酸解法提取蘋(píng)果梨中的果膠

果膠是一種復(fù)雜的多酚類(lèi)材料。一般來(lái)說(shuō)，作為凝膠劑，廣泛應(yīng)用于糖制作、加工食品、飲料等領(lǐng)域。隨著功能性多糖的開(kāi)發(fā)研究,果膠作為水溶性膳食纖維,越來(lái)越受到重視,期望利用植物資源提取植物膠,尤其是從沒(méi)有食用價(jià)值的植物資源和果蔬加工下腳料中提取。據(jù)報(bào)道利用酸水解法已從多種植物資源和果品深加工的下腳料中提取果膠,并對(duì)果膠的純度、酯化度、分子質(zhì)量等理化性質(zhì)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的果膠其特性各不相同。目前工業(yè)生產(chǎn)中多采用工藝技術(shù)成熟、成本較低的酸水解法提取果膠,但酸水解法提取的果膠中含有大量影響其品質(zhì)的雜質(zhì),因此膜分離技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于果膠生產(chǎn)中,可除去果膠中大部分雜質(zhì),提高果膠的純度。目前,關(guān)于梨果實(shí)中果膠的研究已有報(bào)道,但是梨尤其是利用蘋(píng)果梨資源提取果膠及其特性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。蘋(píng)果梨是吉林省延邊地區(qū)特產(chǎn)水果,延邊州栽培面積大,產(chǎn)量多。據(jù)調(diào)查每年僅在果實(shí)疏果期疏掉的幼果量就達(dá)到3000t以上,如果利用這些被廢棄的幼果和蘋(píng)果梨深加工過(guò)程中產(chǎn)生的下腳料分離提取果膠,這對(duì)綜合利用蘋(píng)果梨資源和提高其附加值具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究利用蘋(píng)果梨疏果果實(shí)和成熟期果實(shí)榨汁后果渣提取果膠,測(cè)定其理化特性,以期開(kāi)發(fā)新的果膠提取植物資源,并為蘋(píng)果梨果膠的應(yīng)用提供參考。1材料和方法1.1蘋(píng)果果汁的制備蘋(píng)果梨疏果期疏掉的幼果(單果質(zhì)量約為6g)和蘋(píng)果梨成熟期等外梨(單果質(zhì)量約105g)經(jīng)榨汁后獲得的果渣。以上蘋(píng)果梨均取于延邊華龍集團(tuán)果樹(shù)農(nóng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基地2008年生產(chǎn)的果實(shí);商業(yè)果膠浙江衢州果膠有限公司。1.2精密科學(xué)儀器UV-7504型紫外-可見(jiàn)光分光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司;X-RitesSP62型色差儀美國(guó)愛(ài)色麗股份有限公司;烏氏黏度計(jì)上海EHSY西域儀器公司。1.3方法1.3.1蘋(píng)果梨果膠制品的提取濃采用酸解法提取果膠,將提取的果膠粗品配制成質(zhì)量濃度為2g/100mL的溶液,加入2倍體積無(wú)水乙醇進(jìn)行沉析提純,40℃干燥粉碎過(guò)120目篩為蘋(píng)果梨果膠制品。1.3.2l容量瓶稱取10mg果膠,加蒸餾水?dāng)嚢枞芙?移入100mL的容量瓶中,定容。取樣液1mL采用咔唑比色法測(cè)定半乳糖醛酸含量,以半乳糖醛酸為標(biāo)準(zhǔn)樣。1.3.3決定橡膠顏色的決定用SP64色差儀測(cè)定樣品的L*、a*、b*值。1.3.4橡膠化度的測(cè)定采用Zhang等滴定法測(cè)定果膠中甲氧基含量,然后按公式(1)計(jì)算果膠酯化度。1.3.5烏氏黏度法測(cè)定不同質(zhì)量濃度果膠溶液絕對(duì)黏度和增比黏度用pH4.5濃度為0.05mol/L的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液將果膠配制成質(zhì)量濃度在0.05~0.15g/100mL范圍內(nèi)的溶液,利用烏氏黏度計(jì)在溫度25℃下測(cè)定不同質(zhì)量濃度果膠溶液絕對(duì)黏度(η)和溶劑的絕對(duì)黏度(η0)。根據(jù)公式(2)、(3)計(jì)算相對(duì)黏度(ηr)和增比黏度(ηsp)。以ηsp/c-c繪圖,外推至濃度c=0,可確定特性黏度([η])。特性黏度與相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)之間的關(guān)系可利用Mark-Houwink-Sakurada方程表示:1.3.6統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均用SAS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差代表測(cè)定項(xiàng)目的群體水平,并用鄧肯檢驗(yàn)方法進(jìn)行比較,顯著水平P<0.05。2結(jié)果與分析2.1不同濃度酸水解法提取的果膠純度果膠純度的高低是評(píng)價(jià)果膠品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一,食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定商業(yè)果膠純度需大于65%。由表1可知,用酸水解法提取疏果期幼果和成熟期蘋(píng)果梨果渣中的果膠純度均在40%左右,與商業(yè)果膠73.08%相比相差過(guò)多,這可能是由于提取果膠過(guò)程中殘存的果肉微細(xì)顆粒、粗多糖、水溶性色素、無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì)導(dǎo)致提取的果膠純度較低。經(jīng)沉析法提純后果膠純度可提高31%~35%,純度達(dá)到70%以上,達(dá)到商業(yè)果膠標(biāo)準(zhǔn)。2.2疏果期果膠的a+值含量隨時(shí)間的變化標(biāo)準(zhǔn)果膠應(yīng)為白色至淡黃色粉末,無(wú)異味。一般來(lái)說(shuō)果膠顏色越白,其商業(yè)價(jià)值越高。由表2可知,疏果期果膠a*值和b*值顯著高于成熟期果膠,果膠的顏色受原料褐變影響較大,植物組織的褐變多與多酚物質(zhì)有關(guān),蘋(píng)果梨幼果中的多酚物質(zhì)要高于成熟期果實(shí)中的多酚物質(zhì)。所以果膠提取過(guò)程中,雖然采用相同的護(hù)色處理,但是幼果的防褐變效果沒(méi)有成熟果好,導(dǎo)致疏果期果膠的a*值高于成熟期。另外果實(shí)中葉綠素含量的變化與提取果膠的顏色相關(guān),因?yàn)楣z提取過(guò)程中葉綠素氧化降解,顯現(xiàn)黃色。由于幼果中葉綠素含量較多,所以果膠提取過(guò)程中葉綠素的降解可能導(dǎo)致疏果期果膠的b*值大于成熟期果膠。將疏果期、成熟期果膠與商業(yè)果膠相比,3種果膠的L*、a*、b*值均有顯著差異(P<0.05),其中成熟期果膠亮度最好,疏果期果膠亮度最差,并且紅色度與黃色度均較大,說(shuō)明提取果膠時(shí)幼果褐變現(xiàn)象比較嚴(yán)重,對(duì)于幼果護(hù)色處理及提取工藝有待于進(jìn)一步研究。2.3蘋(píng)果梨疏果期和發(fā)育期果膠酯化度的變化果膠酯化度是評(píng)價(jià)果膠產(chǎn)品性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),是影響果膠凝膠速度和凝膠時(shí)間的重要因素。由表3可知,蘋(píng)果梨疏果期幼果和成熟期果實(shí)果渣中果膠酯化度有顯著性差異,而成熟期果膠酯化度與商業(yè)果膠的酯化度沒(méi)有顯著差異,但疏果期和成熟期果膠均為高酯果膠。成熟期果膠和商業(yè)果膠甲氧基含量均大于11.4%,為速凝果膠,而疏果期果膠的甲氧基含量小于11.4%,為慢凝果膠。2.4凝膠的密度和相對(duì)分子質(zhì)量比高分子物質(zhì)的特征值主要用特性黏度來(lái)表示,它可間接反應(yīng)其形狀和尺寸大小,特性黏度值又由其相對(duì)分子質(zhì)量決定。由表4可知,蘋(píng)果梨成熟期果膠的特性黏度和相對(duì)分子質(zhì)量均要高于疏果期果膠的特性黏度和相對(duì)分子質(zhì)量,而與商業(yè)果膠的特性黏度和相對(duì)分子質(zhì)量基本相近。果膠物質(zhì)最重要的性質(zhì)就是膠凝化作用,同一凝膠條件下,果膠相對(duì)分子質(zhì)量越大,其凝膠強(qiáng)度越大,彈性越好。據(jù)田玉霞等報(bào)道,蘋(píng)果果渣中提取的果膠最大相對(duì)分子質(zhì)量為3.0×105,并且隨著相對(duì)分子質(zhì)量的減小,其酯化度下降,這與本研究結(jié)果相一致。蘋(píng)果梨疏果期和成熟期提取的果膠相對(duì)分子質(zhì)量均大于從蘋(píng)果渣中提取的果膠相對(duì)分子質(zhì)量。3蘋(píng)果梨果膠的提取目前常用的果膠提取方法有酸水解法、離子交換法、酶提取法等,其中酸水解法是工業(yè)上廣泛采用的生產(chǎn)方法,操作簡(jiǎn)便,并且工藝成熟。但酸水解法提取果膠過(guò)程中果膠分子易發(fā)生局部水解,并且果膠中含有大量的雜質(zhì),嚴(yán)重影響果膠的品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)采用酸水解法提取蘋(píng)果梨果膠后,其純度僅在40%左右,需對(duì)其進(jìn)行提純處理,以達(dá)到商業(yè)果膠的標(biāo)準(zhǔn)。目前膜分離技術(shù)在果膠提取中的應(yīng)用研究較多,它可將果膠純度提高到80%以上,但其技術(shù)需要膜分離設(shè)備。因此本實(shí)驗(yàn)采用工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、不需要任何特殊設(shè)備的沉析法對(duì)蘋(píng)果梨果膠進(jìn)行了提純,其純度達(dá)到70%以上。蘋(píng)果梨成熟期果實(shí)果渣中提取的果膠理化性質(zhì)均要好于疏果期幼果中提取的果膠理化性質(zhì),這種特性差異可能是由不同時(shí)期蘋(píng)果梨果實(shí)中果膠物質(zhì)的組分差異而引起。據(jù)作者研究,蘋(píng)果梨成熟期果實(shí)的果膠物質(zhì)中主要組分是酸溶性果膠,占果膠總量的60%以上,而在蘋(píng)果梨疏果期幼果果膠物質(zhì)中主要組分是堿溶性果膠,占果膠總量的70%以上。關(guān)于蘋(píng)果梨不同時(shí)期果實(shí)中提取果膠的理化特性差異,是否與果膠組分有關(guān)有待于進(jìn)一步的研究。4相對(duì)分子質(zhì)量和全質(zhì)量、回收試驗(yàn)及結(jié)果蘋(píng)果梨疏果期幼果和成熟期果實(shí)榨汁后果渣中提取的果膠顏色分別