超声波辅助酸法提取柚皮果胶生产工艺的研究*

朱英莲 田继远

（青岛农业大学食品科学与工程学院,山东青岛266109）

超声波辅助酸法提取柚皮果胶生产工艺的研究*

朱英莲**田继远

（青岛农业大学食品科学与工程学院,山东青岛266109）

以柚皮为原料，研究了料液比、超声功率、超声温度、超声时间对柚皮果胶提取得率的影响，在单因素试验的基础上通过正交试验设计优化柚皮果胶的提取工艺条件。结果表明，柚皮果胶提取的最佳工艺条件：料液比1 g∶15 mL，超声功率150 W，超声温度为80℃，超声时间为40 min。采用优化工艺提取果胶，产品总得率达22.76%。

超声波；柚皮；果胶；提取

果胶因其具有良好的凝胶、增稠、稳定等特性被广泛用于食品工业。果胶是一种应用价值高和安全无毒的食品添加剂。果胶具有某些重要的生理功能，如降低血清胆固醇、血糖含量，刺激噬菌细胞和巨噬细胞。果胶还具有良好的抗腹泻、抗癌、减肥、降低血糖的作用。我国每年约消耗2 000 t果胶，其中约80%靠进口，价格远高于国产果胶，因此发展我国的果胶生产行业极为迫切。柚皮中果胶主要存在于内果皮中，含量丰富，凝胶强度高。干柚皮中果胶含量可达10%～30%，柚子鲜食和加工下脚料的柚皮数量约占柚子产量的50%。目前，在我国，每年有上亿吨的柚皮被当作生活垃圾废弃，不仅造成资源极大浪费，而且污染了环境，因此对该资源进行综合利用很有必要。

传统的酸提取法是提取果胶最常用的方法，但提取时间较长，提取率较低。超声波是频率高于20 kHz的机械波，它在传播时可产生空化现象，有利于天然产物的辅助提取。本试验主要研究超声波辅助酸法提取柚皮果胶的生产工艺，为柚皮的有效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干柚皮；无水乙醇，分析纯；浓硫酸，分析纯；盐酸，分析纯。

1.2 仪器与设备

精密电子天平，多利斯仪器系统有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏试验设备有限公司；RE-52旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂；循环水式多用真空泵，郑州长城科工贸有限公司；KH-600DY超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 柚皮果胶的提取

干柚皮粉碎，称取10柚皮粉于90℃水浴中灭酶5 min～8 min，以防止果胶被破坏。然后放入酸解容器中，加一定体积的清水，用0.1 mol/L的盐酸调pH值为2.0。把酸解容器放入超声波清洗器，调整超声波的功率和温度进行酸提取一定时间。提取完毕真空浓缩，加入体积浓度95%乙醇沉淀，离心取沉淀，干燥称重，计算果胶得率。

果胶得率=果胶的质量／柚皮的质量×100%。

1.3.2 超声波辅助酶法提取柚皮果胶的单因素试验

1.3.2.1 料液比的影响

选取超声温度为80℃，超声时间为60 min，料液比（g∶mL）分别取1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35。

1.3.2.2 超声功率的影响

选取浸提温度为80℃，浸提时间为60 min，料液比为1g∶20mL，超声功率分别取50W、100W、150 W、200 W、250 W、300 W。

1.3.2.3 超声温度的影响

选取超声时间为60 min，料液比为1 g∶20 mL，超声温度分别取40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃。

1.3.2.4 超声时间的影响

选取超声温度为80℃，料液比为1g∶20mL，超声时间分别取20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min、80 min。

1.3.3 利用正交试验优化提取工艺

在单因素试验的基础上，运用L9（34）正交表，以柚皮果胶得提取得率作为考察指标，以料液比、加酶量、酶解时间、酶解温度作为4个因素进行正交试验设计，确定柚皮果胶提取的最佳工艺参数。

2 结果与分析

2.1 提取条件的单因素试验

2.1.1 料液比对柚皮果胶提取率的影响

料液比对柚皮中果胶提取率的影响见图1。由图1可知，在料液比1 g∶15 mL之前，随提取液体积的增大，果胶提取得率越高，因为料液比过小，不易于果胶析出；但当料液比大于1 g∶15 mL时，其果胶提取得率逐渐下降，因为溶剂过多，影响超声空化作用，使提取率下降。因此料液比选择1 g∶15 mL左右较为适宜。

图1 料液比对果胶得率的影响

2.1.2 超声功率对柚皮果胶提取率的影响

超声功率对柚皮中果胶提取率的影响见图2。由图2可知，随着超声功率的增大，果胶得率迅速增加，因为功率越大，超声空化作用越明显，柚皮与提取液混合越均匀，分子扩散速度越大，所以果胶溶出速度越快。当超声功率超过150 W时，随着功率的增大，果胶得率继续增加，但增加缓慢。考虑到功率过大能耗随之增加，因此选择功率为150 W左右较适宜。

图2 超声功率对果胶得率的影响

2.1.3 超声温度对柚皮果胶提取率的影响

超声温度对柚皮中果胶提取率的影响见图3。由图3可知，在40℃～60℃温度范围内，果胶得率随超声温度的升高无明显变化；60℃～90℃之间，果胶得率随超声温度的升高增加明显增加；温度在90℃～100℃之间，果胶得率明显下降，因为果胶在这个温度阶段容易裂解，产量下降。因此超声温度应该控制在80℃左右为宜。

图3 超声温度对果胶提取得率的影响

2.1.4 超声时间对果胶提取率的影响

超声时间对柚皮中果胶提取率的影响见图4。由图4可知，在20 min～40 min超声时间范围内，柚皮果胶得率随时间的延长明显提高；当40 min以后，随着时间的延长，果胶得率提高的幅度很小。提取时间过长会导致果胶分解颜色变深，不仅降低产率，还会影响质量。因此本研究采取超声时间为40 min。

图4 超声时间对果胶得率的影响

2.2 正交试验结果及分析

正交试验因素水平设计见表1，试验结果见2。

表1 正交试验因素水平表

由表2的可知，影响柚皮果胶提取得率的因素主次顺序为：C＞A＞B＞D，即超声温度＞料液比＞超声功率＞超声时间。综合各因素得出柚皮果胶最佳提取工艺条件为：料液比1 g∶15 mL，超声功率150 W，超声温度80℃，超声时间40 min。在此条件下进行验证试验，得到柚皮果胶的提取率达到22.76%，因此确定此条件为提取柚皮果胶的最优因素组合。

表2 正交试验设计及结果

3 结论

通过单因素及正交试验表明，超声波辅助酸法提取柚皮果胶的最佳工艺条件：料液比1∶15，超声功率150 W，超声温度80℃，超声时间40 min。在该工艺条件下柚皮果胶的提取得率达22.76%。该法利用超声空化作用，不仅缩短了提取时间，而且提高了提取得率。

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Study on the acid extraction technology of pectin from pomelo peel by ultrasonic assistant method*

ZHU Ying-lian**TIAN Ji-yuan
（Deparpartment of food science and engineer,Qingdao agricultural university,Shandong Qingdao266109，China）

Optimum extracting conditions of pectin from pomelo peel which was used as raw material were investigated by single factor experiment,the influencing factors on the extraction rate of pectin from pomelo were the ratio of material to solvent,ultrasonic power,extraction temperature,and extraction time.Orthogonal test was designed on the base of signal factor experiment to optimum the extraction technology in this paper.The result showed that the optimum technological parameters were as follows:ratio of material to solvent was 1:15,ultrasonic power was 150 W,ultrasonic temperature was 80℃,ultrasonic time was 40min.The extracting rate of pectin was 22.76% with the improved process.

ultrasonic；pomelo peel；pectin；extraction

TS255.36

A

1673-6044（2014）04-0014-03

10.3969/j.issn.1673-6044.2014.04.005

国家教育部高等学校特色专业建设项目(TS10943)；山东省高等教育名校建设工程项目：青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设校级精品课程建设《食品卫生检验》（XJP2013043）；山东省高等教育名校建设工程项目：以培养应用型人才为目标《食品卫生检验》教学内容与教学方法的改革与探索（XJG2013088）。

**朱英莲，女，1976年出生，2006年毕业于云南农业大学农产品加工及贮藏专业，讲师。

2014-12-03