橘皮果胶在酸性乳饮料中的应用及其展望

赵凯　曹雪丹　方利明

（1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院　杭州　310058；2.浙江省柑橘研究所； 3.浙江金明生物科技有限公司）

柑橘皮中含有丰富的可利用的物质，尤其是果胶的含量，可达到干质的10%～30%，是目前国内工业化生产果胶的主要来源[1]。作为一种天然的食品添加剂，果胶在食品领域、医药领域的应用十分广泛。果胶资源在我国也十分丰富，如柑橘皮、柠檬皮、苹果皮等都均含有大量的果胶成分。目前全球各个国家和地区果胶的总需求量可达到4.5×104t以上，在未来相当长的时间内这个数据还会继续增加[2]。同世界其他地区和国家相比，我国的果胶需求量正在高速增长。因此充分利用废弃的柑橘皮来生产果胶，对我国的果胶生产行业具有重大的意义。

1　果胶的性质

果胶是一种天然聚合物，其基本结构是D-半乳糖醛酸（D-Galacturonic Acids，D-Gal-A），α1,4-糖苷键由酸性杂多糖组成，除了D-Gal-A，而且还含有L-鼠李糖，D-阿拉伯糖等中性糖，还含有D-甘露糖，L-岩藻糖等多达12种单糖，但这些单糖在果胶中含量非常少。果胶主要存在于细胞壁中，分子部分羧基甲基酯化，不溶于水。它是一种天然高分子化合物，溶液能在一定条件下形成凝胶，其相对分子量在50～300ku之间，其分子式（C6H10O6）n，果胶化学结构式可见下图。

图1　果胶化学结构图

1.1　果胶的溶解性

果胶是一种亲水性植物胶，颜色介于白色和浅褐色之间的固体粉末，能够溶于20倍水，几乎不溶于乙醇等有机溶剂。一般情况下，果胶在水中溶解度的大小是与其自身的结构不同而改变的：一种情况是随链的增大而使溶解度降低，另一种情况是随着酯化程度的增加而使溶解度增大。其原因有可能是因为果胶分子在溶液中很容易形成分子内的氢键，进而增强了果胶分子与溶液分子间的相互作用力，果胶的溶解度也会随之增加。

1.2　果胶的酯化度

果胶中的甲基酯化、乙酰化和酰胺化的总和称为甲氧基化，也称为酯化。根据果胶酯化程度和差异，果胶可分为高酯果胶（DE＞50%），低酯果胶（DE＜50%），酰胺化果胶（酰胺化度＞25.0%）三类。果胶最重要的性质是胶凝化作用，酯化的程度越高分子内氢键就越弱，这种作用与其酯化度(Degree of esterification，简称DE)有关。

1.3　果胶的稳定性

果胶具有一定的稳定性。高酯果胶的稳定范围一般pH值在2.5～4.5之间，当pH值大于4.5时高酯果胶的稳定性是室温（25℃左右）下较好，将温度逐渐升高时果胶分子会快速分解，使其凝胶特性完全丧失。当pH值较低时，低酯果胶要比高酯果胶的稳定性能好，当pH值为3.5时果胶分子将在高温条件下发生链解聚，但是在同一条件下加入糖并且均匀混合溶解，可以使果胶的热稳定性得到改善[3]。

2　果胶在酸性乳饮料中应用

果胶无臭味，口感粘滑，能溶于20倍的水中形成乳白色的粘稠的胶态溶液。果胶以其优良的特性在酸性乳饮料中用作增稠剂、乳化剂、稳定剂及抗菌剂。

2.1　果胶的稳定作用

不同稳定剂对酸性乳饮料的悬浮稳定性具有显著的影响。在果胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠三种稳定剂对比后发现，羧甲基纤维素钠的添加量的增加让悬浮稳定性迅速增加，在添加量大于0.3%的时候悬浮稳定性就已经达到100%，室温下静置3d后观察出现少许分层。果胶和黄原胶的添加量的不断增加让悬浮稳定性也在增加，在添加量大于0.1%的时候，室温下静置3d后观察均不出现分层，但是在添加量大于0.4%的时候，加入果胶的果汁的颜色开始变深，加入黄原胶的果汁的颜色开始变浑浊，所以果胶和黄原胶的添加量均不能超过0.4%。

这三种稳定剂中对酸性乳饮料具有最好稳定性的是果胶。果胶对于雪梨果汁饮料的稳定性具有举足轻重的作用，效果非常的优秀，可以很好的满足各项测量指标，可以使得乳饮料当中的各种成分相互混合，整个溶液体系趋于稳定，防止出现沉淀或者分层现象。因此，果胶作为一种稳定剂在饮料中应用甚广。

2.2　果胶水解物的抗菌作用研究

果胶水解物具有较好的抗菌特性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌菌株均具有较好的抑菌活性，日本最先对果胶水解物在食品中的应用进行研究，而且目前已有关于果胶水解物作抑菌剂的相关研究报道，这也是果胶被常用作酸性乳饮料的添加剂关键原因之一。果胶水解产物是一种具有研究前景的、天然的、无害的、取之不尽的新型抗菌剂，但具体的抗菌机理和物质结构还需要进一步的深入研究。

2.3　作为增稠剂

果胶是一种常用的酸性乳饮料食品的增稠剂，其对饮料的增稠、稳定以及分散有着明显的作用，凝胶的效果也相对较好，可以凝聚杂质、澄清食品，也有利于酸性乳饮料的的保鲜。

果胶的增稠是充分利用了果胶的凝胶性能。当系统具有一定分子结构的稠化剂时，系统就可以形成凝胶。凝胶是一种三维网络结构，这些高分子之间的交联和螯合作用以及增稠剂与溶剂之间的强亲和性有利于形成空间网络结构和凝胶的形成[4]。正是由于果胶的这种性能，才使得果胶在酸性乳饮料中被广泛的用做食品增稠剂。

3　橘皮果胶展望

当前商业上使用到的一些果胶主要是柑橘产出的果胶，而中国作为柑橘生产大国。经查证，柑橘橘皮大约占柑橘重量的30%，拥有非常高的附加使用价值，柑橘橘皮内包含大量的果胶、香精油、黄酮类化合物等，其中果胶含量大约占到干重的20%。因此，国内外学者也进行过较多研究针对柑橘中的果胶，重点包括用柑橘提取果胶。近些年在柑橘果胶提取产业方面，中国已然获得些许效果，然而与工业相对比较发达的国家相比，仍旧存在产品颜色不佳，种类单调，质量差，低利润等问题，这些问题目前还尚未解决。

当前，我国果胶的生产虽然还在起始阶段，但我们对利用工业化生产果胶的前景充满了希望，这是以以下几点为基础：(1)国内用于提取果胶的资源非常丰富。作为世界生产柑橘的大国之一，每一年我们都有大量的橘皮渣可以加以利用，除此之外，还有许多其它的渣皮比如苹果渣、甜菜渣等原料，被用来果胶提取的原材料极其丰富；(2)果胶的产品有好的市场前景。当前我国和国外市场上所需要的果胶大多数依靠自丹麦和美国进口，果胶的价钱昂贵。但相关资料表明，世界上每年将近2×104t的果胶需求，美国最高时的需求量可达4500t，根据相关专家的预测，在很长一段时间内每年果胶的需求量将以15%的速度持续增长[5]。(3)目前，国内对橘皮渣综合利用有着很强烈的愿望。浙江省柑橘年产量近200×104t，其中宽皮柑橘产量超过150×104t，占75%以上[6]。最高年份柑橘罐头加工量近20×104t，消耗宽皮柑橘近30×104t，仅罐头一项就产生柑橘皮近8×104t，随着加工量日益增大，柑橘加工业已成为解决浙江省柑橘鲜销难的重要途径，从而使柑橘皮高附加值加工利用技术的研究也越来越迫切。

果胶产业前景广阔，由它带来的效益也极其可观。当前应该发挥我国柑橘资源丰富的优势，大力发展橘皮果胶提取技术，一定会有深远的意义。

[1]黄秀山,高凤芹.从柑橘皮提取果胶的研究[J].渝西学院学报:自然科学版,2004,3(4)：38～42

[2]段红,曹稳根.果胶及其应用研究进展[J].宿州学院学报,2006,21（6）：80～83

[3]田三德，任红涛.果胶生产技术工艺现状及发展前景[J].食品科学，2003(4)：49～58

[4]赵利、王杉.果胶的制备及其在食品工业的应用综述.食品科学[J].1999,5,23

[5]张放.2010年我国水果加工品贸易统计与分析[J].中国果业信息，2011，28（3）：01～09

[6]方修贵，祝幕韩，郑益清.果胶及其生产工艺[J].食品工业科技，1999，20（6）：34～35