制备的样品溶液25ml 于500ml 烧杯中，加入0.11-⋅L mol 氢氧化钠溶液100ml ，放置30min ，使果胶皂化，加11-⋅L mol 醋酸溶液50ml ，5min 后加质量分数11.1%氯化钙溶液50ml ，搅拌，放置30min ，煮沸约5min ，立即用定性滤纸过滤，用沸水洗涤沉淀，直至滤液对硝酸银溶液不起反应为止，将滤纸上沉淀用沸水冲洗于锥形瓶中，加入质量分数10%氢氧化钠溶液5ml ，

用小火加热使果胶酸钙完全溶解，冷却，加入0.4g钙指示剂，以

0.021-

mol EDTA标准溶液滴定，溶液由紫红色变为蓝色为终点。

⋅L

ω

⨯

÷

⨯

（

果胶酸

⨯

V）

=m

⨯

92

8

100

%

(⨯

08

)

.

c

40

式中， V——EDTA的体积，L；

c——EDTA的浓度，1-

mol；

⋅L

40.08——钙的摩尔质量，g/mol；

92/8——根据果胶酸钙中质量分数为8%推算出的果胶酸含量系数；

m——样品质量，g。

五、注意事项

①实验中需使用去离子水，以利于果胶的萃取。

②实验中应严格控制酸提取时的pH值在1.5～2.5之间。

③浓缩处理时，温度不宜超过40℃。

六、思考题

①为什么果胶的提取温度不宜过高（不超过100℃）？

②酸液的pH值是否会对果胶产量和质量产生影响，为什么？