用柚子皮提取果胶的工艺优化研究

实验室采用红外干燥箱干燥的方法。将果胶放入 干燥箱恒温 ６０ ℃烘干。得到成品，产品称重 ８．６４ ｇ， 得率为 ４．３２％。
３ 实验结果与讨论
３． １ 实验结果 按表 ２ 正交表设计的方案照上述方法进行实验
所得结果如表 ２ 果胶收率所示。果皮的浸泡温度在 ６５ ℃左右最佳。 ３． ２ 水解酸度的影响
［ 收稿日期］ ２００５－１２－２２ ［ 作者简介］ 张 明（ １９６３－），男，工程师，从事化学和实验教
学工作。
得产品。 １． ２ 提取条件的优化与选择
为了取得最佳提取条件，我们分析了影响产品质 量的各种因素，设计了最优化工艺条件的正交试验表。 １． ２． １ 确定因子和水平
经分析影响果胶质量的主要因素有：浸泡温度、 水解温度、水解酸度及水解时间 ４ 个因子，我们按每 个因子选择 ３ 个水平进行试验（ 表 １）。
［ 中图分类号］ Ｏ ６２９．１
［ 文献标识码］ Ａ
［ 文章编号］ １００３－ ５０９５（ ２００６） ０２－ ００４２－ ０２
果胶是一种天然高分子多糖聚合物，通常为米
白色至淡黄褐色粉末、无臭、味微甜，且略带酸味，易 溶于水［１］，具有良好的胶凝化和乳化稳定作用。已广
泛应用于食品、医药、日化等工业。我国至今仍未形
作用而使产量降低，最佳的水解时间为 ７０ ｍｉｎ 左右。
３． ５ 最佳实验条件的选择
按照上述分析结果得出以 Ａ４Ｂ５Ｃ４Ｄ６ 条件为最
佳，如表 ３ 所示。
表 ３ 最佳条件 浸泡温度 ／℃ 水解温度 ／℃ 水解酸度 水解时间 ／ｍｉｎ
６５
４结论
９０
ｐＨ＝２
７０
柚皮果胶的提取工艺成本低，条件明确，方法简
成规模化工业生产，每年需进口大量食用果胶以满 足食品行业的需求。
柚子皮富含果胶，是制取果胶的理想原料。我国 南方地区每年都有大量的柚子鲜果上市，目前，大量的
柚子皮白白浪费掉，对环境也造成了一定污染。本文提
出了用柚子皮为原料提取果胶的最优化工艺条件。
１ 原理及工艺方法的优化与选择
１． １ 提取原理 果胶是一种线性多糖类聚合物质，分子结构为
１． ３． ２ 试剂
盐酸、９５％乙醇、活性炭、六偏磷酸钠。
２ 实验过程
以第 １ 试验号为例。
ｐＨ值 图 １ 水解的 ｐＨ 值与产量的关系
２． １ 预处理
称取 ２００ ｇ 鲜柚皮，将果皮切碎至粒径 ２—３ ｍｍ，
产量 ／ｇ
放入沸水中处理 ５ ｍｉｎ，使果胶酶失去活性。然后用
４５ ℃的水浸泡原料 ３０ ｍｉｎ，再加热到 ９０ ℃并保持
７ （３ ８５ ℃） （１ ８５ ℃） （３ １０－３） （２ ６０ ｍｉｎ） ３．９
８ （３ ８５ ℃） （２ ９０ ℃） （１ １０－１） （３ ８０ ｍｉｎ） ５．４４
９ （３ ８５ ℃） （３ ９５ ℃） （２ １０－２） （１ ４０ ｍｉｎ） ４．９１
Ｔ１ １６．２８ Ｔ２ ２０．５１ Ｔ３ １４．７９ Ｒ ５．７３
３ （１ ４５ ℃） （３ ９５ ℃） （３ １０－３） （３ ８０ ｍｉｎ） ４．９９
４ （２ ６５ ℃） （１ ８５ ℃） （２ １０－２） （３ ８０ ｍｉｎ） ７．００
５ （２ ６５ ℃） （２ ９０ ℃） （３ １０－３） （１ ４０ ｍｉｎ） ６．９４
６ （２ ６５ ℃） （３ ９５ ℃） （１ １０－１） （２ ６０ ｍｉｎ） ６．５７
我们编排了以下 ４ 因子 ３ 水平不同条件的 ９ 个 实验方案（ 见表 ２）。
表 ２ 正交试验表
序号 浸泡温度 水解温度 水解酸度 水解时间 果胶收率 ／％
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
１ （１ ４５ ℃） （１ ８５ ℃） （１ １０－１） （１ ４０ ｍｉｎ） ４．３２
２ （１ ４５ ℃） （２ ９０ ℃） （２ １０－２） （２ ６０ ｍｉｎ） ７．１４
３． ３ 水解温度的影响
温度对果胶的萃取影响较大。经过 ８５—９５ ℃多
温度点的试验表明：温度在 ８５ ℃以下萃取速度较
慢，而在 ９５ ℃以上时，果胶的耐热性能差，引起其结
构破坏而糊化，选择水解温度在 ９０ ℃左右时为宜。
３． ４ 水解时间的影响
水解的时间对果胶的萃取量影响较大，得到的果
胶如图 ２ 所示。随着水解时间的增加，果胶发生降解
出版社，１９８７． ［３］侯建泉．用甜菜渣制取果胶的研究［Ｊ］．食品科学，１９９１（１）． ［４］吴惠芳，等．从猕猴桃皮渣中提取果胶试验［ Ｊ］．贵州工学院学报
１９８９，１８（４）１：８． ［５］周木良，等．桔子皮中提取果胶的优化工艺［Ｊ］． 湖北农学院学
报，２０００，２０（３）：２４８
Ｄ－ 半乳糖醛酸甲酯：
ＯＨ ＨＯ
ＯＨ
Ｏ Ｏ ＣＯＯＨ
ＣＯＯＣＨ ＯＯ
ＯＨ
ＯＨ ＯＨ
Ｏ
ＯＨ
ＣＯＯＨ
ＣＯＯＣＨ Ｏ ＯＨ
Ｏ ＯＨ
ｎ ＯＨ
分子量在 ５０ ０００—１８０ ０００ 之间。果胶水解时， 易产生果胶酸、甲醇、阿拉伯糖的半乳糖等物质。果 胶易溶于水，不溶于乙醇及其他有机溶剂［２］。目前从 果皮中提取果胶的方法有酸水解乙醇沉淀法、金属 盐沉淀法、果胶脂酶脱脂法和碱法。从原辅材料的取 得、工艺方法的应用，提取果胶后的废料处理及回收 利用，环境污染及食品安全等几个方面综合考虑结合 成本合算，我们选择了用酸水解乙醇沉淀法提取柚子 皮中的果胶的工艺并对其条件进行了优化研究［３－５］。 方法是：先将果皮（ 鲜、干均可）切碎加水加热处理 后，浸泡、水洗除去非胶体物质，用盐酸调节溶液的 ｐＨ 值对果胶萃取，同时加入少量活性炭脱色，再经 过抽滤、蒸发、浓缩，用乙醇进行沉淀，分离、干燥即
在 ｐＨ 为 １—３ 条件下分别进行加热水解萃取， 得到的果胶如图 １ 所示。ｐＨ 值过低，果胶在溶液中 电离，溶于水中，过滤时易随溶液滤掉，产品的收率 降低，同时果胶的色泽也深。
ｐＨ 值过高，果胶不稳定，易水解生成果胶酸，产 品的收率同样降低。ｐＨ＝２ 时最适宜。
时间 ／ｍｉｎ 图 ２ 水解时间与产量的关系
１５．１１ ２０．００ １６．４８ ４．８９
１６．７５ １８．９９ １５．８３ ３．１６
１６．０６ １７．５５ １７．９７ １．９１
∑ｉ＝５１．５８
张 明等：用柚子皮提取果胶的工艺优化研究
４３
１． ３ 实验仪器及试剂
１． ３． １ 仪器
切碎机、电热套、恒温水浴锅、真空泵、吸滤瓶、
产量 ／ｇ
布氏漏斗、离心分离机、远红外干燥箱。
表 １ 因子和水平表
第一水平 第二水平 第三水平
浸泡温度 ／℃ ４５
６５
８５
Leabharlann Baidu
水解温度 ／℃ ８５
９０
９５
水解酸度
１０－１
１０－２
１０－３
水解时间 ／ｍｉｎ ４０
６０
８０
（１）浸泡温度：柚果皮中含有果胶酶活性物质， 浸泡温度低时，活性果胶酶会分解果胶影响产量，高 温可将活性果胶酶杀死，但过高温度造成能源浪费。 （２） 水解温度：水解温度的控制直接影响果胶的产 量。（３）水解酸度和水解时间：适合的 ｐＨ 值和水解时 间是果胶得到的保证。 １． ２． ２ 正交表选择
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河北化工
２００６年第 ２ 期
用柚子皮提取果胶的工艺优化研究
张 明， 吴 煜， 朱文明 （ 常州工程职业技术学院应化系，江苏 常州 ２１３１６４）
［ 摘 要］ 用柚子皮为原料，通过对水解的酸度（ｐＨ）、时间（ｔ）、温度（Ｔ）等影响因素的探讨，得出了提取果胶的最佳工艺条
件。
［ 关键词］ 柚子皮；果胶；正交试验
单，易操作。得到的果胶干粉经过我们多次的重复试
验制得的果胶食品从外观、口感、凝聚度等方面都能
达到满意的程度。具有实用价值，适合工业生产。目
前国内的缺口较大，国际上需求量也大，同时也能实 现变废为宝，改善环境。发展果胶生产具有较大的市 场前景。
［ 参 考 文 献］
［１］包焕升，等．果胶的性质及其应用［Ｊ］．杭州食品科技，１９９２（１）． ［２］华侨大学化工系编译．食品胶和工业胶手册［Ｍ］．福州：福建人民
５ ｍｉｎ，压去汁液，用清水漂洗数次，尽可能除去苦
味、色素及可溶性非胶体物质，滤干。
２． ２ 水解萃取、脱色 将上述处理过的柚皮倒入水浴锅中，加 ４—５ 倍
水，用盐酸调节容器内的混合物 ｐＨ＝１，加热到 ８５ ℃， 不断搅拌，保持恒温 ４０ ｍｉｎ，趁热过滤。滤液中加 １％ 活性炭，恒温 ８５ ℃搅拌保持 ３０ ｍｉｎ，过滤，得到的 滤液基本无色。
按滤液重量加入 ０．３％六偏磷酸钠溶液，除去柚 皮中钙、镁等离子，以保证果胶的品质。 ２． ３ 浓缩沉淀
将上述提取液在水浴锅中恒温 ８０ ℃蒸发浓缩 至一半，以提高果胶的含量。加入溶液重量 １％的盐 酸，搅匀。慢慢加入等量的 ９５％酒精，边加边搅拌，加 完后静置 ２０ ｍｉｎ，使果胶沉淀析出，抽滤。滤出物用 一倍量的 ７５％的酒精洗涤，除去醇溶性杂质。快速离 心分离，得到产品果胶。 ２． ４ 干燥成品