云南小粒咖啡果皮中果膠的提取及其水解物抑菌活性分析

林珊 劉麗 嚴亮 郝淑美 何飛飛

摘要：本次研究主要以云南普洱小粒咖啡果皮作為原料，使用相關溶液對果膠進行提取，并分析水解物抑菌活性。在分析過程中，以單因素進行實驗，對提取溫度、提取時間、pH值進行分析，獲得影響咖啡果膠提取率的具體因素。咖啡果膠是一種大分子多糖，它廣泛存在于多種類型的植物細胞壁當中，因為咖啡屬于一種常見的植物，而且屬于高等植物的細胞壁。從生物學的角度分析咖啡果皮中果膠的水解物對食品的腐敗細菌起到良好的預防作用，甚至可以作為天然的防腐劑。作為世界三大飲料之一，咖啡的產量一直處于較高的狀態，但很多人認為咖啡僅是咖啡豆可以使用，但事實并非如此，咖啡果皮可以用于制作咖啡果皮茶，咖啡果皮中的果膠也可以用于防腐劑的制作，而且果膠還是膠凝劑、粘稠劑，它在食品、化妝品以及保健品中都可以得到較為廣泛的使用。本文主要討論云南普洱小粒咖啡果皮中果膠的提取以及水解物抑菌活性的相關內容，希望能夠在一定程度上推動咖啡果皮中果膠的使用，提高咖啡的整體利用價值。

關鍵詞：咖啡果皮；果膠；提取；水解物抑菌活性

近年來，人們對于果膠產品的重視程度逐步增高，越來越重視果膠來源的安全性、提取方法以及加工工藝，現有的技術已經不能滿足大量果膠的提取和加工流程。相關科研團隊必須花費更多的時間和精力，對果膠的提取過程進行深入的分析和了解，從而提高果膠的提取效率。果膠的提取方法應該不斷地改進，使其結構和功能之間的關系更加密切。將這兩者之間的關系明確之后，可以將果膠應用的內容更加具體化和精細化，讓更多的人投入到果膠應用的研究工作當中，從而拓寬果膠的使用范圍。果膠原料的來源其實非常廣泛，它不僅可以從咖啡果皮當中提取，還可從柑橘、蘋果等水果的皮渣當中提取，當然西瓜及木瓜、南瓜當中也含有豐富的果膠。咖啡鮮果當中的果膠含量非常高，是較好的果膠來源，但針對咖啡鮮果果膠提取的內容目前并沒有深入開展。在此背景之下，針對咖啡果果皮果膠進行研究，是十分必要的。

1. 材料與方法

1.1 材料與儀器

研究過程使用的材料主要有為普洱小粒咖啡果皮、無水乙醇、濃硫酸、濃鹽酸、半乳糖、醛酸、檸檬酸、果膠酶、氯化鈉、商品果膠、金黃色葡萄桿菌、枯草芽孢桿菌以及牛肉膏和蛋白胨。需使用的設備有紫外可見分光光度計、pH酸度計、真空干燥箱、立式壓力蒸汽滅菌器、恒溫培養振蕩器以及旋轉粘連劑。

1.2 實驗方法

① 小粒咖啡果皮預處理

將小粒咖啡果皮使用濕法加工，并將其放在60℃的烤箱當中烘烤，直到它可以在恒重的條件下粉碎。在完成以上操作之后，可放置干燥箱當中保存備用。

② 對果膠進行提取

稱取粉碎之后的小粒咖啡果皮10克，將它們放置在250毫升的錐形瓶當中，并放入適量的蒸餾水。將其攪拌均勻之后，放在90-100℃的條件下沸煮，沸煮時間在5分鐘左右。沸煮結束之后需要馬上過濾，并且使用濃度為80%的乙醇，將沸煮且過濾之后的濾渣進行洗滌，每次洗滌的時間為5分鐘，此次洗滌的目的在于除去咖啡果皮中的色素和糖酸。在洗滌結束之后，需要放在溫度保持于80℃的烘箱當中烘干，接著將烘干之后的產物放在250毫升的錐形瓶內，并按照一定的比例放入稀鹽酸。在完成以上操作之后，就可以真正進入到提取的階段，提取的時間在60分鐘，提取環境需保證在50攝氏度左右，結束之后需馬上進行冷卻抽濾，而濾液不能在抽濾之后直接用于鑒別，而是將其濃縮到50毫升，并快速使用冷水進行冷卻，使用無水乙醇進行層析最后得到的固體果膠，才可以進行稱重并計算具體的得率。

③ 對果膠進行鑒別

已經形成凝膠或組裝液體后，可以停止攪拌。如果尚未形成，就需要繼續進行攪拌，待已經形成凝膠或組裝液體之后，使用移液管移取5毫升左右，并將該液體放置到25毫升的試管當中，加入一毫升氫氧化鈉放置20分鐘。如果已經出現半透明或不透明的凝膠沉淀，那么就可以使用紅外線對其進行測定。通過觀察紅外光譜，以及與商品標準果膠的紅外光譜進行對比，可獲得最終的鑒別結果。

④ 單因素實驗分析

需要分別從料液比、提取液pH值、提取溫度、提取時間這4個單因素進行分析。在針對料液比的果膠得率影響情況進行分析時，需要在溫度為50攝氏度提取，時間控制在60分鐘，PH值在1.5的條件下進行；在針對pH值對果膠得率的影響進行研究時，需要將實驗的環境和指標制定為料液比1：25，提取溫度為50攝氏度，提取時間為60分鐘；在針對提取溫度對果膠得率產生的影響進行分析時，需要將提取的環境料液比控制在1：25之間，提取時間需控制在60分鐘之間，PH值在1.5條件下；在針對提取時間對果膠顆粒產生的影響進行分析時，需要將提取的環境控制為料液比為1：25，提取溫度為50℃，提取液的pH值為1.5。

1.3 數據分析

本次研究過程使用的統計學軟件為SPSSO2.0，使用ORIGIN9.5的軟件進行圖片的制作工作。

2. 結果與分析

2.1 小粒咖啡果皮果膠的鑒別實驗

通過對收集到的數據進行分析，從表觀特征鑒別實驗的角度進行分析，在本次研究當中，加入氫氧化鈉之后，獲得半透明的凝膠沉淀，由此可以認為云南小粒咖啡果皮當中的果膠符合果膠的表現特征。從云南小粒咖啡果皮果膠的紅外光譜的角度進行分析，將紅外光譜的各項特征與商品果膠的紅外光譜特征進行對比之后，可發現兩者之間的相似度提高，再加上結合云南小粒咖啡果皮的表觀特征和其中的半乳糖醛酸含量，可發現所有的指標都達到國家對于果膠的相關標準，由此可認為云南小粒咖啡果皮提取物屬于果膠。

2.2 單因素實驗

從單因素實驗進行分析，當料液比為1：30的情況時，果膠的得率最高達到10%；當pH值為1.5時果膠的得率最高；當提取期間溫度在50℃時，果膠的得率最高達到10.18%；當提取的時間控制在100分鐘時，果膠的得率最高概率為12.75%；

2.3 小粒咖啡果皮果膠理化性質

小粒咖啡果皮果膠的理化性質表現為半乳糖醛酸的含量達到67.71%，符合國家規定的相關標準，干燥失重的概率為10.17%，總會分為22.75%pH值為2.6，這些指標均達到相應規章制度的要求。在酯化度方面，其概率在75%左右，屬于高脂果膠，所以從整體的角度來看，小粒咖啡果皮屬于天然提取物，所以它的無機營養元素相對較高。

結論

本次研究從小粒咖啡果皮果膠的鑒別實驗進行探討，并且通過單因素正交實驗優化果膠的提取方式，開發出具有較高實用價值的咖啡果膠天然防腐劑，使得咖啡果膠變廢為寶，從而達到對環境產生保護作用的目的。同時，符合我國食品添加劑生產方面的要求，遵循天然營養多方面的原則，對咖啡的生產效益進行有效提升，以此推動云南咖啡資源的利用及當地農業經濟的發展。

作者簡介：

林珊（1988- ），女，碩士在讀，助理研究員；研究方向為特色生物產業新產品開發、食品檢驗檢檢測、普洱茶茶藝。