高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
摘要:果胶是一种亲水性植物胶，由α-1，4糖苷键联接的半乳糖醛酸与鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等中性糖聚合而成，是重要的食品添加剂之一。目前全世界果胶的年需求量近2万t，据有关专家预计果胶的需求量在相当长的时间内仍将以每年5%的速度增长。我国每年消耗约1500t以上果胶，80%依靠进口，需求量与世界平均水平相比呈高速增长趋势。大力开展果胶的研究与开发，探索提高果胶产量和质量的新方法和新资源，不仅能为我国食品加工领域广泛地应用优质果胶提供理论依据，而且将推动国产果胶生产的发展。本文介绍了果胶的化学结构及提取用原料，以及果胶的应用范围，并结合国内外近年来的研究成果，系统综述了果胶的提取、脱色、沉淀和干燥的方法。果胶的提取方法主要有酸水解法、离子交换树脂法、微生物提取法、微波提取法、酶提取法及超声波提取法，脱色的方法主要有活性炭脱色法、双氧水脱色法、大孔树脂脱色法，沉淀的方法主要有醇析法、盐析法，干燥的方法主要有常温干燥、真空干燥、冷冻干燥及喷雾干燥。高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
关键词:果胶;提取;脱色;干燥;研究进展
1前言
果胶(p e ctin)提以原果胶、果胶、果胶酸的形态广泛分布于植物的果实、根、茎、叶中的多糖类高分子化合物，是一种亲水性植物胶。果胶是胞壁的组成成分，伴随纤维素而存在，构成相邻细胞中间层粘结物，把植物组织紧紧的粘结在一起。果胶主要是由α-1，4糖苷键联接的半乳糖醛酸与鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等中性糖形成的聚合物，以及一些非糖成分如甲醇、乙酸和阿魏酸。果胶结构由主链和侧链两部分组成α-1，4糖普键连接的D-半乳糖醛酸单元直链形成高聚半乳糖醛酸主链，侧链由短的呈毛发状的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖构成。复杂的中性糖侧链连在鼠李糖半乳糖醛酸聚糖上。果胶的相对分子质量在1万~40万之间。苹果、柑桔等的果实中果胶含量颇丰。此外，胡罗卜的肉质根、向日葵，的花盘等也富含果胶。目前商品果胶的原料主要是柑橘皮(含果胶30%、柠檬皮啥果胶25%)及苹果皮（含果胶15%)真正具有工业生产价值的果胶来源首推柑桔果皮和苹果榨汁废渣。资源极为丰富的野生火棘果中亦含有较丰富的果胶(5%~12%)。另据文献报道，甘薯渣的果胶含量达31%，且甘薯果胶凝胶特性与苹果的相似。
果胶具有良好的乳化、增稠、稳定和胶凝作用，在食品、纺织、印染、烟草、冶金等领域得到了广泛的应用。同时，由于果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、降血脂、抗辐射等作用，还是一种优良的药物制剂基质，近年来其在医药领域的应用较为广泛。高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
2果胶的制备
2. 1果胶的提取
果胶分为水溶性和非水溶性2种，非水溶性果胶可溶于六偏磷酸钠溶液或无机酸溶液。天然果胶中的原果胶不溶于水，但可在酸、碱、盐等化学试剂作用下水解成水溶性果胶。目前，国内外常用的提取方法有如下几种。
2.1.1酸提取法
传统的酸提取法是最常用的方法，其原理是利用稀酸将果皮细胞中的非水溶性原果胶转化成水溶性果胶，然后在果胶液中加入乙醇或多价金属盐类，使果胶沉淀析出。利用酸提取法从苹果皮渣中提取果胶，确定了最佳提取条件为pH比提取时间1.5h，提取温度90℃，提取率达18.4%。臧某等利用酸提取法从苹果渣中提取果胶，确定了最佳提取条件为pH2.0料液比1：13温度85℃提取时间1. 5h产率达14. 04%。王某等利用酸提取法从芦荟中提取果胶，确定最佳提取条件为料液比1 ：6，pH2. 5提取温度90℃,提取时间2h产率可达2. 25% 。罗某等利用酸提取法从籽瓜中提取果胶，确定最佳提取条件为提取温度85℃，pH2.5提取时间2h，料液比1 ：1产率达14. 1%。王某等利用酸提取法从柠檬皮中提取果胶，确定最佳提取条件为提取温度80℃，料液比1：5,提取时间1h，pH2. 5,产率达9%。传统酸提法的缺点是，提取过程中果胶分子易发生局部水解，降低了果胶的相对分子质量，影响果胶收率和质量;其提取条件对提取效果影响也较大;由于提取液粘度大，过滤较慢，生产周期长，效率低。目前酸提取法正向混合酸提取方向发展。高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
2. 1. 2离子交换树脂法
果胶类物质与细胞壁半纤维素等共价键结合，通过次级键与细胞壁其他多聚体通过次级键结合。多价阳离子特别是钙离子存在时，阳离子键合引起低酷果胶类物质的不溶性，降低了高酷果胶的浸胀性。所以单纯酸法提取不能完全解除果皮中多价阳离子及其他杂质对果胶的束缚。而且果皮中多价金属离子、低分子物质和色素等经酸法处理后仍残留于果胶，影响果胶的品质。为解决这些问题，采用了酸水解结合离子交换的方法。首先，酸可以使原果胶溶解生成纤维素一果胶多糖复合物，然后酸使非水溶性大分子降解，果皮中多价阳离子溶出。阳离子交换树脂通过吸附阳离子加速了原果胶的溶解，提高了果胶的质量和提取率。与单纯酸提取法相比，此法提取率高，产品质量好，生产周期短，工艺简单，成本低，是经济上可行的提取方法。
2. 1. 3微生物提取法
研究发现，帚状丝抱酵母及其变异株能从植物组织中分离出果胶。将帚状丝抱酵母接种到植物组织，经静止、搅拌、振荡培养或在酵母培养基中培养。微生物发酵产生使果胶从植物组织中游离出来的酶，它能选择性地分解植物组织中的复合多糖体，从而有效地提取出植物组织中的果胶。一定时间后过滤培养液，得到果胶提取液。采用微生物发酵法提取的果胶相对分子质量大，果胶的胶凝度高，质量稳定，很有发展潜力。高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
2. 1. 4微波提取法
微波提取法即微波辅助提取，是用微波加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离进入溶剂。利用微波辅助提取柑橘果胶，电子显微镜观察发现，微波加热会破坏原料的薄壁组织细胞。经微波处理过的原料多孔渗透性和吸水能力都有提高，加热处理还可灭活果胶酶。实验表明，经微波处理后果胶的提取率提高，质量也较好，酯化度高，相对分子质量大，胶凝强度大。董某利用微波辅助提取香蕉皮中的果胶，最佳条件为微波加热时间90 s，辐射温度90℃提取剂pH2，料液比1：3李某利用微波辅助提取法从柠檬中提取果胶，最佳条件为微波功率600w料液比1：3微波处理时间5 8s，处理次数3次，果胶产率较酸提取法提高了118.31%。微波法提取果胶选择性强，操作时间短，与传统的酸提取法相比，提取时间由1~2h缩短为几十秒钟;溶剂用量小，受热均匀，目标组分得率高，而且不会破坏果胶的长链结构，收率和质量都有提高，是一种可行的方法。
2. 1. 5酶提取法
其一般步骤是，在磨成粉的原料中加入含有酶的缓冲流于恒温水浴振荡器内提取。反应结束后抽滤，乙醇沉淀，过滤分离，干燥，粉碎得果胶成品。分别用0.1mol/L盐酸(酸法)、纤维素酶、半纤维素酶和糖普酶(酶法)从南瓜提取果胶，结果表明，酶法提取果胶的产量高于酸法，其中纤维素酶的产量最高，是酸法的2倍多;酶法提取的果胶，多聚半乳糖醛酸的含量低于酸法提取的。由于酶法提取果胶反应时间较长，酶制剂用量大，阻碍了其在国内的应用。但将酸法与酶法结合先用酸法提取少量果胶，再用酶法提取剩余的果胶，将大大缩短反应时间，减少酶的用量。今后随着酶制剂成本的不断降低，酶法提取果胶将有很好的发展前景。
2. 1. 7超声波提取法
超声波提取法又称超声波辅助提取法，超声波频率一般在20kHz以上，在水中传播可产生释放巨大能量的激化和突发，即“空化效应气可产生高达数百个大气压的局部瞬问压力，形成冲击波，使固体表面及液体介质受到极大冲击，细胞破碎，溶出植物有效成分。万某等利用超声波提取新鲜柠檬皮中的果胶，确定最佳工艺条件为超声波输出功率500 W料液比1：3,超声处理过程中的温度50℃，超声时间4s间歇时间3s总工作时间42 min张某等，利用超声波提取菠萝皮渣中的果胶，最佳提取条件为草酸按浓度0.4%，pH5.0温度70狱超声波提取时间90 min料液比1：40超声频率47kHz产率达1.7%。丁某等利用超声波清洗器从佛手瓜中提取果胶，确定最佳提取条件为超声波时间40 min功率60%，温度65℃产率达3.48%，而且所得果胶色泽良好。黄某等利用超声波法从西番莲果皮中提取果胶，确定最佳提取条件为超声波功率2 00W,超声波处理时间35 min料液比1：20提取温度40℃，pH1. 5,产率达2. 51%。与传统提取法方法相比，超声波提取法提取时问短、产率高、无需加热，而且超声波提取的果胶色泽浅，灰分低，粘度高。高效离心萃取机处理果胶提取技术研究进展
2. 2果胶的脱色
由于植物细胞中含有大量的色素，因此在提取果胶的过程中不可避免的将植物中的色素一起提取出来。果胶的色泽对果胶的质量有较大的影响，这也是国产果胶质量不如进口果胶的原因之一。因此在果胶生产过程中必须要对果胶提取液进行脱色处理。目前工业上采用的脱色方法又如下几种。
2. 2. 1活性炭脱色
活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的碳具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，有很强的吸附性能力。在
