芒果皮果膠的提取

對芒果皮中黃色素和果膠提取的研究和設(shè)計摘要：本文介紹了國內(nèi)對芒果皮中黃色素和果膠的提取研究，以及離子交換法和超濾法在果膠研究中的應(yīng)用；結(jié)合超濾在果膠濃縮中的應(yīng)用，提出了超濾濃縮芒果皮果膠的方法；并提出了從芒果皮中提取色素聯(lián)合果膠的工藝設(shè)計。關(guān)鍵詞：芒果皮；色素；果膠；提取芒果又名“望果”，是漆樹科芒果屬的一種熱帶常青樹產(chǎn)果實，其外形和果皮顏色多樣，肉質(zhì)細嫩、香甜、有特殊風味，集熱帶水果精華于一身，被譽為“熱帶水果之王”。芒果生產(chǎn)分布于全球100多個國家，年產(chǎn)量超過1600萬噸，資源豐富。中國是芒果主要生產(chǎn)國之一，分布于臺灣、廣東、廣西、海南以及福建、云南和四川等省區(qū)。芒果除鮮食外，主要被加工成芒果飲料、芒果干、芒果罐頭、果凍等，據(jù)估計，芒果皮占鮮果重的7%?24%，芒果皮作為芒果工業(yè)化加工生產(chǎn)中產(chǎn)生的加工副產(chǎn)物，一般被拋棄，既造成資源的巨大浪費，又污染環(huán)境［1］。色素分為天然色素和合成色素，而天然色素安全性高，調(diào)色自然，無副作用，成為人們關(guān)注的熱點，尋找安全性高的天然色素來取代合成色素已經(jīng)成為食品工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。研究表明成熟芒果中的色素屬類胡蘿卜素，且主要成分為。湖蘿卜素⑵。所以，利用芒果皮提取黃色素對于芒果皮減少環(huán)境污染、變廢為寶具有重要的現(xiàn)實意義。果膠是一種親水性植物膠，是以半乳糖醛酸為主的復合多糖類物質(zhì)，存在于高等植物的葉、根、莖的細胞壁內(nèi)，與細胞彼此粘合在一起，尤其是果實和葉中的含量多。果膠具有良好的膠凝作用，用途廣泛，在國內(nèi)外市場上的銷量很好。本文介紹了國內(nèi)對芒果皮果膠提取的傳統(tǒng)酸提法，以及離子交換法和超濾法在果膠研究中的應(yīng)用；并提出了超濾濃縮芒果皮果膠的方法；同時提出從芒果皮中提取色素聯(lián)合果膠的工藝設(shè)計。1芒果皮中色素的提取方法1.1有機溶劑提取法溶劑提取法是目前從動植物中提取色素的一種常用的方法。馮璐等⑶用溶劑法對芒果皮提取黃色素，通過實驗得到溶劑法最佳提取條件為：提取劑為體積分數(shù)95%乙醇，料液比1：8（g：mL），提取溫度60°C,提取時間3h,提取次數(shù)為2次,浸提率為83.75%。1.2超聲波技術(shù)輔助萃取超聲波萃取作為一種新興的應(yīng)用技術(shù)，近年來已在某些天然成分的收集上獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是利用超聲波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超聲波的次級效應(yīng)，如機械振動、乳化、擴散、擊碎、化學效應(yīng)等也能加速欲提取成分的擴散釋放，并充分與溶劑混合，利于提取；超聲波的粉碎、攪拌等特殊作用，可打破植物細胞壁，以使溶媒盡快滲透到植物細胞中，溶出其中有效成分。與常規(guī)溶劑萃取相比，超聲波萃取時間短、產(chǎn)率高、條件溫和囹。胡小軍等［5］在研究超聲波輔助法提取芒果皮黃色素中得出的最佳條件是：95%的乙醇作為溶劑，提取時間為10min，提取功率為300W；馮璐等［6］用；超聲波輔助法對芒果皮提取黃色素，最佳提取條件為：提取劑為體積分數(shù)95%乙醇，料液比1：9（g：mL），超聲波功率250W，超聲波處理時間30min，提取次數(shù)為2次，浸提率為87.68%。超聲波輔助法提取芒果皮黃色素工藝流程為：新鮮芒果皮一沸水煮30s-45C烘干一粉碎一超聲波提取一過濾一芒果皮色素一測定吸光度2芒果皮中果膠的提取方法2.1傳統(tǒng)的果膠的提取方法果膠提取基本原理是將在植物體中的水不溶性果膠原分解為水溶性果膠，并使之與植物中的纖維素、淀粉、天然色素等分離，從而獲得一定純度的果膠。果膠生產(chǎn)工藝主要分預處理、萃取、濃縮、沉淀、干燥等5個步驟。其關(guān)鍵步驟為提取和沉淀。果膠萃取一般有酸萃取法、離子交換法、微生物法等，國內(nèi)多采用酸萃取法。沉淀的方法主要有乙醇沉淀和鹽析法，國內(nèi)多用乙醇沉淀法。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的工業(yè)果膠生產(chǎn)方法是酸提取法，所用的酸可以是硫酸、鹽酸、磷酸等。為了改善果膠成品的色澤，也可以用亞硫酸。其基本原理是利用果膠在稀酸溶液中能水解，將果皮中的原果膠質(zhì)水解為水溶性果膠，從而使果膠從果皮中轉(zhuǎn)到水相中，生成可溶于水的果膠。然后利用沉淀法或鹽析法分離果膠，工業(yè)上常用金屬鹽析或有機溶劑（乙醇）沉析法提取⑺。劉愛文等［8］利用酸提取法從芒果皮渣中提取果膠，確定了最佳提取條件為：pH=2，提取時間為90min，提取溫度90C。其工藝技術(shù)路線為：原料處理f酸萃取f過濾一脫色一離心一濃縮一乙醇沉淀f低溫干燥一粉碎、標準化f成品傳統(tǒng)酸提法的缺點是：提取過程中果膠分子易發(fā)生局部水解，降低了果膠的相對分子質(zhì)量，影響果膠收率和質(zhì)量，其提取條件對提取效果影響也較大，由于提取液粘度大，過濾較慢，生產(chǎn)周期長，效率低。溶劑用量大，能耗大，生產(chǎn)成本高。目前酸提取法正向混合酸提取方向發(fā)展［9］。2.2離子交換法在果膠提取中的應(yīng)用果膠類物質(zhì)可與細胞壁半纖維素等共價結(jié)合，并可通過次級鍵與細胞壁其他多聚體相結(jié)合。多價陽離子特別是鈣離子存在時，陽離子鍵合引起低酯果膠類物質(zhì)的不溶性，降低了高酯果膠的浸脹性。所以單純酸法提取不能完全解除果皮中多價陽離子及其他雜質(zhì)對果膠的束縛。而且果皮中多價金屬離子、低分子物質(zhì)和色素等經(jīng)酸法處理后仍殘留于果膠中，影響果膠的品質(zhì)［10］。離子交換法是利用溶液中各種帶電粒子與離子交換劑之間結(jié)合力的差異進行物質(zhì)分離的操作方法。因此，果膠提取時，采用酸水解同時結(jié)合離子交換樹脂的方法。首先，酸可使原果膠溶解，由于酸水解纖維素；果膠多糖復合物，或者由于酸使水不溶性大分子降解，果皮中多價陽離子溶出，陽離子交換樹脂通過吸附陽離子，從而加速原果膠的溶解，提高果膠的質(zhì)量和得率；陽離子交換樹脂可以吸附分子量為500以下的低分子物質(zhì)，解除果膠的一些機械性牽絆，因而也可提高果膠的質(zhì)量和得率。用離子交換法，使提取液中離子交換到樹脂上，不影響果膠提取，果膠產(chǎn)率比用無機酸提取法高，且產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)周期短，工藝簡單，成本低，是一種經(jīng)濟上可行的提取方法。2.3膜分離技術(shù)在果膠浸提液濃縮中的應(yīng)用超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一。是通過膜的篩分作用將溶液中大于膜孔的大分子溶質(zhì)截留，使這些溶質(zhì)與溶劑及小分子組分分離的膜分離過程。膜孔的大小和形狀對分離起主要作用，一般認為膜的物化性質(zhì)對分離性能影響不大。超濾是一種新興的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥及廢水處理等領(lǐng)域。在果膠濃縮應(yīng)用上，超濾將提取得到的粗果膠提取液通過膜來達到果膠與其他物質(zhì)的分離，再經(jīng)過干燥即得果膠產(chǎn)品。與其他濃縮方法相比，膜分離濃縮技術(shù)具有能耗低，操作工藝簡單，可選擇性去除果膠提取液中的糖分和低聚物，無相變、無溶劑污染、容易保持生物分子的活性從而提高果膠的品質(zhì)［11］。同時近年來膜材質(zhì)方面的研究取得了很大進展，因此促進了超濾技術(shù)越來越多的實際應(yīng)用。國內(nèi)已將超濾用于純化濃縮果膠液［12-15］，分級分離各種多糖［16-17］，效果很好。但是，將超濾用于分離濃縮芒果皮果膠，尚未見報道。因此，本文提出了用超濾濃縮乙醇沉淀法制備芒果皮果膠的方法，為以后開發(fā)芒果皮果膠提供參考。2.3.1主要材料與設(shè)備芒果皮；無水乙醇；濃硫酸；超濾設(shè)備。圖1超濾系統(tǒng)裝置圖［18］1、燒杯；2、循環(huán)泵；3、入口閥；4、入口壓力表；5、膜組件；6、回流壓力表；7、回流閥；8、出口閥；9、出口壓力表2.3.2超濾濃縮乙醇沉淀法制備芒果皮果膠工藝流程濾渣 加水t濾液 !鮮芒果果皮一清洗一切碎一熱水浸泡一酸浸提一過濾一脫色，離心一超濾一一濃縮液一乙醇沉淀一洗滌一冷凍干燥一成品果膠提取液超濾法分離：選擇適合膜組件，測定超濾膜跨膜壓差、料液溫度、料液濃度與膜通量的關(guān)系，得出合適的操作條件。3從芒果皮中提取色素聯(lián)合果膠的工藝設(shè)計［19-23］雖然從中芒果皮提取色素和果膠的研究已有文獻報道，但同時進行綜合提取的報道尚未見。對此，本文提出以芒果皮為原料，先提取色素，后提取果膠的工藝流程設(shè)計，該法不僅可以提高原料的綜合利用率，降低生產(chǎn)成本，而且可以提高芒果皮加工的附加值和企業(yè)的經(jīng)濟效益。3.1提取色素和果膠的工藝流程乙醇95%!濾液鮮芒果果皮一預處理一索氏提取-濃縮一干燥一色素I濾渣熱水浸泡I過濾一濾渣I濾液脫色，離心一濃縮一乙醇沉淀一洗滌一干燥一成品原料預處理：破碎新鮮成熟芒果清洗干凈，撕皮，將皮在沸水中漂燙30s(去除酶的活性，烘干后粉碎。4結(jié)論果膠和色素都是食品添加劑的重要組成成分。目前，國內(nèi)對芒果皮色素和果膠的研究較少，且絕大多數(shù)停留在實驗室的試驗階段，在今后隨著人們對芒果皮中有效物質(zhì)認識的加深，芒果皮的研究開發(fā)必然會受到人們越來越多的關(guān)注。參考文獻王瑞蘭，張培麗.芒果皮活性成分的萃取及其生理活性研究[J].懷化學院學報，2010，29(2)：72-74.GrossJeana.FoodScienceandTechnology[M].London:A2cademicPress,1987.馮璐，芮漢明.芒果皮中黃色素不同提取方法的比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006,32(12)：154-157.李曉銀，岳紅，朱峰.天然色素提取和分析技術(shù)研究進展[J].林產(chǎn)化學與工業(yè)，2006，26(3)：118-122.胡小軍，李敏潔，陳敏儀.芒果皮黃色素的超聲波輔助提取及其穩(wěn)定性的研究[J].中國食品添加劑，2010,(5)：73-77.馮璐，芮漢明.芒果皮中黃色素不同提取方法的比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2006,32(12)：154-157.陳熠，熊遠福，文祝友，蔣利華，祝紅福，王冬妮.果膠提取技術(shù)研究進期].中國食品添加劑，2009，(3)：80-84.劉愛文，陳忻，關(guān)肖鋒.從芒果皮中提取果膠的工藝研究[J].化學研究與應(yīng)用，2002，14(3)：344-346.王健，黃國林.果膠生產(chǎn)工藝研究進展[J].化工時刊，2007,21(2)：70-73.岳賢田.國內(nèi)果膠提取方法研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，38(13)：6932-6933.許淑芳，劉鄰渭，李元瑞.食品新技術(shù)在果膠制備中的應(yīng)用[J].保鮮與加工，2005,5(2)：11-12.劉賀，徐學明，過世東膜分離方法純化濃縮橘皮果膠溶液的研究山.食品科學，2007，28(5):146-149.仇農(nóng)學，田玉霞，鄧紅，郭玉蓉，喬書濤.超濾法分離蘋果果膠及其理化性質(zhì)[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42(10)：3609-3616.王熊，郭宏，郭維奇，劉宗林.膜分離技術(shù)在山楂加工中的應(yīng)用[J].膜科學與技術(shù)，1998,18(1)：22-26.楊昱，徐雅琴，任建輝，崔崇士.超濾濃縮制備南瓜果膠的工藝研究J].食品與機械，2010,26(2)：115-117.姚瑞祺，劉海英，牛鵬飛，仇農(nóng)學.不同分子量枸杞多糖的超濾法分離及抗氧化活性研究[J].食品工業(yè)科技，2008，29(5)：89-91.閆超，黃建城，劉昔輝，丁麗娜，廖川.超濾法提取分離甘蔗葉多糖的研究[幾生物技術(shù)，2008，18(3)：49-51.田玉霞，董健，仇農(nóng)學，鄧紅，郭玉蓉.蘋果果膠膜法分離工藝研究J].食品工業(yè)科技，2009，30(8)：185-188.李建敏，劉曉紅，李安.聯(lián)合提取柑桔皮中精油、色素、果膠和橙皮苷[J].生物質(zhì)化學工程，2007,41(1)：22-24.石梅，