柚皮纖維素的提取及功能性凝膠軟糖的研究

+文|李慶旺 簡葉葉 泉州輕工職業學院

本次研究以柚皮為原料，由超聲波輔助，研究料液比、氫氧化鈉濃度、水浴溫度和超聲提取時間對柚皮纖維素含量的影響，并以其制備凝膠軟糖。結果表明，最優提取工藝參數為料液比1:25（g/mL），氫氧化鈉濃度90mg/mL，水浴溫度 75℃，超聲提取時間90min。用柚皮纖維素4 g、淀粉糖漿30 g、白砂糖20 g、檸檬酸0.4g、果泥6g，制備的軟糖酸甜適宜，軟硬適度，彈性、韌性良好。

目前我國柚子市場巨大，但每年大量柚皮被丟棄，柚皮的利用率低，甚至會污染環境，造成資源極大浪費。柚皮中富含膳食纖維、果膠、黃酮類活性成分。目前的研究主要集中在柚皮果膠、膳食纖維等提取以及柚皮果膠軟糖、柚皮辣醬、柚皮粉膳食纖維面包等加工方面，對柚皮中纖維素的提取和加工應用研究較少。因此，加強柚皮纖維素綜合利用研究對提高其附加值具有重要意義。

1.試驗材料與方法

1.1 材料與試劑

材料包括柚子、純凈水、白砂糖、檸檬酸、淀粉糖漿、卡拉膠、蔗糖酯等市售。

試劑包括氫氧化鈉、鹽酸、過氧化氫、乙醇、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨等，均為分析純。

1.2 儀器與設備

儀器與設備包括HH-1恒溫水浴鍋、DHG-9070A電熱恒溫鼓風干燥器、WX-CS150超聲波儀器、TG16臺式離心機、YP102N電子天平、PE顎式高速粉碎機。

1.3 柚皮纖維素提取研究

1.3.1 柚皮的預處理

將柚子洗后去除柚表皮油胞，將其切成3cm×3cm小塊，放于70℃烘箱中烘干，粉碎過100目篩，得到柚皮粉，置于4℃的環境下貯藏，備用。

1.3.2.操作要點

將柚皮粉碎后，加入1:25（g/mL）的料液和0.2mol/L的鹽酸溶液；將其置于80℃恒溫水浴鍋中攪拌處理約2.5h，使用三層紗布抽濾去除果膠，蒸餾水洗滌至中性。按比例加入氫氧化鈉溶液；超聲波功率250W，水浴溫度80℃，處理1h左右，抽濾去除半纖維素，用蒸餾水洗滌濾液，重復三次。加入適量過氧化氫溶液，將pH值調節至11，促進木質素的溶出；將其置于80℃的恒溫水浴鍋中反應40min；用蒸餾水將其洗滌至中性，再用95%的乙醇洗脫酯類及去除部分色素，在65℃的溫度下烘干，得到柚皮纖維素成品。

1.3.3 柚皮纖維素含量的測定

采用重鉻酸鉀-硫酸亞鐵銨法測定。

1.3.4 單因素試驗

在250W超聲波輔助下，設定條件為料液比1:10-1:50（g/mL），氫氧化鈉濃度60mg/mL-100mg/mL，水浴溫度60℃-100℃，超聲提取時間60min-140min，研究不同因素條件對柚皮纖維素含量的影響。

1.3.5 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，進行四因素三水平L9（34）正交試驗，因素水平表如表1所示。

表1 因素水平表

1.4 凝膠軟糖制作工藝研究

1.4.1 操作要點

柚皮纖維素及卡拉膠復水：分別按1:25的比例與水混和，適當加熱復水。

熬煮：將白砂糖、淀粉糖漿和水混合熬溶，加入上一步得到的混合物中進行熬煮，過程中要不斷攪拌，煮沸后維持低沸狀態，加入煮糖助劑蔗糖酯，縮短熬煮時間，提高煮糖效率和產糖率。

調和：在熬糖末端，加入檸檬酸，調節糖液酸堿度。

澆模成型：趁熱將糖液澆入模具成型，冷卻，凝膠成型。

1.4.2 工藝參數研究

設定柚皮纖維素2g-6g，淀粉糖漿和白砂糖總量50g（不同配比），檸檬酸0.3g-0.7g，果泥6g，研究不同工藝參數對凝膠軟糖品質的影響。

1.4.3 凝膠軟糖感官品質評定

根據柚皮纖維素凝膠軟糖的滋味口感、組織、形態、色澤、雜質等方面制訂感官評價評分標準，如表2所示。

表2 柚皮纖維素凝膠軟糖感官評價

2.結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 不同料液比對柚皮纖維素含量的影響

由圖1可知，當料液比為1:20時柚皮纖維素含量最高，隨后柚皮纖維素含量反而隨著料液比的增加開始下降。

圖1 料液比對柚皮纖維素含量的影響

2.1.2 氫氧化鈉濃度對柚皮纖維素含量的影響

由圖2可知，當氫氧化鈉濃度達到90mg/mL時柚皮纖維素含量達到最大。

2.1.3 水浴溫度對柚皮纖維素含量的影響

由圖3可見，當水浴溫度為80℃時柚皮纖維素含量最多。

圖3 水浴溫度對柚皮纖維素含量的影響

2.1.4 超聲提取時間對柚皮纖維素含量的影響

由圖4可知，柚皮纖維素含量在超聲提取時間為80min時達到最大。

圖4 超聲提取時間對柚皮纖維素含量的影響

2.2 正交試驗

由表3 可知，最優組合為A3B2C1D3，即料液比1:25（g/mL），氫氧化鈉濃度90mg/mL，水浴溫度75℃，超聲提取時間90min。以最優參數進行試驗，獲得柚皮纖維素含量為63.5%。

表3 正交試驗結果

2.3 凝膠軟糖感官評定結果分析

2.3.1 柚皮纖維素添加量對軟糖品質的影響

由圖5可知，當柚皮纖維素添加量為4g時，軟糖品質達到最佳；超過4g時，軟糖變硬，咀嚼性變差。

圖5 柚皮纖維素添加量對軟糖品質的影響

2.3.2 淀粉糖漿和白砂糖用量比對軟糖品質的影響

由圖6可知，淀粉糖漿和白砂糖的比例過少或者過高都會影響軟糖的品質。當淀粉糖漿與白砂的糖比例在3:2時，軟糖具有較好的品質。

圖6 淀粉糖漿和白砂糖用量比對軟糖品質的影響

2.3.3 檸檬酸添加量對軟糖品質的影響

由圖7可知，當檸檬酸添加量為0.4g時，軟糖感官評分最高，酸甜適宜。

圖7 檸檬酸添加量對軟糖品質的影響

3.結論

3.1 柚皮纖維素的提取

根據試驗結果，得出最優提取工藝參數為料液比1:25（g/mL），氫氧化鈉濃度90mg/mL，水浴溫度75℃，超聲提取時間90min，該條件下柚皮纖維素的提取率為64.7%。

3.2 柚皮纖維素凝膠軟糖的制作

根據感官評定分析結果，得出軟糖的最佳工藝為柚皮纖維素4g、淀粉糖漿30g、白砂糖20g、檸檬酸0.4g、果泥6g。制作出的軟糖酸甜適宜，彈性、韌性良好，不黏牙，風味佳。