基于超声辅助法柚子皮果胶提取研究进展分析

2020-02-08雷明馨

中国农业文摘·农业工程 2020年5期

雷明馨

摘要：柚子皮中富含生物活性成分：柚皮苷、橙皮苷等黄酮类化合物，类胡萝卜素、水溶性黄色素等天然色素，以及果胶、膳食纤维、香精油等。这些天然活性成分在食品、保健品、医药、化妆品等领域应用广泛，柚子皮的开发利用可极大提高柚子生产的经济效益。果胶具有丰富的经济价值，不仅在食品工业中具有广泛的应用，而且在医学领域的应用也十分广泛，目前关于柚子皮提取果胶的研究层出不穷，关于超声辅助法提取柚子皮果胶的研究也逐渐增多，本文通过对比不同提取果胶的方法对超声辅助法提取果胶进行综述，分析超声辅助法柚子皮果胶提取研究进展。

關键词：果胶提取；柚子皮；超声辅助法

基金项目：成都农业科技职业学院科研孵化项目“柚子皮渣中生物活性成分提取研究”（项目编号：cny17-15）；四川省优质高等职业院校建设计划高水平专业建设项目阶段性研究成果。

0 引言

果胶是植物特有的细胞壁组分，是广泛存在于水果、蔬菜等植物中的一种水溶性植物胶，属于多糖类的碳氢化合物，通常以甲酯化状态存在，一般为灰白色或浅黄色的粉末，在含有杂质的情况下颜色较深。果胶在化学上属于碳水化合物的衍生物，是一种1-40万之间高分子量的聚合物。

从柚子皮上提取的果胶乳化、增稠、稳定和胶凝等作用良好，通常广泛应用于食品、烟草、冶金等工业生产，同时果胶还具有抗菌、消炎、抗辐射等特性，在医疗上的应用也十分广泛。据有关统计，目前全球果胶需求量可达2.0×108kg，并随着工业化的发展，每年果胶需求量呈上升趋势发展。

我国是柚子生产大国，特别是川渝地区，柚子的产量相对较大。然而目前我国柚子皮基本上都作为垃圾废弃掉，不仅产生大量的生活垃圾同时也浪费了社会资源，因此对柚子皮的利用价值的研究，特别是果胶的提取具有十分重要的意义。

目前对柚子皮提取果胶技术的研究相对比较多，对柚子皮的提取方法上主要有：乙醇沉淀法、高价铁盐沉淀法、超声波辅助法等，陈显玲[1]等采用酸提取乙醇沉淀法从柚皮中提取果胶得出柚子皮果胶提取的最佳工艺为料液比控制在1∶15，pH值达到2.0，料液温度达到90℃，浸取时间为60min，且使用95%的乙醇沉淀的果胶获得率最高，可达到17.86%。张玲华[2]等采用高价铁盐沉淀提取果胶得出的结论为磷酸和盐酸的比例为1∶3时，果胶的产量和质量都达到最佳。何立坚、王华、蔡文、王迪立等通过不同的角度对超声辅助法提取果胶进行论述，得出不同的提取结果[3-6]。

1 不同植物中果胶含量分析

对于果胶的提取，国内外经过三十多年的研究相继在苹果、柚子、西瓜、烟草等植物中提取果胶得出不同的结论，如表1所示。研究表明，柚子皮中果胶的提取具有十分显著的效果，果胶含量高达15%-25%。

2 柚子皮果胶提取方法

柚子皮果胶提取的不同方法决定了柚子皮果胶获得的品质和效果。在国内外的研究中，主要有乙醇沉淀法、高价铁盐沉淀法、超声辅助法，在这些方法的研究中超声辅助法应用比较广泛，且是果胶提取的一种新的技术手段。

2.1 乙醇沉淀法

乙醇沉淀法是在植物果胶的提取中使用最早的一种方法，主要利用水解将处理干净的植物放入到适量的蒸馏水中，加入盐酸溶液调节pH值，不断加热、搅拌，然后过滤、去渣、蒸发、脱水，进而获得果胶的过程。陈显玲在该工艺中得出果胶提取的最佳方案的果胶获得率可以达到17.18%。

2.2 高价铁盐沉淀法

该工艺的主要流程是：原料复水-漂洗-去水-抽提-过滤-平衡pH值-铁盐沉淀-离心分离-酸解-乙醇沉淀-离心干燥。张玲华在该工艺中对比分析了不同干鲜柚皮的果胶含量，并采用不同的酸种（盐酸、磷酸、硫酸以及盐酸和磷酸的混合酸）和不同用量的FeCl3进行试验，通过试验得出：磷酸与盐酸的比例为 1∶3（体积比）时果胶的质量和脱色效果相对较好。同时对比了乙醇沉淀法提取果胶，认为高价铁盐沉淀法与乙醇沉淀法相比其效果相对较好。

2.3 超声辅助法

该工艺主要借助先进的仪器代替手工分析，有利于获取工艺过程中的数据，更容易实现数据的精确化和植物果胶提取物质量的最佳化。相对于以上两种提取方式，该工艺更加先进。

2.3.1 原料处理、设备和试剂

将购买的柚子内皮进行粉碎，经过过滤后，放入到烘箱中烘干，然后密封储藏，备用。选用的设备有离心机、电子天平、粉碎机、超声清洗机以及干燥箱和水分测定仪等。选用的试剂为盐酸、活性炭粉末、蒸馏水等。

2.3.2 试验方法

采用单因素分析法和正交实验法，这两种试验方式需要有两个重要的步骤。步骤一，制作果胶提取液。精确称量出1kg经粉碎机粉碎均匀的新鲜柚子皮，分若干批次加入到锥形瓶中，按照不同比例加入盐酸溶液，在不同功率的超声波中处理一定时间，测出pH值，在根据不同pH值和超声处理时间分别贴上标签放入到250ml的溶液瓶中，然后倒入离心管，调节离心管的转速和离心时间，经离心后的溶液上清液即为果胶提取液，将不同作用下的果胶提取液贴上标签，保存、备用。步骤二，将步骤一获得的果胶提取液，进行沉淀、干燥，获取果胶。然后根据以上两个步骤对获得的各种果胶采用单因素分析法和正交实验法对数据进行分析。

2.3.3 结论分析

在单因素分析法中分析pH值对果胶提取的影响、料液比对果胶提取的影响、酸解液温度对果胶提取的影响以及超声作用时间对果胶提取的影响，根据这些单因素分析的结果确定各因素对果胶提取最佳效果的水平值，在此基础上进行正交试验，正交试验水平如表2所示。接着进行正交试验的数据分析，正交试验结果如表3所示。