南瓜果胶提取方法及果胶得率与理化特性相关性研究

于美娟，吕桂芝，张 群，刘咏红，唐汉军

（湖南省农产品加工研究所，湖南 长沙 410125）

南瓜（Pumpkin）是一年生蔓生草本植物，其营养价值高，在世界各地均有种植，亚洲栽培面积最广[1]。我国每年南瓜的产量约占世界总产量的13%以上，居世界第二[2]。果胶是一种天然的提取物，安全性高，因此可作为增稠剂、稳定剂和乳化剂应用于罐头、果酱、糖果、果汁、冰淇淋和巧克力等产品生产[3-5]。有研究发现，南瓜果胶含量较高，为南瓜干物质含量的7%~17%[6]，南瓜具有一定的降血糖作用，一个可能原因是南瓜中富含的膳食纤维成分（主要为果胶）[7]。据不完全统计，我国每年约消耗果胶1 500 t以上，其中80%为国外进口[8]。由于进口果胶价格远高于国产果胶，因此充分利用国内南瓜资源生产果胶，对缓解果胶大量进口的局面有着重要的意义。

果胶的提取方法主要有酸水解提取法、离子交换树脂提取法、超声提取法、微波提取法和酶法提取等[8-10]。工业生产上一直采用酸水解法。这一加工过程存在残渣分离困难、设备易被腐蚀、能源消耗大等不足，同时还产生大量酸性废弃物造成环境污染。因此，很有必要开发一种新的果胶生产方式，大幅度提高果胶得率。另外，目前研究主要集中在果胶提取工艺及果胶性质的分析[11-12]，对南瓜果胶含量与其他理化特性相关性缺乏系统分析。试验从湖南省蔬菜研究所选育或栽培的25份南瓜材料中挑选出12个南瓜品种。对其果胶提取工艺进行了优化，同时对其12个品种的主要理化特性与果胶含量相互关系进行系统分析，以期为南瓜高效化评价体系的建立及南瓜果胶工业化生产应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与处理方法

南瓜材料均来自湖南省蔬菜研究所实验基地。通过理化评价，挑选出12份果胶含量（以半乳糖醛酸计）相对较高的材料为研究对象。每份材料选一个大小及成熟度上相对一致的果实，用于果胶提取及理化分析。

材料前处理，首先洗净擦干，称取单果重；纵向切成大约10 cm（最大直径）宽的条块，沿果肉层去皮、囊衣和种籽后，果肉切成1 cm厚均匀薄片；果肉、果皮放置65℃烘箱烘干，粉碎过60目筛，备用。

1.2 仪器设备

全自动凯氏定氨仪（型号Foss Kjeltec-2300，美国）；紫外分光光度计（型号UV-1700，日本）电子天平（FA1104，上海精科天平）；电热鼓风干燥箱（型号101-1AB，天津市泰斯特仪器有限公司）；微波炉（格兰仕）；超声波清洗器（型号KQ5200E，昆山市超声仪器有限公司）；电热数显恒温水浴锅（XMTD-4000 北京市永光明医疗仪器有限公司）；冷冻离心机（TGL-20M，长沙平凡仪器仪表有限公司）。

1.3 化学试剂

酸性蛋白酶（酶活40万U）、半乳糖醛酸标准物质（购于sigma公司）； 耐温淀粉酶、耐温蛋白质酶、耐温淀粉葡萄糖苷酶（用于测定纤维素，自购日本）；EDTA等其他试剂均为国药试剂分析纯以上。

1.4 试验方法

1.4.1 南瓜果胶提取工艺

1.4.2 不同提取方法中添加螯合剂量试验 分别称取南瓜粉5.000 g，加pH值0.5硫酸溶液（料液比1∶20），分别加入2.0 g/L EDTA 0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，微波条件：中火加热20 s；超声波条件：在50℃下超声提取40 min；超声波+酶条件：在pH值4.5、加酶量0.5%、50℃下超声提取40 min；过滤离心，取滤液测果胶得率。

1.4.3 单因素试验 （1）酶添加量。称取南瓜粉5.000 g，加pH值0.5硫酸溶液（料液比1∶20），加入2.0 g/L EDTA0.1%，在pH值4.5，温度50℃，酸性蛋白酶添加量分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，超声提取40 min，过滤离心，取滤液测果胶得率。

（2）提取温度。称南瓜粉同酶添加量试验中处理（加硫酸、EDTA），在pH值4.5，温度分别为30、40、50、60、70、80℃时，添加酸性蛋白酶0.7%，超声提取40 min，过滤离心，取滤液测果胶得率。

（3）提取pH值。称南瓜粉同酶添加量试验处理，在pH值分别为2.5、3.5、4.5、5.5、6.5，温度50℃时，添加酸性蛋白酶0.7%，超声提取40 min，过滤离心，取滤液测果胶得率。

（4）提取时间。称南瓜粉同酶添加量试验处理，在pH值4.5，温度50℃时，添加酸性蛋白酶0.7%，超声提取0、20、40、60、80、100 min，过滤离心，取滤液测果胶得率。

（5）料液比 称取南瓜粉5.000 g，加pH值0.5硫酸溶液，使料液比分别为1∶5、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30，加入2.0 g/L EDTA 0.1%，温度50℃，酸性蛋白酶添加量0.7%，pH值4.5，超声提取40 min，过滤离心，取滤液测果胶得率。

1.4.4 果胶含量的测定 参照NY/T 2016-2011，略作修改，即准确称取南瓜样品5 g，置于100 mL烧杯中，用无水乙醇、75%乙醇至85℃水涡锅，加热洗去糖份，洗至上清液无糖反应为止，然后向沉淀物中加入pH值0.5硫酸溶液20 mL，至85℃水涡锅，充分搅拌，加热15 min后离心，反复3~4次收集上清液定容至100 mL，用咔唑比色法在525 nm 处进行测定，果胶含量以半乳糖醛酸计。

1.4.5 水分含量测定 随机分别取上述瓜皮、果肉3片，切成5 mm小丁，分别精确称取1 g左右的样品，根据GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》进行瓜皮和瓜肉水分的测定。瓜肉干基百分量（%）=（1－瓜肉含水率）×100。

1.4.6 粗脂肪 参照GB/T 5009测定粗脂肪。

近20年来该医疗旅游领域研究持续升温，已经细化到服务质量、目的地品牌、消费者特征等，如Ouintela等运用IPA模型分析，认为服务质量是限制葡萄牙健康养生旅游发展的重要因素[5]；Cornelia Voigt等阐述了澳大利亚健康旅游业的发展前景，并且指出在澳大利亚健康旅游的主要群体是高收入家庭中24-35岁的女性游客[6]。概括而言，国外发展医疗旅游的经验通常包括独特的医疗技术、适宜旅游的配套环境，通常还需要当地独特文化植入、社会氛围的协调、中介机构有效服务与配合等。

1.4.7 粗蛋白质含量的测定 准确称取1.000~1.500 0 g干南瓜粉放入消化管中，然后加入消化片（硫酸铜∶硫酸钠=1∶13），10 mL浓硫酸，放在Foss凯氏定氮仪消化器上，420℃，消化40 min，冷却后，将消化管放到自动定氮仪上检测（氢氧化钠溶液、超纯水、硼酸溶液仪器运作时自动添加）。先平衡仪器，结束后，使用0.106 mol/L的盐酸标准溶液滴定样品，输入样品重量，仪器自动计算出粗蛋白的百分比含量。

1.4.8 纤维素分析 采用Prosky-AOAC法[13]。

1.4.9 可溶性总糖 参照李丹[14]苯酚-硫酸法，在490 nm 波长下进行比色测定。

1.5 统计分析

利用Excel 2007、SPSS（SV17.0）等软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 南瓜果胶提取工艺的研究

2.1.1 南瓜不同前处理对果胶提取的影响 在12个南瓜品种中选取了1~2个进行了不同前处理后，再用同一方法提取果胶，结果如表1。

从表1中可以看出，虽然几种前处理对提取果胶得率没有显著性差异（P>0.05），但是不同的处理果胶得率还是稍有差异。1号（南瓜鲜样提取可溶性总糖后的渣）和5号（鲜南瓜样－40℃冷冻后提取可溶性总糖后的渣）与2号（鲜南瓜）提取果胶得率相近，说明上述两种前处理对果胶损失很小，即可对南瓜进行综合性利用，先提取多糖后，再用渣提取果胶或其它成份，如毛波[15]就进行南瓜综合利用研究。南瓜经蒸熟后果胶得率减少，可能是因为在蒸熟的过程中产生了水蒸汽，部分果胶溶在了其中。虽然鲜样（鲜重换算成干重后）和干样在果胶得率中没有差别，但考虑到工业生产及运输的方便性，适宜以南瓜粉加工。

表1 不同前处理果胶提取得率Table1 Pectin extraction yield in different preliminary treatments

2.1.2 不同提取方法中添加螯合剂量对果胶提取得率的影响 从图1中可以看出，3种提取方式在没有加螯合剂EDTA时，果胶得率是超声波+酶＞超声波＞微波，果胶得率（以半乳糖醛酸计）分别为12.34%、11.75%、10.55%。随着螯合剂EDTA添加量的增加，果胶得率也随之增加，但当螯合剂EDTA添加量大于0.1%时，随着螯合剂EDTA添加量的增加，果胶得率反而减少，即螯合剂EDTA添加量以0.1%为宜。另外，从整体效果来评价，以螯合剂+超声波+酶提取方式最佳，其最大果胶得率可达13.66%。

（2）提取温度对果胶提取得率的影响。从图3中可以看出，温度范围在30~50℃时，果胶得率是随着温度上升而增加的，当温度超过酶的最适范围，从50℃上升到70℃时，酶活力受影响，而且果胶在高温条件下也有可能被分解，导致果胶得率急速下降，当温度大于70℃时，果胶得率下降速度缓解，并处于平稳状态。故在试验中提取温度以50℃为宜。

（3）提取pH值对果胶提取得率的影响。从图4中可以看出， pH值在2.5~4.5之间时，随着pH值的上升，果胶得率随着增加，但在pH值超过4.5，酶的活性就会受到影响，果胶得率迅速下降，而pH值处于5.5~6.5时，酶可能处于无活力状态，果胶得率处于平稳。故在试验中提取pH值以4.5为宜。

（4）提取时间对果胶得率的影响。提取时间，有利于酶与细胞壁充分接触及使细胞壁破碎完全，从图5中可以看出，超声时间在0~40 min时，果胶得率处于增加趋势，但随着时间的延长，即提取时间大于40 min，会导致其他非果胶物质溶出及破坏游离出来的果胶结构，果胶的得率反而下降。故在试验中超声时间以40 min为宜。

（5）料液比对果胶提取得率的影响。料液比过低，细胞不能完全溶胀，果胶不能充分溶解出来，提取率就会较低，随着料液增加，细胞充分溶胀，与酶液的接触面随之增大，提取得率较对增加。试验结果如图6所示，在料液比1∶5~1∶20之间，果胶提取得率是增加的；当料液比大于1∶20时，果胶得率逐渐减少，考虑到整个生产过程，如料液比过大，提取果胶的相对浓度降低，而且料液量过大，影响到后继分离、过滤、浓缩等工序，故试验中以料液比1∶20为宜。

2.2 南瓜果胶提取得率与理化特性的相关性分析

2.2.1 果肉中果胶含量与理化特性的相关性 在南瓜理化指标分析中，除水分是采用南瓜鲜样外，其他指标都采用在65℃下烘干，并过60目筛的南瓜干粉，果胶提取方法采用常规酸水解法，分析结果如表2。

从表3可以看出，果胶得率与水分呈显著负相关（r=－0.615，P<0.05），果胶得率与总纤维素呈极显著正相关（r=0.660，P<0.01）。水分含量与总纤维素呈显著负相关（r=－0.582，P<0.05），而总纤维素与粗脂肪呈显著负相关（r=－0.513，P<0.05），粗脂肪与水分呈极显著正相关（r=0.662，P<0.01）。由此可知，在不同的南瓜品种中，水分含量低，粗脂肪含量低，总纤维素含量高的品种，果胶提取得率会相对较高。总纤维素含量高，果胶提取得率较高的原因可能与Adams[7]研究相符。

2.2.2 果皮中果胶含量与水分的相关性 南瓜果皮沿果肉层切下，在65℃下烘干后，粉碎并过60目筛，果胶提取方法采用常规酸水解法，果皮干基百分量（%）=（1－含水率）×100。南瓜果皮中果胶含量与水分结果如表4。

表2 各品种南瓜果肉理化特性分析 （%）Table2 Physical and chemical properties analysis of different varieties of pumpkin pulp

表3 果胶提取得率与理化特性的相关性分析Table3 Correlation of pectin extraction yield and Physical and chemical properties

从表5中可以知道，果皮果胶提取得率与果皮水份呈显著负相关（r=－0.641，P<0.05），与果皮固形物呈显著正相关（r=－0.638，P<0.05），而果皮固形物与水分呈极显著负相关（r=－1.00，P<0.01）。

3 结 论

通过常规酸水解、螯合剂+微波、螯合剂+超声波、螯合剂+超声波+酶法提取几种不同提取方法比较研究，得出螯合剂+超声波+酶法提取果胶效果最好，经单因素试验得出其最佳提取条件为：在浓度为2.0 g/L螯合剂EDTA添加量为0.1%，蛋白酶添加量为0.7%，料液比1:20，温度50℃，pH值4.5，超声提取40 min。

表4 各品种南瓜果皮水分和果胶提取得率分析 （%）Table4 Water and pectin extraction yield of different varieties of pumpkin pulp

表5 果皮果胶提取得率与水分及果皮固形物含量的相关性分析Table5 Correlation analysis of pectin extraction yield and water,solids content in the skin

另外南瓜果肉果胶提取得率与水分呈显著负相关（r=－0.615，P<0.05），果胶得率与总纤维素呈极显著正相关（r=－0.660，P<0.01）。南瓜果皮果胶提取与果皮水份呈显著负相关（r=－0.641，P<0.05），与果皮固形物呈显著正相关（r=－0.638，P<0.05）。

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