柑橘皮中果胶的提取与检验

柑橘皮中果胶的提取与检验
摘要:果胶是一种广泛存在于植物的根、茎、叶等细胞壁中的天然高分子聚合物，果胶是人体七大营养素膳食纤维的主要成份,且具有良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等多种作用，被广泛应用于食品工业、医学、纺织、印染、烟草、冶金等领域。

本文主要采用醇析法提取柑橘皮中的果胶，并对提取出的果胶进行检验.
关键字：果胶提取检验
前言
果胶广泛存在于水果和蔬菜中。

例如苹果(以湿品计)中含量为0.7-1.5%，蔬菜中则以南瓜中含量最多，含7％-17％。

其主要用途是用作酸性食品的胶凝剂。

目前果酱、果子冻、桔子果冻仍然是世界上果胶的主要产品。

但随着果胶在了业上作为胶凝剂、增调剂以及保护胶体等用途的发展，用以制果酱的果胶的百分数必然减少。

果胶是一种每个分子含有几百到几干个结构单元的线性多糖，平均分子量大约在50000-180000之间，其基本结构是以α—l，4苷链结合的聚半乳糖醛酸，在聚半乳糖醛酸中，部分羧基被甲醇酯化，剩余的部分与钾、钠或铵等离子结合。

高甲氧基化果胶分子的部分链节如下：
在果蔬中果胶多数以原果胶存在。

原果胶中，聚半乳糖醛酸可被甲基部分地
酯化，并且以金属离子桥(特别是钙离子)与多聚半乳糖醛酸分子残基上的游离羧
基相连结。

其结构为：
原果胶不溶于水，用酸水解时这种金属离子桥(离子键)被破坏，即得到可溶性果胶。

再进行纯化和干燥即为商品果胶。

甲氧基化的半乳糖醛酸残基数与半乳糖醛酸残基总数的比值称为甲氧基比度或酯化度。

果胶的胶凝强度的大小是果胶的重要质量标准之一。

影响胶凝强度的主要因素是果胶的分子量及酯化度。

酯化度增大．胶凝强度增大，同时胶凝速度也加快。

理论上完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量是16.32％，这时酯化度为100％，但实际上能得到的甲氧基含量最高值是12％—14％。

一般规定甲氧基含量大于7％的为高甲氧基果胶，小于和等于7％的为低甲氧基果胶。

从天然原料中提取的果胶最高酯比度为75％，食品化工中常用高甲氧基果胶来制果冻、果酱和糖果等．以及在汁液类食品中作增稠剂、乳化剂等，更高酯化度的果胶可通过用甲醇甲氧基化来获得。

若在酸性和碱性条件下加热果胶，会使甲酯水解。

苷链断裂．变成低酯化度或低分子量的果胶，从而降低果胶的胶凝强度和速度。

因此，在提取果胶时要严格控制其水解温度、时间和pH值。

世界上柑桔年产量超过5×108吨，其果皮约占20％，为提取果胶提供了丰富的原料，也是目前我国常用的一种原料，所以本实验采用桔皮为原料，制造果胶又有不同的工艺路线．如图所示。

本实验采用酸法萃取，酒精沉淀这一种最简单的工艺路线来提取果胶。

一、果胶的提取
1、仪器和原料
鲜橙两个，小刀，250mL烧杯，电炉，尼龙布或纱布，500mL烧杯，烘箱，锥形瓶，碱式滴定管,36%—38%盐酸，25％-28%氨水，95％乙醇，PH试纸，活性炭，硅藻土
2、实验步骤
1、原材料预处理称取新鲜柑橙皮20g(或干品8g)用清水漂洗干净后于250mL烧杯中加约120mL水，加热到90℃，保持10分钟以达灭酶的目的。

取出用水冲洗后切成3—5mm大小的颗粒，在250mL烧杯中用50-60℃的热水漂洗，直至漂洗水为无色，果皮无异味为止。

为了提高漂洗效果，每次漂洗后必须把果皮粒转移到尼龙布上挤压干后再进行下一次漂洗。

2、酸法萃取将处理过的果皮粒放入烧杯中，加入0.2 mol/L的盐酸以浸没果皮为度，调节溶液的pH 2.0～2.5之间。

加热至90 ℃，在恒温水浴中保温40 min，保温期间要不断地搅动，趁热用垫有尼龙布(100目)的布氏漏斗抽滤，收集滤液（滤液为浅黄色）。

3、脱色在上述滤液中加1.5％--2％的活性炭于80℃加热20分钟进行脱色，以除去色素和异味等，趁热抽滤。

因胶状物很容易堵塞滤纸使过滤困难，这时可加入滤液量2％-4％的硅藻土作助滤剂，帮助过滤。

如果萃取液清彻透明，则可不用脱色。

4、酒精沉淀滤液冷却后，用6 mol/L氨水调至pH 3.0～4.0，在不断搅拌下缓缓地加入95%酒精溶液，加入乙醇的量为原滤液体积的1.3倍(使其中酒精的质量分数达50%～60%)。

酒精加入过程中即可看到絮状果胶物质析出，静置20 min后，用尼龙布(100目)过滤制得湿果胶。

5、干燥将湿果胶转移于100 mL烧杯中，加入30 mL无水乙醇洗涤湿果胶，再用尼龙布过滤、挤压。

将脱水的果胶放入表面皿中摊开，在100 ℃左右烘干（时间不要过长，以免碳化）。

将烘干的果胶磨碎过筛，制得干果胶。

二、果胶的检验
一般果胶结构为粒状，不结块能自由流动。

颗粒在0.25mm孔筛下不允许通过1％。

色泽为轻度奶油色或轻度黄褐色。

无味。

一般水分不超过10％，灰分不超过7％。

溶解度是在70℃25份水中能完全溶解和运动。

在4％水溶液中pH 2.7—3.2。

果胶的胶凝度等级为150±5。

酯化度在50％—75％之间。

低酯果胶酰胺取代不低于40％，高酯果胶半乳糖醛酸低于35％。

三氧化二砷不超过
3×10-6、重金属不超过5×10-6。

细菌总数不超过100个/g样品，酵母和霉菌不超过10个／g样品，大肠杆菌为阴性。

果胶在实际使用时，其胶凝度是粉状果胶质量的重要指标。

胶凝度表示果胶产品在一标准凝胶中所含胶凝糖的数量，也称为加糖率。

胶凝度也指一份果胶能与多少份砂糖制成具有一定强度和质量的果冻的能力。

例如，1g果胶具有能与150g砂糖制成果冻的能力，则这种果胶称为150度的果胶。

而果胶的胶凝度又取决于半乳糖醛酸链的长短和甲氧基的含量多少。

所以本实验只测定其中高酯果胶的酯化度。

1、仪器和原料
0.1 mol·L-1氢氧化钠标准溶液，0.5 mol·L-1盐酸标准溶液，99.97％异丙醇，混合试剂（5mL浓盐酸与l00mL60％异丙醇）砂芯漏斗；100mL烧杯；10mL 量筒；烘箱；250mL锥形瓶；1%的酚酞，NaOH固体(AR)，AgNO3固体（AR），36%—38%盐酸
2、实验步骤
1 准确称取0.25g高酯果胶于烧杯中，加入一定量的由2.0mL浓盐酸与50mL 60％异丙醇混合配成的混合试剂，搅拌l0分钟，移入砂芯漏斗中.
2 用6份15mL的混合试剂冲洗，再以60％异丙醇冲洗样品至滤液不含氯化物为止。

最后用20mL 60％异丙醇洗涤，移入105℃烘箱中干燥1小时，冷却后称重。

3 称取五分之一经冷却干燥的样品，移入250mL锥形瓶中，用2mL酒精润湿，加入100mL不含二氧化碳的水，用瓶塞塞紧，不断地转动，使样品全部容解。

4 加入5滴1%的酚酞。

用0.1mol·L-1的氢氧化钠的标准溶液进行滴定，记录所消耗的氢氧化钠的体积（V1）。

即为原始滴定度。

5 继续加入20mL 0.5 mol·L-1的氢氧化钠溶液，加塞后强列振摇15分钟。

加入20mL 0.5mol·L-1的盐酸溶液，振摇至粉红色消失为止。

然后加入3滴1%的酚酞，用0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液滴定至微红色。

记录所消耗的氢氧化钠mL 数（V2）即为皂化滴定度.
高脂果胶的脂化度（%）=[V2/（V1+V2）]*100
0.25g未经洗涤的原始高脂果胶样品的半乳糖酸（C5H9O5COOH）的含量（mg）=1/2（V1+V2）*19.41
实验记录与数据处理
从橘皮中提取干果胶质量为0.4212g
取0.2539g高酯果胶洗涤，干燥后的质量为0.1243g
消耗的氢氧化钠的体积（V1）为0.14ml
消耗的氢氧化钠mL数（V2）为1.90ml
柑橘皮的用量果胶产量湿果胶描述20g 0.4212g 浅黄色弹性透明颗粒
果胶产率：0.4212/20=2.106%
原始果胶用量酯化度检测用量V1V2酯化度/%
2.5039g 0.0241g 0.14ml 1.90ml 9
3.13
酯化度=V2/(V1+V2)=1.90/(0.14+1.90)=93.13%
0.25g未经洗涤的原始高脂果胶样品的半乳糖酸（C5H9O5COOH）的含量（mg）=1/2（V1+V2）*19.41=1/2*19.41*2.04=19.80mg
实验结果与讨论
1柑橘产地不同，其中果胶的含量也不大相同。

柑橘的选取对果胶提取的产率也有影响。

实验开始前需要对柑橘皮进行高温灭酶，避免果胶在酶的作用下分解，果胶的产量变低。

将橘皮切成小丁状，有利于与酸提取液充分接触，使果胶更易于提取。

2实验过程中要维持在一定的PH范围内，pH太小时，可以使提取时间缩短，但破坏了果胶的结构且过滤时易随溶液而滤掉，使产品的收率降低，同时也使果胶色泽加深，pH 值不断增大，提取液中果胶的含量也随之增高，而pH过大时，又因反应条件过于缓和，提取时间将会延长，导致果胶不稳定，容易分解成果胶酸，使产率下降。

提取温度的升高，有利于果胶质的水化溶出，有利于提取效率的提高。

一般选择在90℃。

3从上述数据中可以看出,从柑橘皮中提取果胶的产率不高，可能因为在酸萃取过程中，由于加热时，烧杯上用表面皿倒扣，密封不是很好，导致HCL由于加热溢出，使得PH值升高，果胶萃取不充分。

在漂洗过程中，用力挤压，力度
过大，导致果胶的流失。

4 在酯化度的滴定中，误差较大，主要是所选用的标准溶液浓度过大，可选用浓度更小的标准溶液进行滴定，提高结果的准确度。

参考文献
1 田三德，任红涛．果胶生产技术工艺现状及发展前景．食品科技，2003(1)：53-55
2 王金英，马中国，宗灿华．果胶的提取与应用．中国林副特产，2000，53(2)：17～18
3 尹湘廷，李玉环，陈恭正．以桔皮为原料提取果胶的研究．信阳师范学院学报，1994，7(3)：295～296
4 李于善，张争光，李啸等．果胶的提取研究．三峡大学学报，2002，24(6)：571～573
5 黄希俊．桔皮的综合利用．应用科技，1998，25(9)：9
6 田旭东，贾怀锋．由柑桔皮生产果胶．化学教育，2000，21(12)：28
果胶的提取与检验
学院化学与环境工程学院专业材料化学
学号 091304212
班级材料化学 092
指导老师王婷婷
组员何凯肖兴。