果胶是一种以a-1,4糖苷键连接半乳糖醛酸组成的高分子多糖,存在于植物的果实、根、茎和叶等部位。因其具有良好的增稠、胶凝化、乳化稳定等的特性,被广泛应用于食品、药品及化妆品等多个领域,具有较高的经济价值。此外,果胶还具有良好的生理和药理活性,如降糖、降脂、抑癌和调节机体免疫等作用。目前全球对果胶的年需求量以每年10%的速度递增,且国内食用级果胶的产能受制于原料问题,大部分需要靠进口解决。
黄皮中富含机酸、果胶、生物碱、黄酮等多种活性成分,具有重要的营养价值和药用价值。目前,黄皮的深加工产品仅为果干、果脯、果汁及果酒等,但这些产品所需黄皮果为优等果才有较好的经济价值,无形中也占用了黄皮果的优质资源,不利于增加黄皮果产品附加值。有研究报道,采用微波辅助酸提取法制备黄皮果果胶,在不考虑果胶纯度的情况下,粗果胶的产率仅为3.59%,不利于黄皮果果胶的商业化开发。
目前工业化生产果胶的方法主要有酸提取法、离子交换树脂法、酶法、微波辅助提取法和超声辅助提取法等,在制备工艺和果胶质量上互有优劣。为了有效对黄皮果废果进行二次开发,前期研究发现黄皮果干基,其粗果胶含量约为20%-28%,总糖含量>70%,是制备高品质果胶的理想原料,若利用黄皮果废果生产果胶,将会极大增加黄皮果产业的附加值。
影响黄皮果提取果胶得率的因素
提取溶剂对纯果胶得率的影响
选用了0.01mol/L盐酸、0.05mol/L硫酸和0.135mol/L柠檬酸作为提取剂,考察其对黄皮纯果胶得率及胶凝度的影响。不同的提取剂对纯果胶得率有一定的影响,柠檬酸提取黄皮果胶,其粗果胶得率最高为7.82%,但以半乳糖醛酸含量计,纯果胶得率仅为2.89%;而盐酸提取黄皮果胶,尽管其粗果胶得率最低仅为6.52%,纯果胶的得率最高为4.96%。
柠檬酸提取的果胶胶凝度最低仅为81.12g/℃m2,而盐酸提取的果胶胶凝度最高,达128.03g/℃m2。因此,综合考虑,选择0.01mol/L盐酸作为最适黄皮纯果胶提取剂。
液料比对纯果胶得率的影响
当液料比为10:1-20:1(mL:g)时,黄皮纯果胶得率随之增加;当液料比为20:1(mL:g)时,黄皮纯果胶提取效率达到峰值,得率为5.56%;继续增大液料比,纯果胶得率有所降低,但变化趋势不明显,后趋于平稳。原因是当提取效率达到峰值后,继续增大提取液用量,可降低溶液中的果胶浓度,使得醇沉时无法充分析出,也会增加过滤和浓缩时间,反而使纯果胶的得率下降。因此,液料比选择20:1(mL:g)为宜。
提取温度对纯果胶得率的影响
随着提取温度在60-90℃范围内的升高,黄皮果纯果胶的得率呈明显上升趋势,在提取温度达到100℃后,纯果胶得率最高为6.44%,而90℃时的纯果胶得率为6.29%,两者相比差异不明显。因此,提取温度选择90℃为宜。
提取时间对纯果胶得率的影响
提取时间在60-150min内,黄皮纯果胶得率随提取时间的延长缓缓增加,但增幅不大。在提取时间150min时,纯果胶得率达到最大为5.29%,而180min后,纯果胶得率有所下降。可能是因提取时间的延长,果胶在热水和酸的作用下,发生水解所致。因此,提取时间选择150min为宜。
初始pH值对纯果胶得率的影响
初始pH值为1.0-2.0时,纯果胶得率随之增加,并在初始pH值为2.0时达到峰值,为5.05%,其后随着初始pH值的增高而逐渐下降,这说明选择合适的H浓度是提高纯果胶得率的关键因素。初始pH值过低可使果胶分子内的甙键和酯键发生断裂,水解成小分子,而在酸性条件下,初始pH过高则易使果胶转化为果胶酸,溶解性增加,使收率降低密切相关。因此,选择初始pH2.0为宜。