幾種水果果膠的提取及其高脂果膠的酯化度比較

編號(hào)學(xué)士學(xué)位論文幾種水果果膠的提取及其高脂果膠的酯化度比較學(xué)生姓名： 米魯予 學(xué) 號(hào)： 20050302018系 部： 生命與環(huán)境科學(xué)系專 業(yè)： 化學(xué) 年級(jí)： 2005指導(dǎo)教師： 陶海燕 完成日期： 2009年5月10日中文摘要以柑廢棄果皮為原料，采用酸水解、醇沉淀法提取果皮中的果膠，容量法測(cè)定果皮中果膠的酯化度，并比較其高脂果膠的酯化度。結(jié)果表明：柑橘皮的料液比為1：8，浸提溫度為85°C，浸提時(shí)間為45min。柚子皮的料液比為1：4，浸提溫度為95°C，浸提時(shí)間為60min。香蕉皮的料液比為1：4，浸提時(shí)間為90min，柑橘皮、柚子皮、香蕉皮的最佳浸提液PH為2.0，三種果皮所提取的果膠，其酯化度均大于50%.根據(jù)酯化度的不同，可將果膠用于不同的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：柑橘皮柚子皮果膠提取酯化度Severalfruitpectinandhigh-acidextractionofpectin

degreeofesterificationcomparedAbstractCitruspeelwasteasarawmaterial,theuseofacidhydrolysis,alcoholprecipitationofpectinextractedpeel,peelTitrationofpectindegreeofesterification,andcompareitshighdegreeofpectinesterification.Theresultsshowedthat:citrusskinliquidratioof1:8,extractiontemperatureof85°C,extractiontimeof45min.Grapefruitskinliquidratioof1:4,extractiontemperatureof95°C,extractiontimeof60min.Bananaliquidratioof1:4,extractiontime90min.Orangeskin,grapefruitskin,bananapeelextractofthebestPHof2.0,threekindsoffruitpectinextracted,anditsdegreeofesterificationaremorethan50%.Accordingtothedifferentdegreeofesterificationcanbeusedindifferentareasofpectin.Keywords:citrusgrapefruitskinextractpectinesterificationdegreeofskinTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"中文摘要 1\o"CurrentDocument"Abstract 1引言 11.材料與方法 21.1材料 2\o"CurrentDocument"1.1.1試劑 2\o"CurrentDocument"1.1.2儀器設(shè)備 21.2試驗(yàn) 2\o"CurrentDocument"1.2.1原料及各種水果果皮的預(yù)處理工藝 2\o"CurrentDocument"1.2.2工藝流程 2\o"CurrentDocument"1.2.3原料預(yù)處理要點(diǎn) 2\o"CurrentDocument"1.2.4果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.3柑橘皮果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.3.1不同料液比柑橘皮果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.3.2不同pH柑橘皮果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.3.3不同浸提溫度柑橘皮果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.3.4不同浸提時(shí)間柑橘皮果膠的提取 3\o"CurrentDocument"1.4柚子皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.4.1不同料液比柚子皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.4.2不同pH值柚子皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.4.3不同浸提溫度柚子皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.4.4不同浸提時(shí)間柚子皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.5香蕉皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.5.1不同料液比香蕉皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.5.2不同pH值香蕉皮果膠的提取 4\o"CurrentDocument"1.5.3不同浸提溫度香蕉皮果膠的提取 41.5.4不同浸提時(shí)間香蕉皮果膠的提取 5\o"CurrentDocument"1.6水果高脂酸果膠酯化度的測(cè)定 5\o"CurrentDocument"1.6.1研究酯化度的意義 5\o"CurrentDocument"1.6.2果膠的預(yù)處理 5\o"CurrentDocument"1.6.3容量法測(cè)定酯化度 52結(jié)果 6\o"CurrentDocument"2.1最佳條件下不同果皮果膠的產(chǎn)量 6\o"CurrentDocument"2.2不同果皮的最佳水料比 6\o"CurrentDocument"2.3不同果皮的最佳pH值 7\o"CurrentDocument"2.4不同果皮的最佳浸提溫度 7\o"CurrentDocument"2.5不同果皮的最佳提取時(shí)間 82.6幾種高脂酸水果果膠酯化度的比較 9\o"CurrentDocument"3結(jié)論 10\o"CurrentDocument"文獻(xiàn) 11\o"CurrentDocument"致謝 12果膠廣泛存在于水果和蔬菜中，其基本結(jié)構(gòu)是以a-1,4苷鍵連接的聚半乳糖醛酸，其中一類分子中超過(guò)一半的羧基被甲酯化的，稱為高甲氧基果膠（HM），其余的羧基與鉀、鈉、銨離子結(jié)合成鹽。另一類分子中低于一半的羧基是甲酯型的，稱為低甲氧基果膠（LM）[1]。羧基酯化的百分?jǐn)?shù)稱為酯化度（DE）。果膠是人類第七大營(yíng)養(yǎng)素中可溶性膳食纖維的主要成分，具有良好的乳化、增稠、穩(wěn)定和膠凝作用，早在食品、紡織、印染、煙草、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用⑵。近年來(lái)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，在醫(yī)藥保健品上可顯著降低血糖、血脂、減少膽固醇、疏通血管，對(duì)糖尿病、高血壓、便秘、解除鉛中毒都存有明顯作用，同時(shí)也用于化妝品，對(duì)保護(hù)皮膚、防止紫外線輻射、冶療創(chuàng)口、美容養(yǎng)顏都存在一定的作用⑶。我國(guó)自2O世紀(jì)5O年代起就開(kāi)展了果膠提取的研究，有從蘋(píng)果渣、柑橘、橙類皮、柚皮、向日葵托盤(pán)、馬鈴薯渣等原料中提取果膠的報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)以柑桔皮為主要原料，國(guó)外也主要以柑桔皮為原料，同時(shí)也有以檸檬皮渣、蘋(píng)果皮渣等果實(shí)皮渣為原料生產(chǎn)果膠，已成為具有工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值的主要原料⑷我國(guó)柚皮，橘皮等資源豐富，但大部分被丟棄，且造成了環(huán)境污染。這些水果果皮中果膠含量豐富，所提果膠膠凝度高。從水果果皮中提取果膠具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，能夠應(yīng)用于果膠生產(chǎn)的新技術(shù)有：微波、微生物發(fā)酵，離子交換，膜分離等，但仍處于初步摸索階段。而酸提取沉淀仍是國(guó)內(nèi)切合實(shí)際且較有工業(yè)前途的的生產(chǎn)方法⑸。有關(guān)資料表明：全世界果膠的年需求量在2萬(wàn)噸左右，2O世紀(jì)末全世界果膠的年需求量達(dá)到了27000噸，并以每年5%的速度增長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年的果膠需求量約在1500噸以上，而80%靠從國(guó)外進(jìn)口。目前世界上果膠的生產(chǎn)商豐要集中在英國(guó)、丹麥、法國(guó)、德國(guó)、以色列及瑞士等國(guó)。果膠作為一種食品添加劑在我國(guó)還處在起步階段，而進(jìn)口果膠的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)產(chǎn)果膠⑹。因此，大力開(kāi)發(fā)果膠資源，摸索出切實(shí)可行的果膠生產(chǎn)工藝，不僅能為我國(guó)食品加工領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用優(yōu)質(zhì)果膠提供理論依據(jù)，還將為推動(dòng)國(guó)產(chǎn)果膠生產(chǎn)的發(fā)展，提高我國(guó)果膠生產(chǎn)企業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的地位做出貢獻(xiàn)。1.材料與方法1.1材料實(shí)驗(yàn)對(duì)象：選擇市售新鮮，果皮顏色鮮亮的柑桔，柚子，香蕉。1.1.1試劑乙醇（95%）,蒸餾水，酒石酸，活性炭，鹽酸（pH=1.0、1.5、2.0、2.5）,酚酞（1%），異丙醇（60%），氫氧化鈉（0.1mol/L）乙醇（95%）,蒸餾水，酒石酸，活性炭，1.1.2儀器設(shè)備FA-N/JA電子天平（上海民橋精密科學(xué)儀器公司）、DHG-9123A電熱鼓風(fēng)十燥箱（河南）、電熱恒溫水浴鍋、粉碎機(jī)、SHB-B88循環(huán)水式真空泵（河南）。1.2試驗(yàn)酸水解，醇沉淀法及容量法。1.2.1原料及各種水果果皮的預(yù)處理工藝新鮮果皮一挑選一清洗一除去果皮表面油包層一滅酶一漂洗1.2.2工藝流程新鮮果皮預(yù)處理一恒溫水浴加熱浸提液、過(guò)濾一95%乙醇沉淀一抽濾一干燥一果膠粗產(chǎn)品1.2.3原料預(yù)處理要點(diǎn)去掉新鮮果皮表面的油薄層，防止原來(lái)果皮中的果膠酶類水解，使果膠含量或膠凝度下降。將一定量的新鮮果皮切成粒徑2-3mm的小塊，水洗后在90-95°C水中加熱15min，使果膠酶失活，然后漂洗干凈，以除去雜質(zhì)、糖類、有機(jī)物等水溶物及某些異味，烘干，粉碎，用80目篩子過(guò)篩。1.2.4果膠的提取水浴加熱浸提：按照不同料液比將新鮮果皮和不同pH的鹽酸溶液放入燒杯中，放入恒溫水浴箱加熱。乙醇沉淀：緩慢加入一定量的95%乙醇，攪拌使浸提液中的果膠與乙醇充分反應(yīng)，靜置，使果膠沉淀完全析出。抽濾：采用真空泵，將混有果膠的浸提液徐徐倒入布什漏斗，打開(kāi)真空泵進(jìn)行抽濾。干燥：將果膠沉淀物放入60°C下干燥，即得果膠粗產(chǎn)品。1.3柑橘皮果膠的提取1.3.1不同料液比柑橘皮果膠的提取取5.000g粉碎后的柑橘皮，分別加入料液比為1：2,1：4,1：6,1：8,1：10的pH=2.0的鹽酸溶液，于85°C下加熱攪拌45min，最后用95%酒精洗滌?？疾炝弦罕葘?duì)果膠得率的影響。1.3.2不同pH柑橘皮果膠的提取取5.000g經(jīng)預(yù)處理的柑橘皮，改變鹽酸溶液的pH值，使其分別為1.0、1.5、2.0、2.5，于85°C下加熱攪拌45min用95%酒精洗滌?？疾靝H值對(duì)果膠得率的影響。1.3.3不同浸提溫度柑橘皮果膠的提取取5.000g粉碎后的果皮，加入料液比為1：8的pH=2.0的鹽酸溶液，改變浸提溫度，使其分別為75、80、85、90，95°C，浸提45min，用95%酒精洗滌研究果皮的浸提溫度，考察溫度對(duì)果膠得率的影響。1.3.4不同浸提時(shí)間柑橘皮果膠的提取取5.000g預(yù)處理后的果皮，加入料液比為1：8,pH=2.0的鹽酸溶液，于85°C下分別浸提15min,30min,45min,60min，100min,用95%酒精洗滌，考察浸提時(shí)間對(duì)果膠得率的影響。1.4柚子皮果膠的提E1.4.1不同料液比柚子皮果膠的提取取5.000g經(jīng)預(yù)處理的柚子皮，浸提液pH為2.0，料液比為1：2,1：4,1：6,1：8,1：10的鹽酸溶液，浸提溫度為90°C,浸提時(shí)間為60min?？疾炝弦罕葘?duì)果膠得率的影響。1.4.2不同pH值柚子皮果膠的提取改變鹽酸溶液的pH值（1.0、1.5、2.0、2.5），90°C下水浴加熱60min,過(guò)濾后用95%酒精洗滌?？疾靝H值對(duì)果膠得率的影響。1.4.3不同浸提溫度柚子皮果膠的提取取5.000g經(jīng)預(yù)處理的柚子皮，浸提液pH為2.0的鹽酸溶液，改變浸提溫度，使其分別為75、80、85、90,95°C下，分別浸提45min，用95%酒精洗滌?？疾鞙囟葘?duì)果膠得率的影響。1.4.4不同浸提時(shí)間柚子皮果膠的提取取5.000g經(jīng)預(yù)處理的柚子皮，浸提液pH為2.0的鹽酸溶液，于90°C下，改變浸提時(shí)間（15min，30min，45min,60min，100min），用95%酒精洗滌?？疾鞎r(shí)間對(duì)果膠得率的影響。1.5香蕉皮果膠的提取1.5.1不同料液比香蕉皮果膠的提取將香蕉皮稱重，切塊，水洗滌浸泡后，沸水加熱。取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的香蕉皮5.000g置于燒杯中，加入體積比為1：2，1：4，1：6，1：8，1：10的鹽酸溶液（pH=2.0）于85°C下加熱1小時(shí)后，測(cè)定果膠含量。1.5.2不同pH值香蕉皮果膠的提取取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的香蕉皮5.000g，在料液比為1：4,提取時(shí)間為1h，提取溫度為80°C的條件下，考察不同pH值（1.0、1.5、2.0、2.5）對(duì)5.000克香蕉皮中的果膠的提取效果。1.5.3不同浸提溫度香蕉皮果膠的提取在料液比為1：4,pH=2.0，提取時(shí)間為1h的條件下，比較不同溫度下（75、80、85、90，95°C），香蕉皮中果膠的含量。1.5.4不同浸提時(shí)間香蕉皮果膠的提取在料液比為1：4，pH=2.0，提取溫度為80°C的條件下，考察不同提取時(shí)間（15min，30min，45min，60min，100min）對(duì)5.000克香蕉皮中的果膠的提取效果。1.6水果高脂酸果膠酯化度的測(cè)定1.6.1研究酯化度的意義果膠的酯化度是性能指標(biāo)中很重要得一項(xiàng)，表觀上，它反映的只是果膠分子中半乳糖醛酸單位上的羧基酯化（絕大多數(shù)是形成甲酯）的程度。根據(jù)酯化度的不同，以50%為界限將果膠劃分為高酯果膠（HM）和低酯果膠（LM）兩大類。本質(zhì)上，果膠的酯化度對(duì)果膠的膠凝特性（膠凝時(shí)間，膠凝速度等），果膠溶液的性質(zhì)影響很大。酯化度增大，膠凝度增大。不同酯化度的果膠能滿足不同的要求，如：食品工業(yè)中常用高甲氧基果膠（HM）來(lái)制備果凍，果醬和糖果；在酸奶生產(chǎn)過(guò)程中，LM果膠可用作水果基質(zhì)；HM果膠可應(yīng)用于乳制品。醫(yī)藥方面，酯化度還決定著某些生理活性，高甲氧基果膠可做藥品的緩沖劑，以減少藥品對(duì)腸胃的刺激；低甲氧基果膠與氧化鋁，氧化鎂制成的制劑，用于治療胃及十二指腸潰瘍等。1.6.2果膠的預(yù)處理準(zhǔn)確稱取0.5000g果膠于燒杯中，加入一定量的由5ml濃鹽酸與100ml60%異丙醇混合配成的混合試劑。攪拌十分鐘，移入砂芯漏斗，用六份15ml的混合試劑沖洗，再以60%異丙醇沖洗試樣至濾液不含氯化物為止，最后用20ml60%異丙醇洗滌，移入105°C烘箱中干燥止，冷卻后稱重。1.6.3容量法測(cè)定酯化度稱取十分之一經(jīng)冷卻干燥的樣品，移入250ml錐形瓶中，用2ml酒精潤(rùn)濕，加入100ml不含二氧化碳的水，用瓶塞塞緊，不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，使樣溶解。加入5滴1%酚酞，用0.1mol/LNaOH溶液進(jìn)行滴定，記錄所消耗的體積數(shù)V「即為原始滴定度，繼續(xù)加入20ml的0.5mol/LNaOH溶液，震搖全粉紅色消失為止。然后加入3滴1%的酚酞，用0.1mol/LNaOH滴定至微紅色，記錄消耗的體積數(shù)七，即為皂化滴定度。2結(jié)果2.1最佳條件下不同果皮果膠的產(chǎn)量取0.5000g經(jīng)預(yù)處理的果皮，在最佳條件下提取果皮中的果膠，比較其果膠得率。果皮果膠得率（%）=提取所得果膠的質(zhì)量（g）/果皮質(zhì)量（g）表一最佳條件下不同果皮果膠的產(chǎn)量果皮 果膠得率%TOC\o"1-5"\h\z柑橘皮 7^柚子皮 5.20香蕉皮 2.32可見(jiàn)，柑橘皮中果膠的含量大于柚子皮和香蕉皮中的果膠含量。2.2不同果皮的最佳水料比在其他條件相同的情況下不同的料液比對(duì)果膠得率的影響不同。結(jié)果見(jiàn)圖1：圖1水料比對(duì)果膠得率的影響開(kāi)始時(shí)，酸用量少，不利于果膠溶出，果膠的得率隨著鹽酸的體積的增加而上升，柑橘皮在1：8時(shí)達(dá)到最高，柚子皮和香蕉皮在1：4時(shí)達(dá)到最高。隨著酸用量的增加，可能導(dǎo)致果膠水解為果膠酸，所以果膠得率下降，這說(shuō)明柑橘的最佳料液比為1：8,柚子皮與的香蕉皮的最佳料液比均為1：4。2.3不同果皮的最佳pH值經(jīng)過(guò)預(yù)處理的三種果皮，放置于不同的pH鹽酸溶液中，水浴加熱后，考察不同pH值（1.0、1.5、2.0、2.5）對(duì)5.000克果皮中的果膠的提取效果。其果膠產(chǎn)量有比較明顯的變化，如圖2：圖2PH值對(duì)果膠得率的影響開(kāi)始時(shí)，果膠的得率隨著pH的體積的增加而上升，在pH=2時(shí)達(dá)到最高，隨后下降，這說(shuō)明pH=2為最佳，這可能是由于果膠易水解成果酸，從而導(dǎo)致果膠提取量下降。酸度過(guò)小會(huì)使部分果膠脂脫酯裂解，從而影響果膠產(chǎn)量，由圖2可以看出，柑橘皮，香蕉皮和柚子皮的浸提酸度均為2.0。2.4不同果皮的最佳浸提溫度調(diào)節(jié)水浴鍋的溫度，把三種果皮放在不同溫度下加熱攪拌，各果皮的果膠產(chǎn)量隨溫度的變化如圖3：圖3提取溫度對(duì)果膠得率的影響由圖3可知，浸提溫度低，果膠質(zhì)水化溶出不完全，浸提溫度過(guò)高不利于試驗(yàn)操作，而且還可能使果膠降解，影響果膠產(chǎn)量。柑橘的最佳浸提溫度為85。C，柚子的最佳浸提溫度為95。C，香蕉皮的最佳提取溫度為80。C。2.5不同果皮的最佳提取時(shí)間改變果皮的浸提時(shí)間，果膠的產(chǎn)率也隨時(shí)間的改變而發(fā)生變化，如圖4：圖4提取時(shí)間對(duì)果膠得率的影響浸提時(shí)間不同，產(chǎn)率不同，水解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，果膠不穩(wěn)定，易水解成果膠酸。由圖4可知，柑橘的最佳浸提時(shí)間為45min，柚子的最佳浸提時(shí)間為60min，香蕉皮的最佳浸提時(shí)間為90min。2.6幾種高脂酸水果果膠酯化度的比較從天然果皮中提取果膠，由于各種水果果皮組成的差異，其果膠的酯化度也不相同，如表二所示。高酯果膠的酯化度(％)=[7]表二不同水果果膠的酯化度果皮酯化度(%)柑橘皮68.52%柚子皮63.5%香蕉皮52.65%3結(jié)論在酸性下加熱果膠，會(huì)使甲酯水解，苷鍵斷裂，變成低酯化或低分子量的果膠，從而降低果膠的膠凝強(qiáng)度和速度。研究表明，料液比，pH值、浸提溫度、浸提時(shí)間對(duì)果膠提取率都有較大的影響。因此，在提取果膠時(shí)要嚴(yán)格要求控制其水解溫度，時(shí)間和pH值。本文綜合利用柑橘