微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响

223
示干燥苹果渣的复水能力。
R=（Wr - Wf）/Wd 式中 R——复水能力；Wd ——干燥苹果渣质量，g；Wr ——滤纸和复水后苹果渣质量，g；Wf ——湿滤纸平均质 量，g。
表 1 苹果渣不同的微波干燥预处理
Table 1 Different parameters of MDP on apple pomace
2）黏均分子质量计算 采用 Kar 的方法[17]。在 25℃条件下，以 0.1 mol/L， pH 值为 7 的磷酸缓冲溶液为溶剂，配制浓度为 0、2.5、 5、7.5、10 和 15 kg/m3 的果胶溶液，分别测定其黏度。 根据以上公式，得出还原黏度ηsp/c，并通过方程拟合， 得到果胶溶液的固有黏度，并推算出黏均分子质量 MW,ave（average molecular weight）。 1.2.9 数据分析 所有试验均进行 3 次重复。图片及表格利用 Excel， OriginPro70 进行绘制，不同处理间的数据采用多重比较 的方法，显著水平为 0.05，并用标记字母法进行标记。 各平均数间凡有一个相同字母的即为差异不显著，凡无 相同字母的即为差异显著。
滤，将滤液冷却，并缓慢加入相同体积的 95％乙醇溶液，
静置 1.5 h，过滤。用 95％乙醇将得到的湿果胶洗涤 2 次，
烘箱中 50℃至恒重。以果胶的质量来作为提取果胶的量。
→ → → → → → 苹果渣 过滤 滤液 沉淀 过滤 沉淀物 清洗 →干燥→干果胶
图 2 果胶提取流程图 Fig.2 Flow chart of extraction of pectin
（relative viscosity）；ηsp ——比黏度（specific viscosity），
则：
ηr
=η η0
（5）
ηsp
= η −η0 η0
= ηr
−1
（6）
ηi
= lim ηsp c→0 c
（7）
式 中 c —— 溶 液 浓 度 ， kg/m3 ； ηsp/c —— 还 原 黏 度
（reduced viscosity），m3/kg，还原黏度表示在一定浓度的
干燥方法和提高果胶品质。结果表明：微波能量越大，苹果渣组织结构破碎越严重，其复水能力越弱；但对苹果渣颜色
无显著影响；微波干燥预处理能显著提高果胶得率，微波预处理条件为 300 W、15 min、7.5×10-2 kW·h 或 500 W、10 min、
8.3×10-2 kW·h 时微波预处理苹果皮渣的果胶提取得率比对照提高了 50%左右，是较为适宜的微波处理条件，但微波能量
1.2.3 干燥苹果渣的电镜扫描 选取预处理后的干燥苹果渣，修成大小适宜的片段
（视样品座尺寸而定），利用离子镀膜仪镀金，然后在扫 描电镜下观察。 1.2.4 干燥苹果渣的色差测定
选取干燥、粉碎的苹果渣（粒径为 0.6～1.5 mm）均 匀地平铺于色差计比色杯内，采用反射模式，用色差计 测定其色差值。采用 Hunter L*a*b*表色系统[14]，其中 L* 值为表色系统中的亮度值，a*值为表色系统的红值，a* 值越大，表示样品越红，a*值越小，表示样品越绿。b* 值为表色系统的黄值，b*值越大，表示样品越黄，b*值越 小，表示样品越蓝。C 值表示样品的彩度，C 值越大，表 示样品颜色越纯，H 值表示样品的色调角，H 值越大，表 示红色减弱，黄色增强。以 L*，C 和 H 值来表示苹果渣 的颜色变化。
→ → → → → 湿苹果渣 微波预处理 热风干燥 研磨 过筛 干燥苹果渣
图 1 湿苹果渣微波干燥预处理流程图 Fig.1 Flow chart of microwave drying pretreatment(MDP)
of wet apple pomace
1.2.2 干燥苹果渣的复水能力的测定 采用 Funebo 方法[13]，称取一定量干燥苹果渣（Wd），
0 引言
中国是苹果浓缩汁生产大国，苹果浓缩汁生产过程 中每年产生 100 万 t 以上苹果渣，合理利用苹果渣、变废 为宝，不仅有利于保护环境，也有利于提高苹果附加值。 这些苹果渣资源中含有较为丰富的果胶[1（] 按干质量计为 10%～15%），果胶是一种高分子碳水化合物，相对分子 质量在 1 万～40 万之间[2]，作为胶凝剂、增稠剂、稳定 剂、分散剂、表面活性剂、黏合剂等广泛应用于食品、 医药、化妆品等行业[3,4]。目前，苹果渣的干燥方法是传 统的热风干燥，干燥时间长，对苹果渣外观品质和果胶 质量有不利影响[5,6]。探索新的干燥方法和提高果胶品质 是苹果渣综合利用的重要方向之一。而微波技术作为一 门新兴的加工技术，具有加热速度快，易于瞬时控制， 选择性吸收，加热效率高等优点，其广泛地应用于物质 的干燥过程中，并得到证实具有提高干燥速度, 及其提高 产物品质等优点[7-10]。
Peng Kai, Zhang Yan, Wang Sijin, et al. Effect of microwave drying pretreatment on extraction of pectin from apple pomace[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(7)：222－226.(in Chinese with English abstract)
湿苹果渣（含水率 80.2％±0.5％）山东烟台北方安德 利果汁股份有限公司提供。
868 型 pH 计（美国奥立龙公司）；UV-762 分光光度 计（上海陵光有限公司）；SC-80C 全自动色差仪（北京 康光仪器厂）；NJL07-3 实验型微波炉（南京杰全仪器有 限公司）；A11 basic 分析用研磨机（德国 ZKA®-WERKE）； DHG-9140A 型 热 风 烘 箱 （ 上 海 一 恒 科 技 公 司 ）； S-HH-W21-Cr600 恒温水浴箱（北京长安科学仪器厂）； BL-6205 百分之一电子天平（日本 SHIMADZU 公司）； AY120 万分之一电子天平（日本 SHIMADZU 公司）； Lys-旋转型黏度仪（西班牙 Fungilab 公司）；S-570 扫描 电镜（HITACHI 有限公司）。 1.2 试验方法 1.2.1 苹果渣的微波干燥预处理与粉碎
试验编号 微波处理功率 /W
微波处理时间 /min
微波处理能量 /10-2 kW·h
1（对照）
0
0
0
2
300
10
5.0
3
300
15
7.5
4
300
20
10.0
5
500
10
8.3
6
500
15
12.5
7
500
20
16.7
8
700
10
11.7
9
700
15
17.5
10
700
20
23.4
注：对照样品未经微波干燥预处理，直接进行热风干燥。
大于 8.3×10-2 kW·h 时，对果胶得率有不利影响；微波干燥预处理对果胶半乳糖醛酸含量无显著性影响，但显著提高了果
胶的酯化度、固有黏度和黏均分子质量。
关键词: 微波干燥；苹果渣；果胶
中图分类号：TS255.36
文献标识码：A
文章编号：1002-6819(2008)-7-0222-05
彭 凯，张 燕，王似锦，等. 微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响[J].农业工程学报，2008，24(7)：222－226.
浸泡于 20℃蒸馏水中 14 h。将浸湿的苹果渣置于布式漏 斗中抽滤 1 min，立即将滤纸和复水后苹果渣称重（Wr）。 将相同规格的滤纸于布氏漏斗中，蒸馏水润湿后，抽滤 1 min，立即称重，重复 3 次后得到湿滤纸平均质量 Wf。 以复水后湿苹果渣质量比复水前干燥的苹果渣质量来表
第7期
彭 凯等：微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响
分散相中由于很多分散粒子的相互作用而增加的黏度对
每个粒子进行平均分配的结果，理想状态下它与溶液的
浓度 c 无关； ηi ——固有黏度或极限黏度（intrinsic viscosity），m3/ kg，表示浓度趋近于零时溶液的比黏度。
224
农业工程学报
2008 年
从式中不难看出，当浓度 c 趋近于零时，溶液的还原黏度 为溶液的固有黏度。在一定温度下，溶液的固有黏度与 溶质的浓度没有关系，只与溶质的黏均分子质量、分子 形状有关。
入 5 滴酚酞，用 0.1 mol/L 的氢氧化钠标准溶液进行标定， 记录所消耗氢氧化钠的体积（V1）即为初滴定度。继续加 入 20 mL，0.5 mol/L 的氢氧化钠标准溶液，加塞后强烈 振摇 15 min，加入 20 mL、0.5 mol/L 的盐酸溶液，振摇 至粉红色消失为止。然后加入 3 滴酚酞指示剂，用 0.1 mol/L 氢氧化钠溶液滴定至呈微红色。记录所消耗氢氧化 钠的体积（V2），即为皂化滴定度。
近年来，有关研究表明，微波干燥与热风干燥相结 合能很大程度上改变物质的物理结构性质、提高物质的 感官特性[11-13]，但还没有微波干燥预处理苹果渣的报道， 本试验主要围绕微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影 响进行研究。
1 材料与方法
1.1 主要试验材料与仪器设备
收稿日期：2007-09-18 修订日期：2008-06-06 资助项目：农业部“948”项目——果胶产业化关键技术（No.2005-Z33）； “十 一五”支撑计划课题——苹果果胶系列产品优质苹果汁开发及产业化示范 （2006BAD05A13） 作者简介：彭 凯（1984－），江西新余人，主要从事农产品加工与贮藏领 域的研究。北京 中国农业大学，100083。Email: pk.sweety@ ※通讯作者：廖小军（1966－），男，江西新余人，教授，博士生导师，研 究方向农产品加工与贮藏工程，北京 中国农业大学，100083。 Email: liaoxjun@
第 24 卷 第 7 期 222 2008 年 7 月
Hale Waihona Puke 农业工程学报 Transactions of the CSAE
Vol.24 No7 Jul. 2008
微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响
彭 凯，张 燕，王似锦，廖小军※，胡小松
（教育部果蔬加工工程研究中心，中国农业大学，北京 100083）
摘 要：利用微波干燥技术对湿苹果渣进行预处理，研究了微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响。以探索一种新的
GA = E×N/F×100
（3）
式中 GA——果胶半乳糖醛酸含量，%；E——从标准曲
线中查得的半乳糖醛酸浓度，µg/mL；N——稀释倍数；
F——果胶样品质量，g。
1.2.7 果胶酯化度的测定
果胶酯化度（Degree of esterification，DE）的测定 参考 QB2484-2000，称取 50 mg 果胶移入 250 mL 锥形瓶 中，用 2 mL 乙醇润湿，加入 100 mL 不含二氧化碳的蒸 馏水，用瓶塞塞紧，不断地转动，使样品全部溶解。加
1.2.6 果胶半乳糖醛酸含量的测定
果胶半乳糖醛酸含量（Galacturonic acid，GA）的测 定参考 Blumenkrantz 的方法[15]。将所得到的干果胶样品 10 mg 溶于 0.5％硫酸溶液，沸水浴 1 h，定容至 100 mL， 取 1 mL 加入试管中，然后加入 6 mL 0.0125 mol/L 的浓硫 酸-四硼酸钠溶液，立即放入冰水浴中。振荡后于沸水浴 中 5 min，然后再放入冰水浴中冷却。再加入 0.1 mL 0.15% 间苯基苯酚溶液，振荡后，在 5 min 内测定 520 nm 处吸 光度值。空白加入的反应试剂为 0.5％氢氧化钠溶液。测 定 520 nm 处的吸光度值，并从标准曲线中查出相应的含 量。半乳糖醛酸含量计算公式：
称取湿苹果渣 130 g，平铺于表面皿上，厚约 1 cm， 置于实验型微波炉中，处理 10～20 min，将半干燥的样 品置于热风干燥器（80℃）中继续干燥，直至含水率降 到 8％左右
将干燥的苹果渣研磨、过筛，选取粒径为 0.6～1.5mm 的苹果渣提取果胶。具体工艺流程如图 1，不同处理试验 号如表 1。
DE = V2 ×100 V1 + V2
（4）
式中 V1——样品溶液的初滴定度，mL；V2——样品溶
液的皂化滴定度，mL；DE——果胶的酯化度，%。
1.2.8 果胶固有黏度与黏均分子质量的测定
1）有关黏度的概念 黏度是表现流体流动性质的指标[16]。η ——溶液的
黏度，Pa·s；η0 ——溶剂的黏度，Pa·s；ηr ——相对黏度
C = (α*)2 + (b*)2
（1）
H = arctan⎜⎛ b * ⎟⎞ ⎝ a*⎠
（2）
1.2.5 果胶的提取与测定
果胶提取流程见图 2。称取干燥、粉碎的苹果渣
2.00 g，置于三角烧瓶中，加入 pH=2.0 HCl 溶液 50 mL，
于 80℃恒温水浴中，提取 60 min。趁热用 400 目滤布过