果胶生产技术工艺现状及发展前景.pdf

目 品 添 加 剂 嘲 嘲|蚤 游 果胶生产技术工艺现状及发展前景 田三德任红涛(陕西科技 大学生命科 学与1-程学院成阳 7 1 2 0 8 1)摘要：近年 来，果胶 在食 品、化工、医药等领域 内被 广泛应 用。目前我 国果胶生产现状 为：生 产企业为数 不 多，生产规模 小，生产技 术工艺相对落后，优质产品 少，生产技术工 艺中仍有部 分问题 尚未解决。根据 国内外 目前果胶的生产加 工趋势，研 究重 点拟应放在 盐析法、离子交换 法、超滤浓缩、微 生物法上，尽 快研 究开发 出合理 的生产工艺，充分利 用我 国丰富 的果胶 资 源，实现其合理 开发利用，必将产生积极的经济效益。关键词：果胶；资源；开发研 究 中图分类号：T S 2 0 2 3 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 59 9 8 9(2 0 0 3)0 1 0 0 5 3 0 3 T h e P r e s e n t Sit u a t i o n o f P e c t i n P r o d u c i n g T e c h n o lo g y a n d I t s Pr o s p e c t 1 3 AN S a nd e REN Ho n 8一t a o A b s t r a c t：nt h ，p e c t i n is w i d e ly u s e d in t he f ie ld o f f o o d，c h e mic a l e n g i n e e r i n g，me d i c i n e，a n d S O o n 1 e p r e s e n t d o-r n e s t ic s it u a t i o n o f p e c t i n p r o d u c i n g i s a s f o l lo ws：f e w p e c t i n c o mp a n i e s，s ma l l ma n u f a c t u r i n g s c a l e，b a c k wa r d p r o d u c in g t e c h o g y，f e w g o o d p r o d u c t s A c c o r d ing t o t h e p r e s e n t s i t u a t i on，w e s h o u ld l a y e mp h a s i s on s a l t ing-o u t，i on-e x-c h a n g e me t h o d s，u lt r a f i lt r a t i on c o n c e n t r a t io n a n d mi c r o b i a l c o n v e r s io r a n d e mp o k ng r a t i o n a l p r o d u dng t e c h n o l o g y as s o o n as p o s s i b l e t o ma d e u s e o f s u ff ide n t p e c t i n r e s o u r c e r e a s o n a b l y，t h e n t h e r e w i l l b e p o s it iv e e c o n o mic e ff e c t Ke y wo r d s：p e c t i n；r e s o u r c e；d e v e l o p me n t r e s e a r c h 0 前 言 果胶(P e c t i n)是一种亲水性植物胶，广泛存在 于高等植物 的根、茎、叶、果的细胞壁 中。果胶 主 要 成 分 是 D一 半 乳 糖 醛 酸(D g a l a c t u o n i c a c i d)，其 中部分半乳糖醛酸被 甲醇酯化，分子量 在 31 8万之间，其部分分子式如下：C O0H 0 商 品化果胶有液体果胶 和果胶粉，果胶 的色 泽从乳 白色到淡 黄褐色根据原料、生产 工艺各不 相 同。根据酯化度(D M)，果胶分为高甲氧基(酯化 度大 于 5 0 )果胶 和低 甲氧基(酯化 度小 于 5 0 )果胶，后 者包 括 酰胺 果 胶。果 胶 具有 良好 的乳 化、增 稠、稳定 和胶凝作用，早在食 品、纺织、印染、烟草、冶金等领域得到了广泛的应用。由 收稿 日期：2 0 0 21 01 3 作者简介：田三德(1 9 5 4一)，男，陕西 旬邑县人，副教授，主要研 究方 向为食品 生物技 术和细胞工程技术的研 究与应 用。于果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血 脂、抗 辐射等作用，还是一种优 良的药物 制剂基 质，近年来，其在 医药领域 的应用较 为广泛】。随 着功能性多糖 的开发研究，果胶作为水溶性膳食纤 维，越来越受到研究与加工行业的重视。有关 资料表 明 3 1：全世界果胶的年需求量近 2 万 t，其中美国就高达 4 5 0 0 t，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 1 5 的速 度增 长。据 不完 全统计 我 国每年 约消耗 1 5 0 0 t以 上，其 中从 国外 进 口约 占 8 0 ，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 1 0 的 日本因无生产厂家，完全依靠进 口 5 1。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。1 我国果胶生产现状 1 1 果胶资源 目前国内以柑桔皮为主要原料，国外也主要 以 维普资讯 http:/ 柑桔皮为原料，同时也有 以柠檬皮渣、苹果皮渣等 果实皮渣为原料生产果胶。我国果胶资源丰富，柑 桔皮、甜菜压粕、苹果皮渣、柠檬皮渣、向 13葵盘 等均含有大量果胶，已成为具有工业化生产价值 的 主要原料，。1 2 果胶生产技术现状 目前 国内果胶生产多采用传统方法【4，1，其 工艺技术路线为：原料处理一酸萃取一过滤一真空浓缩一 酒精沉 淀一 低 温 干燥 一粉碎、标 准化 一成 品 但此工艺 乙醇用量大，能耗大，生产成本高。少数企业采用盐析法，因其法 工艺条件要求严格，不易控制，往往使产品灰分高、溶解性差。1 3 产品规格与质量 我国果胶产品种类少，仅有柑桔果胶、甜菜果 胶、向 13 葵果胶，规格单一，只有以各种原料生产 的果胶粗品。国家标准中也只有一个针对柑桔皮果 胶 制 订 的标 准 G B n 2 4 68 5。国外 果胶 产 品 规格 多，如丹麦 H e r c u l e s 集 团“G e n u”果胶 分速凝(B 型)、中级速凝(A型)、缓凝(D型)三种类 型 9 1。国产市销果胶绝大多数胶凝度低，色泽差，杂质含 量高。2 目前国内外果胶生产工艺概况与 比较 原料 中果胶有两 种存 在形 式，一 为水溶性果 胶，另为原果胶(P r o t o p e c t i n)果实未成熟时，原果 胶含量高，在果实成熟时原果胶在果胶酶作用下，水解变成可溶性果胶。果胶提取基本原理是将在植物体中的水不溶性 果胶原分解为水溶性果胶，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。果胶生产工艺主要分预处理、萃取、浓缩、沉淀、干燥等五个步骤。2 1 预 处理 4 I 1 果胶原料的预处理各不相同，如果是鲜皮渣，直接绞碎 成小块，将原 料置于蒸气或沸 水 中处理 58 mi n，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 8 0 8 5 C的干澡机中干燥至含水 6 ，作为原料保存。目前我国主要以盐渍方法贮存柑桔 皮，不仅贮存量有限，而且果胶损失大。且果汁厂 下脚料果渣未经处理，直接倒掉，易污染腐败，故 应建立大规模果渣干燥处理线，干皮渣在生产前，要浸漂复水，除杂后利用。食 品 添 加 剂 2 2萃取法 果胶浸提一般有酸萃取法、离子交换法、微生 物法等。国内多采用酸萃取法，国外这几种方法都 有使用。2 2 1 酸萃取法，引 水解 酸的种类很多，有无机酸，如盐酸、硫酸、亚硫酸、磷酸，及有机 酸，如乙酸、苹果酸、酒石酸等，用一种酸或多种 酸，生产 中多用盐酸。按一定料液 比，加酸调 p H 值 约为 2，0，加热并不断搅拌，恒温一定时间，分 离除渣，过 滤除杂。由于提取 液粘度 大，过滤 困 难，可加入助滤剂 1。2 2 2 离子交换法经预处理 的原料，与离子交 换剂和水在 p H 1 3 1 6 制成料浆，一般方法为：原料先与 3 05 0倍左右水混合，加入一定的离子 交换剂，调节料浆的 p H值到 1 31 6，在搅拌下 加热 2 h，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。由于 M 、c a 2 等 离子对果胶有封闭作用，影响果胶转化为水溶性果 胶，用 离子交换法，使 提取液 中离 子交换 到树脂 上，不 影 响 果 胶 提 取，果胶 得 率 上 升 7 2 一 8 5 6【4 1。离子交换法得率高、产 品质量好，目前 国外已有应用。2 2 3 微 生物法 13本 的 T a k u o S a k a i 等人研究出 一种利用微生物发酵从 中国蜜桔皮 中萃取果胶 的方 法，不用对原料进行处理，避免了过滤时的麻烦 1。将绞碎的原料浸入杀菌的水中，放入发酵罐中，接 种 5 的种液，3 0 C振荡培养，利用微生物产生 的 酶的作用可使果胶从植物组织 中游离出来。这种酶 能选择性分解植物组织中的复合多糖体，从而可有 效地 提取 出植物组织 中的果胶，其作用一定 时间 后，过滤培养液，得到果胶提取液。酸萃取法时原 料因打碎、加热而成胶粘的糊状，使萃取液过滤困 难，同时易腐蚀设备，而微生物法低温发酵提取果 胶，易过滤。实际上微生物法和酶法提取果胶原理 相似，都用酶将果胶从植物组织 中提取出来。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。从发展潜 力来看，其具 有广阔 的 前景。2 3 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 5 5 6 0 C的条件 下，将果胶含量提高到 4 7 后，再沉淀干燥 引。但真空浓缩法也有缺点，能耗高，且使杂质得到浓 缩，浓缩物中杂质含量过高。近几年来，超滤技术 维普资讯 http:/ 嗣 品 添 加 弃 发展快速，用超滤方法将 果胶 液浓缩至 4 2 l ，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，国外 已用于生产 中，如果膜的污染与清洗技术能进一步 完善，则有望取代真空浓缩。2 4 沉淀 沉淀的方法主要有 乙醇沉淀和盐析法。国内多 用乙醇沉淀法，国外多用盐析法，或不经沉淀直接 喷雾干燥。2 4 1 乙醇沉淀法，m 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。乙醇沉淀法产品质量好，但 乙醇用量大，制备果胶 量与耗乙醇量之 比约为 1：7，且蒸汽 消耗 量大(浓 缩、乙醇回收)1“。2 4 2 盐析法n。1 采用的盐有铝盐、铅盐、铁 盐、钙盐等。果胶液可以不作浓缩处理，直接进行 沉淀，它是一种 电荷间互相作用引起的共 同沉淀过 程。盐析法省去浓缩，制备果胶量与耗乙醇量之 比 约为 1：4，节约乙醇 3 5 4 0 ，能耗低，但工艺 条件比较难控制，易使产品灰分高，溶解性差1。2 5 干 燥 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 6 0 以下，经干燥 后的果胶颗粒，要 粉碎，过 筛 以 6 07 0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。国内用低 温干燥，目前 国外多用喷雾干燥，省去了沉淀，但 后者对前处理要求严格，果胶浓度高，且要除杂彻 底 引。2 6 小结 除上文对果胶加工讨论 的技术方法外 果胶生 产方面也有部分新 研究成果，如乳 清水解法】、酶法 ”、微波法 等。但根据 目前 国内外果胶 生产技术现状，我 国应将离子交换法、盐析法、超 滤浓缩及喷雾干燥视为优先发展技术，努 力研究开 发新型配套高新技术，尽早摸索出一系列具有国际 水准的果胶生产 工艺技术 路线，提 高国产果胶质 量，增强果胶在国内外市场 的竞争力。3 国产果胶研究、j -r 方向与前景 我 国果胶资 源丰富，2 0 0 0年我国出 口水果 汁 1 6 4 9 8 9万 t(其 中绝 大多数 为苹果 汁)l，仅 以这 部分按 榨汁后皮渣 占果 实的 4 5 计算，果渣约有 l 2l 3万 t，如果能利用其 中 1万 t，以得率 1 2 计，产果胶 1 2 0 0 t，足 以满足国内市场，按 现市 场 尊 0 0 。最低 价格 l 0万元 t 计，可为 国家节 省外汇 至少 1 2亿元。纵览我国果胶发展历史，分析国内外果 胶生产工艺，有以下几点建议：有关部门应尽早行动，根据市场需要，及时 制订 出新的行业发展方向，并就果胶生产企业给予 扶持性政策；尽管我 国果胶资源丰富，但果汁厂 的下脚料 果渣含 水 6 5 8 0 ，如 能及时处理，则会 提高 加工利用率与产品得率。因此我国应尽快建立水果 皮渣的大规模干燥处理线；加 大科技力度，有重点地开发研究果胶生产 技术，并积极试产，完善现有生产工艺，开发先进 的果胶生产技术工艺路线。最近部分地区新建果胶生产企业，虽然正处于 试产阶段，但在市场作用下研究单位与生产企业积 极合作，争取在较短的时间内摸索 出切实可行的果 胶生产工艺，届时不仅可满足 国内市场需求，也可 逐步进入 国外巨大的需求市场，将会使果胶加工行 业重新焕发活力，产生积极的社会与经济效益。参考文献：【1】于惠生 果胶在食品工业 中的应用 食品科 学，1 9 8 3，(1 1)：2 93 2 【2】陈靖，陈孔荣 果胶一一种有开发前途的药物制剂基质 现代应 用药学，1 9 9 7，1 4(3)：2 22 3 【3】黄来发 食品增稠剂 中国轻工业 出版社，2 0 0 0 【4】西南农业大学食品科学学院 柑桔皮渣综合利用课题 组 果胶加工工艺 加工技 艺，1 9 9 5，(1 1)：2 6 2 7 【5】杜力 果胶 4 _ r-商品科技情报，1 9 9 2，(4)：3 9 4 0 【6】杨大川 从柑桔皮中提取果胶 食品科学，1 9 8 3，(1 1)：3439 【7】王凤阁，等 用盐析法从苹果皮中提取果胶 烟台师范 学院学报，1 9 9 8，1 4(2)：2 0 62 0 8 【8】梅家骏 果胶的生产与检验方法 食品科学，1 9 8 6 (5)：3 9 4 2 【9】卢培岩 果胶 食品科 学，1 9 8 3，(1 1)：2 2 2 8 【l O】赵利，王杉 果胶 的制备及其在食品工业的应用综述 食品科技，1 9 9 9，(5)：3 23 4 【1 1】陈策岐 提取果胶新工艺盐析法 食品科学1 9 9 1 (2)：2 5 2 8 【1 2】M B兹M Y x a M e 且o B a，r l e n I e 1 7 p oM o(M o c K B a)，1 9 9 8，(5)【1 3】H17 U I 且 Y k HH a，17 eI l l e 17 P o M (M o c K B a)，1 9 9 8，(5)【1 4】侯春友，刘钟栋，陈肇锬 微波条件下提取果胶的研究 郑 州粮食 学院学报，1 9 9 9，2 0(2)【1 5】中国食品报 2 0 0 1 年 第 6期【1 6】曾质杉 果胶生产工 艺及其改进 方案 的探讨 湖 北化 工，1 9 91，(4)维普资讯 http:/