果胶的制作及黄酮提取综合设计.doc

果胶的制作及黄酮提取综合设计 食品0801 张剑月 200806250125摘要：以柚皮为原料，采用传统的酸乙醇沉淀法提取，用EDTA滴定法测定果胶含量，采用正交法对柚皮果胶提取效果的诸因素（pH、温度、抽提时间、固液比）进行优化，确定了果胶提取的最佳工艺条件：pH为1.5，温度为85，抽提时间为60min，固液比为1：15。在黄酮的提取中，通过比较微波提取、超临界技术提取和常规有机溶剂热回流提取，得出微波提取具有节约提取溶剂，加热速度快、加热均匀、产率高的优点。关键词：黄酮；果胶；提取柚皮中果胶主要存在于内果皮中，含量丰富。果胶凝胶强度高，是一种多糖复合物，一般以原果胶、果胶酯酸和果胶酸三种形式存在，为白色、浅黄色到黄色，有非常好的特殊水果香味， 无异味。在食品领域，可作胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂 、乳化剂、增香增效剂。在医药保健品上，果胶是维持人体健康的重要物质，具有增强胃肠蠕动，促进营养吸收的功能，可显著降低血糖、血脂，减少胆固醇，疏通血管，对糖尿病、高血压、便秘，解除铅中毒都存有明显作用，并可用于化妆品，对保护皮肤，防止紫外线辐射，冶疗创口，美容养颜都有一定的作用。我国每年约消耗1500吨以上果胶，其中约80%靠进口，价格远高于国产果胶，发展我国的果胶生产极为迫切。目前果胶提取的方法有酸提取法、酶法提、离子交换法、微波提取法、膜分离技术、微生物法、盐析法、草酸铵提取法、连续逆流萃取法、超声波提取法等。柚皮富含果胶，其含量达6%左右，是制取果胶的立项原料。柚皮中黄酮类化合物含量约为16，分布于柚皮的不同部位，主要为柚皮苷、新橙皮苷、柚皮素芸香苷等二氢黄酮类化合物，其中柚皮苷占8 0以上。黄酮类化合物在食品工业上也有着广泛的应用，可用作天然着色剂、抗氧化剂和功能性食品的原料。在医学方面，黄酮具有降低心肌耗氧量、增加冠状动脉及脑血管流量、降血糖、抗氧化、消除体内自由基、抗衰老、增强机体免疫力等功能。黄酮的提取方法目前常用的主要有微波法、超声波法、酶解法、浸提以及超临界提取五种方法。1材料与方法1.1主要实验仪器及药品：剪刀、电子天平、不锈钢锅、恒温加热器、纱布、温度计、培养皿、保鲜膜、旋转蒸发仪、电炉、滴定管、烧杯、试管、移液管、三角瓶、酒精、盐酸、氢氧化钠、EDTA保准溶液、硝酸银、pH试纸、氯化钙、醋酸。1.2试验方法1.2.1果胶的提取：柚皮剪碎，称取50.0g，加水煮、灭酶（煮沸3min）、漂洗，纱布压滤，滤液丢弃，称量滤渣，按相应正交化试验水浴抽提如表，纱布过滤，在电炉加热浓缩，冷却，加适量95%的酒精沉淀，纱布过滤，滤渣放入烘箱中干燥，称量并记录，准确称取0.5g，加适量水于70-80水浴溶解，适当稀释后取25mL样液，加100mL0.1N NaOH，静置，加1N醋酸50mL、2N氯化钙50mL，静置30min,煮沸5min，过滤，洗涤（直至滤液对硝酸银不起作用），滤纸用沸水冲洗，加10% NaOH5Ml,0.1g钙指示剂，以0.02MEDTA标准液滴定（溶液颜色由紫红变为蓝色），由钙含量换算果胶含量。表1：果胶提取各因素水平表 因素水平PH值温度（）时间（min）固液提取比11.5655011022.5806011533.59570120表2 L9(34)正交表 列号试验号1（PH值）2（温度（）3（时间（min）4（固液提取比）11（1.5）1 (65)1（50min）1(110)21（1.5）2 (80)2（60min）2(115)31（1.5）3 (95)3（70min）1(110)42（2.5）1 (65)2（60min）3(120)52（2.5）2 (80)3（70min）1(110)62（2.5）3 (95)1（50min）2(115)73（3.5）1 (65)3（70min）2(115)83（3.5）2 (80)1（50min）3(120)93（3.5）3 (95)2（60min）3(120)1.2.2黄酮含量的测定1.2.2.1标准曲线的制作表3 标准曲线液配置标准柚皮苷溶液/ml0.00.10.20.30.40.5蒸馏水/ml0.50.40.30.20.10.0一缩二乙二醇/ml5.05.05.05.05.05.01N NaOH溶液/ml0.50.50.50.50.50.5各试管在30恒温水浴中进行显色反应420nm下测OD值0.0000.1370.2950.4200.5650.732图1 标准曲线1.2.2.2黄酮含量的测定：将有机溶剂热回流和微波萃取得到的待测液分别稀40倍，100倍，然后各取0.5mL，按制备标准曲线同等条件操作，显色后比色，得光密度值，通过标准曲线查得黄酮含量。1.2.3黄酮的提取：1.2.3.1有机溶剂热回流：将柚皮剪碎，准确称取50.0g， 置索氏提取器中，加95%酒精回馏（1：15），连续回流提取1h,纱布过滤,滤液为待测液。1.2.3.2微波萃取：将柚皮剪碎，准确称取10.0g，加95%酒精（1：12），70、900W下微波回流25min，纱布过滤，滤液作为待测液。2.结果与测定2.1柚皮苷果胶提取正交试验结果表4 柚皮苷果胶提取正交试验结果 列号试验号1(pH值)2（温度）3（时间（min）4(固液提取比)粗果胶得率（%）提取的果胶的纯度（%）11（1.5）1（70）1（50）1(1：10)5.2368.5921（1.5）2（85）2(60)2(1：15)10.4762.2431（1.5）3(100）3(70)3(1：20)2.7860.8442（2.5）1（70）2(60)3(1：20)3.4664.2952（2.5）2（85）3(70)1(1：10)2.4068.5962（2.5）3(100）1(50)2(1：15)5.7657.1573（3.5）1（70）3(70)2(1：15)1.9664.2483（3.5）2（85）1(50)3(1：20)1.4864.2993（3.5）3(100）2(60)1(1：10)4.1036.87由表4可知提取的粗果胶中果胶的纯度为63.78%表5 四因素对果胶提取的影响 果胶得率因素 条件1下的果胶得率条件2下的果胶得率条件3下的果胶得率极值pH6.163.872.514.10温度3.554.784.211.23时间4.166.012.383.63固液比3.916.062.573.49如表5所示，四个因素对果胶提取的影响顺序一次为pH固液比时间温度。这说明，温度对果胶的提取的影响最小，从生产实用的角度考虑，宜选用70。提取液的pH值对果胶得率的影响最大，如图1所示果胶产率随pH值的降低而增加较快，这主要是由于低pH时原果胶水解逐渐强烈，但p H值 过 低，原果胶过度水解，致使果胶脱酯基和裂解，使沉淀物外观色泽不合要求。有人总结得出结论，果胶的稳定性随pH呈钟罩型，在 p H 4的条件下，果胶溶液最稳定，再低pH下果胶发生水解反应，高pH 发生l -4甙键的断裂反应。时间和固液比对果胶得率的影响不及pH明显。如图4所示，随着提取时间的延长，果胶提取率先增加后又下降，在60min时去的最大值。如图5所示，随着提取溶剂用量的增加，提取率先增加后又降低，在固液比为1:15时果胶得率最高。因此得出最佳的工艺条件为：pH为1.5，温度为85，抽提时间为60min，固液比为1：15。2.3微波辅助浸提黄酮与常规回流浸提黄酮的比较 95%乙醇加热回流提取的黄酮含量为0.4432mg/mL,微波萃取的黄酮含量为0.6643mg/ml.微波回流提取的条件固液比1：12，回流时间为25min,温度为60，常规有机溶剂加热回流提取的条件：固液比为1：15，回流时间1h，温度为100左右。从生产效益角度考虑，相对于常规有机溶剂加热回流提取，微波回流提取节约提取溶剂，缩短了回流时间，温度较低，产率高。黄酮类化合物为多羟基酚类化合物，可以强烈吸收微波，可与浸提 剂产生 协同浸提 的效果 。已有研究发现，细胞膜在电磁场的作用下，有时会产生所谓的“电沟”效应和“非热效应”，从而使目标成分的浸提率提高。3 结论： 在提取柚皮苷果胶的试验中，pH对果胶提取的影响最大。综合考虑，柚皮果胶提取的最佳工艺条件为：pH为1.5，温度为85，抽提时间为60min，固液比为1：15。 在提取柚皮黄酮的过程中，微波提取与常规回流浸提的比较表明，微波提取具有节约提取溶剂，加热速度快、加热均匀、产率高的优点。此法既缩短了试验时间，又节约了成本，试验结果科学，条件参数准确可靠, 具有实用价值，为充分开发和利用柚皮黄酮资源提供了依据。参考文献：1 赵利果胶的制备及其在食品工业的应用 J 食品科技，1999(5) ;32341 2田三德，任红涛.果胶生产技术工艺现状及发展前景 J 食品科技，2003，1 :5355 3