果胶提取综述

果胶的提取工艺条件研究

摘要：本文介绍了近年来国内外有关果胶提取研究的最新进展，包括果胶的组成，结构，果胶的提取技术，展望了果胶提取的研究方向，旨在对我国果胶的研究与开发有所裨益。

关键词：果胶，结构，提取，工艺，

Abstract：This article describes a recent study at home and abroad about the latest developments in pectin extraction，including the composition of pectin，structure of pectin，extraction methods and prospects of pectin extraction research intended to benefit our research and development of pectin。

Key words：pectin，structure，extraction，technology

正文：

果胶

1970年，Vauquelin曾提出在水果中存在一种强凝胶特性物质。1825年，Bracolarlor

首次从胡萝卜中提取出一种水溶性物质，可形成凝胶，于是他将该物质命名为“Pectin”(pectin源于希腊语，有凝固、凝结之意)，并用此果胶制成了“人造胶冻”(孙元琳，2004)。果胶广泛存在于高等植物的叶、根、茎、果实的细胞壁内，与植物细胞彼此黏合在一起，尤其在果实和叶中的质量分数较多。不同植物中果胶含量见图1-1.

图1-1

果胶实际上覆盖了许多不同的聚合物，起着粘结细胞的作用，分生组织和薄壁组织特别富含果胶物质。果胶是碳水化合物的衍生物，它的基本结构是D一吡喃半乳糖醛酸，以a一1，4糖苷键连接成的长链(如图1-2)。这些化合物在相对分子量，化学构型及中性糖的含量等方面各不相同，而且不同的植物所生成的果胶的性质也各不相同。果实中所含的果胶随着果实成熟度增加而减少，这主要是果实中的酸和果胶酶的作用所引起的。

图1-2

果胶的物理性质和化学性质

商品果胶是从柑桔皮、苹果渣等原料中提取而来，多为黄色或白色粉末物质，无臭，其溶液具粘稠感，略带果香味，其水溶液的pH值为2．8左右。能溶于20倍水中生成粘稠溶液，不溶于乙醇等有机溶剂。在酸性条件下比较稳定，遇强酸、强碱易分解。天然果胶以两种存在形式，一种为水溶性果胶，另外一种为原果胶，原果胶不溶于水，但可在酸、碱、盐等化学试剂或酶的作用下，转变成水溶性果胶。

果胶的功能特性

果胶具有良好的凝胶和乳化稳定作用，世界上所有国家都允许使用果胶作为食品添

加剂。果胶在食品中用做胶凝剂、增稠剂、组织成型剂、乳化剂和稳定剂，用来制造果酱、果冻、果脯、蜜饯、糖果食品、冰制品、酸奶制品、饮料和烤肉调味酱等，还可用

作婴儿食品和果汁的乳化剂和增稠剂。近年来，在低热量食品中果胶用做脂肪或糖的代

用品。

果胶在医药上具有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血脂、抗辐射等作用，还是

一种优良的药物制剂基质，可单独与其他制剂合用配制软膏、膜、栓剂、胶囊等药物。

果胶对维持血液中正常的胆固醇含量具有非常好的效果，还能够防止阳离子中毒，能有

效地除去肠胃和呼吸道中的铅和汞。另外，科研人员还发现桔皮和苹果渣中的果胶具有

阻止前列腺癌转移的作用。除在食品医药上的应用以外，果胶还可用作水油乳浊液的乳化稳定剂；由于果胶具有成膜特性，可用于制造易于降解的天然薄膜；可用作造纸和纺织的施胶剂；用于制造超滤膜和电渗析膜；果胶还可用于制备铅蓄电池中的硫酸溶胶。

桔皮

柑桔为芸香科(Rutaceue)柑桔属(Citrus)植物，在柑桔消费的同时，约占柑桔20％的桔皮往往被作为废弃物而被丢弃，如果利用柑桔皮生产果胶，不仅可提高柑桔加工厂的经济效益向．且能减少污染、保护环境。且从图1-1可看出桔皮中果胶含量较多，并且价格便宜，是用来提取果胶的好材料。

果胶提取的基本原理和过程

制各果胶的原料很多，其中有柠檬、柑橘、柚子、酸橙、葡萄、苹果等水果的皮或淹，还有蚕沙，向日葵托盘及梗等.目前，果胶商业性生产原料以柑橘皮为主，南方橘子较多，结合当前季节，且桔皮多半易被浪费，因此研究桔皮中提取果胶的生产工艺很有必要。

果胶生产流程如上（图1-3）

制各果胶可以用酶、碱、酸为催化剂进行水解提取，也可以不加任何催化剂，用水作溶剂，经过较长时间的浸泡萃取。大规模商业化生产果胶始于20世纪40年代，主要是利用苹果渣作为原料。虽然几乎每种植物都含有果胶原料，但真正的商业化生产限于利用苹果渣和

柑桔皮作为原料，因为用它们生产的果胶质量较好，且原料中果胶含量相对较高。果胶的生产首先经过抽提工艺再经分离、纯化、离析和干燥、碾磨、标准化等加工工艺精制而成。果胶提取方法

酸萃取法

传统的无机酸提取法是将洗净、除杂预处理后的果皮用无机酸 (如盐酸、硫酸、亚硫酸、硝酸、磷酸等 )调节一定 pH 值 , 加热 90 ～95 ℃并不断搅拌 , 恒温 50 ～60m in,然后将果胶提取液离心、分离、过滤除杂 (提取用水最好经过软化处理 ) ,得到果胶澄清液。该法的缺点是果胶分子在提取过程中会发生局部水解 ,反应条件也较复杂 ,过滤时速度较慢 ,生产周期较长 , 效率较低。徐伟玥等通过正交试验优化了酸解法提取胡萝卜果胶的工艺条件 ,结果表明 ,其最佳工艺条件为：料液比1：30，提取时间90min，提取温度95°C，所得胡萝卜果胶提取率为15.64%。夏红等以0.2mol/L的盐酸溶液萃取香蕉皮中的果胶,通过正交试验研究了萃取液用量、萃取温度和萃取时间对果胶提取率的影响。结果表明,萃取液用量是原料的2倍、萃取时间为1. 5 h、萃取温度为85 ℃时,果胶的提取率相对较高。碱萃取法

生产中常用的碱法脱酯速度很快,但果胶在碱法脱酯过程中,除了分子中的甲氧基含量减少外,还发产生果胶分子解聚,即β2消去反应。β2消去反应可导致果胶分子量、粘度和胶凝能力下降。果胶的脱酯反应和β2消去反应往往同时发生,但反应条件不同时,两者的反应速度不同;这2种化学反应属于竞争性反应:前者使果胶中甲氧基含量降低,而后者必须在甲氧基存在的条件下才能进行,两者相互竞争甲氧基,脱酯反应进行一定阶段后,由于甲氧基含量的减少, 2种化学反应速度均降低。雷激等以商品柑橘高酯果胶为原料,重点探讨了低温碱法脱酯对果胶质量的影响(以果胶的半乳糖醛酸含量、酯化度(DE值) 、特性粘度等为考察指标) ,结果表明,低温下(5 ℃)碱法脱酯可将影响果胶品质的β2消去反应控制在较小程度,所得产品能最大程度的保持其特性粘度。柑橘高酯果胶碱法脱酯的最佳工艺条件为: pH值9. 0, 5 ℃低温处理30 min,该条件下所得果胶半乳糖醛酸含量81.387%,DE值为38. 95%,指标达到低酯果胶产品的标准。张卫红等以从苹果渣中提取的高酯果胶为原料,研究碱化法制备低酯果胶的工艺条件。通过单因素试验分别探讨pH值、温度和反应时间对低酯果胶得率的影响(以果胶的半乳糖醛酸含量、酯化度(DE值) 、特性粘度等为考察指标) ,结果表明,低温下(5 ℃)碱法脱酯可将影响果胶品质的β2消去反应控制在较小程度,所得产品能最大程度的保持其特性粘度。柑橘高酯果胶碱法脱酯的最佳工艺条件为: pH值9. 0, 5 ℃低温处理30 min,该条件下所得果胶半乳糖醛酸含量为81. 387%,DE值为38. 95%,指标达到低酯果胶产品的标准。张卫红等以从苹果渣中提取的高酯果胶为原料,研究碱化法制备低酯果胶的工艺条件。通过单因素试验分别探讨pH值、温度和反应时间对低酯果胶得率的影响,并在此基础上设计3因素3水平的正交试验,得出碱化法制备低酯果胶的最优工艺条件为: pH值9. 0,反应温度36℃,反应时间1. 5 h。

微生物法

微生物酶可选择性地分解植物组织中的复合多糖体,从而有效提取植物组织中的果胶。采用微生物发酵法萃取的果胶相对分子质量较大,果胶的胶凝度较高,质量较稳定,提取液中果皮不破碎,也不需进行热、酸处理,具有容易分离、提取完全、低消耗、低污染、产品质量稳定等特点。因此微生物法提取果胶具有广阔的发展前景。

酶法

微生物酶可选择性地分解植物组织中的复合多糖体,从而有效提取植物组织中的果胶。采用微生物发酵法萃取的果胶相对分子质量较大,果胶的胶凝度较高,质量较稳定,提取液中果皮不破碎,也不需进行热、酸处理,具有容易分离、提取完全、低消耗、低污染、产品质量