摘要：研究了以提取菠蘿蛋白酶后的菠蘿皮渣為原料，采用酒精沉淀法提取果膠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳工藝條件為：料液比l：14（W/V）、水解pH值2、水解溫度70℃、水解時(shí)間90min，用95%乙醇兩次提取沉淀時(shí)，果膠得率約為7.31%。

關(guān)鍵詞：菠蘿皮渣 果膠 研究

中圖分類號(hào)：TS255.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5336（2014）02-0014-03

菠蘿皮渣是菠蘿罐頭加工產(chǎn)生的副產(chǎn)品，占菠蘿全果重量的50%～60%[1]。菠蘿果皮中的水分、檸檬酸和總糖等成分比例與果肉相差無(wú)幾，粗蛋白和灰分的含量還高于果肉，分別是后者的2.5倍和3.0倍[2]。在菠蘿果皮渣的綜合利用方面，國(guó)內(nèi)外都作了大量的研究，其中從菠蘿皮渣中可以提取一定量的果膠，而果膠在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、紡織工業(yè)等具有廣泛的用途，在食品上可作為膠凝劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、懸浮劑、乳化劑、增香增效劑。

目前，我國(guó)果膠生產(chǎn)還處于開(kāi)發(fā)階段，研究果膠生產(chǎn)工藝，提高果膠產(chǎn)品質(zhì)量，降低果膠生產(chǎn)成本，開(kāi)發(fā)新的提取資源是一項(xiàng)十分有意義的工作。大多數(shù)的菠蘿加工廠只將菠蘿肉做成罐頭或干果，菠蘿皮渣則直接丟棄，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。尤其是近年來(lái)，菠蘿加工行業(yè)迅速發(fā)展，僅廣東湛江地區(qū)每年就有40～50多萬(wàn)噸菠蘿皮渣沒(méi)有得到充分利用而造成廢棄物大量增加，環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，對(duì)菠蘿加工廢棄物進(jìn)行處理的問(wèn)題顯得極為突出。本文采用菠蘿加工后剩下的大量皮渣等廢棄物為原料，進(jìn)行提取果膠工藝方法的研究，達(dá)到了變廢為寶，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[2]。

1 材料與方法

1.1 材料

菠蘿皮渣：經(jīng)提取菠蘿蛋白酶后的干廢渣，印尼三務(wù)集團(tuán)；半乳糖醛酸：sigama公司產(chǎn)品；95%乙醇、鹽酸等其他試劑為分析純，廣州化學(xué)試劑公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

多功能粉碎機(jī)：廣州旭朗公司；電熱烘箱：寧波東方加熱設(shè)備有限公司；抽濾設(shè)備：上海儀先儀器有限公司；高效液相色譜儀：美國(guó)PERKIN-ELMER公司；Milli-Q50超純水儀：美國(guó)Millipore公司；PHS-3C精密pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SHW.W-600/420智能電熱恒溫水箱：北京東方精瑞科技發(fā)展有限公司；超聲波處理機(jī)，廣東格蘭仕公司；

1.3 果膠的制備方法

1.3.1 工藝流程

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的工藝流程如圖1所示。

1.3.2 試驗(yàn)方法

1.3.2.1 菠蘿皮渣果膠的提取

果膠酶的存在可以分解果膠，降低果膠得率。將粉碎后的殘?jiān)⒓唇?0℃熱水中，浸泡15min-20min即可鈍化果膠酶。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，加入相應(yīng)體積的0.75%的六偏磷酸鈉，用HCL調(diào)節(jié)相應(yīng)的pH值；在水浴鍋中按要求溫度加熱萃取相應(yīng)時(shí)間；取出冷卻調(diào)pH為5.0，加1ml淀粉酶，80℃水浴20min；取出煮沸滅酶，降溫調(diào)pH為4.4，加1ml的糖化酶，60℃水浴2h；取出煮沸滅酶，多層紗布抽慮；取濾液烘箱濃縮至原來(lái)體積的1/4，再調(diào)pH為2.3，加濃縮體積的4倍的工業(yè)乙醇，放冰箱5℃沉淀5h，最后倒上清液，沉淀放表面皿55℃下干燥，稱取果膠的重量，計(jì)算果膠的得率。

1.3.2.2 果膠的檢測(cè)方法[3]

將果膠水解為半乳搪醛酸后，用Waters Sugar-Pakl鈣型陽(yáng)離子交換柱高效液相色譜法測(cè)定水解樣中的半乳糖醛酸，用以表示果膠含量。

準(zhǔn)確稱取1.5g果膠樣品于250mL圓底燒瓶中，加入70mL水和25%鹽酸7mL，在沸水浴中回流水解2.5h，將水解液過(guò)濾至100mL容量瓶中，加入一滴0.5%的甲基紅指示劑，調(diào)pH到近中性（先用40%氫氧化鈉粗調(diào)，臨近中性時(shí)改用99.99%氫氧化鈉精調(diào)）；定容到100mL。取2mL用4.5m針頭過(guò)濾器過(guò)濾，取濾液20L進(jìn)樣分析。

色譜柱：Waters Sugar-Pak-1鈣型陽(yáng)離子交換柱（6.5×300mm），流動(dòng)相為0.05g/L EDTA鈣鈉水溶液，流速為0.5mL/min；柱溫85℃；進(jìn)樣量為20L。

1.3.2.3 水分、灰分的檢測(cè)方法[4]

菠蘿渣和果膠的水分及灰分的檢測(cè)按照直接干燥法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH對(duì)果膠水解得率的影響

pH是影響果膠水解得率一個(gè)很重要的因素?？紤]到綜合成本，本文選取鹽酸為水解催化劑。果膠是一種水溶性纖維，提取水溶性纖維的酸水解pH范圍為1.0到3.0?？紤]到菠蘿皮渣中存在的鈣、鎂離子可能對(duì)果膠造成的封閉作用而影響到得率，所以在樣品粉碎處理后，加1：10的0.75%六偏磷酸鈉，用鹽酸調(diào)pH為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0五個(gè)剃度，在水解溫度85℃，水解時(shí)間90min下對(duì)菠蘿渣進(jìn)行水解考察不同pH對(duì)果膠得率的影響。結(jié)果如圖2所示。

在pH值從1.0到3.0變化的過(guò)程中，果膠產(chǎn)率是先增加后減少，呈拋物線形狀分布。pH=1.0時(shí)果膠得率最低，這可能是由于pH值過(guò)低時(shí)，菠蘿皮渣水解過(guò)度，果膠分子在溶液中電離，使其溶解在水中，隨溶液而棄掉，產(chǎn)品收率降低。pH=3.0時(shí)果膠得率也不高，這是由于水解不完全，果膠得率低。由圖1可以看出當(dāng)pH=2時(shí)果膠得率最高為3.89。

2.2 料液比對(duì)果膠水解得率的影響

料液比也是果膠提取的一個(gè)重要因素。在pH2，水解溫度85℃，水解時(shí)間90min，添加0.75%的六偏磷酸鈉情況下考察了料液比對(duì)果膠得率的影響。料液比分別設(shè)定為1：6，1：10，1：14，1：18，1：22結(jié)果如圖3所示。

在菠蘿渣與水的固液比從1：6到1：22變化的過(guò)程中，果膠得率是逐漸增加，但是當(dāng)增加到一定程度后，得率逐漸下降又趨于平穩(wěn)。這可能是由于六偏磷酸鈉有螫合Ca2+、Mg2+等離子的作用，而這些離子極大地影響果膠的溶解，但螫合到一定程度后，Ca2+、Mg2+等離子的濃度急劇降低，對(duì)果膠的溶解影響不明顯，所以曲線又趨于平緩。從圖3可以看出，當(dāng)料液比達(dá)到1：14時(shí)，果膠得率最高達(dá)到6.31%。

2.3 水解溫度對(duì)果膠得率的影響

在pH2，水解時(shí)間90min，添加0.75%的六偏磷酸鈉、固液比1：14情況下考察了不同水解溫度對(duì)果膠得率的影響。本文共設(shè)計(jì)了60℃、70℃、80℃、90℃、100℃五個(gè)不同溫度梯度。結(jié)果如圖4。

2.4 水解時(shí)間對(duì)果膠得率的影響

在pH2，添加0.75%的六偏磷酸鈉、固液比1：14、水解溫度70℃，情況下考察不同的水解時(shí)間對(duì)果膠得率的影響，水解時(shí)間分別為60min、70min、80min、90min、100min五個(gè)梯度，結(jié)果如圖5。

由圖5可以看出，水解時(shí)間在90min就達(dá)到最高峰，之后基本保持平衡，所以選擇90min為最佳水解時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）菠蘿加工下腳料菠蘿渣含有豐富的果膠物質(zhì)（濕重的1.7%，約為干重的9.2%）。利用菠蘿皮提取果膠，可以用作食品添加劑，也可以進(jìn)一步加工成果膠低聚寡糖，既解決了菠蘿皮渣帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，又為食品工業(yè)增加了新的果膠物質(zhì)來(lái)源。本實(shí)驗(yàn)研究中，采用鹽酸提取，通過(guò)重點(diǎn)單因素和正交實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出了提取條件溫和、能源消耗低、提取時(shí)間較短和果膠得率較高的最佳提取工藝，為菠蘿皮渣的綜合利用開(kāi)辟了一條新途徑。（2）今后將繼續(xù)對(duì)菠蘿產(chǎn)業(yè)的深加工諸如菠蘿皮渣提取膳食纖維、菠蘿蛋白酶的等工藝試驗(yàn)，力求找到一條經(jīng)濟(jì)合理的工藝路線，為提高菠蘿產(chǎn)業(yè)的附加值而努力。（3）進(jìn)行工藝的正交實(shí)驗(yàn)，得到最佳工藝。

參考文獻(xiàn)

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