柑桔果皮中天然产物的提取和评价.doc

柑桔果皮中天然产物的提取和评价实验综述：果胶背景：柑桔皮是柑桔果实加工后余留的最多的副产品，其内含丰富的果胶、橘皮黄色素、天然香精油以及磷、钙、铁、锌等微量元素。此外柑桔皮中还具有一定生理活性成分如维生素C、类黄酮、类胡萝卜素等物质，使柑桔皮及其提取物具有多重生理功效。此次实验主要针对柑桔皮中的果胶进行提取评价。那果胶有哪些理化性质呢？下面让我们一起来了解一下。一、果胶的定义1果胶（Pectin），是一类天然高分子化合物，它主要存在于所有的高等植物中，是植物细胞间质的重要成分。果胶沉积于初生细胞壁和细胞间层，在初生壁中与不同含量的纤维素、半纤维素、木质素的微纤丝以及某些伸展蛋白(extensin)相互交联，使各种细胞组织结构坚硬，表现出固有的形态，为内部细胞的支撑物质。果胶也是一种天然的食物添加剂，为制造果酱、果冻等的原料。二、果胶的理化性质22.1果胶的分子结构 果胶是一种以线性多糖为主，含有从几百到一千多个糖元形成的链状结构，平均分子量从大约50000到150000，Pka值为3.5。果胶主链分子的基 本成分是D-半乳糖醛酸，还有一些天然中性糖如鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖等也存在于果胶中。D-半乳糖醛酸单元是连在一起的，即果胶是由D-半乳糖醛酸残基经糖苷键相连接聚合而成的酸性大分子多糖，且半乳糖醛酸C-6上的羧基有许多是甲酯化的形式，未甲酯化的残留 羧基则以游离酸形式以钾、钠、铵、钙盐形式存在。 果胶分子量大小、甲酯化程度和带有其它基团的多少不但取决于原料，还与提取工艺条件有关。 整个果胶分子中含半乳糖醛酸的百分比称为半乳糖醛酸含量，可反映果胶的纯度。作为食品添加剂，果胶中半乳糖醛酸的最小含量限定为65。果胶分子中酯化的半乳糖醛酸与总半乳糖醛酸之比称为酯化度（DE），酰胺化果胶的酰胺化度（DA）则表示酰胺化的半乳糖单体占总半乳糖醛酸的百分比。按照规定，果胶的酰胺化度不超过25。 2.2果胶的粉末特性果胶为白色至黄褐色粉末，醇析商业果胶的颜色较浅，经铝盐沉淀的果胶有时是黄绿色的。苹果果胶的颜色通常都比柑橘果胶的颜色稍深。由乙醇沉析、经过特殊标准化的HM果胶产品的粉末密度为0.70。商业化果胶的目数规定为：90通过60目筛（0.25）。 在普通条件下，商业化果胶会吸潮，因此果胶通常使用气密性包装材料包装，标签上要有“贮存于阴凉干燥处”字样。 2.3果胶的溶解性 果胶溶于水后为粘稠溶液，不溶于乙醇和其它 有机溶剂。果胶在水中的溶解度与其聚合度和甲酯基团的数量及分布有关。除此之外，溶液的值、温度和离子强度对果胶的溶解速度有重要作用。果胶与其它亲水溶胶一样，果胶颗粒是先溶胀再溶解。如果果胶颗粒分散于水中时没有很好地分离，溶胀的颗粒就会相互聚合形成大块，反而更难溶解。工业应用上难溶解的另一个重要因素是溶解果胶用水中钙含量，高硬度水可导致果胶溶解不完全。 因此果胶在溶解前必须充分分散，具体方法有：与份白糖干混；使用高速剪切的溶解设备；使用有机溶剂如乙醇、植物油、甘油或固形物含量较高的葡萄糖浆将果胶湿润后再溶于水。总之，溶液值越低，温度越高，溶解用水中的钙含量越低，果胶的溶解越容易，果胶就越能充分发挥其功能特性。 2.4果胶的稳定性 由于果胶在水溶液中呈弱酸的化学性质，其分子结构对热和酸都相当稳定。 高酯果胶在值2.54.5之间是稳定的。而低酯果胶在较PH值条件下要稍稳定一些。高酯快凝果胶在低PH值条件下会脱酯以及水解，快凝果胶经过脱酯可变为慢凝的果胶，而慢凝果胶再脱酯逐步具有低酯果胶的特性。在碱性条件下，果胶即使在室温下也能发生脱酯反应。如果用氨进行脱酯，则部分甲酯的甲氧基转变为酰胺的氨基。酰胺化的低酯果胶比其它低酯果胶具有更优良的物理特性，可广泛用于胶凝剂。 果胶的不稳定因素主要是因为聚半乳糖醛酸聚糖链会由于键消除的作用而解聚。键消除作用发生在C-6羧基被甲酯化的无水半乳糖醛酸的C-6位置上的糖苷键上。高酯果胶在PH值5以上会部分失稳且明显衰变。2.5果胶的酸性 果胶是一种弱酸，且没有单一的固定的PK值，和所有的聚合电解质一样，它的PK值（在50电离度下的PK）与实验条件有关，各个研究者所报道的PK值范围在3.54.5之间。特性PK值（在零电离度下）在23.3范围内。三、果胶的分类果胶分果胶液、果胶粉及低甲氧基果胶粉三种。果胶液为白色均匀浓稠液，不带果皮和果肉碎屑，含固体79，果胶粉为淡黄色或浅灰色白色，溶于水，味微酸无异味，含水710，胶凝力达100150级（150级果胶意指1克果胶粉溶于水中，在pH334之间能使加入的150克砂糖完全凝固成果冻）。低甲氧基果胶粉为白色，溶于水，甲氧基含量为2545。3果胶的结构虽然果胶被发现近200年，但目前对于其组成和结构并没有彻底弄清楚。果胶结构非常难解析的原因在于其结构和组成随着植物的种类、储藏期和加工工艺的不同而不同。此外，果胶中还存在一些杂质。根据果胶分子主链和支链结构的不同，将其（如图1）分为4类：同型半乳糖醛酸聚糖（Homogalacturonan，HG）、鼠李半乳糖醛酸聚糖I（Rhamngalacturonan，RGI）、鼠李半乳糖醛酸糖II（RhamngalacturonanII，RGI）和木糖半乳糖醛酸聚糖（Xylogalacturonan，XG）4。四、果胶的应用5果胶是一种重要的多糖类物质,其用途很广，在食品、医药和其它工业中广泛应用,近年来科技工作者对果胶的应用作了大量的研究工作,其应用主要如下:4.1食品工业 果胶一直是人类食品的天然成分,世界上所有国家都允许使用果胶作为食品添加剂。果胶在食品中用做凝胶、增稠剂、组织成型剂、乳化剂和稳定剂。近年来,在低热量食品中果胶用做脂肪或糖的代用品。由于果胶分子存在极性区和非极性区,使果胶具有多种功能性质,因此果胶能够用于不同的食品体系中,主要用来制造果酱、果冻、果脯、蜜钱、焙拷食品用果、糖果食品、冰制品、酸奶制品、饮料和烤肉调味酱等。4.2医药工业 果胶对维持血液中正常的胆固醇含量具有非常好的效果,并且果胶作为天然物质,能够防止有毒阳离子中毒,已经证明果胶能有效地除去肠胃和呼吸道中的铅和汞。通过静脉注射果胶,能缩短流出血液的凝固时间,从而控制血液流出。果胶有助于降低血液中的胆固醇含量,每天摄入6g以上的果胶,胆固醇降低的效果显著。果胶与其它胶相结合被广泛用于治疗腹泻疾病,胃溃疡和十二指肠溃疡的效果很显著 ,果胶单独使用或与其它胶相结合下用做包埋剂,使药物持续释放。4.3其它工业 在除食品工业、医药工业以外的其它工业中,果胶可用作水油乳浊液的乳化稳定剂。天然果胶制成的薄膜可被生成物降解并易于回收利用,人们正在研究其应用潜能。由于果胶具有成膜特性,可用作造纸和纺织的施胶剂,也可用于制备超带离心膜和电渗析膜。果胶还可用于制备铅蓄电池中的硫酸溶胶,将1浓度的果与硫酸混合可制备无气泡溶胶。 五、果胶提取方法及进展85.1酸萃取法传统的无机酸提取法是将洗净、除杂预处 理后的果皮用无机酸(如盐酸、硫酸、亚硫酸、硝酸、磷酸等)调节一定pH值,加热9095并不断搅拌,恒温5060 min,然后将果胶提取液离心、分离、过滤除杂(提取用水最好经过软化处理),得到果胶澄清液。该法的缺点是果胶分子在提取过程中会发生局部水解，反应条件也较复杂,过滤时速度较慢,生产周期较长,效率较低。通过正交试验优化了酸解法提取胡萝卜果胶的工艺条件,结果表明,其最优工艺条件为:料液比130，提取时间90min,提取温度95,所得胡萝卜果胶提取率为15.64%。 6 以0.2 了萃取液用量、萃取温度和萃取时间对果胶提取率的影响。结果表明,萃取液用量是原料的2倍、萃取时间为1.5h、萃取温度为85时,果胶的提取率相对较高。75.2碱萃取法生产中常用的碱法脱酯速度很快,但果胶 在碱法脱酯过程中,除了分子中的甲氧基含量减少外,还发 产生果胶分子解聚,即2消去反应。2消去反应可导致果胶分子量、粘度和胶凝能力下降。果胶的脱酯反应和2消去反应往往同时发生,但反应条件不同时,两者的反应速度不同;这2种化学反应属于竞争性反应:前者使果胶中甲氧基含量降低,而后者必须在甲氧基存在的条件下才能进行,两者相互竞争甲氧基,脱酯反应进行一定阶段后,由于甲氧基含量的减少,2种化学反应速度均降低。 5.3 微生物法 微生物酶可选择性地分解植物组织中的复合多糖体,从而有效提取植物组织中的果胶。采用微生物发酵法萃取的果胶相对分子质量较大,果胶的胶凝度较高,质量较稳定,提取液中果皮不破碎,也不需进行热、酸处理,具有容易分离、提取完全、低消耗、低污染、产品质量稳定等特点。因此微生物法提取果胶具有广阔的发展前景。 5.4 酶法酶法提取果胶的一般步骤是:在磨成粉的原料 中加入含有酶的缓冲液,于恒温水浴振荡器内提取。反应结束后抽滤,乙醇沉淀,过滤分离,干燥,粉碎得果胶成品。但酶法提取果胶反应时间较长,酶制剂用量较大,阻碍了其在国内的应用。将酸法与酶法结合,先用酸法提取少量果胶,再用酶法提取剩余的果胶,可大大缩短反应时间,减少酶的用量。随着酶制剂成本的不断降低,酶法提取果胶将具有很好的发展前景。5.5逆流萃取法连续逆流萃取法比批量萃取法具有更高的两相浓度差,从而增大了传质驱动力。总之,与批量法相比,连续逆流萃取法可在较宽的pH值范围内选取工艺条件,使用较少的提取剂和较小的设备即可获得较高的提取,从而减少废水处理量,节约生产成本。5.6其他方法此外还有盐析法、离子交换法、树脂法、微波法、超声