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原料基础知识 果胶的特性与应用 By枯叶之蝶 目录 简介 果胶质 原果胶 果胶是植物的天然组成部分 主要是以果胶质 原果胶 形式存在 果胶质 植物细胞壁结构的必需组分 既是纤维网络的凝固剂又是水合剂 果胶通过共价键 氢键和离子间的相互作用 与细胞壁其它组分如纤维素 半纤维素和蛋白质等结合在一起 无论是作为初生细胞链的一部分还是作为胞间层粘结的主要成分 果胶质对于植物组织的结构和结实度都起很大的作用 果胶质不溶于水 但可在酸 碱 盐等化学试剂及酶的作用下水解成水溶性果胶 简介 不同植物果胶质的含量 简介 柑橘皮和苹果皮是果汁加工的副产品 来源稳定丰富 主要来源 简介 果胶的分子量 颜色 甲氧基含量都因提取原料及提取工艺条件的不同而异 简介 有关资料表明 全世界果胶的年需求量近2万t 其中美国就高达4500t 据有关专家预计果胶的需求量在相当长的时间内仍将以每年15 的速度增长 据不完全统计我国每年约消耗1500t以上 其中从国外进口约占80 同世界平均水平相比 其需求量仍呈高速增长趋势 果胶主要生产国有丹麦 英国 美国 以色列 法国等 亚洲国家产量极少 特别是消费量约占世界产量10 的日本因无生产厂家 完全依靠进口 在我国由于进口果胶价格远高于国产果胶 国产果胶成了国内众多企业的期盼 因此大力开发我国丰富的果胶资源 生产出优质果胶 满足国内外市场需求已显得极为迫切 生产工艺 一 果胶提取基本原理将在植物体中的果胶质 原果胶 分解为水溶性果胶 并使之与植物中的纤维素 淀粉 天然色素等分离 从而获得一定纯度的果胶 生产工艺 二 工艺流程 预处理 萃取 沉淀 干燥 浓缩 生产工艺 鲜皮渣直接绞碎成小块 将原料置于蒸气或沸水中处理5 8min 以钝化果胶酶的活性 同时原料也应经高温清洗 除去原料中的苦涩物质 色素以及残余的糖酸等杂质 如果原料要贮存 以保证生产在榨汁淡季连续生产 就要将除杂后的原料压榨脱水 送入温度为80 85 的干燥机中干燥至含水6 作为原料保存 预处理 生产工艺 萃取 微生物法 沸水抽提法 无机酸提取法 离子交换法 生产工艺 方法 把选择好的用于提取果胶的植物组织 置于水中煮沸 使果胶溶出 再将果胶提取液离心分离 过滤出不溶性残渣 得到果胶澄清液 缺点 这种方法仅能提取植物组织中的水溶性果胶 得率低 生产周期长 成品中含多种混杂物 所以在工业生产上一般不用此方法 沸水抽提法 生产工艺 方法 将经过洗净 除杂等预处理好的果皮 用无机酸液 如HCl H2SO4 H2SO3 HNO3 H3PO4等 调节至一定PH 约为2 0 加热提取果胶 再将果胶提取液离心分离 过滤出不溶性残渣 得到果胶澄清液 缺点 果胶分子在提取过程中会局部水解 反应条件也复杂 过滤时速度较慢 生产周期长 效率低 无机酸提取法 生产工艺 方法 原料先与30 50倍左右水混合 加入一定的离子交换剂 调节料浆的PH值到1 3 1 6 在搅拌下加热2h 过滤 分离出不溶性的离子交换剂和废渣 即得到含有果胶的滤液 优点 离子交换法得率高 上升7 2 8 56 产品质量好 生产周期短 工艺简单 成本低 离子交换法 生产工艺 方法 把帚状丝泡酵母接种到植物组织中 经过静止 搅拌 振荡培养或者在酵母培养基中培养后 用所得的培养液或该培养液的提取物作用于植物组织 随着微生物的生产 产生了能使果胶从植物组织中游离出来的酶 这种酶能选择性分解植物组织中的复合多醣体 从而可有效地提取出植物组织中的果胶 优点 采用微生物发酵法萃取的果胶分子量大 果胶的胶凝度高 质量稳定 微生物法 生产工艺 真空浓缩提取液中果胶含量一般为0 5 1 若直接沉淀 干燥 则处理量太大 生产困难大 故多采用浓缩处理 即真空浓缩 在55 60 的条件下 将果胶含量提高到4 7 后 再沉淀干燥 缺点 能耗高 且使杂质得到浓缩 浓缩物中杂质含量过高 浓缩 超滤浓缩超滤技术发展快速 用超滤方法将果胶液浓缩至4 21 其杂质含量仅为真空浓缩的1 5 且其占地面积少 辅助设备及一次性投资少 生产费用低 困难点 膜的污染与清洗技术能进一步完善 则有望取代真空浓缩 生产工艺 生产工艺 一 乙醇沉淀法方法 在浓缩液中加入约1倍体积的酒精 并进行机械搅拌 果胶沉淀后过滤 与溶剂分开 得到果胶滤饼 滤液进行酒精回收 原理 利用果胶不溶于醇类有机溶剂的特点 乙醇沉淀法产品质量好 果胶色泽好 灰分少 但乙醇用量大 制备果胶量与消耗乙醇量之比约为1 7 且蒸汽消耗量大 浓缩 乙醇回收 沉淀 生产工艺 二 盐析法方法 采用盐析法生产果胶不必做浓缩处理 即果胶提取液经过脱色后就可进行沉淀 一般采用Fe Cu Al Ca盐 从稀果胶溶液 0 3 0 5 中使果胶沉淀 以Al盐沉淀的方法为多 盐的用量与果胶等当量 使果胶变成果胶盐 原理 一种电荷间互相作用引起的共同沉淀过程 生产工艺 三 渗透法用反渗透膜浓缩果胶溶液 然后进行冷冻干燥 该方法具有不降低果胶分子链长的特点 四 离子交换树脂 乙醇法用离子交换树脂处理果胶溶液 继而用乙醇沉淀 可制得纯度高的果胶 这种果胶可用于静脉注射治疗放射性疾病 生产工艺 有低温干燥和喷雾干燥二种 低温干燥 即沉淀得到的果胶经离心或压滤后进行干燥 干燥温度在60 以下 经干燥后的果胶颗粒 要粉碎 过筛以60 70目为宜 喷雾干燥 即用喷雾干燥机直接将浓缩液喷雾得到粉末状果胶产品 目前国内用低温干燥 国外多用喷雾干燥 干燥 理化性质 果胶的理化指标 QB2484 2000食品添加剂果胶 理化性质 果胶是一种酸性多糖物质 其结构由主链和侧链两部分组成 1 4糖苷键连接的D 半乳糖醛酸单元直链形成高聚半乳糖醛酸主链 侧链由短的呈毛发状的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖构成 复杂的中性糖侧链连在鼠李糖半乳糖醛酸聚糖上 果胶的相对分子质量在1万 40万之间 理化性质 分子结构式 主要成分 D 半乳糖醛酸部分半乳糖醛酸被甲醛酯化 理化性质 果胶的酯化度果胶分子中酯化的半乳糖醛酸占总半乳糖醛酸的百分比称为果胶的酯化度 DE 按照酯化度的不同 通常把酯化度高于50 相当于甲氧基含量7 16 3 的果胶称为高甲氧基果胶 HM 果胶 而把酯化度低于50 相当于甲氧基含量小于7 的果胶称为低甲氧基果胶 LM 果胶 后者包括酰胺果胶 果胶的酰化度果胶分子中酰化的半乳糖醛酸占总半乳糖醛酸的百分比称为果胶的酰化度 DA 一般果胶的最大酰化度不超过25 理化性质 溶解性果胶溶于水后为粘稠溶液 不溶于乙醇和其他有机溶剂 溶液PH值越低 温度越高 溶解用水中的钙含量越低 果胶的溶解越容易 流变性平均相对分子质量高的果胶其溶液的粘度要比低相对分子质量的大 钙离子能够与果胶分子结合 从而影响果胶分子之间的相互作用 表现为粘度的变化 稳定性高酯果胶在PH2 5 4 5范围内是相当稳定的 当PH大于4 5时 半乳糖醛酸主链会解聚 高酯快凝果胶在低PH值条件下会脱酯以及水解 功能性质 一 胶凝性质高酯果胶的凝胶机理高酯果胶的凝胶需要有糖 55 以上 和酸 PH3 6以下 的存在才能发生凝胶 高酯果胶的凝胶机理是一种相当复杂的过程 涉及许多分子间的相互作用 其中主要的作用是氢键 其次是甲酯基团间的疏水作用 低PH有助于氢键的形成 高固形物有助于疏水作用力的形成 功能性质 低酯果胶的凝胶机理低酯果胶的凝胶是两个果胶分子链间的羧基通过钙桥实现离子连接以及氢键的共同作用的结果 功能性质 二 高酯果胶的蛋白稳定机制高酯果胶在酸性条件下对蛋白质具有良好的稳定作用原理 带负电荷的果胶与带正电酪蛋白粒子结合 覆盖在蛋白质表面 将蛋白质分子包裹 形成一个亲水层来阻止蛋白的凝聚 称为静电稳定 因加入果胶而升高的粘度 阻止蛋白质凝聚而产生的沉淀作用 功能性质 酸性条件下高酯果胶酪蛋白的相互作用 应用特性 应用特性 应用范围果胶作为一种可溶性膳食纤维 具有不可替代的功能特性 果胶作为胶凝剂所形成的凝胶在结构 外观 色 香 味等方面均优于其他食品胶制作的凝胶 高酯果胶的粘度特性使其作为增稠剂用于果汁和乳制品工业中 可赋予产品以天然 爽口的口感 果胶的蛋白质稳定性 乳化特性越来越受到人们的青睐 应用特性 发酵乳饮料与直接调酸乳饮料 凝固型和搅拌型酸奶 乳清饮料 大豆蛋白饮料 乳制品 应用特性 酸化乳饮料和酸化植物蛋白饮料与传统的软饮料相比代表了一种健康时尚 不同的蛋白种类赋予饮料不同的风味和质构特点 并且使这类饮料能满足各种消费者的需要 这些饮料也可以成为许多功能性配料 如膳食纤维 矿物质 维生素等 的良好载体 应用特性 果酱和果冻果酱是大量使用果胶的主要食品 在果酱中添加果胶可有效的改善果酱细腻度 使其具有良好的流动性和可涂抹性 易罐性 利用果胶的凝胶性可以很好地保持果酱的风味 最大限度的减少析水现象 糖果果胶广泛应用于许多传统糖果制品中 它在许多其他糖果制品中也是一种重要的质构调节剂 发挥其极佳的风味释放性能 高度的透明性及不粘牙的品质 应用特性 应用特性 果汁及软饮料作为一种增稠剂