果胶及其应用研究进展

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果胶酶应用的研究进展

参考内容
碱性果胶酶是一种生物酶，主要用于分解果胶，改变植物细胞壁的结构和性质。近年来，随着生物技术的不断发展和应用，碱性果胶酶的应用领域不断扩展，本次演示将就此进行综述。
一、在食品工业中的应用
碱性果胶酶在食品工业中具有广泛的应用，它可以有效地分解果胶，提高果汁的提取率和澄清度。此外，碱性果胶酶还可以用于制作低糖果酱和果冻，改善口感和质地。同时，碱性果胶酶的添加还可以防止食品中的果胶沉淀，提高食品的稳定性和口感。
2、果胶酶在生物医药领域的应用
果胶酶在生物医药领域的应用研究也取得了重要进展。在药物传递方面，果胶酶可以用于修饰药物分子，提高药物的靶向性和生物利用度。在疫苗开发方面，果胶酶可以用于提取和纯化抗原物质，制备高效、安全的疫苗。在组织工程方面，果胶酶可以用于降解天然高分子材料，制备具有特定形貌和性能的组织工程支架。
3、果胶酶在环保领域的应用
果胶酶在环保领域的应用研究也取得了显著的进展。在废水处理方面，果胶酶可以用于降解废水中的有机污染物，提高废水的可生化性和处理效率。在土壤修复方面，果胶酶可以用于降解土壤中的有毒有害物质，提高土壤的环境质量和生态效益。
结论
本次演示对果胶酶应用的研究进展进行了系统的介绍和总结。目前，果胶酶在食品、生物医药和环保等领域的应用研究已经取得了显著的进展。然而，果胶酶的应用仍存在一些问题，如稳定性、作用条件和生产成本等需要进一步优化和改善。未来，随着生物技术的不断发展，相信果胶酶的应用研究将会有更加广阔的前景和潜力。
对于环保领域的研究，需要采用环境科学、化学工程等技术对实验数据进行处理和分析，以评估果胶酶在废水处理和土壤修复等方面的应用效果。
1、果胶酶在食品领域的应用
近年来，果胶酶在食品领域的应用研究取得了显著进展。通过使用果胶酶，可以分解果胶质，提高果汁的澄清度，改善果汁的口感和营养价值。此外，果胶酶还可以用于制作果酱、果汁饮料和水果沙拉等食品，提高食品的品质和营养价值。

改性果胶的研究及应用

中国果菜China Fruit &Vegetable第41卷,第11期2021年11月综合利用Comprehensive Utilization 改性果胶的研究及应用杜余毅1，秦伟帅2，周涛3*，吴澎1*（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2.泰山学院生物与酿酒工程学院，山东泰安271000；3.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安271018）摘要:果胶是一种结构复杂且功能丰富的多糖，果胶改性改善了天然果胶的性质并扩大了其应用范围。

天然果胶的改性方法可分为物理法、化学法、酶法和复合法等，不同的改性方法可制备出性质不同的果胶。

本文综述了改性果胶研究的最新进展，包括改性果胶的结构特性、改性方法及其功能特性。

同时，对改性果胶的研究及应用进行了展望，以期为果胶的合理高效处理及拓展应用范围提供理论参考。

关键词:改性果胶；改性方法；功能特性中图分类号：TS261.9文献标志码：A文章编号：1008-1038(2021)11-0036-10DOI:10.19590/ki.1008-1038.2021.11.007The Research and Application of Modified PectinDU Yu-yi 1,QIN Wei-shuai 2,ZHOU Tao 3*,WU Peng 1*(1.College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China;2.College of Biology and Brewing Engineering，Taishan University，Tai’an 271000,China;3.College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China)Abstract:Pectin was a polysaccharide with complex structure and rich functions,and modified pectin improved theproperties of natural pectin and expands its application range.The modification methods of natural pectin could be divided into physical modification,chemical modification,enzymatic modification and compound modification.Different modification methods could prepare pectin with different properties.This article reviewed the latest developments in the study of modified pectin,including the structural properties,modification methods and functional properties of modified pectin.At the same time,the research and application of modified pectin were prospected,in order to provide a theoretical reference for the reasonable and efficient treatment of modified pectin and the expansion of the scope of application.Keywords:Modified pectin;modification methods;features收稿日期:2021-05-30基金项目:山东省科技特派员行动计划（2020KJTPY077）；山东省技术创新引导计划（2020LYXZ007）；山东省自然科学基金重点项目（ZR2020KC023）第一作者简介:杜余毅（1999—），男，在读硕士，研究方向为食品科学*通信作者简介:周涛（1973—），男，讲师，博士，主要从事园林园艺的教学与研究工作吴澎（1972—），女，教授，博士，主要从事食品科学方面的教学与研究工作综合利用果胶是一个种类繁多的生物聚合物家族，由多个-半乳糖醛酸通过-1,4葡萄糖苷键连接而成。

果胶在水处理中的研究进展

ｌｃｌｎ＆ＡｎｅｐｏｐｃｉａｓｉｕｓｄＩａｌｔＩＩＤ－ｄｔｒｓｅｔｓｌｄｓｓｅ．ｈｏｃ
Ｋｙ、ＯｃａＩｒｂＰｃｉＨｅｖＩＩｅｔｎａｙ～ｅａＡｓｒｔｎＦｏｃｌｔｎＩ乇Ｉｄｏｐｉｌｃｕａｉｏｏ
接应用。事实上，以单位水合体积的ｍｑｅ表示时，合成树脂具有更高的离子保持能力。采用交联作
用或皂化作用对果胶进行改性，以改善其重金属可吸附性能引。已有大量研究表明，联作用可减交弱水合特性，而不受ｐ值、子强度等外部物化Ｈ离参数的影响。最常使用的交联剂是甲醛、乙烯二砜、二醛、氯氧化磷和表氯醇等。其它方法可戊三增强机械性能而减弱水合能力，接枝到合成聚合如
有关．果胶类物质通常还可能含有少量树胶醛醣、
半乳糖、鼠李糖等多糖。
天然商分子作为一种可持续发展的资源，来源丰富、价格低廉，而且链节上活性基团较多，结构和功能多样化，同时，原料及改性产品易于生物降饵，
在乌克兰，果胶作为一种无害的食品添加剂和吸附性解毒药物成分而受到特殊关注。已有研究已成为研究的热点。果胶天然高分子具有优良的表明，果胶可以用作重金属离子的有效吸附剂。但膝凝化和乳化作用，２世纪４年代起就在世界自００果胶的吸附作用尚未有定量研究，因此，防护和在上得到了广泛研究和应用，但主要集中在食品、医医药方面果胶的合适剂量和正确的使用方法受到药和日用化工等领域，在水处理中的研究则相对比限制，而且果胶的吸附能力未必能保证它在多组分较缺乏。近年来，已有研究者开始进行果胶及水溶液中仍然具有解毒作用。针对这种情况，国外其改性产品的重金属吸附性能研究。果胶天然高ＭｙｏａＴＫａｔｌ］ｋｌ．ｒｅ［等人研究了三种工业果胶产品３分子作为一种弱酸性聚电解质，其絮凝性能也引起对几种有害重金属离子的吸附能力。在模拟水溶

果胶概论

果胶提取的现状及发展前景研究进展邓燕柠（班级：09制药4班学号：3209002413）果胶是一种完全无毒的天然食品添加剂，是FAO/WHO食品添加剂联合委员会推荐的公认安全的食品添加剂。

天然果胶是以原果胶、果胶、果胶酸的形态广泛分布于植物的果实、根、茎、叶中的多糖类高分子化合物，以果实中果胶的含量为最高。

果胶是人体七大营养素中膳食纤维的主要成分，具有良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等功效。

由于果胶具有良好的乳化、增稠、稳定和胶凝作用，因而在食品领域有着广泛的应用。

果胶作为胶凝剂广泛用于生产果酱、果冻、果脯、蜜饯、软糖、焙烤食品与饮料中，还可作为增稠剂和稳定剂添加于果汁、乳制品中。

一、果胶使用现状资料表明，全世界果胶的年需求量近20000吨，据有关专家预计果胶的需求量在相当长的时间内仍将以每年15%的速度增长。

我国每年消耗约1500吨以上果胶，80%依靠进口，需求量与世界平均水平相比呈高速增长趋势。

果胶主要生产国有丹麦、英国、美国、以色列、法国等，亚洲国家产量极少，特别是消费量约占世界产量10%的日本因无生产厂家，完全依靠进口。

在我国，由于进口果胶的价格高于国产果胶，国产果胶成了国内众多企业的期盼，目前我国果胶生产现状为：生产企业为数不多，生产规模小，生产技术工艺相对落后，优质产品少，生产技术工艺中仍有部分问题尚未解决。

因此，大力开展果胶的研究与开发，探索提高果胶产量和质量的新方法和新资源，不仅能为我国食品加工领域广泛地应用优质果胶提供理论依据，而且将推动国产果胶生产的发展。

目前，关于野生植物资源综合利用研究较多，例如野生火棘果中果汁、色素、果胶联产工艺的研究，为有效地利用野生植物资源提供了重要的理论基础与技术支撑，也为果胶的生产提供了新的资源。

二、我国果胶生产现状（一）果胶资源据资料显示，苹果、柑桔等的果实中果胶含量颇丰。

此外，胡罗卜的肉质根、向日葵的花盘等也富含果胶。

目前商品果胶的原料主要是柑橘皮（含果胶30%）、柠檬皮（含果胶25%）及苹果皮（含果胶15%），真正具有工业生产价值的果胶来源首推柑桔果皮和苹果榨汁废渣。

野果果胶提取及发展前景研究进展

１２萃取．果胶浸提一般有酸萃取法、离子交换法、草酸铵提取法、酶法、乳清水解法、微波法、超声波法等。国内多采用酸萃取法，国外这几种方法都有使用。
的作用下逐渐分解为果胶和纤维素。这样，在成熟的野果中则以果胶为主．果胶在果胶酶的作用下进
一
１．．１酸萃取法传统的无机酸提取法是：２将洗净、
果胶生产工艺主要分预处理、萃取、浓缩、沉淀，干燥等五个步骤，其关键步骤为提取和沉淀。果胶的生产工艺流程见图１：
１１预处理．
起。果胶的结合单元为Ｄ吡喃半乳糖醛酸一
（ —ａａｔｏｉｃ）一，４苷键连接成长Ｄｇｌｕｎｃｉ，以ｃａｄ１糖链状．通常以甲酯化状态存在，其主链上还有其他
除杂预处理好的果皮用无机酸（如盐酸、硫酸、亚硫
步分解为果胶酸和甲醇。因此．在过熟的果实中．
收誓日期：２０ — １２０６０ —Ｏ作者简介：张孟琴，女，河南科技大学林业职业学院讲师．湖南农业大学０缀中职硕士３
维普资讯
ＴｈｖｌｐｎｉｅｔｘｒｃｉｎａｄＰｏｐｃｓｅＤｅｅｏｍｅｔＯｆｌＰｃｉＥｔｔｎｒｓｅｔＷｄｎａｏ
ＺＩＡＮＧｅｇｑｔＭｎ — ｍＩＵｈｎｃａ，Ｚａ —ｈｏＩ
的果实、根、茎、叶中的多糖类高分子化合物．是细胞壁的一种组成成分，伴随纤维素而存在，构成相邻细胞中间层黏结物．把植物组织紧紧的黏结在
一
的作用下分解为还原糖。上述一系列转化几乎是同时进行的，三种形态的果胶物质同时存在，只是在

国内果胶提取工艺的研究进展

安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2010,38(13 ) ：6932 -6933,6960 责任编辑常俊香责任校对傅真治国内果胶提取方法研究进展岳贤田(南京化工职业技术学院，江苏南京2IOO48)摘要结合国内果胶的研究现状，论述了酸萃取法、碱萃取法、微生物法、酶法、逆流萃取法、盐析法、离子交换法、树脂萃取法、微波法、超声波法、高压脉冲电场法及复合法在果股提取中的应用。

关键词果胶;提取方法;研究进展中图分类号R284.2 文献标识码A 文章编号0517 - 6611(2010)13 - 06932 - 02 Research Advancement of Extraction Method of Pectin in China YUE Xian-tian (Nanjing Institute of Chemical Vocational and Technology, Nanjing, Jiangsu 210048)Abstract Taking the research status of pectin in China into account, the application of acid extraction, alkali extraction, microbiological method，enzymic method, countercurrent extraction，salt fractionation，ion exchange method，resin extraction，microwave method，ultrasonic method, high voltage pulse-electric field method and combination method in pectin extraction was discussed.Key words Pectin ； Extraction method ； Research advancementI果胶的结构与功能果胶(Pectin)是以原果胶、果胶、果胶酸的形态广泛分布于植物果实、根、茎、叶中的多糖类高分子化合物，是一种亲水性植物胶。

果胶多糖的提取、分离与应用研究进展

工作。
酸提法的缺点是果胶分子在提取过程中易发生局部水解，这样降低了果胶的分子质量，影响果胶的收率和质量，同时，提取条件对提取效果影响也较大，而且由于提取液黏度大，过滤时速度较慢，生产周期长，效率低。
ＴｉａｅｅｃｂｓｔｅＰｃｉｘｒｃｉｎｍｅｈｄ，ｄｖｌｐｎｄｕｈａｏｆｔｅｒｓｌｆｒｓａｃｎｒｃｎｈｓｐｐｒｄｓｒｅｈｅｔｅｔａｔｔｏｓｉｎｏｅｅｏｍｅｔａｔｚｔｎｏｅｕｔｏｅｅｒｈｉｅｅｔｎｉｉｈｓ
ｙａｓｅｒ・
Ｋｅｒｓｅｔｙｗｏｄ：ｐｃｉｎ；ｅ￣ｃｏｘａｔｎ；ｓｐｒｔｎｉｅａａｉ；印ｐｉａｉｎｏｌｔｃｏ
多糖类物质是自然界中存在的一类具干燥＿粉碎＿成品。＋＋＋＋＋
化学结构和生物功能的有机化合物，几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有 … 。而果胶多糖
是一种相对分子量在５Ｋ～３０Ｄ的酸性多０Ｄ０Ｋ糖，是细胞壁的一种组成成分，广泛存在于植Ｊ物的果实、根、茎、叶中。随着功能性多糖的开
子键与果胶结合，对果胶有封闭作用，影响果胶向水溶性果胶的转化，所以传统的酸法提取得率
较低，用离子交换法提取果胶可以克服这些缺点，具有产率高，质量好的特点。戴玉锦等用７２３

果胶的性质、功能及其应用

术研究。
U刖吾果胶广泛存在于绿色植物的细胞壁和内壁中，为内部细胞的支撑物质，直接影响植物组织的完整性和坚实度。果胶的希腊文名称“p ekt os ”。意思是坚实、坚硬，反映了果胶形成凝胶的能力。111 其胶凝性质早在几百年前就已经被人们发现，但商用果胶的生产仅始于 20世纪初。国内果胶的生产从2 0世纪 80年代才开始。果胶是一种高分子多糖．其良好的功能特性越来越受到人们的重视。而且果胶已经通过I ECFA ( FAO／WHO食品添加剂专家委员会) 评审并宣布无毒。对果胶的ADI 值“不作规定要求”，这意味着从毒理学观点来说。果胶的使用没有任何限制。所以在很多国家，食品立法权威机构认为果胶是一种应用价值高和安全无毒的食品添加剂，其使用量可完全按照“最佳生产需要 ”进行添加。商业化生产果胶的原料有苹果渣、柑橘皮、向日葵盘、甜菜渣等。目前国内规模较大的果胶生产厂家主要是以苹果渣和柑橘为原料。
整个果胶分子中含半乳糖醛酸的百分比称为半乳糖醛酸含量，可反映果胶的纯度。作为食品添加剂．果胶中半乳糖醛酸的最小含量限定为6 5％。果胶分子中酯化的半乳糖醛酸与总半乳糖醛酸之比称为酯化度( DE) ，酰胺化果胶的酰胺化度( DA) 则表示酰胺化的半乳糖单体占总半乳糖醛酸的百分比。按照规定，果胶的酰胺化度不超过25 ％。
1．2 果胶的粉末特性果胶为白色至黄褐色粉末．醇析商业果胶的颜色较浅。经铝盐沉淀的果胶有时是黄绿色的。苹果果胶的颜色通常都比柑橘果胶的颜色稍深。由乙醇沉析、经过特殊标准化的HM果胶产品的粉末密度为 0． 70。商业化果胶的目数规定为： 90 ％通过 60目筛( a0．25 i nl n) 。在普通条件下，商业化果胶会吸潮，因此果胶通常使用气密性包装材料包装，标签上要有“贮存于阴凉干燥处”字样。 1．3 果胶的溶解性果胶溶于水后为粘稠溶液。不溶于乙醇和其它

食品中果胶结构与功能关系研究

食品中果胶结构与功能关系研究引言：食品中的果胶是一种常见的多糖物质，广泛存在于水果、蔬菜、谷类等食物中。

果胶不仅为食品提供了特殊的口感和稠度，还具有多种功能，如凝胶形成、营养吸收、胃肠健康等。

本文旨在探讨食品中果胶的结构特征与相应功能的关系。

一、果胶的基本结构果胶主要由果胶酸和甲基果胶酸组成。

果胶酸是一种无规共价交联的多聚体，其结构由α-1,4-葡萄糖醛酸残基和α-1,2-半乳糖醛酸残基组成。

甲基果胶酸则是经过甲基化处理的果胶酸，具有更高的稳定性和黏性。

二、果胶的凝胶形成果胶的凝胶形成是由于其独特的结构特征和物理性质所致。

在适当的条件下，果胶分子能够通过弱的相互作用力，如氢键和范德华力，形成三维网状结构。

这种网络结构能够捕获水分子，导致凝胶的形成。

凝胶的稳定性与果胶的分子量、甲基化程度以及环境因素（如pH值和温度）密切相关。

三、果胶在食品中的应用1. 口感和稠度调节果胶在食品加工中常用作增稠剂和胶凝剂。

它能够增加食物的黏性，改善口感和质地，使食品更加丰富多样。

例如，在制作果酱和果冻时，果胶能够增强果酱的凝胶性质，使其更易于涂抹和食用。

2. 营养吸收促进果胶具有良好的胃肠道保护作用，能够吸附和结合胆固醇和有害物质，减少其对身体的吸收。

此外，果胶还能够增加胃液粘度，延长胃液通过胃肠道的时间，从而有助于提高食物中营养物质的利用率。

3. 肠道健康维护果胶在人体内可发挥益生菌的作用，促进肠道微生物的平衡。

它能够为益生菌提供合适的营养环境，并促进其生长繁殖。

这对于保持肠道菌群的平衡和提高肠道健康非常重要。

同时，果胶还能够增加肠道内的菌群多样性，抑制有害菌的生长。

结论：食品中的果胶具有多种功能，与其结构特征密切相关。

其凝胶形成能够为食品提供稠度和口感，而在胃肠道中的应用则有助于营养吸收和肠道健康维护。

进一步研究果胶的结构与功能关系有助于更好地理解其在食品中的应用潜力，同时也为食品加工技术的改进提供了新的思路。

食品添加剂果胶的研究进展

ｗｅｅｓｍｍａｉｅｒｕｒｚｄ．
Ｋｅｏｄ：ｐｃｉｙｗｒｓｅｔｎ；ｓｒｃｕｅｆｎｔｎｒａｏａａｔｒｎｎＩｈｍｎｇｌｃｕｏａ－Ｉｔｔｒ；ｕｃｉ；ｈｍｎｇｃｕｏａ－；ｒａｏａａｔｒｎｎＩｕｏｌ
果胶由于独特ｊ化性质以及多样的生理功能，糖醛酸经ｄ（ ÷ １１，一１４＿结合的、结构比较单一的聚合物，越来越受到消费者与生产者的高度重视，我国及世界聚合度一般为１０２０１也是果胶最基本的分子０～０｛３，这市场对果胶的需求量也在不断增加。近年来，随着现结构。其聚合物中部分半乳糖醛酸的Ｃ６～位又可被
Ａｂｔｃ：Ｐｃｉｎｆｍｐｒａｔｌｎｅｌａｌｏｙａｃａｉｅａｄｉｈｓｔａｉｓｕｔｒｅｉｎ，ａｓｏｈｒｇｏｎｓａｔｅｔｉｏｅｏｏｔｎａｔｃｌｗｌｐｌｓｅｈｒｔａｒｎｓｉｐｄｎｗｏｂｓｃｔｃｕａｒｇｏｓｍｏｔｅｉｎａｄｒｌａｈｉｒｇｏ．Ｐｃｉｈｓｅｎｗｉｅｙｓｄｎｏｆｌｓｕｈａｆｏａｒｅｉｎｙｅｔｎａｂｅｄｌｕｅｉｓｍｅｉｄｓｃｓｏｄ，ｃｅｃｌｎｍｅｉａｉｄｓｙｄｅｔｉｅｈｍｉａａｄｄｃｌｎｕｔｕｏｔｒｓ
（．ｈｎａｇＨｏｇｉＢｏｅｈｏｏｙＣｏ，Ｌｄ，Ｓｅｙｎ，Ｌａｎｎ１０６，Ｃｉａ１Ｓｅｙｎｎｍｅｉｔｃｎｌｇ．ｔｈｎａｇｉｏｉｇ１０２ｈｎ；２ＤｅａｔｎｆｏｄＳｉｎｅｉｏｉｇＵｎｖｒｉ，Ｓｅｙｎ，Ｌａｎｎ０３．ｐｒｍｅｔｏｃｅｃ，ＬａｎｎｉｅｓｔｏＦｙｈｎａｇｉｏｉｇ１０６，Ｃｉａ１ｈｎ）

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溶性物质量要求也不大, 一般范围在 10%～ 80% 之间, 所形成的凝胶较软, 有弹性且有热可逆性。影响低甲氧基果胶体系凝胶形成的主要因素有 pH 值、可溶性固体物质含量及种类、果胶质量、果胶 D E 值、果胶含量和钙离子浓度等[3, 5 ]。
2 果胶的提取
果胶的提取步骤都可分为两大步骤: 一是把果胶从原料中分解出来溶于水中; 二是将果胶溶液浓缩、提纯和精制[6～ 7]。生产流程如下: 采集原料—预处理—萃取—过滤分离—脱色—浓缩—沉淀超滤 —洗涤—烘干粉碎—标准化—检验—装袋。 2. 1 原料的选择及预处理
在不加任何试剂的条件下, 果胶物质水溶液呈酸性, 主要是果胶酸和半乳糖醛酸。因此, 在适度的酸性条件下, 果胶稳定。但在强酸强碱条件下, 果胶分子会降解。 1. 3. 3 凝胶性
凝胶化作用是果胶最重要的性质, 果胶最主要的用途就是做酸性条件下的胶凝剂。由于高甲氧基果胶和低甲氧基果胶在结构上的差异致使二者的凝胶条件完全不同。
果胶是从植物中提取的天然多糖类高分子化合物。由于其有凝胶化和乳化稳定等特点, 果胶被广泛应用于食品、化妆品、医药等工业领域, 尤其是在医药方面, 果胶的应用近年来取得了迅速地发展。目前, 国内外学者在不断完善果胶提取工艺的同时, 也在研究果胶新用途, 以提高其利用率。据报道, 20 世纪末全世界果胶的年需求量达到了 27000 吨, 并以每年 5% 的速度增长[1]。据不完全统计我国每年约消耗 1500 吨以上, 其中从国外进口约占 80% , 同世界平均水平相比, 其需求量仍呈高速增长趋势。而果胶的生产商主要集中在英国、德国、法国、丹麦和瑞典等欧洲国家, 亚洲国家产量极少[2]。因此, 研究果胶的生产及其应用具有重要的意义。
在果胶液中加入一定量的饱和硫酸铝或三氯化铁溶液, 然后用氨水调节 pH 至 4 左右, 使之成为碱式金属盐, 此盐可与果胶形成不溶于水的混合物而以沉淀形式析出。经过滤后, 用酸化乙醇 (60% 乙醇: 盐酸= 5: 1) 处理, 搅拌至金属离子完全被置换。过滤, 用 60% 的中性乙醇反复洗涤沉淀, 直到洗液中不出现盐酸为止。盐析法成本低, 对生产条件要求也不高[9 ]。 2. 4. 3 乙醇沉淀法
利用一些微生物如真菌、细菌等它们体内可产生果胶酶, 可将不溶性原果胶分解为可溶性果胶。向原料中加入微生物菌种如帚状丝孢酵母菌菌种, 在 30℃左右发酵 15～ 30 小时, 使原果胶降解。现改良方案是先将微生物发酵以提取其发酵产物—果胶酶, 将果胶酶直接加入原料中这样减少了杂质含量。
81
微生物法作用的优点是果胶提取完全, 无需加热, 产品易分离; 它的缺点是反应较慢不易控制。 2. 2. 3 离子交换树脂法
由于果胶在植物体内多以非水溶性的原果胶形式存在, 所以在果胶生产中最关键的步骤之一就是从原料中将原果胶分解, 目前分解原果胶的方法有: 酸解法、微生物法和离子交换树脂法。在工业中多为酸解法。 2. 2. 1 酸解法
将预处理后的原料与水按比例 1∶3 混合, 再加 4% 的酸 (可用盐酸、硫酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、亚硫酸等) 及 0. 6% 的六偏磷酸钠, 调 pH 值至 2 左右, 在 80～ 95℃内加热抽提 60m in 左右。水解萃取时选择的酸以亚硫酸为最佳, 它本身就是一种漂白剂和防腐剂, 即可起酸的作用, 又可洗涤漂白果胶。该法的缺点是果胶分子在提取过程中会局部水解, 从而影响果胶的产率和质量。 2. 2. 2 微生物法
第 21 卷第 6 期 2 0 0 6 年 1 2 月
宿州学院学报 Journa l of Suzhou Col lege
Vol. 21, No. 6 D ec. 2 0 0 6
果胶及其应用研究进展
段红, 曹稳根
(宿州学院化生系, 安徽宿州 234000)
摘要: 果胶因其有凝胶化和乳化等特点已被人们广泛的应用于食品、医药和化妆品等工业。本文简要介绍了有关果胶的一些基础知识, 重点讨论了近年来果胶的生产和应用研究进展。关键词: 果胶; 性质; 提取; 应用中图分类号: Q 539. 8 文献标识码: A 文章编号: 1673- 2006 (2006) 06- 0080- 04
将经粉碎、洗涤和干燥后得到的干桔皮碎屑, 加入 30～ 60 倍的水, 同时, 按桔皮重量的 10%～ 50% 加入离子交换树脂, 调节 pH 1. 3～ 1. 6, 65～ 95℃加热 2～ 3h, 过滤得到果胶液。离子交换法得率高, 产品质量好, 目前国外已有应用。 2. 3 脱色浓缩
向滤液中加入 1%～ 2% 的活性炭, 在 70℃下脱色 30m in。果胶的色泽对果胶的质量有很大影响, 所以脱色在果胶生产中很重要。活性炭脱色是物理性的, 对果胶性质无影响, 但活性炭在过滤过程中易被粘度大的果胶溶液拉碎而进入溶液, 使产品变黑。目前, 有报道提出改用硅胶及弱极性化合物做脱色剂, 硅胶由于表面极性较强, 在水溶液中脱色能力很差, 但如用弱极性化合物涂布, 降低了水对硅胶的润湿作用后则有较好的脱色效果。弱极性物质可选用 2% 的苯二甲酸二壬酯的苯溶液作为涂布液。每 50m l 涂布于 100g 的硅胶上, 经干燥处理后使用[8]。将脱色后的溶液过滤, 滤液置入真空泵中进行真空浓缩, 这样可提高果胶的析出率。 2. 4 果胶的提纯及精制
向果胶液中加入乙醇, 使混合物中乙醇浓度达到 95%。由于果胶不溶于乙醇故果胶会以沉淀形式析出。过滤取滤渣。将滤液再反复用乙醇处理, 过滤。它的优点是工艺简单, 所得果胶纯度高, 缺点是成本较高。
82
2. 4. 4 超滤膜法此法是近年来出现的一种果胶提纯方法。它根
据果胶分子量较大的特点, 通过选择滤膜将分子量较小的物质滤出, 有效的提高了产品的纯度和凝胶度。实验室中将果胶液用小型超滤装置在 25℃1. 5M Pa 下超滤浓缩。一般选用的滤膜是透过分子量为 50000 的膜[8 ]。
南瓜 7～ 17 苹果
8. 1
6. 4 3～ 4 1. 6～ 4. 5 0. 5～ 1. 8
杏香 0. 7～ 1. 2 0. 3～ 1. 2 0. 5～ 0. 8 0. 2～ 0. 5
1. 2 果胶的化学结构果胶是由D —半乳糖醛酸残基经 Α21, 4 键相连
目前可采用的果胶提纯方法有: 喷雾干燥法、盐析法、乙醇沉淀法及超滤膜法。被工业生产中广泛采用的是经改良的乙醇沉淀法和盐析法。 2. 4. 1 喷雾干燥法
直接将浓缩后的果胶通过喷雾干燥器, 120～ 150℃瞬时雾化干燥而得成品。因为此前果胶液中含有大量无机离子等其他成分, 所以用这种方法生产的果胶纯度不高, 往往不能达到标准要求。 2. 4. 2 盐析法
1 果胶的存在、结构与特性
1. 1 果胶的存在果胶是一种亲水性植物胶。广泛存在于高等植
物的果实、根、茎和叶中, 是细胞壁的一种组成部分。不同植物或同一植物的不同部位, 果胶的含量相差很大。对于同一株植物而言, 细胞壁中果胶含量最高; 对于不同器官而言, 在果实中果胶含量最高, 在根茎叶中也有所分布; 对于不同种类植物来说, 果胶含量差异也较大[3～ 4], 如表 1。到目前为止, 已发现果胶含量较高并作为工业化生产原料的植物为数不多, 主要有柑橘皮、向日葵托盘和甜菜等。
纯品果胶物质为白色或淡黄色粉末, 略有特异气味。在 20 倍的水中几乎完全溶解, 形成一种带负电荷的粘性胶体溶液, 但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。如果用蔗糖糖浆或与 3 倍以上砂糖混合则更易溶于水。一般来说, 果胶在水中的溶解度与自身的分子结构有关, 其多聚半乳糖醛酸链越长在水中溶解度越小。 1. 3. 2 酸碱性
由于自来水中的钙镁离子对原果胶有一定的封闭作用, 使其难于转化成水溶性果胶, 所以水的软化处理对果胶的萃取十分重要。在自来水中加入 0. 6% 的六偏磷酸钠使之与水中的钙、镁等金属离子形成配合物, 分离时除去。这样既考虑了经济效益, 又有利于原果胶转化成水溶性果胶, 也提高了果胶的胶凝品级和颜色的质量因素。目前工业生产中原材料使用最多还是柑桔皮。将原料浸泡在 0. 02m o l L 盐酸水溶液中, 室温下搅拌 15～ 30m in, 过滤弃滤液。然后投入 95% 乙醇中煮沸 5m in 将果胶酶杀死, 避免果胶在提取过程中被果胶酶降解[ 7 ]。 2. 2 原果胶的分解和抽提
接聚合而成的大分子多糖, 分子量在 5～ 30 万之间。其中半乳糖醛酸的羧基可能不同程度 (0～ 85% ) 地甲酯化以及部分或全部成盐, 结构见图 1。完全去甲酯化的果胶称果胶酸; 提取前存在于植物中, 与纤维素和半纤维素等结合的水不溶性的果胶物质称原果胶。原果胶受植物体内原果胶酶的作用降解为水溶性果胶, 再在聚乳糖醛酸酶也称果胶酶和果胶酸酶的作用下, 最终分解为半乳糖醛酸。衡量果胶酯化度高低的参数是 D E 值 (D egree of E sterfication) , 它是指果胶分子中平均每 100 个半乳糖醛酸残基 C6 位上以甲酯化形式存在的百分数。通常我们将D E 值高于 50% 的果胶称为高甲氧基果胶, 反之将 D E 值低于 50% 的果胶称为低甲氧基果胶[3]。自然界果实中天然存在的果胶都是高甲氧基果胶, 经酸或碱处理高甲氧基果胶降低酯化度后可获得低甲氧基果胶。果胶的分子结构决定了它许多理化方面的特性。
高甲氧基果胶溶液要求在 pH 值 2. 0～ 3. 8 范围内且体系中要含有 55% 以上的可溶性固体物 (多为蔗糖) 时经冷却后可形成非可逆性凝胶。其原理为首先果胶分子间只有相互靠近形成许多结合区, 才能达到形成凝胶的三维空间网络, 而如果果胶分子所带电荷越多, 它们之间相互排斥就越严重, 凝胶形成就越难。因此, 控制果胶分子电荷数目就成为凝胶形成的关键。 pH 值在 2. 0～ 3. 8 之间可抑制— COOH 基团的解离, 而高 D E 值也是减少负电荷的关键。一般来说, D E 值越高成胶就越容易, 所以高甲氧基果胶在浓度为 0. 3% 时即可形成凝胶。另外, 果胶分子间脱水化程度也是影响凝胶形成的重要因素。果胶分子上带有大量的亲水基团, 在水中能充分水化, 形成的单个果胶分子周围有一水分子层, 这样也阻碍了果胶分子间的靠近而不能形成结合区。此时, 向体系中加入亲水性强的物质如蔗糖, 就会与果胶分子争夺水分子, 导致果胶分子间脱水而形成结合区, 有利于凝胶形成。因此, 体系 pH 值、果胶 D E 值、果胶含量, 可溶性固体物含量及种类都会影响到高甲氧基果胶体系的凝胶形成。