柚子果膠的制備實驗

楊德晗 伍曉春

摘要： 為充分開發利用柚子皮中豐富的果膠資源，實驗以柚子皮為原料，利用乙酸和檸檬酸的混合酸液作為果膠提取劑，根據乙醇對果膠的凝聚作用，選擇其作為沉淀劑，經水浴、過濾、干燥等步驟制得果膠產品。實驗操作簡單，所用藥品無毒無害，適合農村中學學生就地取材開展課外興趣實驗，在拓寬學生對乙醇物理性質認識的同時培養學生利用化學知識進行課外實踐活動的能力。

關鍵詞： 柚子皮； 果膠； 乙醇； 酸解醇沉法； 實驗制備

文章編號： 1005-6629（2018）6-0065-03 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

1 問題的提出

人教版高中《化學2》第三章第三節關于乙醇的描述：“乙醇易揮發，能夠溶解多種有機物和無機物，能與水以任意比例互溶”，造成多數學生對乙醇的溶解能力理解狹隘，認為乙醇是優良溶劑，能溶解所有物質，并不知道乙醇可以作沉淀劑，如用于沉淀果膠。通過本實驗便可拓寬學生對乙醇物理性質的認識。

柚子多產于我國福建、江西、湖南、廣東、廣西、浙江、四川等南方地區，素有“天然水果罐頭”之稱，《本草綱目》記載：“飲食，去腸胃中惡氣，解酒毒，治飲酒人口氣，不思食口淡，化痰止咳”，但是柚子皮的價值并未被深刻認識到。

從柑橘類果皮果渣中提取果膠一直是重要的果膠來源，特別是柚皮中的果膠含量高且凝膠強度高，是提取果膠的良好原料，但往往作為垃圾被扔掉，造成資源的極大浪費[1]。本實驗就地取材從柚皮中提取果膠可啟發學生深入認識柚皮的價值，加大對柚皮的綜合利用，不僅培養了學生資源再利用的意識，緩解環境污染，還可以讓學生直觀感受到乙醇作為沉淀劑的用途。本實驗方法簡單易行，可用于柚子產品的深加工，制得的果膠產品根據純度市售價每千克200～1000人民幣不等，創造高附加值的產品，為貧困地區改善落后現狀和因地制宜精準扶貧提供了一條途徑。

2 果膠的概述

果膠是一種天然線性高分子化合物，廣泛存在于高等植物的細胞壁中，以果皮中含量最多。果膠無毒無害，具有良好的凝膠特性、乳化穩定性和生物可降解性，多用作食品的穩定劑、增稠劑。它還具有抗腫瘤、抗輻射、抗腹瀉、調節血糖血脂、吸附重金屬、抑制微生物生長等優良特性[2～5]。果膠在紡織工業中可作潤滑劑，在電子工業中可作清洗劑，果膠優良的成膜性能也被應用到了制膜工業[6]和日用品工業中[7]。

3 實驗

3.1 儀器及藥品

儀器： DF-101B型恒溫磁力攪拌器（上海司樂）、DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海捷呈）、BD124S型電子天平（上海京孚）、SHZ-C型循環水式多用真空泵（鄭州長城）

藥品： 新鮮的柚子皮（市售）、新鮮檸檬（市售）、乙醇（分析純）

3.2 實驗方法

果膠具有一定的水溶性，不溶于乙醇及其他有機溶劑。果膠提取方法主要是先酸水解后乙醇沉淀或金屬鹽沉淀法[8]。本文采用先酸水解后乙醇沉淀法，依據果膠在稀酸及加熱條件下水解成可溶性果膠的實驗原理而進行，即用乙酸和檸檬酸的混合液處理柚子皮，使之水解，再用紗布過濾，用乙醇進行沉淀，最后分離，烘干，即得產品。

柚子皮中果膠提取工藝流程： 柚子皮切碎→入水加熱至90℃ 10min→清洗→混合酸液調pH→恒溫水浴→抽濾→加乙醇→靜置→過濾→60℃烘干→稱重。

3.3 實驗步驟

預處理： 將新鮮柚子皮切成3～5mm大小顆粒，稱取15g放入250mL燒杯中，加入60mL水加熱到90℃保溫10分鐘。把柚皮用紗布擠干，用熱水漂洗三遍再擠干。

酸水解： 將上述柚皮放入燒杯中加水70mL，滴加混合酸液調pH至3～4，用水浴加熱到90℃并保溫半小時（期間不斷攪拌）。趁熱用紗布抽濾，收集濾液。

乙醇沉淀： 濾液冷卻后緩緩加入95%乙醇40mL，靜置10min，用四層紗布擠壓，得到濕果膠。

干燥： 將濕果膠放入表面皿，在60℃烘箱中烘干，制得干果膠。

稱重： 用電子天平稱量所得的產品，記錄數據。

3.4 實驗結果

果膠提取量及得率： 用95%的乙醇洗滌烘干后，取適量樣品于干燥的白瓷盤中，在自然光線下觀察果膠呈淡黃色粉末狀，無異味，干燥減量為10%。15g柚皮中可提取果膠2.8650g，得率19.1%。

3.5 果膠的性狀和部分理化指標的測定

首先，將制得的果膠樣品0.5g置于清潔干燥的白瓷盤中，自然光線下，觀察其色澤和外觀，所得果膠外觀色澤為淡黃色，組織狀態為粉末狀固體，符合國家標準中果膠的感官要求[9]。

接著，對果膠的干燥減量指標進行理化測定，按照GB5009.3要求在105℃干燥2小時后，進行稱量，減重未超過12%，達到國家標準中對干燥減重指標的要求[9]。

在相同條件下，乙醇濃度越高，提取出的果膠越多。乙醇濃度太低時，幾乎提取不出果膠。原果膠充分水解需要一定的時間，開始果膠產量隨水浴時間延長而增大，到后面趨于穩定。如果在90℃水解時間越短，則會導致原果膠水解不完全，造成產率偏低；但如果水解時間過長，則可能會使生成的果膠繼續水解生成果膠酸，同樣使果膠的產率有降低趨勢。

4 實驗注意事項

（1） 提取果膠必須達到一定的溫度，達到90℃時即可獲取高產率和很好的表觀質量。溫度太低，水解度太小，必然產率低且色度較差；而溫度太高，水解度也高，同樣會造成果膠產率的降低和色度的降低。因此合適的提取溫度為90℃。

（2） 用乙醇沉淀果膠時必須快速冷卻濾液，這樣可以減少因果膠脫脂而受到破壞，又可以減少沉淀劑的用量。應當盡量縮短沉淀到提取之間的時間，因為酸對果膠分子的酯鍵有破壞作用，隨著作用時間的延長，其破壞性增大，結果會使果膠分子量逐漸變小，導致果膠的膠凝度下降，質量變差[10]。

（3） 實驗蒸餾后得到的乙醇可以進行回收利用，以降低果膠的制作成本。

（4） 果膠如果用作食品添加劑，還應該按國家標準進行膠凝度、干燥失重、灰分、pH，鉛、砷等重金屬指標的檢測。

（5） 因柚子皮中鈣、鎂等離子含量比較高，這些離子對果膠有封閉作用，影響果膠轉化為水溶性果膠，同時也因皮中雜質含量高，而影響膠凝度，從而導致提取率較低。

5 結語

柚子皮富含果膠，是制取果膠的理想原料，本文采用的酸解醇沉法，工藝簡單，提取果膠純度高，且乙醇為低沸點溶劑，可將過濾后的乙醇蒸發回收循環利用降低成本。通過實驗拓寬并加深了學生對乙醇性質的理解，并促進學生積極將化學知識與實際生產生活相結合，綜合利用自然資源創造價值。

參考文獻：

[1]徐澤敏， 殷涌光. 柚皮的綜合利用[J]. 食品研究與開發， 2007， （1）： 176～178.

[2]胡國華. 功能性食品膠[M]. 北京： 化學工業出版社， 2004： 15～138.

[3]蔡為榮， 孫元琳， 湯堅等. 果膠多糖結構與降血脂研究進展[J]. 食品科學， 2010， 31（5）： 307～311.

[4]Glinsky V.V.， Raz A Modified citrus pectin anti-metastatic properties： one bullet， multiple targets [J]. Carbohydrate research， 2009， 344（14）： 1788～1791.

[5]陳靖， 陳孔榮. 果膠——一種有開發前途的藥物制劑基質[J]. 現代應用藥學， 1997， （3）： 22～23.

[6]Endress H.U. Nonfood Uses of Pectin [M]. The Chemistry and Technology of Pectin， 1991： 251～268.

[7]Gholamreza Mesbahi， Jalal Jamalian， Asgar Farahnaky. Acomparative study on functional properties of beet and citrus pectins in food systems [J]. Food Hydrocolloids， 2005， 19（4）： 731～738.

[8]田旭東. 用西瓜皮制取果膠實驗方法的改進[J]. 化學教學， 1999， （7）： 47.

[9]GB 25533—2010《食品安全國家標準食品添加劑果膠》.

[10]熊洪錄， 周瑩， 于兵川. 有機化學實驗[M]. 北京： 化學工業出版社， 2011： 7.