超声波法提取番石榴果胶的工艺研究.pdf

安 徽农业科学。 J o u rn a l o f A n h u i A g r i S c i 2 0 1 0 ， 3 8 ( 3 1 ) ： 1 7 7 9 6 1 7 7 9 7 责任编 辑夏静 责任 校对 傅真治 超声波法提取番石榴果胶的工艺研究 杨 明， 胡文娥， 黄剑波， 吴彩院 ( 佛 山 大 学 ， 广 东 佛 山 5 2 8 0 0 0 ) 摘要 目 的 采用超声波法提取番石榴果实中的果胶， 探讨提取工艺条件。 方法 测定了提取液 p H值、 超声功率、 超声时间、 料液比、 提取温度对果胶得率的影响， 进行 了单因素试验和正交试验。 结果 在提取液p H值为2 0 、 超声功率为7 0 、 超声时间为3 0m i n 、 料液 比为 1 ： 3 0 、 提取温度为5 O条件下， 效果最佳， 果胶得率达 1 9 5 。 结论 采用超声波辅助法提取番石榴果胶工艺是可行的， 超声波破 壁可降低提取温度， 提高果胶得率及安全性。 关键词番石榴 ； 果胶； 超声波提取； 正交试验 中图分类号$ 5 5 4 4 文献标识码A 文章编号o 5 l 7 6 6 l l ( 2 0 1 0 ) 3 1 1 7 7 9 6 0 2 $t ua y o n Ex t r a c tio n o f Pe c tin f r o m Gu a v a by URr a s o ni c YANG Mi n g e t a l ( F o s h a n U n i v e r s i t y ， F o s h a n ， G u a n g d o n g 5 2 8 0 0 0) Ab s t r a c t l O b j e c t i v e l T h e a i m w a s t o t h e e x p l o r e t h e t e c h n o l o g y o f e x t r a c t i n g t h e p e c t i n f r o m G u a v a w i t h u l t r a s o n i c Me t h o d T h e e ff e c t s o f t he e x t r a c t p H v a l u e， u hr a s o n i c p o we r ， u l t r a s o n i c t i me， s o l i dl i q ui d r a t i o a n d e x t r a c t i o n t e mp e r a t u r e o n t h e y i e l d o f p e c t i n we d e t e r mi n e d， a n d a s i n g l e f a c t o r t e s t a n d o r t h o g o n a l t e s t w e r e c o n d u c t e d R e s u l t 1 T h e b e s t e x t r a c t i o n e f f e c t s w e r e a c h i e v e d w i t h t h e e x t r a c t p H 2 0 u l t r a s o n i c p o w e r 7 0 ， u l t r a s o u n d t i me 3 0 mi n ， f e e d r a t i o 1 ： 3 0 a n d t h e e x t r a c t i o n t e mp e r a t u r e 5 0 I C o n c l u s i o nI t i S f e a s i b l e t o e x t r a c t p e c t i n f r o m g ua v a b y u l t r a s o n i c wh i c h c o u l d r e d u c e t h e t e mp e r a t u r e a n d i mp r o v e t h e e x t r a c t i o n s a f e t y a nd y i e l d o f p e c t i n Ke y wo r d s Gua v a；P e c t i n；Ul t r a s o n i c e x t r a c t i o n； Or t h o g o n a l t e s t 提取番石榴 ( P s i d i u m g u a j a u a L i n n ) 果实中果胶传统的 方法是采用水提取 ， 而单一的水提取又不能够使番石榴中的 果胶最大量地溶出来 ， 并且提取的果胶纯度不高” J 。而采 用超声波辅助萃取则可较好的解决上述问题， 由于超声波的 空化作用和它的次级效应， 提高了细胞膜和细胞壁的通透 性 。基于此， 笔者设计了利用超声波辅助萃取番石榴果胶 试验 ， 考察超声波输出功率、 超声温度、 料液比、 温度及 p H值 对番石榴细胞破壁效果的影响 ， 以期得到番石榴细胞破壁处 理的适宜工艺条件。 1 材料与方法 1 1 供试材料与主要试剂番石榴购于佛山科学技术学北 院水果档， 清洗干净后， 切碎、 热水浸泡、 烘干、 粉碎待用。试 剂为盐酸、 氢氧化钠、 冰醋酸 、 无水氯化钙 、 硝酸银( 均为分析 纯试剂 ) 。 1 2 主要仪器雷磁 P H S J一 3 F实验室 p H计 ， 由上海精密 仪器有限公司生产； G L一 2 0 G一 1 1 型高速冷冻离心机， 由上海 安亭科学仪器厂生产； K Q一3 0 0 V D B型三频数控超声波清洗 器， 由昆山市超声仪器有限公司生产； 电子天平 ， 由北京赛多 利斯仪器系统有限公司生产 ； L D 42低速离心机， 由北京 医 用离心机厂生产； HH s 8数显式恒温水浴锅， 由江苏金坛金 城国胜实验仪器生产 ； G F 一 9 0粉碎机， 由金坛市科析仪器有 限公 司生产 。 1 3 试验 方法 1 3 1 原料处理流程。番石榴原料洗涤一灭酶( 1 0 0， 3 m i n ) 一超声波处理一果胶酸钙重量法测定果胶含量E 4 1 。 1 3 2 超声波提取果胶单因素试验。单 因素试验主要研究 p H值 、 料液比、 超声时间、 超声温度 、 超声功率因素对提取率 的影响 ， 选取超声基本条件为 p H值 2 0 、 温度 5 0 、 料液比 1 ： 2 0 、 超声时间 3 0 m i n 、 频率 4 5 K H z 、 功率 1 0 0 ， 确定单一因 作者简介 杨明 ( 1 9 5 6一) ， 男 ， 吉林 公主岭 人， 研 究员， 从事 功能性食 品、 农产品加 工研 究。E - ma i l ： y m1 9 5 6 1 6 3 c o n。 收稿 日期2 0 1 0 - 0 8 - 0 5 素时设定 5个变量值 ， 其他参数不变。由单因素试验确定果 胶的适宜提取条件范围， 选则4个影响较明显的因素作正交 试验的因素和水平 ， 从而考察各个因素和水平条件下 ， 番石 榴提取果胶的得率。 1 3 3 正交试验设计。正交试验设计如表 1 所示。 表 1 正交试验设计 Ta b l e 1 De s i g n o f o r t h o g o n a l t e s t 注： 以超声功率的4 5 K H Z为 1 0 0 ， 作为相对指标。 No t e ： 4 5 KI -I Z o f u l t r a s o n i c p o we r i s t a k e n a s 1 0 0a n d r e l a t i v e i n d e x 2 结果与分析 2 1 超声波法提取番石榴果胶单因素试验p H值对果胶 提取的影响见表2 。由表 2 可以看出， 选萃取液的 p H值小于 2 ， 果胶会因为水解太强烈而脱脂裂解， 致使产量下降； 当 p H 值大于 2后， 果胶水解缓慢， 产量也会受到影响， p H值在 2 时， 酸水解效果较好， 果胶提取量多， 果胶提取率为 1 7 7 3 。 料液比为 1 ： 3 0时 ， 果胶 的得 率最 大， 果 胶 提取率 为 2 1 7 9 。料液比太小 ， 则难以保证原料 中的果胶全部转移 到液相中， 物料的黏度大 ， 过滤困难， 残 留增多， 提取不完全 ， 得率低 ； 当料液比为 1 ： 1 5时只得到 1 4 o 3 的提取率。 超声时间为3 0 m i n 时， 果胶提取率最高， 可达 2 0 6 8 。 提取时间太短 ， 则番石榴 中的果胶变成水溶性果胶很不完 全， 果胶得率低； 时间延长， 果中果胶充分水解， 果胶得率提 高， 但若时问过长， 果胶易在溶液中降解 ， 造成果胶产量下 降。3 0 m i n 为超声的适宜时间， 少于或大于3 0 m i n 都不能使 果胶充分提取出来。 温度提高 ， 分子热运动加快， 传质速率随着加快 ， 果胶产 率增加显著 ， 这是因为温度升高促使果皮中的不溶性果胶更 3 8卷 3 1 期 杨 明等超 声波法提取番 石榴 果胶 的工艺研 究 1 7 7 9 7 快地水解成可溶性果胶 ， 但提取温度超过 5 0后 ， 果皮中的 果胶水解加速， 可能破坏果胶的结构 ， 导致果胶得率不再增 加， 反而呈下降的趋势。因此， 适宜超声温度为 5 0， 此时 果胶提取率为 2 1 0 5 。 随着超声功率的增大， 得率逐渐提高。超声功率为 8 0 时， 果胶提取率最高。这是 由于超声功率增大， 空化现象更 加剧烈， 超声波对细胞壁的破碎作用增强 ， 胞 内果胶溶 出速 率增加， 粒子的速度和加速度亦增大 ， 界面扩散层上的分子 扩散就越快 。但 9 0 功率 的得率反而 比 8 0 的得率低 ， 可能原因在于超声功率过大造成部分果胶的分解 ， 由此可知 适宜的超声功率为 8 0 ， 果胶的提取率为 1 4 o 3 。 表 2 不同处理的超声波法提取番石榴果胶试验结果 Ta bl e 1 S i n g l e f a c t o r t e s t r e s u l t s o f t h e e x t r a c fio n o f p e c t i n f r o m g u a - v a b y ul t r a s o n i c 2 2 超声波法提取番石榴果胶正交试验结果 由表 3的试 验数据分析得到 ， 试验 6组即A ： B C D ， 处理效果最好 ， 果胶 含量为 1 9 5 。对正交试验结果进行方差分析， 可以看 出， p H值对番石榴果胶的提取影响的差异具有极显著性 ( F = 4 3 0 5 5 ， P o 。 。 = 6 2 3 ) ， 而料液比、 超声功率和超声温度对番石 榴果胶提取影响的差异具有显著性 F B = 5 2 3 4 ； = 4 3 1 5 ： F b= 4 6 5 6 ； = 3 6 3 。从而可以看出处理因素对果胶得 率影响大的次序为 ABDC ， 即： p H值 料液 比 超声 功率 超声温度 ， 适宜工艺条件为 A B C ： D 。虽然单因素组 合水平与正交设计所得的水平不同， 但单因素组合存在不全 面性， 而正交试验则考虑了每个 因素， 并且是在进行了合理 的优化分析之后得出的结果 ， 因此应选取正交试验所得到的 适宜组合作为选优工艺条件 。 表 3 超声波法提取番石榴果胶的正交试验结果 Ta b l e3 Or t ho g o na l t est r e s u l ts o ft h e e x t r a cti o n o fp e cti n f r o m g ua v a b y u l t r a s o ni c 3 结论 ( 1 ) 在相同原料处理条件下 ， p H值 、 料液 比、 超声功率 、 超声温度这些因素对番石榴中果胶的提取都有很大的影响 作用。影响果胶产率的因素及强弱顺序为 ： p H值 料液 比 超声功率 超声温度。 ( 2 ) 相对于其他单因素试验来说 ， p H值对果胶提取产率 的影响因素最大 ； 料液 比为 1 ： 3 0 时果胶得率高达到2 1 7 9 ； 超声功率对果胶的提取也有很大的影响， 具有较大 的波动 性 ； 超声温度 的确定也对果胶提取率有关键作用 ， 但相对来 说， 超声温度的改变对果胶提取的得率不会有太大的波动， 起伏度较小 。 ( 3 ) 以番石榴果胶提取率为指标， 由正交试验所确定 的 最佳工艺条件 为： p H值为 2 ， 料液 比为 1 ：3 0 ， 超声温度为 5 0 C， 超声功率为 7 0 ， 在此条件下果胶提取率达到 1 9 5 。 ( 4 ) 采用超声波辅助法提取番石榴果胶是可行的， 超声 波破壁可降低处理温度 ， 提高果胶提取率及安全性， 对于果 胶生产具有使用方便 ， 成本低廉， 品质稳定等优点。 参 考文献 1 刘树兴 ， 石飞云 ， 杨大庆 超声波对血细胞破壁作用的研究 J 食品科 技 ， 2 0 0 5 ( 1 )