超声波辅助提取桔子皮中果胶的研究

岳贤田

（南京化工职业技术学院，江苏南京 210048）

超声波辅助提取桔子皮中果胶的研究

岳贤田

（南京化工职业技术学院，江苏南京 210048）

讨论了利用超声波辐射萃取法从桔皮中提取果胶的不同因素的影响，通过实验确立了超声波条件下提取果胶的最佳工艺条件为：用盐酸调pH值为1.8，用水作为溶剂，料液比为1∶20，超声功率为600 W，作用时间为40 min，乙醇浓度为60%，提取率可达到20.8%。

超声波；果胶：桔皮

Abstract：The effeet of various factors to pection from orange peel by supersonic wave extraction are discussed，the optimum conditions of pection from orange peel with supersoinic wave extraction are obtained，the pH value of extarction is 1.8 with HCl，used water as solvent，solid－liquid ratio is 1∶20，supersonic wave power is 600 W，acting time is 40 min，the concentration of ethanol is 60%，the output ration of pection can achieves 20.8%on this optimum conditions.

Key words：supersonic wave；pectin；orange peel

果胶是人体七大营养素中膳食纤维的主要成分，具有良好的凝胶性和乳化稳定性，在食品工业中应用广泛，也是医药和化妆品工业不可缺少的辅料。可作为果酱冻类、冰淇淋及果汁的稳定剂、乳化剂和增稠剂。果胶是铅、汞和钴等金属中毒的良好解毒剂和预防剂，果胶及果胶的铝盐可抑制肠道对胆固醇和三酸甘油酯的吸收，可用作动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗［1］。果胶主要是从植物组织中提取的，常用的方法有铝盐盐析法、离子交换法、微生物法等［2］。

超声波是频率高于人耳所能听到频率范围的声波，频率一般在20 kHz以上。超声波在水中传播，可以产生能释放巨大能量的激化和突发，即“空化效应”。超声“空化效应”可以产生高达数百个大气压的局部瞬间压力，形成冲击波，使固体表面及液体介质受到极大冲击力，从而破碎细胞，这是超声应用于果胶原料破壁的理论基础［3］。本研究对桔皮进行超声波萃取，萃取出来的果胶成分，经用乙醇洗涤沉淀后，干燥处理得到果胶。系统研究萃取过程中，不同萃取剂、不同溶剂、超声时间、超声功率、液料比、乙醇浓度及提取液pH值对果胶产率的影响。

1 实验仪器、试剂及方法

1.1 实验仪器

KQ－100B型超声波清洗器，SHB循环水式多用真空泵，2K－2BS电热真空干燥箱。

1.2 实验试剂

盐酸，硫酸，亚硫酸，硝酸，草酸，乙醇，活性炭，甲醇，乙酸乙酯，丙酮，以上皆为分析纯。

1.3 实验方法

称取100 g的桔皮，用清水洗净后放入烧杯中，加入蒸馏水，加热至90℃后保持10 min，使酶失去活力。水冲洗后切成3～5mm的颗粒，热水漂洗3～5次，以钝化果胶酶的活性，并除去原料中的苦涩物质、色素以及残余的糖酸等杂质。对预处理后的原料按照一定液料比和pH值，在一定超声频率和作用时间内提取果胶。将提取液过滤，在滤液中加入活性炭，进行脱色，脱色后过滤，待滤液冷却后在不断搅拌下加入乙醇（用量约等于滤液体积）进行醇析，经过滤得沉淀，将沉淀放入真空干燥箱中干燥制得果胶产品。

2 结果及讨论

2.1 不同萃取剂对果胶提取率的影响

选用pH值为2.0，浓度均为80%的盐酸、硫酸、硝酸、亚硫酸、草酸作为水解酸，料液比（秸皮的质量与水的体积比，全文同）1∶15，在超声功率500 W和作用时间50 min条件下，进行超声波提取，结果见表1。

表1 不同萃取剂对果胶提取率的影响

由表1可知，用盐酸作为萃取剂果胶的提取率最高，这跟盐酸在电离过程中，只产生氢离子和氯离子，氯离子只与Ag+产生沉淀，很难跟其他离子形成沉淀物，避免了其他杂质的生成。

2.2 不同溶剂对果胶提取率的影响

用盐酸调节pH值为2.0，在其它条件不变的情况下，考虑不同溶剂对桔皮果胶提取率的影响，结果见表2。

表2 不同溶剂对果胶提取率的影响

由表2可知在超声波条件下，用水作为溶剂提取率可达到20.3%，由于正丁醇和乙醇用量比较大，从成本考虑一般不用。

2.3 不同料液比对果胶提取率的影响

用盐酸调pH值为2.0，用水作为溶剂，在其它条件不变的情况下，考察不同料液比对果胶提取率的影响，结果见表3。

表3 不同料液比对果胶提取率的影响

从表3可知，料液比为1∶20，果胶提取率可达到19.8，料液比过大，不利于果胶质形成果胶，难以转移到液相中，且过滤困难；料液比过小，溶液中所含果胶浓度低，加醇沉淀后转化成果胶的量相应下降。

2.4 超声波功率对果胶提取率的影响

用盐酸调pH值为2.0，用水作为溶剂，料液比为1∶20，其它条件不变的情况下，考察不同超声波功率对果胶提取率的影响，结果见表4。

表4 超声波功率对果胶提取率的影响

从表4可知，在固定时间内，超声功率较低时，萃取液的温度低，果胶质水解不充分，果胶产率不高。随着超声波功率的提高，促使桔皮中的不溶性果胶更快的水解成可溶性果胶；但功率过高时桔皮中的果胶水解过于强烈，使得果胶裂解成多糖分子，从而使果胶产率下降。从上述实验结果来看，最佳超声波功率为600 W。

2.5 超声时间对果胶提取率的影响

用盐酸调pH值为2.0，用水作为溶剂，料液比为1∶20，超声波功率为600 W，其它条件不变的情况下，考察超声波作用时间对果胶提取率的影响，结果见表5。

表5 超声辐射时间对果胶提取率的影响

由表5可知，随着时间的延长果胶提取率增加，加热时间为40 min时果胶提取率达到最大值。时间继续延长，果胶提取率下降，因为溶液中的果胶质在高温的酸性条件下发生了降解，破坏了果胶的提取。

2.6 乙醇浓度对果胶提取率的影响

用盐酸调pH值为2.0，用水作为溶剂，料液比为1∶20，超声波功率为600 W，作用时间为40 min，其它条件不变的情况下，考察不同乙醇浓度对果胶提取率的影响，结果见表6。

表6 乙醇浓度对果胶提取率的影响

从表6可知，当溶液中乙醇浓度为60%时，果胶产率最高。乙醇浓度低时，果胶沉淀中水分含量相对较高，在干燥过程中会发生反应，使颜色变深。乙醇浓度高时，果胶沉淀中总含水量低，得到的果胶色泽浅，质量较好；但乙醇浓度过高，必然使成本增高，而且乙醇浓度升高至60%后提取率反而下降。

2.7 pH值对果胶提取率的影响

用水作为溶剂，料液比为1∶20，超声波功率为600 W，作用时间为40 min，乙醇浓度为60%，其它条件不变的情况下，考察不同的pH值对桔皮果胶提取率的影响，结果见表7。

表7 pH值对果胶提取率的影响

从表7可知，在pH值为1.8时，提取率达到20.8%。溶液pH值过高，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。溶液pH值过低，提取时间缩短，造成果胶进一步分解，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。因为酸量的增加会导致部分纤维素、半纤维素分解，使果胶中己糖和戊糖的含量增加，影响果胶品质。

3 结论

利用单因素实验得出微波法提取果胶的最佳工艺条件为用盐酸调pH值为1.8，用水作为溶剂，料液比为1∶20，超声波功率为600 W，作用时间为40 min，乙醇浓度为60%，提取率可达到20.8%。利用超声波萃取法提取桔皮果胶可以大大缩短提取时间，具有成本低、工艺简便、投资少、提取效率高、环境污染小和安全无毒等优点，为综合利用资源及利用超声波方法提取桔皮中有效天然成分果胶提供一条途径。

［1］Marshall L Fishman，Hoa K Chau，Peter Hoagland，et al.Characterization of pectin，flash－extracted from orange albedo by microwave heating，under pressure［J］.Carbohydrate Research，1999，（1）：126－138.

［2］S Yeoh，J Shi，T A G.Langrish.Comparisons between different techniruws for water－based extraction of pectin from orange peels［J］.Desellination，2008，（1）：229－237.

［3］Wendee－Dee Chiang，Chieh－Jen Shih，Yarr H wa Chu.Function properties of soy protein hydrolysis produced from a continuous membrane reactor system［J］.Food Chemistry，1999，65：189－194.

Study on Extraction of Pectin with Supersonic Wave from Orange Peel

YUE Xian－tian
（Nanjing Institute of Chemical Vovational and Technology，Nanjing 210048，China）

TQ420.6

A

1003－3467（2010）19－0041－03

2010－07－01

岳贤田（1980－），男，硕士，工程师，从事绿色化工研究工作，电话：15051804879。