微波协同离子交换法提取果胶的研究
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微波辅助萃取柠檬皮中果胶动力学及热力学研究首先,我们需要对柠檬皮进行预处理。
首先,将柠檬皮切成细碎的块状,然后在室温下晾干。
接下来,将干燥的柠檬皮制成粉末,以便后续的提取实验。
在提取实验中,我们使用了微波辅助提取的方法。
具体操作步骤如下:将柠檬皮粉末与适量的溶剂(如水或乙醇)混合,然后将混合物置于微波设备中进行加热。
微波能量能够迅速穿透样品,并导致其内部的分子振动和摩擦,从而加快提取速度。
根据实验需要,可以调节微波功率、提取时间和溶剂比例等参数。
在实验中,我们设计了一系列的提取实验,以观察果胶的提取动力学。
通过在不同时间点取样,并分析样品中果胶的含量,可以得到果胶提取过程中的动力学曲线。
通常,果胶的提取动力学可以用常见的动力学方程(如一级动力学、二级动力学等)来描述。
同时,我们还研究了微波辅助萃取柠檬皮中果胶的热力学特性。
热力学参数包括平衡提取率、平衡金合值等。
通过在不同温度下进行提取实验,并根据提取物的质量和金合值计算平衡提取率,可以得到果胶的热力学特性。
通过分析热力学数据,可以进一步理解微波辅助提取过程中的能量转化和传递机制。
本研究的结果表明,微波辅助提取可以显著提高柠檬皮中果胶的提取效率。
与传统的提取方法相比,微波辅助提取具有更短的提取时间和更高的提取率。
此外,通过调节微波功率和提取温度等参数,可以进一步优化果胶的提取过程。
总之,本研究通过微波辅助提取的方法,对柠檬皮中果胶的提取动力学和热力学特性进行了研究。
结果表明,微波辅助提取是一种高效的提取方法,可以显著提高果胶的提取效率。
这些研究结果对于优化果胶的提取过程,提高果胶的产量和质量具有重要意义。
超声-微波协同提取百香果皮果胶的工艺研究百香果(Passiflora edulis)是一种热带水果,其皮富含果胶,具有多种药用和食用价值。
传统提取果胶的方法主要是水浸提、醇沉淀和酸解胶等,这些方法存在操作复杂、工艺繁琐、产率低等问题。
为了提高果胶的提取效率和质量,本研究采用超声和微波协同提取的方法进行百香果皮果胶的提取。
收集新鲜的百香果,将其洗净去杂质后,剥取果皮,并将果皮切成小片备用。
然后,将果皮片放入装有特定体积的超声提取器中,加入适量的溶剂(如水、乙醇等),使果皮片完全浸泡在溶剂中。
接下来,启动超声提取器,将其设定为适当的功率和时间,进行超声提取。
超声波在介质中产生的高频振动作用下,可破坏细胞壁,使果胶从细胞中释放出来。
完成超声提取后,将提取液倒入容器中,然后启动微波提取器,设定适当的功率和时间,进行微波加热提取。
微波加热可以快速提高液体温度,提高果胶的溶解度和迁移速度。
经过超声-微波协同提取后,将提取液进行过滤、浓缩和干燥处理,得到百香果皮果胶。
对提取得到的果胶进行性质分析,包括视黏度、流变学性质、显微结构和化学成分等。
通过实验结果的分析,可以得出以下结论:超声-微波协同提取方法可以显著提高百香果皮果胶的提取效率和质量,相比传统方法,其操作简便、工艺快速、产率高,且果胶质量稳定。
提取液的溶剂类型和浓度、超声功率和时间、微波功率和时间等参数对提取效果有一定影响。
超声-微波协同提取是一种快速高效的百香果皮果胶提取方法,具有很大的应用潜力。
进一步的研究可以探索优化提取工艺条件和提高果胶的提取率,以满足食品和医药等领域对果胶的需求。
果胶的提取工艺条件研究摘要:本文介绍了近年来国内外有关果胶提取研究的最新进展,包括果胶的组成,结构,果胶的提取技术,展望了果胶提取的研究方向,旨在对我国果胶的研究与开发有所裨益。
关键词:果胶,结构,提取,工艺,Abstract:This article describes a recent study at home and abroad about the latest developments in pectin extraction,including the composition of pectin,structure of pectin,extraction methods and prospects of pectin extraction research intended to benefit our research and development of pectin。
Key words:pectin,structure,extraction,technology正文:果胶1970年,Vauquelin曾提出在水果中存在一种强凝胶特性物质。
1825年,Bracolarlor首次从胡萝卜中提取出一种水溶性物质,可形成凝胶,于是他将该物质命名为“Pectin”(pectin源于希腊语,有凝固、凝结之意),并用此果胶制成了“人造胶冻”(孙元琳,2004)。
果胶广泛存在于高等植物的叶、根、茎、果实的细胞壁内,与植物细胞彼此黏合在一起,尤其在果实和叶中的质量分数较多。
不同植物中果胶含量见图1-1.图1-1果胶实际上覆盖了许多不同的聚合物,起着粘结细胞的作用,分生组织和薄壁组织特别富含果胶物质。
果胶是碳水化合物的衍生物,它的基本结构是D一吡喃半乳糖醛酸,以a一1,4糖苷键连接成的长链(如图1-2) 。
这些化合物在相对分子量,化学构型及中性糖的含量等方面各不相同,而且不同的植物所生成的果胶的性质也各不相同。
超声-微波协同提取百香果皮果胶的工艺研究百香果(Passiflora edulis Sims)皮富含果胶,在食品工业中有广泛的应用价值。
目前,提取果胶的主要方法包括传统的热水浸提和化学处理浸提。
这些方法存在着时间长、能耗高和对环境有一定污染等问题。
研究一种高效、环保的提取方法对于百香果皮果胶的生产具有重要意义。
在本研究中,采用超声-微波协同技术提取百香果皮果胶。
将百香果皮粉末放入超声器中,加入适量的蒸馏水,超声分散20分钟。
然后,将超声处理后的样品转移到微波加热设备中,进行微波加热处理。
微波加热的条件为功率600W、加热时间15分钟。
将样品离心获得提取的果胶。
对超声和微波的参数进行优化。
对超声参数进行优化时,考察不同超声时间的影响,结果显示,超声时间在20分钟时提取率最高。
对微波参数进行优化时,考察不同功率和加热时间的影响,结果显示,功率600W、加热时间15分钟时提取率最高。
然后,对提取条件进行优化。
考察不同固液比、提取温度和提取时间对果胶提取率的影响。
结果显示,固液比为1:30、提取温度为60℃、提取时间为3小时时,果胶提取率最高。
对提取的果胶进行理化性质分析。
结果显示,提取的果胶呈白色粉末状,纯度很高。
其平均相对分子质量为16.8万,黏度为121.2 mPa·s。
采用超声-微波协同技术能够高效、环保地提取百香果皮果胶。
通过对超声和微波参数的优化,提取条件的优化,可以获得高品质的果胶。
这一研究对于百香果皮果胶的生产具有重要的指导意义,也为其他果皮的果胶提取提供了新思路。
超声-微波协同提取百香果皮果胶的工艺研究
百香果是一种常见的热带水果,富含多种营养成分和药用价值。
百香果皮富含果胶,
具有很高的药用和工业价值。
目前,传统的百香果皮果胶提取工艺存在提取效率低、时间长、能耗高等问题。
本研究旨在探讨超声-微波协同提取百香果皮果胶的工艺。
本研究选取优质的百香果皮为原料,并将其切成均匀的小段。
然后,将百香果皮放入
提取容器中,并加入适量的去离子水。
在超声-微波提取仪器的作用下,对百香果皮进行
超声-微波协同提取。
在提取过程中,通过控制超声功率、超声时间、微波功率、微波时
间和提取液料比等参数,对提取效果进行优化。
通过实验发现,超声-微波协同提取百香果皮果胶的最佳工艺参数为:超声功率300W,超声时间30分钟,微波功率650W,微波时间10分钟,提取液料比1:20。
在此工艺条件下,果胶的提取率可达到85%以上。
接下来,对提取得到的果胶进行理化性质分析。
结果显示,提取得到的果胶具有较高
的黏度、较低的凝胶强度和较好的凝胶透明度。
果胶的溶解性和流变性质也得到了良好的
表现。
超声-微波协同提取是一种高效、节能的百香果皮果胶提取工艺。
该工艺可提高果胶
的提取率和质量,具有重要的研究和应用价值。
希望本研究能够为百香果皮果胶的开发利
用提供一定的理论和实践参考。
微波辅助萃取柠檬皮中果胶动力学及热力学
研究
果胶是一种无色、无味的糖类混合物,是一种营养丰富而有效抗
氧化活性的重要天然物质。
柠檬皮中的果胶丰富,其含量在50%-60%之间。
由于果胶具有一定的热稳定性和抗氧化性能,因此它在食品中和
固体制剂中具有重要的应用价值。
由于果胶的复杂性,传统的提取方
法面临着时间、成本以及其他不利因素的压力,有必要提出一种更高
效的技术。
微波辅助萃取技术是一种新兴的热迁移复萃方法,可以有效
地实现果胶的快速和有效提取。
基于此原理,它可以用于提取柠檬皮
中果胶。
它使用重复设定的功率控制及时间控制,利用微波热转移和
微波束来实现有效提取。
该技术可以有效减少果胶的难溶性以及提取
果胶的时间和费用。
相比于传统的提取方法,微波辅助萃取更加方便,快速,并且可以有效地提取出果胶,降低糖类和果胶酸结合物的形成。
这项技术在热力学和动力学方面也发挥了重要作用,为果胶的有效提
取提供了参考。
综上所述,微波辅助萃取技术是可以实现对柠檬皮中果胶的有效
提取,并且可以有效减少果胶的难溶性、降低形成糖类和果胶酸结合
物的可能性的方法。
这项技术可以缩短研究的时间和费用,并为果胶
热力学和动力学提供了参考价值。
微波协同离子交换法提取果胶的研究唐满生,戴永强(湖南科技学院化学与生物工程系,湖南 永州 425100)摘要:采用微波辐射协同离子交换法提取了桔皮中的果胶。
通过单因素实验和正交实验探讨了微波密度、辐射时间和液料比对果胶得率及品质的影响,确定了实验最佳条件为:微波密度为650 μW/cm2,微波辐射提取时间8 min,液料比为20 mL/g,果胶得率为36.62%。
产品的果胶百分含量为91.54%,胶凝度为126.05°,灰分含量为0.037%,优于我国食品质量标准。
关键词:果胶;微波辐射;离子交换中图分类号:O636.1;文献标识码:A;文章篇号:1673-9078(2009)06-0678-03Extraction of Pectin from Orange Peel by Ion-exchange underMicrowave IrradiationTANG Man-sheng, DAI Y ong-qiang(Department of Chemistry and Bio-engineering, Hunan University of Science and technology, Y ongzhou 425100, China)Abstract: Pectin was extracted from orange peel by microwave radiation coupled with ion-exchange method. Effects of microwave radiation power, irritation time and liquid/material ratio on the extraction yield were discussed. By orthogonal experiments, the optimum extraction conditions were determined as follows: the microwave radiation power of 650 μW/cm2, liquid/material ratio of 20mL/g and extracting time of 8 minutes, under which the pectin yield was 33.69%. The pectin content in the products was 91.54%, the jelly grade was 126.05°, and the ash content was 0.037%. The quality of the product was superior to the quality requirements in the national food quality specifications.Key words: pectin; microwave radiation; ion-exchange果胶作为一种亲水性植物胶,广泛存在于植物根、茎、叶、果的细胞壁中,一般分为水溶性和非水溶性(原果胶)两类。
目前,果胶的生产原料主要是柑桔类果皮、橙皮、柠檬皮、苹果皮,作为果汁加工的副产品,来源稳定丰富。
以各种果皮为原料提取果胶,既可变废为宝,取得较高的经济效益,又能有效地保护生态环境。
目前,国内从果皮中提取果胶多采用酸提取这一传统方法。
近年来,用离子交换法和微波辐射法从果皮中提取果胶的方法已有报道[1-4]。
本实验采用在酸法提取桔皮果胶的基础上,将微波法与离子交换法相结合,优化从桔皮中提取果胶的工艺条件,收效良好。
1 材料与方法1.1 材料与试剂新鲜桔皮。
无水乙醇、盐酸、氢氧化钠、氯化钙和蔗糖均为收稿日期:2008-12-01作者简介:唐满生(1964-),男,湖南永州人,实验师,主要研究方向:食品科学分析纯;强酸性阳离子交换树脂购自天津大茂化学试剂厂。
1.2 仪器pHS-3C型酸度计;LG微波炉;R201D-Ⅱ旋转蒸发仪;SHB-Ⅲ真空泵;电热鼓风干燥箱。
1.3 实验方法1.3.1 果胶的提取将桔皮放入蒸馏水中浸泡0.5 h,煮沸5 min灭酶,沥干后置烘箱于70 ℃烘干,粉碎。
称取10.0 g桔皮粉末和0.5 g氢型732阳离子交换树脂,置500 mL烧杯中,将盐酸调节酸度至2.0,微波辐照浸提。
过滤后滤液减压浓缩,注入到相同体积的、已预冷的95%乙醇溶液中,低温静置4~8 h,抽滤。
滤饼用95%乙醇溶液洗涤,打散后铺成薄层,置烘箱中(45℃)烘干至恒重,称重。
实验采用单因素实验和正交实验来确定微波密度、微波辐射时间、料液比果胶提取的最佳条件。
1.3.2 果胶含量与pH值的测定含量测定采用重量法[5]进行测定。
pH值的测定按文献[1]中的方法进行。
6781.3.3 果胶胶凝强度与灰分的测定采用破碎压力法测定胶凝强度[6]。
灰分测定按文献[7]中方法进行。
2 结果与分析2.1 单因素实验2.1.1 微波密度对果胶产率的影响选取不同的微波密度(220 μW/cm 2,380 μW/cm 2,520 μW/cm 2,580 μW/cm 2,650 μW/cm 2,750 μW/cm 2),微波辐射时间为7 min ,液料比为20 mL/g ,所得果胶产率与微波密度之间的关系如图1所示。
随着微波密度的增加,果胶产率明显增加,但是到一定程度后增加速度减缓。
提取果胶的最佳功率密度为650 μW/cm 2。
图1 微波密度对果胶产率的影响Fig.1 Effect of microwave radiation power on the yield of pectin2.1.2 微波辐射时间对果胶产率的影响图2 微波辐射时间对果胶产率的影响Fig.2 Effects of Microwave Radiation Power on the Yield ofPectin选取微波密度为650 μW/cm 2,液料比为20 mL/g ,改变微波辐射时间提取果胶,所得果胶产率与微波辐射时间之间的关系如图2所示。
随着微波辐射时间的延长,桔皮中原果胶充分水解,果胶产率提高显著,8min 达到峰值。
当辐射时间过长时,果胶解酯、裂解,造成果胶产量下降。
2.1.3 液料比对果胶产率的影响选取微波密度为650 μW/cm 2,微波辐射时间为8min ,改变液料比提取果胶,所得果胶产率与液料比之间的关系如图3所示。
液料比的增加,有利于果胶转移到提取液中,当液料比为20 mL/g 时,果胶产率达到峰值。
当液料比大于20 mL/g 时,果胶产率变化不大,而且液料比过大造成不必要的浪费。
由以上单因素实验可知,用微波法结合离子交换树脂法提取桔皮中的果胶物质的最佳工艺条件是:微波密度为650 μW/cm 2,微波辐射时间为8min ,液料比为20 mL/g ,在此工艺条件下果胶的得率为36.3%。
图3液料比对果胶产率的影响Fig.3 Effects of the ratio of liquid to solid material on the yieldof pectin2.2 正交实验根据单因素实验,选取微波辐射时间、微波密度和液料比作为正交实验因素,结果见表1。
表1 果胶提取的正交实验方案与结果表Table 1 Design and results of orthogonal test for pectinextraction序号A (密度/(μW/cm 2)B(时间/min)C(液料比/mL ⋅g -1)产率/%胶凝度/°1 380 7.5 15 22.8269.02 2 380 8.0 20 25.7072.493 380 8.5 25 26.3063.554 520 7.5 20 29.6793.41 5 520 8.0 25 27.2589.436 520 8.5 15 24.17132.947 650 7.5 25 36.46135.088 650 8.0 15 36.65125.419 650 8.5 20 36.30126.09产率K1/3 24.94 27.62 25.84 K2/3 27.03 27.83 29.46 K3/3 31.30 27.82 27.97 R 6.36 0.21 3.62 凝胶度K1/3 68.35 99.17 109.12 K2/3 105.26 95.78 97.32 K3/3 128.85 107.51 96.02R 60.5 11.73 13.1由极差分析可知,3因素对果胶产率的影响为:微波密度>液料比>微波辐射时间;3个因子对凝胶强度的影响强弱顺序为:微波密度>液料比>微波辐679680射时间。
综合考虑,微波协同离子交换法提取果胶的最佳条件是:微波密度为650 μW/cm 2,辐射时间为8 min ,液料比为20 mL/g 。
按此条件进行6批验证实验,果胶平均得率为36.62%。
2.3 果胶的品质分析果胶含量测定结果见表2。
提取的果胶产品为:淡黄色粉末,平均百分含量达91.45%,pH 值为3.00,胶凝度128.32°,总灰分小于1%,所测各项参数均优于国家标准。
表2 果胶物质含量测定结果Table 2 Content of Pectin in the product samples 序号果胶百分含量/ %平均值1 93.572 87.033 91.74 91.54 4 87.525 93.236 96.163 结论3.1 在单因素实验的基础上,通过正交实验得到了微波协同离子交换法提取桔皮中果胶的最佳工艺条件为:当添加的732型强酸性阳离子交换树脂为桔皮干重的5%时,微波密度650 μW/cm 2,微波提取时间8.0min ,液料比为20 mL/g 。
在此条件下的果胶平均得率为36.62%,且果胶品质优于相关国家标准。
3.2 微波协同离子交换法的应用使得果胶产率高达36.62%,与常规方法相比大大提高。
同传统法相比,微波辐射和离子交换树脂的应用能大大加快桔皮中原果胶的水解,使提取时间由传统酸提取的90 min 缩短为8.0 min ,提高了效率。
事实证明微波协同离子交换法提取果胶的工艺优于常规工艺。
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