微波輔助提取蘋果皮中果膠的研究

岳賢田

（南京化工職業技術學院，江蘇 南京 210048）

微波輔助提取蘋果皮中果膠的研究

岳賢田

（南京化工職業技術學院，江蘇 南京 210048）

討論利用微波輻射萃取法從蘋果皮中提取果膠的不同因素的影響,通過實驗確立微波條件下提取果膠的最佳工藝條件為：用鹽酸調pH為1.8，用水作為溶劑，料液比為1:20（g/mL），微波輻射功率為600 W，輻射時間為4 min，乙醇濃度為60%，提取率可達到12.9%。

微波；果膠；蘋果皮

果膠是人體七大營養素中膳食纖維的主要成分,具有良好的抗腹瀉、抗癌、治療糖尿病和減肥等功效。果膠具有良好的凝膠性和乳化穩定性,在食品工業中應用廣泛,也是醫藥和化妝品工業不可缺少的輔料。可作為果醬凍類、冰淇淋及果汁的穩定劑,乳化劑和增稠劑。果膠是鉛、汞和鈷等金屬中毒的良好解毒劑和預防劑,果膠及果膠的鋁鹽可抑制腸道對膽固醇和三酸甘油酯的吸收,可用作動脈硬化等心血管疾病的輔助治療[1]。果膠主要是從植物組織中提取的,常用的方法有鋁鹽鹽析法、離子交換法、微生物法等[2]。

微波是頻率范圍3×103MHz～3×105MHz的電磁波,已廣泛應用于醫學、通訊和家用電器。在微波的高能磁場作用下，蘋果皮細胞內的果膠等物質提取較完全。此法選擇性強、操作時間短、溶劑使用量小、受熱均勻、目標組分得率高，是一種有效可行的方法[3]。本研究對蘋果皮進行微波萃取,萃取出來的果膠成分,經用乙醇洗滌沉淀后,干燥處理得到果膠。系統研究萃取過程中,不同萃取劑、不同溶劑、微波輻射時間、微波輻射功率、液料比、乙醇濃度及提取液pH對果膠產率的影響。

1 實驗儀器、試劑及方法

1.1 儀器

WP800W格蘭仕微波爐：廣東格蘭仕集團；SHB循環水式多用真空泵：上海本昂科學儀器有限公司；2K-2BS電熱真空干燥箱：無錫博奧設備有限公司。

1.2 試劑

鹽酸、硫酸、亞硫酸、硝酸、草酸、乙醇、活性炭、甲醇、乙酸乙酯、丙酮以上皆為分析純。

1.3 方法

稱取一定量的蘋果皮,用清水洗凈后放入燒杯中,加入蒸餾水,加熱至90℃后保持10 min,使酶失去活力。水沖洗后切成3 mm～5 mm的顆粒,熱水漂洗3次～5次,以鈍化果膠酶的活性,并除去原料中的苦澀物質、色素以及殘余的糖酸等雜質。對預處理后的原料按照一定液料比和pH，在一定微波頻率和加熱時間的作用下提取果膠。將提取液過濾，在濾液中加入活性炭進行脫色，脫色后過濾,待濾液冷卻后在不斷攪拌下加入乙醇（用量約等于濾液體積）進行醇析經過濾得沉淀,將沉淀放入真空干燥箱中干燥制得果膠產品。

2 結果及討論

2.1 不同萃取劑對果膠提取率的影響

選用pH2.0，相同濃度的鹽酸、硫酸、硝酸、亞硫酸、草酸作為水解酸，料液比 1:15（g/mL），在微波功率500 W和加熱時間5 min作用下，進行微波提取，結果見表1。

表1 不同萃取劑對果膠提取率的影響Table 1 The affect of different extractant on the exraction rate of the pectin

由表1可知，用鹽酸作為萃取劑果膠的提取率最高，這跟鹽酸在電離過程中，只產生氫離子和氯離子，氯離子只與Ag+產生沉淀，很難跟其他離子形成沉淀物，避免了其他雜質的生成。

2.2 不同溶劑對果膠提取率的影響

用鹽酸作為萃取劑，調節pH為2.0，在其它條件不變的情況下，考察不同溶劑對蘋果皮果膠提取率的影響，結果見表2。

表2 不同溶劑對果膠提取率的影響Table 2 The affect of different solvent on the extaction rate of the pectin

由表2可知在微波條件下，用水作為溶劑提取率可達到12.1%，由于正丁醇和乙醇用量比較大，從成本考慮一般不用。

2.3 不同料液比對果膠提取率的影響

用鹽酸調pH為2.0，用水作為溶劑，其它條件不變的情況下，考察不同料液比對果膠提取率的影響，結果見表3。

表3 不同料液比對果膠提取率的影響Table 3 The affect of the volume of water to the weight of orange peel on the extraction rate of the pectin

從表3 可知，料液比為 1:20（g/mL），果膠提取率可達到12.3%，當料液比過大不利于果膠質形成果膠，難以轉移到液相中，且過濾困難；當料夜比過小時，溶液中所含果膠濃度低,加醇沉淀后轉化成果膠的量相應下降。

2.4 微波輻射功率對果膠提取率的影響

用鹽酸調pH為2.0，用水作為溶劑，料液比為1:20，其它條件不變的情況下，考察不同微波輻射功率對果膠提取率的影響，結果見表4。

表4 微波輻射功率對果膠提取率的影響Table 4 The affect of the microwave power on the extraction rate of the pectin

從表4可知在固定時間內,輻射功率較低時,萃取液的溫度低,果膠質水解不充分,果膠產率不高。隨著微波輻射功率的提高,促使蘋果皮中的不溶性果膠更快的水解成可溶性果膠。但功率過高時蘋果皮中的果膠水解過于強烈,使得果膠裂解成多糖分子,從而使果膠產率下降。從上述實驗結果來看，最佳微波輻射功率為600 W。

2.5 微波輻射時間對果膠提取率的影響

用鹽酸調pH為2.0，用水作為溶劑，料液比為1:20（g/mL），微波輻射功率為 600 W，其它條件不變的情況下，考察微波輻射時間對果膠提取率的影響，結果見表5。

表5 微波輻射時間對果膠提取率的影響Table 5 The affect of the microwave radiation time on the extraction rate of the pectin

由表5可知隨著時間的延長果膠提取率增加，加熱時間為4 min時果膠提取率達到最大值。時間繼續延長，果膠提取率下降，因為溶液中的果膠質在較高溫的酸性條件下發生了降解，破壞了果膠的提取。

2.6 乙醇濃度對果膠提取率的影響

用鹽酸調pH為2.0，用水作為溶劑，料液比為1:20，微波輻射功率為600 W，輻射加熱時間為4 min，其它條件不變的情況下，考察不同乙醇濃度對果膠提取率的影響，結果見表6。

表6 乙醇濃度對果膠提取率的影響Table 6 The affect of the ethanol concentration on the extraction rate of the pectin

從表6可知，當溶液中乙醇濃度為60%時,果膠產率最高。乙醇濃度低時,果膠沉淀中水分含量相對較高，在干燥過程中會發生反應，使顏色變深。乙醇濃度高時，果膠沉淀中總含水量低，得到的果膠色澤淺，質量較好。但乙醇濃度過高,必然使成本增高,而且乙醇濃度升高至60%后提取率反而下降。

2.7 pH對果膠提取率的影響

用水作為溶劑，料液比為 1:20（g/mL），微波輻射功率為600 W，輻射加熱時間為4 min，乙醇濃度為60%，其它條件不變的情況下，考察不同pH對蘋果皮果膠提取率的影響，結果見表7。

表7 pH對果膠提取率的影響Table 7 The affect of the pH on the extraction rate of the pectin

從表7可知，在pH為1.8時，提取率達到12.9%。溶液pH過高，提取時間將會延長，導致果膠不穩定，容易分解成果膠酸，使產率下降。溶液pH過低，提取時間縮短，造成果膠進一步分解，且過濾時易隨溶液而濾掉，使產品的收率降低，同時也使果膠色澤加深。因為酸量的增加會導致部分纖維素、半纖維素分解，使果膠中己糖和戊糖的含量增加，影響果膠品質。

3 結論

利用單因素試驗得出微波法提取果膠的最佳工藝條件為用鹽酸調pH為1.8，用水作為溶劑，料液比為 1:20（g/mL），微波輻射功率為 600 W，輻射加熱時間為4 min，乙醇濃度為60%，提取率可達到12.9%。利用微波萃取法提取蘋果皮果膠可以大大縮短提取時間，具有成本低、工藝簡便、投資少、提取效率高、環境污染小和安全無毒等優點,為綜合利用資源及利用微波方法提取蘋果皮中有效天然成分果膠提供一條途徑。

[1]Marshall L Fishman,Hoa K Chau,Peter Hoagland,et al.Characterization of pectin,flash-extracted from orange albedo by microwave heating,under pressure[J].Carbohydrate research,1999(1):126-138

[2]Yeoh S，Shi J，Langrish T A G.Comparisons between different techniruws for water-based extraction of pectin from orange peels[J].Desellination,2008(1):229-237

[3]Kratchanova,M Pavlova,E Panchev I.The effect of microwave heating of fresh orange peels tissue and quality of extracted pectin[J].Carbohydrate polymers,2004(6):181-185

Extraction of Pectin with Microwave from Apple Peel

YUE Xian-tian
（Nanjing Institute of Chemical Vovational and Technology，Nanjing 210048，Jiangsu,China）

The paper gives diversity factors for pectin from apple peel with making use of microwave extraction,and build optimally technology conditions about pectin from apple peel with making use of microwave extraction.The results showed that the optimum conditions were as follows:pH value of extraction of 1.8 with HCl，use the water as solvent,the volume of water to the weight of orange peel of 20:1，microwave power of 600 W,radiation time of 4 min,the concentration of ethanol 60%,The output ratio of pectin of 12.9%was obtained on the optimum conditions.

microwave;pectin;apple peel

岳賢田（1980—），男（漢），工程師，碩士，研究方向：綠色化工。

2010-08-26