柑橘皮中果膠的提取與檢驗

柑橘皮中果膠的提取與檢驗摘要：果膠是一種廣泛存在于植物的根、莖、葉等細胞壁中的天然高分子聚合物，果膠是人體七大營養(yǎng)素膳食纖維的主要成份，且具有良好的抗腹瀉、抗癌、治療糖尿病和減肥等多種作用，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)學(xué)、紡織、印染、煙草、冶金等領(lǐng)域。本文主要采用醇析法提取柑橘皮中的果膠，并對提取出的果膠進行檢驗.關(guān)鍵字：果膠提取檢驗前言果膠廣泛存在于水果和蔬菜中。例如蘋果（以濕品計）中含量為0.7-1.5%，蔬菜中則以南瓜中含量最多，含7%-17%。其主要用途是用作酸性食品的膠凝劑。目前果醬、果子凍、桔子果凍仍然是世界上果膠的主要產(chǎn)品。但隨著果膠在了業(yè)上作為膠凝劑、增調(diào)劑以及保護膠體等用途的發(fā)展，用以制果醬的果膠的百分數(shù)必然減少。果膠是一種每個分子含有幾百到幾十個結(jié)構(gòu)單元的線性多糖，平均分子量大約在50000-180000之間，其基本結(jié)構(gòu)是以a—1，4苷鏈結(jié)合的聚半乳糖醛酸，在聚半乳糖醛酸中，部分羧基被甲醇酯化，剩余的部分與鉀、鈉或銨等離子結(jié)合。高甲氧基化果膠分子的部分鏈節(jié)如下：COOCH, HOHCOOCH, HOHHOHCOOH HOHCOOCH,［甲氧基化度（DM）為75%J在果蔬中果膠多數(shù)以原果膠存在。原果膠中，聚半乳糖醛酸可被甲基部分地酯化，并且以金屬離子橋（特別是鈣離子）與多聚半乳糖醛酸分子殘基上的游離羧基相連結(jié)。其結(jié)構(gòu)為：COOCHj HOHCOOCHi HOHCOOCH,COOCHj HOHCOOCHi HOHCOOCH,原果膠不溶于水，用酸水解時這種金屬離子橋（離子鍵）被破壞，即得到可溶性果膠。再進行純化和干燥即為商品果膠。甲氧基化的半乳糖醛酸殘基數(shù)與半乳糖醛酸殘基總數(shù)的比值稱為甲氧基比度或酯化度。果膠的膠凝強度的大小是果膠的重要質(zhì)量標(biāo)準之一。影響膠凝強度的主要因素是果膠的分子量及酯化度。酯化度增大.膠凝強度增大，同時膠凝速度也加快。理論上完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量是16.32%，這時酯化度為100%，但實際上能得到的甲氧基含量最高值是12%—14%。一般規(guī)定甲氧基含量大于7%的為高甲氧基果膠，小于和等于7%的為低甲氧基果膠。從天然原料中提取的果膠最高酯比度為75%，食品化工中常用高甲氧基果膠來制果凍、果醬和糖果等.以及在汁液類食品中作增稠劑、乳化劑等，更高酯化度的果膠可通過用甲醇甲氧基化來獲得。若在酸性和堿性條件下加熱果膠，會使甲酯水解。苷鏈斷裂.變成低酯化度或低分子量的果膠，從而降低果膠的膠凝強度和速度。因此，在提取果膠時要嚴格控制其水解溫度、時間和pH值。世界上柑桔年產(chǎn)量超過5X108噸，其果皮約占20%，為提取果膠提供了豐富的原料，也是目前我國常用的一種原料，所以本實驗采用桔皮為原料，制造果膠又有不同的工藝路線.如圖所示。本實驗采用酸法萃取，酒精沉淀這一種最簡單的工藝路線來提取果膠。一、果膠的提取1、 儀器和原料鮮橙兩個，小刀，250mL燒杯，電爐，尼龍布或紗布，500mL燒杯，烘箱，錐形瓶，堿式滴定管,36%—38%鹽酸，25%-28%氨水，95%乙醇，PH試紙，活性炭，硅藻土2、 實驗步驟1、 原材料預(yù)處理稱取新鮮柑橙皮20g（或十品8甘）用清水漂洗干凈后于250mL燒杯中加約120mL水，加熱到90°C，保持10分鐘以達滅酶的目的。取出用水沖洗后切成3—5mm大小的顆粒，在250mL燒杯中用50-6OC的熱水漂洗，直至漂洗水為無色，果皮無異味為止。為了提高漂洗效果，每次漂洗后必須把果皮粒轉(zhuǎn)移到尼龍布上擠壓十后再進行下一次漂洗。2、 酸法萃取將處理過的果皮粒放入燒杯中，加入0.2mol/L的鹽酸以浸沒果皮為度，調(diào)節(jié)溶液的pH2.0?2.5之間。加熱至90C，在恒溫水浴中保溫40min，保溫期間要不斷地攪動，趁熱用墊有尼龍布（100目）的布氏漏斗抽濾，收集濾液（濾液為淺黃色）。3、 脫色在上述濾液中加1.5%--2%的活性炭于80C加熱20分鐘進行脫色，以除去色素和異味等，趁熱抽濾。因膠狀物很容易堵塞濾紙使過濾困難，這時可加入濾液量2%-4%的硅藻土作助濾劑，幫助過濾。如果萃取液清徹透明，則可不用脫色。4、酒精沉淀濾液冷卻后，用6mol/L氨水調(diào)至pH3.0?4.0,在不斷攪拌下緩緩地加入95%酒精溶液，加入乙醇的量為原濾液體積的1.3倍（使其中酒精的質(zhì)量分數(shù)達50%?60%）。酒精加入過程中即可看到絮狀果膠物質(zhì)析出，靜置20min后，用尼龍布（100目）過濾制得濕果膠。5、 干燥將濕果膠轉(zhuǎn)移于100mL燒杯中，加入30mL無水乙醇洗滌濕果膠，再用尼龍布過濾、擠壓。將脫水的果膠放入表面皿中攤開，在100°C左右烘干（時間不要過長，以免碳化）。將烘干的果膠磨碎過篩，制得干果膠。二、果膠的檢驗一般果膠結(jié)構(gòu)為粒狀，不結(jié)塊能自由流動。顆粒在0.25mm孔篩下不允許通過1%。色澤為輕度奶油色或輕度黃褐色。無味。一般水分不超過10%，灰分不超過7%。溶解度是在70C25份水中能完全溶解和運動。在4%水溶液中pH2.7—3.2。果膠的膠凝度等級為150±5。酯化度在50%—75%之間。低酯果膠酰胺取代不低于40%，高酯果膠半乳糖醛酸低于35%。三氧化二神不超過3X10-6、重金屬不超過5X10-6。細菌總數(shù)不超過100個/g樣品，酵母和霉菌不超過10個/g樣品，大腸桿菌為陰性。果膠在實際使用時，其膠凝度是粉狀果膠質(zhì)量的重要指標(biāo)。膠凝度表示果膠產(chǎn)品在一標(biāo)準凝膠中所含膠凝糖的數(shù)量，也稱為加糖率。膠凝度也指一份果膠能與多少份砂糖制成具有一定強度和質(zhì)量的果凍的能力。例如，1g果膠具有能與150g砂糖制成果凍的能力，則這種果膠稱為150度的果膠。而果膠的膠凝度又取決于半乳糖醛酸鏈的長短和甲氧基的含量多少。所以本實驗只測定其中高酯果膠的酯化度。1、 儀器和原料0.1mol?L-1氫氧化鈉標(biāo)準溶液，0.5mol?L-1鹽酸標(biāo)準溶液，99.97%異丙醇，混合試劑（5mL濃鹽酸與l00mL60%異丙醇）砂芯漏斗；100mL燒杯；10mL量筒；烘箱；250mL錐形瓶；1%的酚酞，NaOH固體（AR），AgNO3固體（AR），36%—38%鹽酸2、 實驗步驟1準確稱取0.25g高酯果膠于燒杯中，加入一定量的由2.0mL濃鹽酸與50mL60%異丙醇混合配成的混合試劑，攪拌10分鐘，移入砂芯漏斗中.2用6份15mL的混合試劑沖洗，再以60%異丙醇沖洗樣品至濾液不含氯化物為止。最后用20mL60%異丙醇洗滌，移入105C烘箱中干燥1小時，冷卻后稱重。3稱取五分之一經(jīng)冷卻干燥的樣品，移入250mL錐形瓶中，用2mL酒精潤濕，加入100mL不含二氧化碳的水，用瓶塞塞緊，不斷地轉(zhuǎn)動，使樣品全部容解。4加入5滴1%的酚酞。用0.1mo1?L-1的氫氧化鈉的標(biāo)準溶液進行滴定，記錄所消耗的氫氧化鈉的體積（V1）。即為原始滴定度。5繼續(xù)加入20mL0.5mol-L-1的氫氧化鈉溶液，加塞后強列振搖15分鐘。加入20mL0.5mo1-L-1的鹽酸溶液，振搖全粉紅色消失為止。然后加入3滴1%的酚酞，用0.1摩爾/升的氫氧化鈉溶液滴定至微紅色。記錄所消耗的氫氧化鈉mL數(shù)（V2）即為皂化滴定度.高脂果膠的脂化度（%）=[V2/（V1+V2）]*1000.25g未經(jīng)洗滌的原始高脂果膠樣品的半乳糖酸（C5H9O5COOH）的含量（mg）=1/2（V1+V2）*19.41實驗記錄與數(shù)據(jù)處理從橘皮中提取干果膠質(zhì)量為0.4212g取0.2539g高酯果膠洗滌，干燥后的質(zhì)量為0.1243g消耗的氫氧化鈉的體積（VJ為0.14ml消耗的氫氧化鈉mL數(shù)（V2）為1.90ml柑橘皮的用量果膠產(chǎn)量濕果膠描述20g0.4212g淺黃色彈性透明顆粒果膠產(chǎn)率：0.4212/20=2.106%原始果膠用量酯化度檢測用量 V1 V2 酯化度/%2.5039g0.0241g0.14ml1.90ml93.13酯化度=V2/(V]+V2)=1.90/(0.14+1.90)=93.13%0.25g未經(jīng)洗滌的原始高脂果膠樣品的半乳糖酸(C5H9O5COOH)的含量(mg)=1/2(V1+V2)*19.41=1/2*19.41*2.04=19.80mg實驗結(jié)果與討論1柑橘產(chǎn)地不同，其中果膠的含量也不大相同。柑橘的選取對果膠提取的產(chǎn)率也有影響。實驗開始前需要對柑橘皮進行高溫滅酶，避免果膠在酶的作用下分解，果膠的產(chǎn)量變低。將橘皮切成小丁狀，有利于與酸提取液充分接觸，使果膠更易于提取。2實驗過程中要維持在一定的PH范圍內(nèi)，pH太小時，可以使提取時間縮短，但破壞了果膠的結(jié)構(gòu)且過濾時易隨溶液而濾掉，使產(chǎn)品的收率降低，同時也使果膠色澤加深，pH值不斷增大，提取液中果膠的含量也隨之增高，而pH過大時，又因反應(yīng)條件過于緩和，提取時間將會延長，導(dǎo)致果膠不穩(wěn)定，容易分解成果膠酸，使產(chǎn)率下降。提取溫度的升高，有利于果膠質(zhì)的水化溶出，有利于提取效率的提高。一般選擇在90G3從上述數(shù)據(jù)中可以看出，從柑橘皮中提取果膠的產(chǎn)率不高，可能因為在酸萃取過程中，由于加熱時，燒杯上用表面皿倒扣，密封不是很好，導(dǎo)致HCL由于加熱溢出，使得PH值升高，果膠萃取不充分。在漂洗過程中，用力擠壓，力度過大，導(dǎo)致果膠的流失。4在酯化度的滴定中，誤差較大，主要是所選用的標(biāo)準溶液濃度過大，可選用濃度更小的標(biāo)準溶液進行滴定，提高結(jié)果的準確度。參考文獻1田三德，任紅濤.果膠生產(chǎn)技術(shù)工藝現(xiàn)狀及發(fā)展前景.食品科技，2003(1)：53-552王金英，馬中國，宗燦華.果膠的提取與應(yīng)用.中國林副特產(chǎn)，2000，53(2)：17?183尹湘廷，李玉環(huán)，陳恭正.以桔皮為原料提取果膠的研