大学生创新性实验申报参考之生物学创新

附件： --------大学生创新性实验计划项目 申 报 书

学院(部) 生物科学与工程学院 项目名称 从柚子皮中提取果胶的研究 项目负责人 --- 通讯地址 -------- 邮政编码 ------- 填写日期 --------

----------创新创业教育中心制 填写说明 一、申报书要按规定，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。 二、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4 纸双面打印，于左侧装订成册。 三、计划项目先由所在学院进行组织初审后，推荐上报的计划项目由学院分管领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式三份，报送创新创业教育中心实践科。 项目名称 从柚子皮中提取果胶的研究 申请类别 创新实验 起止时间 2012年12月至2013年12月 申请经费 3000（元）

负 责 人 姓名 ---- 性别 民族 出生年月 专业 生物科学 学号 E-mail 手机 Q Q

指导教师

姓名 所在系 专业

职称 学位 研究方向 手机 E-mail

计划项目组成员

姓名 学号 性别 出生年月 系别 专业 签字 生科 生物科学 生科 生物科学

一、前期基础（500字以内） （大学生开展科研实训、发明创造、创新性实验等活动的基本情况和具体成果） （一）具备了一定的专业基础知识和基本技能 我们学习了《植物学》、《动物学》、《生物化学》、《无机化学》、《有机化学》《分析化学》以及相关实验等课程，进行了植物的认知，从中学习和积累了一定的基本知识和实验操作能力，具备进行创新性实验的基本条件。 （二）具有一定的实验研究设计与实施的经验 我们所在生物科学与工程学院2007级学生参加“挑战杯”大学生课外科技竞赛，获得全国12届大学生“挑战杯”三等奖。学院老师就如何指导大学生创新性实验有一定的方法与经验。 （三）对果胶产业有一定的认识和了解 首先我们在拟定实验课题前查阅了大量的关于果胶的相关资料，对果胶的生物学特征及产业发展研究意义有了真切的认识和了解。 果胶是植物中的一种酸性多糖物质，它通常为白色至淡黄色粉末，稍带酸味，具有水溶性，工业上即可分离，其分子量约5万一30万，主要存在于植物的细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。在食品上作胶凝剂，增稠剂，稳定剂，悬浮剂，乳化剂，增香增效剂，并可用于化妆品，对保护皮肤，防止紫外线辐射，冶疗创口，美容养颜都存一定的作用。探讨果胶生物学成分及生活生理的作用，对利用果胶具有重要意义。 有关资料表明： 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。据不完全统计，我国每年的果胶需求量约在1500 吨以上，而80％靠从国外进口。目前世界上果胶的生产商主要集中在英国、丹麦、法国、德国、以色列及瑞士等国。果胶作为一种食品添加剂在我国还处在起步阶段，而进口果胶的价格远远高于国产果胶，因此，大力开发果胶资源，摸索出切实可行的果胶生产工艺，对于发展我国食品和食品添加剂工业具有重要意义。此外，我国南方地区每年都有大量的柚子上市，大量的柚皮因丢弃而霉烂变质，不仅造成资源极大的浪费，而且污染了环境，这项研究能有效的实现物质再利用，具有很高的环境保护和节能意义。 （四）有专业老师的指导和团队精神 生物技术专业具有一支知识结构合理、科研能力强的师资队伍；同学之间合作密切，师生关系融洽，我们可以从老师那里得到全面而系统的专业指导。

二、计划项目实施思路（500字以内） （实施创新性实验计划项目的指导思想、工作思路、预期效果） 1、 指导思想 本次立项工作旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以大学生为主体的创新性实验改革，进一步加强大学生创新创业教育，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发和培养学生的创新思维能力和动手实践能力。 工作思路

2、实验步骤 2.1提取原理与方法 在植物体中果胶一般以不溶于水的原果胶形式存在，在果实的成熟过程中原果胶在果胶酶的作用下逐渐分解为可溶性果胶，最后分解成不溶于水的果胶酸。柚子皮中含有丰富的果胶，其含量在6％左右，是制取果胶

文献资料查阅及试验方案的制定 将实验所得数据用SPSS及ECCELL统计软件进行分析 得出实验结论（最适提取方法）

准备实验材料及药品、实验仪器，按照实验方案进行实验，获得实验数据

根据实验结论，发表相关资料 的理想原料。果胶溶于水，不溶于乙醇及一般有机溶剂。原料经酸、碱或果胶酶处理，在一定条件下分解，形成可溶性果胶，然后在果胶液中加入乙醇或多价金属盐类，使果胶沉淀析出，经漂洗、干燥、精制而得到最终产品。 果胶是一种具有优良胶凝化和乳化作用的天然产物，能溶解于20倍水中而成粘稠状液体，在酸性条件下稳定，而在碱性条件下分解。 目前果胶提取方法大致有：酸水解沉淀法、离子交换树脂法、微生物法、微波法及Phatak 等人提出的草酸铵法和EDTA法等改良提取法。因酸提取沉淀法具有操作方便、易于控制、成本低、收率高、产品质量稳定等特点，因此得到广泛应用。本次研究拟采用盐酸水解乙醇沉淀的方法提取果胶，但因柚子皮中钙、镁等离子含量比较高，这些离子对果胶有封闭作用，影响果胶转化为水溶性果胶，同时也因皮中杂质含量高，而影响胶凝度，从而导致提取率较低，果胶质量也较差。可按照浸提酸液重量加入0.3%～0.4%六偏磷酸钠来解决，Ca2+或Mg2+进入六偏磷酸钠分子中，生成稳定的可溶性络合物：Na2„Ca2(PO3)6‟和Na2„Mg2(PO3)6‟。 在实验中影响果胶提取率及果胶质量的因素包括提取温度、提取液pH以及提取时间等因素，根据相关文献可大致确定其最佳提取条件，实验中拟采用单因素法测定不同条件对果胶提取率的影响。因此，实验温度分别设为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃；pH分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0；反应时间分别为40min、50 min、60 min、70 min、80min。每次实验固定两个因素，实验结束后通过检测得出该变量中的最佳反应条件并在下一次实验中调整此变量至该水平，同时调整下一待定因素实验，直至实验结束。

2.2试剂和仪器 2.2.1 试剂：新鲜柚子皮、95%乙醇、盐酸、氨水、活性炭、无水乙醇、六偏磷酸钠

2.2.2仪器：恒温水浴锅、量筒(100ml)、移液管(5ml、25ml)、容量瓶（100ml、250ml）、纱布、表面皿、精密pH试纸、玻璃棒、胶头滴管、烧杯（100ml、250ml、500ml）、电子天平、水果刀、抽滤瓶、布氏漏斗、真空抽滤泵。

2.3提取工艺流程图 0.2 mol/L盐酸

95 %乙预处理 原料 过滤 水解 脱色 过滤 湿果胶 洗涤 浓缩 干果胶 干燥 沉淀 图2.提取工艺流程 2.4操作步骤 2.4.1 原料预处理 将新鲜柚子皮用清水洗净后切成3～5mm大小的颗粒，放入大烧杯中，加入足量的水，加热至90 ℃，保温5～10min，使酶失活。用50℃左右的热水漂洗，直至水为无色，果皮无异味为止（每次漂洗都要把果皮用纱布挤干，再进行下一次漂洗）。

2.4.2 酸水解 称取经过预处理的果皮粒约10g，共取5份分别放入烧杯中，加入适量的0.2mol/L盐酸（以浸没果皮为度），按浸提酸液重量加入0.3％六偏磷酸钠，除去柑桔皮中钙、镁离子，保证果胶质量和提取率，加入适量的水，搅拌均匀，用盐酸调溶液的pH到2.0。加热至60℃，在恒温水浴中分别保温40min、50 min、60 min、70min、80min，保温期间要不断地搅动，趁热用垫有三层纱布的布氏漏斗在真空泵上抽滤，收集滤液。

2.4.3脱色 将滤液转移至烧杯中，加入0.5%～1%的活性炭，恒温水域中加热至80 ℃，脱色10min，趁热抽滤。

2.4.4 浓缩 浓缩滤液，将滤液在沸水浴上浓缩到一定的浓度（约为原体积的一半），以减少沉淀剂的用量。

2.4.5乙醇沉淀 滤液冷却后，用6mol/L氨水调至pH3～4，在不断搅拌下缓缓地加入95%乙醇溶液，加入乙醇的量为浓缩后滤液体积的1.5倍(使其中乙醇的质量分数达50%～60%)左右。乙醇加入过程中即可看到絮状果胶物质析出，静臵6～8min后，然后用真空泵抽滤使果胶分离，制得湿果胶。

2.4.6干燥 将湿果胶转移于100 ml烧杯中，加入30ml无水乙醇洗涤湿果胶，再用多层纱布过滤。将脱水的果胶放入表面皿中摊开，在60～70℃烘干，制得干果胶。

2.4.7称重 称量所得的产品，记录数据，得出最佳提取条件。 重复上述实验过程，在第7步中得出的单因素最佳的提取条件下分别依次改变实验温度分别设为70℃、80℃、90℃、100℃；pH分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0继续实验，直至实验结束，得出最佳提取条件。

3.数据记录 3.1 不同提取时间提取果胶结果 记录提取温度60℃，pH=2.0时，提取时间分别为40 min、50 min、60 min、70 min、80 min时提取果胶的结果。