苹果果胶制备工艺及研究进展

苹果果胶制备工艺及研究进展

摘要：介绍果胶的化学结构及分类，综述从苹果皮渣中制备果胶的预处理、提取、纯化、沉淀等工艺的研究进展。

关键词：苹果果胶；制备工艺；研究进展

果胶具有卓越的凝胶性和乳化稳定性，是食品工业一种重要的添加剂，而且果胶作为可溶性膳食纤维具有抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病等功效，故果胶是一些保健品及化妆品中重要的辅助原料。干苹果渣中含有15％～18％的果胶。国内外在利用苹果渣制备果胶方面做了大量研究。一些苹果生产国早已把苹果渣用于提取果胶，我国利用苹果渣提取果胶刚开始规模生产。

1果胶的分子结构和分类

果胶物质是复杂的高分子聚合物，分子中有半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等，但基本结构是半乳糖醛酸以a-1，4糖苷键聚合形成的聚半乳糖醛酸。果胶分子式为C14n+14H200+22O12n+13(n=30～300)，pKa值为3.5。成品果胶为乳白色或淡黄色的不定型粉末，有特殊水果香味，无固定熔点和溶解度，溶于水，在20倍水中溶解成黏稠体，不溶于乙醇等有机溶剂，其中苹果果胶分子量为20～36万，颜色为淡褐色。

苹果果胶是以(1～4)a-D-半乳糖醛酸基结构为骨架的聚合体，中间插入约10％的(1-2)a-L-吡喃鼠李糖基。部分鼠李糖基是中性糖侧链的分支点，这些中性糖包括L-树胶醛醣和D-半乳糖。鼠李糖基形成一簇簇的凸起，它们不同于那些光滑的聚半乳糖醛酸结构。而聚半乳糖醛酸可能部分发生乙酰化进而取代末端戊醛糖，部分发生甲酯化，其化学结构如下图1：

根据果胶酯化程度不同可分为高甲氧基果胶和低甲氧基果胶，完全未酯化的

果胶称为果胶酸。高甲氧基果胶(HM-果胶)的酯化度高于50％(相当于甲氧基含量小于7％～16.3％)，其形成凝胶的条件是必须要有一定的糖等可溶性固形物，最低含量大于50％才能形成凝胶；而低甲氧基果胶(LM-果胶)的酯化度低于50％(相当于甲氧基含量小于7％)，它适用范围很宽，可溶性固形物含量低至1％也可形成凝胶，但需要Ca2+存在，酸度与糖度对此影响不大。由苹果渣所制得的果胶，酯化度为50％～75％，属高甲氧基果胶。按溶解度的不同，果胶可分为水溶性果胶与水不溶性果胶两类，而水不溶性果胶可分为六偏磷酸可溶性果胶和盐酸可溶性果胶。

2苹果果胶的制备工艺及研究进展

2.1苹果果胶制备的工艺流程

2.2预处理

原料预处理的目的是除去果渣中的非胶物质，如色素、糖类、施用农药化肥中有毒性的可溶性物质。以及在收集、运输过程中带进的泥土杂质。这些物质对果胶质量都有影响。

一般预处理工艺是将新鲜苹果渣用90～95℃水煮10～30分钟，除去其中的果胶酶，防止果胶水解，再用30℃的温水反复漂洗，洗去原料中的糖分、色素等，70～80℃烘干、粉碎到一定数目待用。孔臻等用75℃的0.5％NaHSO3溶液浸泡果渣后洗至滤液无色以脱糖、脱色，然后再微波辐射5分钟，70～802干燥备用。才红等加入95％乙醇，加热1.5小时后过滤，以乙醇洗涤多次，再以乙醚处理，除去全部糖类、脂类及色素，乙醚挥发去除。

2.3提取

2.3.1酸提取酸提取法是一种最古老的工业果胶生产方法，其基本原理是利用果胶在酸性溶液中的可溶性，将果胶从植物组织中萃取出来。通常用热的酸性溶液，如盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、亚硫酸等，也可用有机酸如柠檬酸、酒石酸、乙酸、乳酸和苹果酸等。才红等和徐文秀的研究都表明，用乙酸、柠檬酸、硫酸、盐酸、硝酸、草酸、磷酸等不同酸提取苹果渣中的果胶时，盐酸的效果最为理想。

苹果果胶酸提取向着混合酸的方向发展，如徐金瑞试验表明，用磷酸和硫酸混合酸(1:2)作为萃取酸液的效果比单种酸效果要好。

2.3.2乙醇提取有研究表明，以乙醇为提取剂，水解温度为90℃，用盐酸调节酸度至pH2.0，水解时间为1.5小时，提取的苹果果胶产品外观较好，提取效率较高。

Kunzek H等将湿苹果渣浸泡在40％乙醇溶液，添加0.5％柠檬酸，贮藏32～64天，在95℃的水中提取，可得到具有高分子量、高甲氧基含量的果胶，该产品具有良好的胶凝性质，可作为食品增稠剂和稳定剂。

2.3.3酶解法提取利用多糖降解酶(纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶)特定性降解联结链，并释放植物细胞壁组织中的有效成分，提高了生物材料(如纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质等)提取率。酶解法己越来越多地受到重视。邸铮等采用纤维素酶、半纤维素酶提取苹果皮渣中的果胶，结果表明，酶法提取的果胶，比酸法所得提取率高数倍，且溶解性好。

但酶提取法受苹果渣的预处理、反应时的固液比、微生物的生长、保温时间及pH值的影响比较大，且提取果胶反应时间较长、酶制剂用量大等，因而阻碍了其在国内的应用。如果将酸法与酶法结合，先用酸法提取少量果胶后。再用酶法提取剩余的果胶，将大大缩短反应时间，减少酶的用量。随着酶制剂工业的发展及酶制剂成本的降低，用酶法提取果胶将大有发展前景。

2.3.4微波辅助提取微波用于天然成分的提取，具有快速、选择性强、操作时间短、溶剂耗量小、提取率高、成本低和质量好等许多优点，并且能极大限度保留分离组分的天然活性，是天然产物提取中一种非常有发展潜力的新技术[。孔臻等研究发现微波辐射5.5分钟提取出高得率、高质量、高酯化度的苹果果胶。

2.3.5双螺旋挤压法1996年Hwang等采用双螺旋挤压法提取果胶，采用不同螺旋速度、喂料比例和水分，以水溶性多糖(WSP)为指标来优化挤压条件。当螺旋速度为250～350rpm／分钟，喂料速率为30～40kg／小时，水分为20％～30％，可得到较高产率的果胶，并且WSP产率随着机械能(SME)的增加而增加，但粘度随着SME的增加而降低。

2.4沉淀

经过纯化后的浓缩液还需进一步沉淀制得成品，沉淀的方法主要有醇沉淀、盐析法和渗析法。国内多用乙醇沉淀法，国外多用盐析法，或不经沉淀直接喷雾干燥。

2.4.1醇沉淀法醇沉淀法的基本原理是利用果胶不溶于较高浓度的甲醇、乙醇、异丙醇等醇类溶剂的特点，将大量的醇加入果胶的水溶液中形成醇－水的混合溶剂将果胶沉淀出来。