脐橙皮中果胶提取条件的研究

院 （系）：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 年级专业： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx姓 名： x x x 学 号： x x x x x x x x x x 指导教师： x x x 脐橙皮中果胶提取条件的研究xx（xxxxx xxx，四川 xxx 000000）【摘要】:本文研究了以脐橙为原料，酸水解 脐橙法提取果胶工 艺。本文仅通过单因素实验来研究果胶的最佳提取工艺。通过对料液比，Ph值，提取温度的探讨，得出果胶提取的最佳提取条件（最佳料液比1:21，最佳pH值为0.5，提取温度为90 ），获得的果胶提取率最高及较好质量的果胶产品。【关键词】：脐橙皮 酸解 乙醇沉淀法 果胶Extraction of orange plastic LIN Yue（Institute of Biochemistry Institute of Panzhihua, Sichuan, Panzhihua ）Abstract: In this paper, to orange as the raw material, acid hydrolysis of orange pectin extraction process. This article is only a single factor experiments to study the optimum extraction of pectin. Through the liquid ratio, Ph value, extraction temperature of obtained optimal extraction of pectin extraction conditions (the best material to liquid ratio 1:21, the best pH value of 0.5, the extraction temperature is 90 ), obtained the highest rate of pectin extraction and better quality of pectin Keywords: orange peel acid ethanol precipitation pectin果胶是一种亲水性植物胶，属于多糖类物质，广泛存在于高等植物的根、茎、叶、果的细胞壁中。通常人们所说的果胶系指原果胶、果胶和果胶酸的 总称，是一种高分子聚合物，分子量介于 20000-400000 之间。其基本结构是 D 一吡喃半乳糖醛酸，以 1，4 甙链连接成的长链，其中部分半乳糖醛酸被甲醇酯化。我国是柑桔的主要产地，柑桔皮中果胶含量可达 10% 30%。从桔皮中提取果胶不仅有极大的工业价值，而且对综合开发、利用柑桔资源，提高原材料利用率，减少环境污染，有重要的实际意义。在植物体中，果胶一般以不溶于水的原果胶形式存在。在果实成熟过程中，原果胶在果胶酶的作用下逐渐分解为可溶性果胶，最后分解成不溶于水的果胶酸。原料经酸、碱或果胶酶处理，在一定条件下分解，形成可溶性果胶，然后在果胶液中加入乙醇或多价金属盐类，使果胶沉淀析出经漂洗、干燥、精制而形成 产品。果胶的提取一般有酸提取法、离子交换法、微生物法和微波加热处理法等方法,由于酸提取法具有快速、 简便且提取率高的优点，国内外大多采用此法。果胶分离沉淀主要有乙醇沉淀法和盐析法。国内主要采用乙醇沉淀法，而国外多用盐析法或不经沉淀直接喷雾干燥。针对我国情况而言，对乙醇沉淀法已有大量研究，而本实验也是在总结别人成果的基础上进行对比以及提取工艺条件的优化，设置了不同温度、不同料液比、不同 PH 值的三因素实验 ，寻求最佳条件。一、果胶的提取原理在植物体中，果胶一般以不溶于水的原果胶形式存在。在果实成熟过程中，原果胶在果胶酶的作用下逐渐分解为可溶性果胶，最后分解成不溶于水的果胶酸。原料经酸、碱或果胶酶处理，在一定条件下分解，形成可溶性果胶，然后在果胶液中加入乙醇或多价金属盐类，使果胶沉淀析出、 经漂洗、干燥、精制而形成产品。酸法提取是柑桔皮先用清水清洗，再用0.2mol/L的盐酸溶液处理已达到灭酶目的，同时除去泥土、杂质、色素等。然后用乙醇，调节PH值使果胶沉淀、烘干、即得到产品。二、实验部分2.1、材料和试剂脐橙皮、2 mol/L 盐酸溶液、6 mol/L 氨水、95%乙醇、无水乙醇、去离子水、活性炭2.2、实验器材电子天平、电子恒温水浴锅、真空抽 滤机、抽滤瓶、玻璃棒、滤纸（烘干至恒重）若干、纱布若干、大表面皿、精密 pH 试纸、 烧 杯（1000ml、500ml、100ml、50ml）50ml 量筒 1 个、 10ml 量筒 1 个、电子天平、小刀、真空泵、洗瓶、电加热器一台、胶头滴管 2 只、2.3、实验过程2.3.1 实验流程的设计方案如图 1： 粉碎 萃取稀盐酸过滤滤渣沉淀 洗涤脱色95%乙醇分离水浴浓缩固相稀乙醇 水真空干燥 粉碎 成品湿柑桔皮滤液洗涤图 1 实验流程的设计方案示意图 （1）柑桔皮的预处理：称取新鲜柑橘皮 20 g（干品为 8 g），用清水洗净后，放入500mL 烧杯中，加 120 mL 水，加热至 90 保温 510 min，使 酶失活。用水冲洗后切成 35 mm 大小的颗粒，用 50 左右的热水漂洗，直至水为无色，果皮无异味为止。每次漂洗都要把果皮用纱布挤干，再 进行下一次漂洗。（2）酸提取：根据果胶在稀酸下加热可以变成水溶性果胶的原理，把已处理好的柑桔皮溶液，用 0.2 mol/L 稀盐酸调整 pH 值为 2.0，放入 80水浴加热 60min，进行提取，趁热抽滤得果胶提取液（3）脱色：将提取液装入 1 个 500mL 的烧杯中向烧杯内加入活性炭脱色剂（由于实验室没有木炭、刚炭、硅藻土，所以此 实验只定性考察活性炭的脱色效果），在80温度下水浴加热 20min，并不断 搅拌，然后趁 热过滤除掉脱色剂，观察脱色效果 （4）水浴浓缩：将脱色后的滤液装入 500ml 的烧杯中，在 80以下进行水浴浓缩至原液的 10为止 （5）乙醇沉淀：用 6 mol/L 氨水调至 pH 34，将浓缩液用适量的 95乙醇沉淀约30min，真空抽滤后用 95乙醇洗涤，然后用水洗 涤 得果胶 （6）真空干燥：将所得的果胶置于表面皿内，放在真空干燥箱里，调温至 50左右，真空干燥约 48h，取出后粉碎包装 2.3.2 最佳工艺条件的确定(正交实验) （1）水料比 称取每份湿柑桔皮 20g，在不同的水料比（5：1，10：1， 15：1，18：1，21：1 和24：1），提取时间 60min，提取同温度 80，水浴 浓缩至原液的 10为止，沉淀所用乙醇浓度 C=95%，调整提取时的 pH 值为 2.0 的条件下进行实验实验测得提取时水料比对产品产量的影响。（2）pH 值 称取每份湿柑桔皮 20g，在水料比（取实验所确定的最优值）、提取时间60min、提取温度 80、水浴浓缩至原液的 10为止，沉淀所用乙醇浓度C=95%，不同 pH 值（0.5，1.0， 1.5，2.5，3.0，3.5）的条件下进行实验（pH=2.0 已做）测得 pH 值对产 品产量的影响。（3）提取温度称取每份湿柑桔皮 20g，在水料比（取实验所确定的最优值）、提取时间60min，调整 pH 值为取实验 所确定的最优值，水浴 浓缩至原液的 10为止，沉淀所用乙醇浓度 C=95%，不同温度(T=30，40， 50，60，70，90）的条件下进行实验（T=80已做） 测得提取温度对产品产量的影响。2.3.3 实验总结（确定最佳工艺条件）2.3.4 清理实验室三、注意事项（1）脱色中如抽滤困难可加入 2%4%的硅藻土作助滤剂。（2）湿果胶用无水乙醇洗涤，可进行 2 次。（3）滤液可用分馏法回收酒精。四、问题与思考（1）、从橘皮中提取果胶时， 为什么要加热使酶失活？答：果胶属于多糖，可以被酶水解，所以要破坏 酶的活性，常用加 热、加有机溶剂的、紫外等方法破坏。 （2）、沉淀果胶除用乙醇外，还可用什么试剂？答：果胶沉淀剂可分为电解质沉淀剂（如氯化钠、氯化钙等）和有机溶剂沉淀剂（如酒精、丙酮等）两类。前者适用于低酯化度（20%50%）果胶的沉淀，沉淀前还需以 0.1mol/L NaOH 溶液对果胶进行皂化；后者适用于高酯化度（50%以上）果胶的沉淀，并随着酯化度升高，所需有机溶剂的浓度加大（如上以柑橘皮为原料提取的果胶）。 （3）、在工业上，可用什么果蔬原料提取果胶？答：果胶物质广泛存在于植物中，主要分布于细胞壁之间的中胶层，尤其以果蔬中含量为多。不同的果蔬含果胶物质的量不同，山楂约为6.6%，柑橘 约为0.71.5% ，南瓜含量较多， 约为7% 17%。在果蔬中，尤其是在未成熟的水果和果皮中，果胶多数以原果胶存在，原果胶不溶于水，用酸水解，生成可溶性果胶，再进行脱色、沉淀、干燥即得商品果胶。从柑橘皮中提取的果胶是高酯化度的果胶，在食品工业中常用来制作果酱、果 冻等食品。5、数据记录和处理5.1数据记录：6月11日：早上8:30：准备实验装置 ，并清理 烧杯一1一水料比：8:38：将所有新鲜桔皮放入1000mL烧杯中，先用清水洗涤，再加入去离子水讲桔皮浸没即可，加热至90，保温10min，使酶失活。8:55：用水冲洗桔皮，并切碎到一定的粒径。9：20：用50左右的热水漂洗，直至为无色，果皮无异味为止。每次漂洗用纱布挤干。9:40：将湿桔粒挤干后进行称重，共称取 18份，每份20克。9:50：将18份桔粒分别放入编号1-1,1-2，.,1-18的500mL的烧杯中。9:55：在1-1,1-2 ，.,1-6中分别加入100mL、200mL、300mL、360mL、420mL、480mL水，并用C=0.2mol/L盐酸溶液调节pH=2，再放入80的水中水浴加热60min，加热过程中不断搅拌。10:55：趁热抽滤，得提取果胶液，装入原编号的烧杯中。11:10：在1-1,1-2 ，.,1-6的烧杯中，加入适量的活性炭脱色剂，并水浴加热20min。11:30：趁热抽滤，将滤液放置在 80的水浴锅中，浓缩至原液的10%为止。15:10：将浓缩后的果胶液趁热抽滤，得滤液，再冷却至室温。15:20：用6 mol/L氨水调节pH 3415:30：用适量的95%乙醇沉淀约30min16:00：用纱布过滤，再用95%乙醇洗涤，静置 约30min。16:30：将所得的果胶置于烘干并称重的烧杯中，放在烘箱里，调温至50左右，真空干燥约48h。6月13日：早上8:30：称取果胶， 记录数据。当水料比为 5：1时：m=0.1874g 当水料比为18：1时：m=0.3745 g当水料比为 10：1时：m=0.2878g 当水料比为21：1时：m=0.4567g当水料比为 15：1时：m=0.3248g 当水料比为24：1时：m=0.4195g（2）pH值：9:00：将1-7,1-8 ，,1-12的500mL的烧杯加入420mL水，并用C=0.2mol/L盐 酸溶液调节酸度。分别将1-7,1-8，,1-12烧杯中溶液pH 调至0.5、1.0、1.5、2.5、3.0、3.5，再放入80的水中水浴加 热60min ，加热过程中要不断地搅拌。10:00：趁热抽滤，得提取果胶液，装入原编号的烧杯中。10:15：在1-7,1-8 ，.,1-12的烧杯中，加入适量的活性炭脱色剂，并水浴加热20min。10:35：趁热抽滤，将滤液放置在 80的水浴锅中，浓缩至原液的10%为止。15:00：将浓缩后的果胶液趁热抽滤，得滤液，再冷却至室温。15:10：用6 mol/L氨水调节pH 34。15:20：用适量的95%乙醇沉淀约30min15:50：用纱布过滤，再用95%乙醇洗涤，静置 约30min。16:20：将所得的果胶置于烘干并称重的烧杯中，放在烘箱里，调温至50左右，真空干燥约48h。6月17日：早上8:30：称取果胶， 记录数据。pH=0.5时： m=0.6435g pH=2.5时：m=0.0395gpH=1.0时： m=0.5061g pH=3.0时：m=0.0511gpH=1.5时： m=0.3740g pH=3.5时：m=0.1246g（3）温度：9:00：将1-13,1-14，,1-18的500mL的烧 杯加入420mL水，并用C=0.2mol/L盐 酸溶液调节pH=0.5，再将放入 1-13,1-14，,1-18分别放入30 ，40，50，60，70，90的水中水浴加热60min ，加 热过程中要不断地搅拌。10:00：趁热抽滤，得提取果胶液，装入原编号的烧杯中。10:15：在1-13,1-14 ，.,1-18的烧杯中，加入适量的活性炭脱色剂，并水浴加热20min。10:35：趁热抽滤，将滤液放置在 80的水浴锅中，浓缩至原液的10%为止。15:00：将浓缩后的果胶液趁热抽滤，得滤液，再冷却至室温。15:10：用6 mol/L氨水调节pH 3415:20：用适量的95%乙醇沉淀约30min15:50：用纱布过滤，再用95%乙醇洗涤，静置 约30min。16:20：将所得的果胶置于烘干并称重的烧杯中，放在烘箱里，调温至50左右，真空干燥约48h。6月19日：早上8:30：称取果胶， 记录数据。t=30时：m=0.0555g t=60时：m=0.2364gt=40时：m=0.1211g t=70时：m=0.2712gt=50时：m=0.1408g t=90时：m=0.2929g5.2 数据处理：一一一 不同水料比时所得的果胶的提取率，pH=2，提取温度 t=80 当料液比为 5：1 时 m 果胶 2=0.1874g m 皮=20g则果胶提取率:Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.1874/20100%=0.94%当料液比为 10：1 时 m 果胶 1=0.2878g , m 皮=20g则果胶提取率:Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.2878/20100%=1.44%当料液比为 15：1 时 m 果胶 4=0.3248g ,m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.3248/20100%=1.62%当料液比为 18：1 时 m 果胶 3=0.3745g , m 皮=20g则果胶提取率:Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.3745/20100%=1.87%当料液比为 21：1 时 m 果胶 5=0.4567g, m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.4567/20100%=2.28%当料液比为 24：1 时 m 果胶 6=0.4195g , m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.4195/20100%=2.10%(二)不同和 pH 值时所得的果胶的提取率，料液比 为 21：1，提取温度 t=80pH=0.5 时 m 果胶 1=0.6435g ， m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.6435/20100%=3.22%pH=1.0 m 果胶 2=0.5061g ， m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.5061/20100%=2.53%pH=1.5 m 果胶 3=0.374g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.374/20100%=1.87%pH=2.5 m 果胶 4=0.0395g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.0395/20100%=0.20%pH=3.0 m 果胶 5=0.0511g ， m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.0511/20100%=0.26%pH=3.5 m 果胶 6=0.1246g ， m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.1246/20100%=0.62%(三)不同温度 时所得的果胶的提取率，料液比为 21：1，pH=0.5t=30 m 果胶 1=0.0555g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.0555/20100%=0.28%t=40 m 果胶 2=0.1211g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.1211/20100%=0.61%t=50 m 果胶 3=0.1408g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m 果，1/ m 皮100%=0.1408/20100%=0.70%t=60 m 果胶 4=0.2364g ，m 皮=20g则果胶提取率 :Dp= m