水果及其制品中果胶的提取条件研究

庞荣丽 方金豹等

摘 要： 【目的】为研究水果及其制品中果胶的提取条件，【方法】以苹果、香蕉、猕猴桃等为试材，以半乳糖醛酸为标准物质，采用乙醇沉淀、硫酸-咔唑比色法，对果胶提取条件如沉淀剂类型、沉淀剂加入方式、沉淀时间，以及碱提取方式下皂化温度、皂化时间等进行了研究。【结果】结果表明，无水乙醇是提取果胶的适宜沉淀剂，直接加入热的无水乙醇（75 ℃），然后85 ℃水浴沉淀效果最佳；果胶含量随水浴时间延长而增高，但超过10 min后，随水浴时间延长而有所降低。碱提取方式下，果胶含量受皂化时间长短影响不大，皂化时间15 min就能满足测定要求；果胶含量受皂化温度高低影响不大，但在加热条件下果胶测定结果有下降的趋势，尤其是沸腾条件下测定的结果偏低。【结论】确定果胶最佳沉淀条件为用75 ℃无水乙醇在85 ℃水浴条件下沉淀10 min，碱提取方式下最佳皂化条件为室温下提取15 min以上。在此条件下，方法的准确度和精密度高，重复性和再现性均符合相关标准要求。

关键词： 水果及其制品； 果胶； 乙醇； 皂化； 比色法

中图分类号：S66 文献标志码：A 文章编号：1009-9980？穴2013？雪02-0311-06

果胶是半乳糖醛酸（G.A.）的多聚合物，已被广泛应用于糖果、果冻、罐头、饮料等食品中作凝胶剂和增稠剂[1]。原果胶广泛分布于水果、蔬菜等植物中，未成熟果实内的原果胶是初生细胞壁和胞间层的主要组分，也是植物维持一定形态结构的重要物质，对细胞壁的机械强度和物理结构的稳定性起着关键性作用[2]。当果实成熟后，原果胶含量呈下降趋势，而水溶性果胶含量则呈上升趋势，果实逐步软化[3-4]。原果胶不溶于水，但可以在酸、碱、盐等化学试剂及酶的作用下，加水分解转变成水溶性果胶。果胶的提取即不溶性果胶转化为可溶性果胶和可溶性果胶向液相转移的过程，其提取方法主要有盐析法[5]，酸水解法[6]，乙醇沉淀[7]，以及酶法[8]、微波辅助提取[9]、超声波提取[10]等。用盐提取果胶时提取液中常含有铁、铜等金属离子，这些金属离子与硫酸-咔唑产生颜色反应而影响果胶的测定[11]，另外在实验中发现，对淀粉含量高的样品如香蕉[12]等在用酸提取时由于葡萄糖的产生而干扰显色过程，因而方法也受到一定的限制。本文参照国家标准《食品卫生检验方法 理化部分 总则》[13]，采用乙醇沉淀使果胶从样品中沉淀出来，然后加入NaOH使之皂化即脱去甲氧基生成果胶酸钠，再用硫酸-咔唑比色法进行测定，对果胶的沉淀条件、皂化条件进行研究，为制定水果及其制品中果胶物质的测定方法标准提供了科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验样品 考虑到主要水果包含仁果类、核果类、浆果类、柑橘类以及热带和亚热带水果等，以及样品中果胶含量高、中、低水平，选定苹果、山楂、桃、甜樱桃、猕猴桃、橙子、香蕉等新鲜水果以及橙汁、草莓果酱、葡萄汁等水果制品为试验样品，主要采自超市，于2009—2011年进行试验。

1.1.2 试剂 无水乙醇（分析纯）；氢氧化钠（分析纯）。

1.1.3 仪器 水浴振荡器、分光光度计。

1.2 试验方法

1.2.1 方法原理 用无水乙醇沉淀试样中的果胶，在碱性条件下，经水解后生成半乳糖醛酸，然后以半乳糖醛酸为标准物质，用硫酸-咔唑比色法进行测定。

1.2.2 试样制备 果酱及果汁类制品将样品搅拌均匀即可。新鲜水果，取水果样品的可食部分，用自来水和去离子水依次清洗后，用干净纱布轻轻擦去其表面水分。苹果等个体较大的样品采用对角线分割法，取对角可食部分，将其切碎，充分混匀；葡萄等个体较小的样品可随机取若干个体切碎混匀。用四分法取样或直接放入组织捣碎机中制成匀浆。少汁样品可按一定质量比例加入等量去离子水。将匀浆后的试样冷冻保存。

1.2.3 果胶提取条件试验 称取1.0～5.0 g（精确至0.001 g）匀浆后的试样于50 mL刻度离心管中，加入少量滤纸屑，进行果胶提取条件研究。设沉淀剂加入方式（①先加10 mL水，再加25 mL热无水乙醇（75 ℃）；②直接加35 mL63%无水乙醇；③直接加35 mL热63%无水乙醇（75 ℃）；④直接加35 mL热无水乙醇（75 ℃），然后85 ℃水浴，共4个处理，3次重复）、沉淀时85℃水浴时间（5、10、20、30 min，共4个处理，3次重复）、皂化时间（15、30、60、120、180 min，共5个处理，3次重复）、皂化温度（室温、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、沸腾100 ℃，共7个处理，3次重复）为果胶提取条件试验。

1.2.4 果胶提取液的测定 果胶提取液的测定采用硫酸-咔唑比色法，具体测定条件和计算方法见参照文献[7]的方法。

1.3 方法技术参数

以香蕉、猕猴桃、桃、甜樱桃、橙汁、葡萄汁等为试材，按照国家有关测定方法标准的要求[14-15]，对方法的准确度、重复性和再现性等进行了测试。

2 结果与分析

2.1 沉淀条件的确定

2.1.1 沉淀剂的选择 果胶的提取与测定中用到的沉淀剂主要有两类，一是电介质如NaCl和CaCl2，二是有机溶液如甲醇、乙醇、丙酮等。用电介质等金属盐类沉淀果胶，其杂质含量较高，会干扰或掩盖比色测定时形成的紫红色络合物，而甲醇和丙酮具有一定的毒性，因此本方法采用乙醇作为果胶沉淀剂。

2.1.2 沉淀剂加入方式的确定 沉淀剂乙醇的加入方式对样品中果胶的提取是否完全非常重要，不同加入方式（①先加10 mL水，再加25 mL热无水乙醇（75 ℃）；②直接加35 mL 63%无水乙醇；③直接加35 mL热63%无水乙醇（75 ℃）；④直接加35 mL热无水乙醇（75 ℃） ，然后85 ℃水浴（4个处理，3次重复）下进行果胶测定结果的方差分析和多重比较见表1。由表1可见，苹果、香蕉、猕猴桃和桃样品经不同乙醇加入方式处理后，果胶含量测定结果不同，其中处理④>处理①>处理②和处理③。苹果、猕猴桃、桃样品处理④测得的果胶含量与处理②和处理③的结果差异均达到极显著水平，与处理①的结果差异达到显著水平。香蕉样品处理④测得的果胶含量与处理②的结果差异均达到极显著水平，与处理③的结果差异达显著水平，与处理①的结果差异不显著。因而确定处理④“直接加35 mL热无水乙醇（75 ℃），然后85 ℃水浴”为本方法的沉淀条件中沉淀剂最佳加入方式。

2.1.3 85℃水浴时间的确定 水浴时间对样品中果胶的沉淀非常重要，在一定时间内样品中果胶沉淀是否完全与样品中果胶含量和样品本身理化特性有关，85 ℃水浴不同时间（① 5 min、② 10 min、③ 20 min、④ 30 min 4个处理，3次重复）下果胶测定结果的方差分析和多重比较见表2。可以看出，果胶含量受85 ℃水浴时间长短影响较大。如苹果和香蕉样品85 ℃条件下水浴10 min与水浴5 min的测定结果差异达极显著水平，与水浴20 min和水浴30 min的测定结果差异不显著。桃样品85 ℃条件下水浴10 min与水浴5 min和水浴30 min的测定结果差异达极显著水平，与水浴20 min的测定结果差异不显著。猕猴桃样品果胶含量受85 ℃水浴时间长短影响不大，测定结果差异均不显著，但猕猴桃和苹果、香蕉、桃等样品一样也表现出一致的规律，即85 ℃水浴10 min的处理测得的果胶含量最高，即在10 min内，果胶含量随水浴时间延长而增高，但超过10 min后，果胶含量随水浴时间延长而有所降低。因而，确定“85 ℃水浴10 min”为本方法的沉淀条件中的85 ℃水浴时间。

2.2 碱提取方式下皂化条件的确定

2.2.1 皂化时间对果胶测定的影响 果胶从样品中沉淀出来，加入NaOH使之皂化，皂化是否完全将会影响到果胶含量的测定结果，皂化时间（15、30、60 、120、180 min 5个处理，3次重复）试验结果见图1。由图1可以看出，果胶含量受皂化时间长短影响不大。香蕉和橙子2个样品检测结果基本一致，在皂化时间15 min和180 min之间，果胶测定结果变化不明显，说明15 min的皂化时间已能满足多数样品的测定要求，为保险起见，本方法将皂化时间定为至少15 min。

2.2.2 皂化温度对果胶测定的影响 为了确定皂化温度对果胶测定的影响，进行了皂化温度（室温、50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃、沸腾7个处理，3次重复）试验，结果如图2所示。由图2可以看出，果胶含量受皂化温度高低影响不大。香蕉和橙子2个样品测定结果一致，在皂化条件为室温至沸腾之间，果胶测定结果变化不明显，但在加热条件下果胶测定结果有下降的趋势，尤其是沸腾条件下测定结果偏低，说明果胶皂化过程不宜加热，室温条件即能满足测试要求，本方法将适宜的皂化温度定为室温。

2.3 样品测定

2.3.1 准确度（添加回收试验） 以桃和草莓果酱为试验样品，由农业部果品及苗木质量监督检验测试中心（郑州）等5家实验室按照标准要求对方法的准确度进行了试验，回收率试验测定结果见表3。可以看出，试验结果为在不同时期、不同实验室，不同样品添加回收率都较高，桃添加回收率范围为86.5%～95.1%，草莓果酱添加回收率范围为86.8%～96.3%，表明本方法准确度良好，符合测定方法标准的基本要求[14]。

2.3.2 精密度 由同一操作者用相同的前处理和设备，在短时间内对香蕉、猕猴桃、桃、甜樱桃、橙汁、葡萄汁等不同样品中的果胶含量进行了重复测定，结果见表4。葡萄汁样品变异系数最高（4.38%），其余样品变异系数均低于4.0%，说明本方法精密度高，符合测定方法标准的基本要求[14]。

2.3.3 重复性和再现性 采用桃、香蕉、猕猴桃、山楂、草莓果酱、橙汁等6种代表性试材，按照标准要求[15]由农业部农产品质量监督检验测试中心（郑州）等5家实验室对方法的重复性和再现性进行试验，比对试验统计结果见表5。结果表明，方法重复性变异系数为1.19%～2.88%，再现性变异系数为2.30%～4.39%，都小于5.0%，符合测定方法标准的基本要求。

3 讨 论

研究过程中发现，新鲜水果和水果制品中含有较多的糖分，而应用硫酸咔唑反应比色测定果胶时，试样的提取液必须是不含糖分的溶液，糖分的存在，对硫酸—半乳糖醛酸混合液的咔唑呈色引起较大的干扰，而使测定结果偏高，这与文献[16]中所列的注意事项相符。因此应尽量洗涤除去糖分，可通过增加洗涤果胶沉淀的次数来达到。可用糖分的穆立虚反应法检验提取液是否含有糖分，即取提取液0.5 mL注入小试管中，加入5%α-萘酚的乙醇溶液2～3滴，充分混匀，此时溶液稍有白色浑浊，然后使试管稍稍倾斜，沿管壁慢慢加入浓硫酸1 mL（注意水层与浓硫酸不可混和），将试管稍予静置后，若在两液层的界面不产生紫红色色环，则证明提取液中不含有糖分。

另外，在试验过程中，还将试验结果与酸提取方式进行了比较，结果发现对于果胶含量较低的样品如橙汁、草莓酱等，用碱提取和用酸提取效果差异不明显，而果胶含量较高的样品（如苹果、红枣等），碱提取条件下测定的结果偏低，这可能是原果胶含量高的样品用碱提取不完全的缘故，说明碱提取方式还存在一定的局限性。这就需要对果胶的提取条件进行更深入的研究，以确定不同样品果胶提取的适宜方式（如碱提取方式和酸提取方式等），为果胶的测定方法标准的制定提供更科学的理论依据。

4 结 论

根据试验结果，认为水果及其制品中果胶含量的测定中果胶提取条件为：最佳沉淀条件为用热的无水乙醇（75 ℃）作为沉淀剂，在85 ℃水浴条件下沉淀10 min；在碱性提取条件下，最佳皂化条件为常温下皂化15 min以上。该试验条件下方法的准确度、精密度、重现性和再现性均能达到相关标准要求。

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