果膠研究和應用進展

劉英　邱逸凡　許希賢

摘 要：果膠是一種結構復雜的天然植物多糖，具有多種功能，在食品工業、生物醫藥及保健品領域發揮著重要作用。本文從果膠的來源、分類、功能和復配等方面介紹了果膠的最新研究和應用進展。

關鍵詞：果膠;來源;復配

Abstract：Pectin is a complex natural plant polysaccharide with multiple functions. It plays an important role in the food industry， biomedicine and health products. This article introduces the latest research and application progress of pectin from the aspects of source， classification， function and compounding of pectin.

Key words：Pectin; Source; Compound

中圖分類號：Q539+.8

果膠是一種結構復雜的天然植物多糖，呈弱酸性，耐熱性強，其與纖維素結合以原果膠、果膠、果膠酸的形態存在于植物的初生細胞壁和胞間層。果膠廣泛應用于食品行業，常用作增稠劑、凝膠劑和乳化劑等。果膠還能促進腸道蠕動、防輻射、吸附重金屬離子、增強飽腹感等。適量攝入果膠可降低高血脂、高血壓等病癥的發病率，同時降低患結腸癌的機率。

1 果膠的來源

我國是水果生產和消費的大國，為減少資源浪費，有效利用在加工過程中被廢棄的果皮，可以將果皮收集起來進行再加工。目前，水果皮渣主要用來提取果膠，柑橘、蘋果、甘薯和甜菜等是提取果膠的常用原料。

1.1 柑橘果膠

柑橘果膠是指從柑橘、柚子、檸檬和橙子等水果的果皮中提取的果膠。我國作為柑橘生產大國，在生產柑橘制品時，其副產物柑橘皮可作為柑橘果膠的原料，柑橘果皮中果膠含量約占干重的20%。柑橘果膠的乳化特性易受結構因素的影響，可通過采用乙酰化反應來增加疏水性基團的數量、酶法和熱處理等方法來降低分子量等提高乳化性[1]。劉佳等[2]對5種果膠進行了理化分析和對比，發現檸檬果膠和橙皮果膠屬于高酯果膠，具有非常理想的蛋白質穩定性和黏度表現，在提供穩定性的同時，還能提供良好口感。田寶明等[3]對柚皮果膠進行研究，發現柚皮果膠的理化性質與柑橘果膠類似，但乳化性和粘度比柑橘果膠更好。

1.2 蘋果果膠

蘋果果膠作為增稠劑被廣泛應用于乳制品的制作中，同時也可作為果醬、果凍中的膠凝劑，果汁飲料中的混合劑及各種食品加工中的穩定劑等[4]。在蘋果加工過程中，先將蘋果加工成果汁，剩下的蘋果渣用來加工蘋果果膠，研究表明，蘋果渣是果汁生產過程中的廢棄物，約占加工量的20%～25%，干蘋果渣中含有15%～18%的果膠[5]。

1.3 甘薯果膠

果膠在甘薯渣中約占干渣重量的20%，Takamine[6]等使用磷酸氫二鈉法提取甘薯果膠，對凝膠形成和其質構進行分析，結果顯示甘薯果膠的酯化度約為1.4%、半乳糖醛酸含量為69.4%，在Ca2+（>10 mmol·L-1）和蔗糖（>30%）存在的條件下加熱能形成較穩定的凝膠。甘薯果膠有較好的水溶性，具備作為乳化穩定劑的條件。木泰華等[7]將甘薯果膠、柑橘果膠和蘋果果膠進行對比試驗，結果表明甘薯果膠與牛乳清蛋白按照1∶1的比例混合能使溶液保持較好的穩定性，其溶解度、黏度都明顯高于蘋果果膠。田亞紅[8]通過微生物發酵法制成甘薯果膠，得出果膠的最佳添加量0.2%，能增強凝固型酸奶結構的穩定性。

1.4 甜菜果膠

將甜菜制糖后的副產品甜菜粕回收利用，作為提取果膠的原料。甜菜果膠的含量占其干基的15%～30%。

Mesbahi等[9]研究得出甜菜果膠的乳化能力強于其他種類果膠。Dea等[10]通過實驗表明乙酰基使甜菜果膠的乳化能力增強。Zhao等[11]人的實驗得出，帶負電的甜菜果膠加大了脂滴表面的排斥力，從而增加了乳液的穩定性。因此，甜菜果膠可以用來制備水包油乳化劑。

2 果膠的分類

根據果膠分子鏈上的半乳糖醛酸甲酯化的程度，將果膠分為低甲氧基果膠（甲氧基含量小于7%）和高甲氧基果膠（甲氧基含量大于7%），其中低甲氧基果膠中還分成普通低甲氧基果膠和酰胺化果膠。高甲氧基果膠主要從天然水果與植物的組織中提取，而低甲氧基果膠主要通過工業制取而來。

2.1 高甲氧基果膠

高甲氧基果膠一般酯化度大于50%，主要用于生產高糖分高熱量的食品，其發揮凝膠作用的原理是分子間的氫鍵和疏水基之間的相互作用。高甲氧基果膠的凝膠過程受許多條件的影響，形成凝膠的主要條件為pH為2.0～3.8，可溶性固形物≥55%。當pH小于3.6時，分子間作用力較小、氫鍵形成，降低了整體的水分活度，使體系的結構更加趨于穩定。果膠的酯化度越高，親水性就越小，所以高甲氧基果膠的親水性不及低甲氧基果膠，其在水中不易溶解甚至會結塊，在食品制作過程中通過提高溶解的溫度或將其煮沸解決結塊問題。此外，果膠的凝膠過程與果膠的濃度和離子強度等因素有關。果膠的穩定性與環境的pH值有關，高酯果膠在pH值2.5～4.5的環境中可穩定存在，而低酯果膠僅能在酸性較低的溶液中穩定存在，當環境中酸性較強時，高甲氧基可以脫脂變成低甲氧基果膠[12]。

2.2 低甲氧基果膠

低甲氧基果膠的酯化度一般為25%～50%，該果膠包含普通低甲氧基果膠和酰胺化果膠。低甲氧基果膠主要的凝膠條件為pH值2.6～2.8、固形物含量10%～80%，在凝膠時游離基團數量多造成凝膠結合在一起難度較大，但其受離子的影響，能與其形成整體結構，所以在凝膠過程中添加Ca2+十分重要。此外，低甲氧基果膠的凝膠溫度與酯化度成反比，酯化度越高凝膠溫度越低，凝膠時受固形物含量的影響較小，食品加工中常用其來加工低糖分低熱量的功能性保健食品。酰胺化果膠相比普通的低甲氧基果膠的顯著優勢是其先加熱融化再冷卻之后仍然可形成凝膠，具有較好的熱可逆性，可應用于制作糖果的糖衣等產品[13-14]。

低甲氧基果膠的天然來源較少，可用草酸鹽和無機鹽結合提取法從向日葵去籽花盤中提取天然果膠形成凝膠。高建華等[15]通過研究果膠的結構特性，得出向日葵盤果膠為低甲氧基果膠，分子量最小，得率較高。目前，國內外主要使用酸法、堿法、酶催化法和酰胺化法等制備低甲氧基果膠[16]。

3 果膠的功能

果膠作為一種功能多樣的水溶性膳食纖維，廣泛應用于食品加工、生物醫藥和保健品領域。吳莎極等[17]發現改性后的佛手皮渣果膠吸收鎘的能力增強，可緩解鎘引起的肝腎損傷。李志平等[18]研究果膠阿霉素大分子前藥納米傳遞體系的體外抗腫瘤效果，結果發現PDC-M對SMMC7721肝癌細胞的增殖具有明顯的抑制作用，呈劑量依賴性和時間依賴性，并有一定的緩釋效果。

果膠可增加消化液的黏稠程度，使食物在人體內的消化時間延長。低甲氧基果膠中含有較多羧基，其易與鈣離子等金屬離子結合從而減緩消化速度。果膠對消化酶的影響在于其易與脂肪酶結合，使胰脂酶無法完全發揮作用[19]。帶負電的果膠會將脂滴包裹起來，增加靜電排斥力，使整體結構較為穩定[20]。果膠分解產物丙酸會減少肝臟膽固醇的合成，降低腎小管的重吸收來促進機體排泄，從而抑制對膽固醇的吸收[21]。

4 果膠的復配

復配是結合各種食用膠不同的功能與特性，得到功能互補或性質更加優良的復配物，比原本單一食用膠的效果更顯著，還能強化食品的品質，節約成本的同時擴大使用范圍[22]。王麗霞[23]等以果膠、卡拉膠、刺槐豆膠和玫瑰茄粉為主要原料，研究各種影響果糕感官性質的因素得出最佳配方：果膠、卡拉膠、刺槐豆膠質量比為2∶1∶1、0.05 g·mL-1玫瑰茄浸提液4 mL、膠凝劑總量2 g、白砂糖、麥芽糖質量比1∶2、總糖量5 g時，在此條件下制作的果糕軟硬度以及彈性適中，光滑度好，且有一定韌勁，符合大眾的口感。茅周祎[24]為提高混合果蔬汁的穩定性篩選出羥丙基淀粉（HPS）、果膠、CMC進行復配研究，得到穩定劑的最佳配方為：CMC 1.40 g·kg-1、果膠0.36 g·kg-1、羥丙基淀粉2.24 g·kg-1。汪倩等[25]為提高酸奶的感官性狀，通過復配明膠、低甲氧基果膠以及谷氨酰胺轉氨酶，得到最佳配方：明膠0.477 5%、果膠0.068 5%、谷氨酰胺轉氨酶0.067 5%，與分別單獨使用低甲氧基果膠、谷氨酰胺轉氨酶和明膠相比，三者復配使酸奶具有更強的凝膠度與穩定性，使酸奶的各項感官性狀均達到最優。

5 結語

近年來，隨著人們對果膠研究的日益深入，對這種從天然植物中提取的植物多糖越來越關注，不斷發掘出許多新的來源和用途。目前，柑橘果膠、蘋果果膠等的乳化特性易受結構因素影響，造成乳化特性較差，因此加強研究作為乳化劑的新型果膠可以拓寬果膠的使用范圍。果膠在市場上需求量大，且原料價格低廉，通過繼續研究將其作用發揮到最大，使其應用于更多新領域，從而推動果膠行業的發展。

參考文獻：

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[12]劉麗平，張淑華，雪 敏.果膠的提取及應用研究進展[J].江蘇農業科學，2016，44（8）：30-34.