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1％～6％，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
1
1.5
65
50
1﹕10
2
2.5
80
60
1﹕15
3
3.5
95
70
1﹕20
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）
1
1（1.5）
1 (65℃)
1（50min）
1(1﹕10)
2
1（1.5）
2 (80℃)
2（60min）
2(1﹕15)
3
1（1.5）
3 (95℃)
3（70min）
1(1﹕10)
4
2（2.5）
1 (65℃)
2（60min）
3(1﹕20)
5
2（2.5）
2 (80℃)
3（70min）
1(1﹕10)
6
2（2.5）
3 (95℃)
1（50min）
2(1﹕15)
7
3（3.5）
1 (65℃)
3（70min）
2(1﹕15)
8
3（3.5）
2 (80℃)
1（50min）
3(1﹕20)
9
3（3.5）
3 (95℃)
2（60min）
3(1﹕20)

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/ml
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
蒸馏水/ml
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
一缩二乙二醇/ml
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
1N NaOH溶液/ml
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
各试管在30℃恒温水浴中进行显色反应
420nm下测OD值
0.000
0.137
0.295
0.420
0.565
0.732

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（%）
1
1（1.5）
1（70℃）
1（50）
1(1：10)
5.23
68.59
2
1（1.5）
2（85℃）
2(60)
2(1：15)
10.47
62.24
3
1（1.5）
3(100℃）
3(70)
3(1：20)
2.78
60.84
4
2（2.5）
1（70℃）
2(60)
3(1：20)
3.46
64.29
5
2（2.5）
2（85℃）
3(70)
1(1：10)
2.40
68.59
6
2（2.5）
3(100℃）
1(50)
2(1：15)
5.76
57.15
7
3（3.5）
1（70℃）
3(70)
2(1：15)
1.96
64.24
8
3（3.5）
2（85℃）
1(50)
3(1：20)
1.48
64.29
9
3（3.5）
3(100℃）
2(60)
1(1：10)
4.10
36.87
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
pH
6.16
3.87
2.51
4.10
温度
3.55
4.78
4.21
1.23
时间
4.16
6.01
2.38
3.63
固液比
3.91
6.06
2.57
3.49
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。

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