复合磷酸盐法预处理西瓜皮制备低酯果胶工艺优化

叶 华，曹玲玲

(安徽科技学院食品药品学院，安徽 凤阳 233100)

复合磷酸盐法预处理西瓜皮制备低酯果胶工艺优化

叶 华，曹玲玲

(安徽科技学院食品药品学院，安徽 凤阳 233100)

以西瓜皮为原料，研究复合磷酸盐法预处理西瓜皮制备低酯果胶的工艺条件。实验结果表明从西瓜皮中提取低酯果胶的最佳条件：质量分数2%的磷酸钠、质量分数0.9%的磷酸氢二钠、质量分数0.3%的焦磷酸钠、质量分数0.6%的六偏磷酸钠配比的复合磷酸盐预处理，脱酯pH10、脱酯温度15℃、脱酯时间0.5h。在此条件下，低酯果胶得率5.07%，甲氧基含量4.49%，脱酯效果较好。

西瓜皮；复合磷酸盐；低酯果胶

西瓜(Citrullus lanatus)又名夏瓜、寒瓜、水瓜等，属于葫芦科，原产非洲。我国种植西瓜有1800多年的历史，由于最初由“丝绸之路”从西域引进，故名西瓜[1]。西瓜皮营养极为丰富，含各类糖、氨基酸、番茄红素、胡萝卜素、维生素及矿物质元素等，具有很高的药用和食用价值[2]。在日常生活中，人们大多只食用瓜囊，而将西瓜皮作为废弃物丢弃，不仅污染环境，还浪费西瓜皮的良好资源。因此，对西瓜皮的回收利用已让很多学者产生兴趣。近年来很多学者对西瓜皮果胶的提取工艺进行了研究[3-6]，以期开发果胶新资源。

果胶按果胶酯化程度将其分为两类：高酯果胶(HMP)和低酯果胶(LMP)。低酯果胶又包括普通型低酯果胶(LMP)和酰胺化低酯果胶(ALMP)[7]。低酯果胶广泛用于低糖制品生产，它的应用更趋向于高档保健制品[8-9]，低酯果胶还能有效地阻止人体对铅等有害金属元素的吸收[10-11]。因此低酯果胶食品的需求量将呈增长趋势，对低酯果胶食品的研究和开发将具有不可估量的市场前景。尽管可以从大量植物中获得果胶，但是商品果胶的来源是非常有限的，而且天然存在的果胶主要是高酯果胶，因此需要开发其他果胶资源和改造现有果胶以获得理想品质的低酯果胶。

由于传统的低酯果胶的制备方法都是将果胶成品进行酶法、氨法等方法降酯，工艺流程复杂、耗时等不利因素不但提高了成本还降低了生产效率。本实验采用复合磷酸盐法预处理结合氨法脱酯从中西瓜皮直接提取低酯果胶，与普通的化学法相比不仅简化了工艺流程，还提高了生产效率。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

西瓜 市售。所用试剂均为分析纯。

ZK-82A型真空干燥箱 上海市实验仪器总厂；MF-2485EGS海尔微波炉 青岛海尔微波制品有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；LXJ-ⅡB低速大容量多管离心机 上海安亭科学仪器厂； HH显数恒温水浴锅 金坛市金城国胜实验仪器厂；FA2104N电子天平 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

西瓜皮原料清洗→灭酶(100℃，3min)→复合磷酸盐破壁处理→酸萃取→脱色→碱脱酯→乙醇沉淀→干燥→成品

1.2.2 操作要点

灭酶：新鲜的西瓜皮原料清洗后在沸水中煮制3min进行灭酶，钝化果胶酯酶，捞出沥干，在6 0℃干燥24h，然后切碎至3～5mm粒度。

破壁处理：将经过灭酶处理的西瓜皮粒10g，用不同配比的复合磷酸盐浸泡，静置2 4 h后，9 0℃水浴30min，取出后立即用清水冲洗至无色，备用。

酸萃取：经过正交试验得出最优复合磷酸盐配比方案，在经过此处理的西瓜皮中加入0.3mol/L的盐酸，以浸没瓜皮为宜，调整pH2.0～2.5左右，然后加热至90℃，保温水解20min，微波处理15min，使原果胶变为水溶性果胶而溶于水中，趁热用尼龙纱布过滤，得到水溶性果胶提取液。

脱色：在滤液中加入质量浓度为1.0g/100mL的活性碳于80℃加热20min进行脱色，趁热用布氏漏斗抽滤。

1.2.3 正交试验设计

1.2.3.1 复合磷酸盐正交试验设计

参考刘玉杰[12]复合磷酸盐配比方法(其中百分比为原料用量的质量百分比)，设计L9(34)正交试验，其因素水平表见表1。

表1 复合磷酸盐正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design for the optimization of the formulation of compound phosphates

1.2.3.2 低酯果胶制备正交试验设计

由于从西瓜皮中提取的果胶是高酯果胶，而想要得到低酯果胶必须进行脱酯处理，本实验中采用复合磷酸盐预处理西瓜皮后，经酸萃取，得到果胶溶液，然后直接进行氨法脱酯，制备低酯果胶。

以复合磷酸盐、脱酯pH值、脱酯温度、脱酯时间4个因素进行L9(34)正交试验。氨法脱脂的条件是参考刘文等[13]设定的。正交试验因素水平表见表2。

表2 低酯果胶制备正交试验因素水平表Table 2 Factors and levels in the orthogonal array for the optimization of compound phosphates formula and deesterification conditions

1.2.4 测定方法

果胶含量测定：采用果胶酸钙重量法[14]。

甲氧基含量的测定：参照雷激等[15]的测定方法。

1.2.5 果胶得率的计算

1.2.6 数据处理

利用SAS软件对正交试验结果数据进行处理并进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 复合磷酸盐正交试验结果

根据表1进行复合磷酸盐配比正交试验，验证平行实验三次取平均值，试验结果见表3。从结果可以看出，不同磷酸盐对果胶得率的影响因素主次为D＞B＞A＞C，即六偏磷酸钠＞磷酸氢二钠＞磷酸钠＞焦磷酸。最佳工艺条件是A1B3C1D2，即2%的磷酸钠、0.9%的磷酸氢二钠、0.3%的焦磷酸钠、0.6%的六偏磷酸钠。

对此进行验证实验，做三次平行实验，取平均值，结果表明：用A1B3C1D2即2%的磷酸钠、0.9%的磷酸氢二钠、0.3%的焦磷酸钠、0.6%的六偏磷酸钠配比的复合磷酸盐处理，高酯果胶得率达到9.60%，高于

正交试验各个试验值。因此，可以说明A1B3C1D2是预处理最佳工艺条件。

2.2 低酯果胶制备正交试验结果

2.2.1 正交试验结果

以复合磷酸盐、脱酯p H、脱酯温度、脱酯时间4个因素进行L9(34)正交试验。每组做3次平行试验，取平均值，计算低酯果胶得率和低酯果胶甲氧基含量，结果见表4。然后根据表4数据利用SAS软件分别进行低酯果胶得率和甲氧基含量分析处理，确定最佳低酯果胶制备条件。

表4 低酯果胶制备正交试验结果表Table 4 Arrangement and experimental results of the orthogonal array for the optimization of compound phosphates formula and deesterification conditions

2.2.2 低酯果胶得率的数据分析

根据表4低酯果胶得率相关数据，利用SAS软件对实验数据进行处理，结果见表5。

模型的F值为29.25，P＜0.0001，大于0.01水平上的F值，由此可知，模型有效，此次评定的结果是可靠的。F值为39.63，P＜0.0001，可认为在0.01水平上是极其显著的，因此A复合磷酸盐的3个水平对低酯果胶得率的影响有极显著性差异；F值为62.17，P＜0.0001，小于在0.01水平上的F值，因此B脱酯pH的3个水平对低酯果胶得率的影响有极显著性差异；F值为15.46，P＝0.0002，小于在0.01水平上的F值，因此C脱酯温度的3个水平对低酯果胶得率的影响有极显著性差异；F值为27.32，P＜0.0001，小于在0.01水平上的F值，因此D脱酯时间的3个水平对低酯果胶得率的影响有极显著性差异；由上表还可说明各因素对低酯果胶得率的影响大小。比较F值大小：FB＞FA＞FD＞FC，因此，各因素对低酯果胶得率的影响程度大小次序为B＞A＞D＞C，即脱酯pH＞复合磷酸盐＞脱酯时间＞脱酯温度。

表5 低酯果胶得率模型的显著性分析表Table 5 Variance analysis for the LMP yield

用SAS软件进行多重比较分析，结果表明：复合磷酸盐的第3个水平对低酯果胶提取率的影响极为显著，效果最好；pH值的第2个水平对低酯果胶提取率的影响极为显著；温度的第2个水平对低酯果胶提取率的影响极为显著；时间的第1个水平对低酯果胶提取率的影响极为显著。因此低酯果胶提取的最佳条件是A3B2C2D1。

2.2.3 甲氧基含量的数据分析

表6 甲氧基含量模型的显著性分析表Table 6 Variance analysis for the methoxyl content

模型的F值为17.57，P＜0.0001，大于0.01水平上的F值，由此可知，模型有效，此次评定的结果是可靠的。F值为27.30，P＜0.0001，可认为在0.01水平上是极其显著的，因此A(复合磷酸盐)的3个水平对甲氧基含量的影响有极其显著性差异；F值为39.41，

P＜0.0001，小于在0.01水平上的F值，因此B(脱酯pH值)的3个水平对甲氧基含量的影响有极其显著性差异；F值为0.87，P值为0.4389，大于在0.05水平上的F值，因此C(脱酯温度)的3个水平对甲氧基含量的影响无显著性差异；F值为2.78，P值为0.0920，大于在0.05水平上的F值，因此D(脱酯时间)的3个水平对对甲氧基含量的影响无显著性差异；由上表还可说明各因素对甲氧基含量的影响大小。比较F值大小：FB＞FA＞FD＞FC，因此，各因素对甲氧基含量的影响程度大小次序为B＞A＞D＞C，即脱酯pH值＞复合磷酸盐＞脱酯时间＞脱酯温度。

用SAS软件进行多重比较分析，结果表明：复合磷酸盐的第3个水平对甲氧基含量的影响极为显著；脱酯pH值的第2个水平对甲氧基含量的影响极为显著；温度的3个水平对甲氧基含量的影响都不显著；时间的第1、3个水平对果胶提取率的影响显著；因此提取低酯果胶的最佳条件是A3B2C1,2,3D1,3。

2.2.4 低酯果胶提取最佳条件

考虑低酯果胶得率和甲氧基含量两个指标，综合以上两个分析结果，确定从西瓜皮中提取低酯果胶的最佳条件是A3B2C2D1，即2%的磷酸钠、0.9%的磷酸氢二钠、0.3%的焦磷酸钠、0.6%的六偏磷酸钠配比的复合磷酸盐预处理，脱酯pH10、脱酯温度15℃、脱酯时间0.5h。

验证实验结果表明：在该最佳条件下，低酯果胶得率为5.07%，测得的甲氧基含量为4.49%。

3 结 论

利用复合磷酸盐预处理西瓜皮制备低酯果胶的最佳工艺条件：以2%的磷酸钠、0.9%的磷酸氢二钠、0.3%的焦磷酸钠、0.6%的六偏磷酸钠配比的复合磷酸盐预处理，脱酯pH10、脱酯温度15℃、脱酯时间0.5h，在此条件下低酯果胶得率为5.07%，甲氧基含量为4.49%。本实验方法操作简单，具有可行性。

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Extraction of Low-methoxyl Pectin from Watermelon Peel Pretreated with Compound Phosphate

YE Hua，CAO Ling-ling
(College of Food and Drug, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China)

This paper reports the orthogonal array optimization of the extraction of low-methoxyl pectin (LMP) from watermelon peel pretreated with compound phosphates. The optimum procedure for LMP extraction were determined to be based on material pretreatment with compound phosphates consisting of sodium phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium pyrophosphate and sodium hexametaphosphate added at 2%, 0.9%, 0.3% and 0.6%, respectively and subsequent deesterification for 0.5 h at pH 10 at 15 ℃. Under the optimized conditions, the yield of LMP was 5.07% and the methoxyl content was 4.49% in the obtained LMP.

watermelon peel；compound phosphates；low-methoxyl pectin

TS202.3

A

1002-6631(2010)10-0175-04

2009-08-07

安徽科技学院人才引进项目(ZRC2007124)

叶华(1981—)，讲师，硕士，研究方向为食品生物技术。E-mail：yehua_2004@163.com