微波輔助提取臍橙皮果膠的工藝研究

魏秋紅，張東軍，賈 娟

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品工程系，河南 漯河 462000）

微波輔助提取臍橙皮果膠的工藝研究

魏秋紅，張東軍，賈 娟

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品工程系，河南 漯河 462000）

采用微波輔助法提取臍橙皮中的果膠，研究微波火力、微波輻射時(shí)間、pH值和料液比對(duì)果膠得率的影響。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定提取臍橙皮果膠的最佳工藝條件：微波火力為中高火，微波輻射時(shí)間為5 min，pH值為1.5，料液比（g∶mL）為1∶20，果膠得率可達(dá)25.49%。與直接加熱提取法相比，微波輔助提取法是一種省時(shí)、高效的提取臍橙皮果膠的新方法。

微波；臍橙皮；果膠；提取；工藝

果膠系原果膠、果膠酯酸和果膠酸的總稱，是一種天然高分子化合物，廣泛存在于高等植物的根、莖、葉和果實(shí)的細(xì)胞壁中［1］。果膠是人體七大營(yíng)養(yǎng)素中膳食纖維的主要成分，具有抗腹瀉、抗癌、治療糖尿病和減肥等功效，并且具有良好的凝膠性和乳化穩(wěn)定性，在食品工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，也是醫(yī)藥和化妝品工業(yè)不可缺少的輔料［2，3］。有資料表明，全世界果膠的年需求量約20000 t。有關(guān)專家預(yù)計(jì)，果膠的年需求量仍將以15%的速度增長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年消耗果膠約1500 t，其中約80%從國(guó)外進(jìn)口，與世界水平相比，其需求量仍呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此，大力開(kāi)發(fā)我國(guó)豐富的果膠資源，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)果膠，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求已顯得極為迫切［4］。

我國(guó)臍橙皮資源豐富，但大部分被丟棄，既污染了環(huán)境，又造成了資源浪費(fèi)。臍橙果皮占果重的20%（w/w），果膠含量豐富。目前酸提取乙醇沉淀和酸提取鹽析法在果膠提取中應(yīng)用最為廣泛［5］。采用微波輔助法提取果膠，目標(biāo)組分得率高，且不會(huì)破壞果膠的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，果膠得率和質(zhì)量都有提高［6］。本研究以臍橙皮為原料，對(duì)微波輔助法提取果膠進(jìn)行初步探索，研究微波火力、微波輻射時(shí)間、pH值、料液比等因素對(duì)果膠得率的影響，并與直接加熱提取法進(jìn)行對(duì)比，以期為臍橙皮果膠提取工藝提供更好的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

臍橙為江西贛州臍橙；鹽酸、95%乙醇、活性炭均為分析純。

HH-600恒溫水槽：上海百典儀器設(shè)備有限公司；WP800W微波爐：廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；pHS-3C酸度計(jì)：深圳市凱銘杰儀器設(shè)備有限公司；SHZ-D循環(huán)水式真空泵：上海予正儀器設(shè)備有限公司；FA2004B電子天平：天津巖思晟商貿(mào)有限公司；YZG-600電熱真空干燥箱：南京普晉電熱設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

稱取10.0000 g臍橙皮干品，用清水洗凈后放入燒杯中，加入足量的水，90℃下水浴保溫10 min，使酶失活。水洗后剪成3～5 mm大小的顆粒，用50℃左右的熱水漂洗3～5次，直至水為無(wú)色、果皮無(wú)異味。將預(yù)處理后的原料按照設(shè)定的料液比加入設(shè)定pH值的鹽酸中，在設(shè)定微波火力下輻射一定時(shí)間，然后緩緩地加入1.3倍體積的95%乙醇進(jìn)行醇析。經(jīng)過(guò)濾得到沉淀，將沉淀放入真空干燥箱中干燥，即可得到純度較好的果膠。稱取果膠的質(zhì)量，計(jì)算得率，并與直接加熱提取法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波火力對(duì)果膠得率的影響

取10.0000 g臍橙皮干品，加入200 mL pH值為1.5的HCl，采用設(shè)定的微波火力輻射7 min，研究不同的微波火力對(duì)果膠得率的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，果膠得率先是隨著微波火力的增大而上升，中高火之后下降。可能是因?yàn)檫^(guò)大的火力會(huì)導(dǎo)致果膠分解，造成果膠得率下降。因此，正交試驗(yàn)選擇中火、中高火、高火這三個(gè)水平。

圖1 微波火力對(duì)果膠得率的影響

2.2 微波輻射時(shí)間對(duì)果膠得率的影響

取10.0000 g臍橙皮干品，加入200 mL pH值為1.5的HCl，微波火力為中高火，研究不同的微波輻射時(shí)間對(duì)果膠得率的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，果膠得率先是隨著微波輻射時(shí)間的增加而上升，7 min之后下降。可能是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間輻射會(huì)造成果膠成分的分解，使果膠產(chǎn)量下降。因此，正交試驗(yàn)選擇5、7、9 min這三個(gè)水平。

圖2 微波輻射時(shí)間對(duì)果膠得率的影響

2.3 pH值對(duì)果膠得率的影響

取10.0000 g臍橙皮干品，加入200 mL設(shè)定pH值的HCl，微波火力為中高火，輻射7 min，研究不同的pH值對(duì)果膠得率的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，pH值調(diào)整至1.5時(shí)，果膠得率最高。因此，正交試驗(yàn)選擇pH值1.5、2.0、2.5這三個(gè)水平。

圖3 pH值對(duì)果膠得率的影響

2.4 料液比對(duì)果膠得率的影響

取10.0000 g臍橙皮干品，加入設(shè)定量的pH值為1.5的HCl，微波火力為中高火，輻射7 min，研究不同的料液比對(duì)果膠得率的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，料液比為1∶20時(shí)，果膠得率最高。果膠的萃取既要使原果膠盡量多地轉(zhuǎn)化為可溶性果膠，又要盡可能減少可溶性果膠的降解。因此，正交試驗(yàn)選擇料液比1∶15、1∶20、1∶25這三個(gè)水平。

圖4 料液比對(duì)果膠得率的影響

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照表1進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。

由表2可見(jiàn)，四個(gè)因素對(duì)果膠得率的影響程度為D＞C＞A＞B，即料液比＞pH值＞微波火力＞微波輻射時(shí)間；微波輔助法提取臍橙皮果膠的最佳工藝條件為A2B1C1D2，即當(dāng)微波火力為中高火、微波輻射時(shí)間為5 min，pH值為1.5，料液比（g∶mL）為1∶20時(shí)，果膠的得率最高。按此組合進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，果膠的平均得率為25.49%。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

表2 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

2.6 微波輔助法與直接加熱提取法的比較

按照正交試驗(yàn)確定的最佳工藝條件提取臍橙皮果膠，與直接加熱提取法［7］進(jìn)行比較，通過(guò)3次平行試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 微波輔助法與直接加熱提取法的比較

由表3可見(jiàn)，微波輔助法與直接加熱提取法相比，不但提取時(shí)間明顯縮短，而且果膠得率也提高了8.38%。

3 結(jié)論

微波輔助提取臍橙皮果膠的最佳工藝條件如下：微波火力為中高火，微波輻射時(shí)間為5 min，以pH值為1.5的HCl為提取劑，料液比（g∶mL）為1∶20。與直接加熱提取法相比，微波輔助法的提取時(shí)間由90 min縮短至5 min，果膠得率由17.11%提高到25.49%。因此，采用微波輔助法提取臍橙皮果膠可以明顯縮短提取時(shí)間，提高果膠得率，具有省時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)。微波輔助法為臍橙皮果膠的提取提供了一條新途徑。

［1］趙二勞，張敏，李穎，等.超聲波輔助提取胡蘿卜中果膠的研究［J］.中國(guó)食品添加劑，2011，（5）：103－106.

［2］岳賢田.微波輔助提取蘋(píng)果皮中果膠的研究［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2011，（4）：101－103.

［3］黃永春，馬月飛，謝清若，等.超聲波輔助提取西番蓮果皮中果膠的研究［J］.食品科學(xué)，2006，（10）：341－344.

［4］李勇慧，于向利，周露.微波法提取柚子皮中果膠的工藝研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，（3）：84－86.

［5］汪葵，葉曉燕.臍橙皮再利用研究［J］.天津化工，2007，（4）：40－42.

［6］陳熠，熊遠(yuǎn)福，文祝友，等.果膠提取技術(shù)研究進(jìn)展［J］.中國(guó)食品添加劑，2009，（3）：81－84.

［7］Francisco R M，Cristina Soler-Rivasa，Obdulio Benavente-G，et al.By-products from Different Citrus Processes as a Source of Customized Functional Fibres［J］.Food Chemistry，2007，（100）：736－741.

［責(zé)任編輯：季 坤］Study on the Processing Technology of M icrowave-assisted Extracting Pectin from Orange Peel

WEIQiu-hong，ZHANG Dong-jun，JIA Juan
（Department of Food Engineering，Luohe Vocational Technology College，Luohe462000，Henan，China）

Abstract：The pectin was extracted by microwave from orange peel.The influence of microwave firepower，microwave irradiation time，pH and the ratio formaterial and liquid on the yield of pectin was studied.The optimal conditions were obtained by single factor experiments and orthogonal experiments as following：microwave firepower was secondary high fire，microwave irradiation time was 5 min，pH was 1.5，the ratio for material and liquid was 1∶20（g∶mL）.The extraction rate of pectin reached 25.49%.Compared with direct heating extraction，microwave-assisted extraction was an time-saving and efficientmethod for extracting pectin from orange peel.

microwave；orange peel；pectin；extraction；process

TS209

A

1006－8481（2014）04－0017－03

2014－04－10

魏秋紅（1976—），女，漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系講師，碩士。