朱帝 陳采瑩

[摘要]以新鮮百香果果皮為原料，借助微波輔助酸試劑法探究了酸試劑種類、酸試劑pH、液料比、微波功率、微波提取時間對果膠得率的影響，確定微波輔助酸試劑提取百香果果皮果膠的最佳工藝條件為：pH為1.5的酒石酸溶液，料液比（ W/V）1：15，微波功率700W，微波提取時間5min。在上述條件下，提取的果膠得率為16.28%。

[關(guān)鍵詞]百香果;果皮;果膠提?。何⒉ǚ?/p>

[中圖分類號] TS209

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 研究背景

百香果果皮干重中果膠含量一般為4%-7%，但也有些果皮中果膠含量高達(dá)14.8%。果膠是一種多糖，存在于植物的細(xì)胞壁中，可與植物纖維聯(lián)合作用結(jié)合植物組織。在百香果生產(chǎn)果汁的加工過程中，果皮常常得不到利用。而百香果果實中果皮所占的比重極高，約為果實質(zhì)量的50% - 55%。這些果皮作為主要廢物被丟棄，不僅浪費，還會對環(huán)境造成巨大的負(fù)擔(dān)。如果能找到適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ瑢⑦@些果皮轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，將會促進(jìn)資源再生。

果膠提取是一個多階段的物理化學(xué)過程，涉及植物組織中果膠大分子的水解和提取、液體提取物的純化以及從液體中提取果膠的分離。這些過程主要受溫度、酸堿度和時間等因素的影響。提取組分的傳統(tǒng)技術(shù)耗時、耗溶劑、熱不安全。近年來，隨著提取要求的不斷提高，萃取時間縮短，溶劑消耗減少，污染防治增加，對不耐熱成分特別關(guān)注的新的萃取技術(shù)得到了應(yīng)用和發(fā)展。肖紅、張燕等人在改進(jìn)傳統(tǒng)果膠提取方法時，在酸提取劑中加入了離子交換樹脂，得到了滿意的結(jié)果。田亞紅在從甘薯渣中提取果膠時，嘗試用微生物發(fā)酵法作為提取方法。除此之外，微波法提取果膠也得到了許多人的青睞。陳妮娜用六偏磷酸鈉鰲合劑輔助微波法提取新鮮百香果果皮的果膠。

利用微波提取植物材料中的化學(xué)成分的方法蘊(yùn)含著巨大的研究潛力?，F(xiàn)在常用的微波系統(tǒng)有兩種：封閉式萃取容器和聚焦微波爐。此外，傳統(tǒng)的果膠是用強(qiáng)酸從柑橘皮和蘋果渣中提取的。在提取工藝中使用強(qiáng)酸不但會對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，而且會對環(huán)境產(chǎn)生一定的有害影響。采用溫和低毒的弱有機(jī)酸替代這些萃取劑可能是一種將不利影響降至最低的潛在手段。由于果膠的產(chǎn)量和組成取決于分離純化過程中所采用的條件，本研究采用酸試劑聯(lián)合微波加熱從百香果果皮中提取果膠?？疾炝怂嵩噭┓N類、酸試劑pH、酸試劑料液比、微波功率、微波加熱時間等因素與果膠得率之間的關(guān)系，優(yōu)化了工藝參數(shù)。

2 實驗部分

2.1 百香果果皮粉的制備

取產(chǎn)自越南的新鮮成熟期百香果剔除果肉，洗凈后剪碎100 0C熱水中水浴3-5分鐘滅酶。隨后用清水漂洗15min，瀝干水分后置于65℃以下的烘箱中干燥24h至恒重。將干燥的果皮研磨成60目大小的百香果果皮粉末，作為提取果膠的原料。百香果果皮粉裝在聚乙烯袋中，密封保存在冰箱的冷藏室（0土2℃）中。

2.2 果膠提取的單因素條件研究

精密稱量59經(jīng)過預(yù)處理的百香果果皮粉三份，加入用去離子水配制pH為1.5的鹽酸、酒石酸、檸檬酸溶液。700W的微波功率下提取5min后制得果膠提取液，離心后過濾除去果渣，得到果膠提取液，濃縮、沉降2h，過濾后得到產(chǎn)物果膠。比較不同酸試劑種類提取的果膠含量，得出提取百香果果膠的最優(yōu)酸試劑種類。

參考以上步驟，考察不同pH梯度（1、1.5、2、2.5）的酒石酸溶液對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同微波時間（3、5、7min）對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同微波功率（ 500、700、900W）對果膠提取的影響。

參考以上步驟，考察不同料液比（ W/V） （1： 10、1：15、1：20、l：30）對果膠提取的影響。

2.3 果膠得率測定

準(zhǔn)確稱取果膠樣品lOOmg.制備得果膠稀釋液。取一試管加入濃硫酸6mL，在冰水浴中慢慢加入1mL果膠稀釋液，并攪勻。冷卻后于85℃的水浴中反應(yīng)15分鐘后加入0.5mL0.15%的咔唑一無水乙醇溶液，混勻，在波長528nm下測量吸光度。果膠得率計算公式如下：

果膠得率（%）=（提取物干重*果膠液中半乳糖醛酸含量*100mL/果皮重*lOOmg） *100%

3 結(jié)果與分析

對以上影響因素對對果膠得率的影響試驗中，得出不同酸試劑種類、不同pH、不同加熱時間、功率及料液比對果膠得率的影響如下表所示。

由表可知，在其他條件相同時，酒石酸溶液提取果膠的得率大于檸檬酸和鹽酸，酒石酸作為一種有機(jī)酸，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，是市面上現(xiàn)階段常用的一種食品添加劑，對果膠不會產(chǎn)生任何化學(xué)副作用，得到的果膠質(zhì)量穩(wěn)定，實用價值高，本實驗選取的最優(yōu)酸提取劑為酒石酸溶液。

由表1可知，pH越小，提取液顏色越深，表示果膠和色素都很好地溶解在了酸液里面，隨著pH的逐漸增加，提取液顏色越來越淺，提取效率越來越低，pH等于1.5的酒石酸溶液提取果膠的得率最高。分析果膠得率不同的原因是一一當(dāng)pH過低時，果膠可能因為溶液酸度過高，導(dǎo)致發(fā)生果膠分子過分水解從而致使產(chǎn)率降低;當(dāng)pH過高時，溶液酸度不足，百香果果皮中的果膠聚合物無法完全酸解成果膠分子被提取液提取，從而導(dǎo)致在后續(xù)用乙醇溶液醇沉降解所得到的果膠，果膠產(chǎn)率降低。故本實驗選取的最優(yōu)酸試劑pH為1.5。

由表1可知，微波提取Smin時果膠得率最高。微波時間太短，反應(yīng)不充分，致使果皮中的果膠無法被提取完全;微波時間太長，容易導(dǎo)致提取液溫度過高，從而使部分果膠降解，產(chǎn)率下降，在實際操作過程中微波時間過長也以引起溶液暴沸濺出。故本實驗選取的最優(yōu)微波提取時間為5min。

由表1）可知，微波功率為700W時提取的果膠得率最大。分析其中的原因，微波提取功率過低時，產(chǎn)生的熱量不足，從而果膠無法充分水解;微波提取功率過高時，會導(dǎo)致提取液溫度迅速上升，熱傳遞過程太過劇烈會使果粉中的半乳糖醛酸聚合物的α-1，4糖苷鍵迅速裂解，也會使果膠分子中的α一1，4糖苷鍵因熱效應(yīng)傳導(dǎo)過度而裂解，導(dǎo)致果膠分子脫酯降解，從而使果膠產(chǎn)率降低。故本實驗選取的最優(yōu)微波提取功率為700W。

由表l可知，料液比為1：15時果膠得率最大。這可能是因為料液比過小時，酒石酸溶液用量少，與百香果果皮粉的有效接觸面積較小，不有利于果皮中的果膠溶解到提取液中;當(dāng)料液比增大時，稀釋了提取液中的果膠導(dǎo)致濃度降低，乙醇沉降果膠的能力降低，料液比的增加會影響果膠提取率稍有下降。故本實驗選取的最優(yōu)料液比為1：15。

4 結(jié)論與討論

本文通過實驗研究了酸試劑種類、酸試劑pH、液料比、微波功率、微波時間對果膠得率的影響，通過對多次實驗結(jié)果的反復(fù)分析以及查閱文獻(xiàn)輔助分析結(jié)果，得到四種單因素實驗的最優(yōu)條件。分析結(jié)果得到微波提取百香果果皮果膠的最佳工藝參數(shù)為：pH為1.5的酒石酸溶液，料液比取1：15，微波功率為700W，微波時間為5min。在上述條件下，果膠產(chǎn)率為16.28%。

和傳統(tǒng)酸法相比，微波提取法用時短，提取劑用量小，安全環(huán)保。而且微波法能夠強(qiáng)化百香果中果膠的提取，在最適提取條件下不改變果膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對果膠的質(zhì)量無影響，且果膠得率提高。因此在果膠提取工藝中，微波提取法具有廣闊的應(yīng)用前景。

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[基金項目]本文系2018國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“響應(yīng)優(yōu)化酸法提取百香果果皮果膠的新型工藝研究”（編號：201810349010）支持。

[作者簡介]朱帝（1998-），男，安徽巢湖人，本科，研究方向：藥物制劑;陳采瑩（2000-），女，河南開封人，本科，研究方向：藥物化學(xué)。