全 文 ：241
冯 静，梁瑞红，刘成梅* ，刘 伟，夏天添，陈 军
(南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047)
摘 要:以菠萝皮为原料，采用漂烫灭酶、酸法提取和醇沉工艺提取果胶。对提取果胶的结构和组成进行分析，并与常
见的双子叶植物(苹果、柑橘)果胶进行比较。结果表明:菠萝皮经 10min漂烫灭酶后，在料液比 1∶15、pH2.0、温度 80℃
条件下提取 100min;提取液经 2.5 倍体积乙醇在 pH3.7 醇沉，此条件下果胶的得率为 4.68%，半乳糖醛酸含量为
68.73%。菠萝皮果胶中含有部分甲氧基和少量乙酰基，FCC滴定法测定其酯化度为 48.73%，是一种含乙酰基的低酯
果胶。果胶多糖中含有鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖 6 种单糖，其组成摩尔比为 0.74∶0.79∶1.54∶
0.92∶0.84∶1.00，与双子叶植物果胶存在很大差异。
关键词:菠萝皮，果胶，提取，结构，单糖
Extraction，structural and compositional characterization
of pineapple rind pectin
FENG Jing，LIANG Rui－hong，LIU Cheng－mei* ，LIU Wei，XIA Tian－tian，CHEN Jun
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China)
Abstract:Pineapple rind pectin was prepared by acid extraction after blenching，followed by alcohol precipitation，
and the optimal condition was investigated. The structure of pineapple rind pectin was characterized with
monosaccharide composition analysis，methylation analysis，FT－ IR spectroscopy，and was compared with pectin
from dicotyledon.Pineapple rind was blenched for 10 min and pectin was extracted at pH2.0，80℃，for 100 min with
solid － liquid ratio 1 ∶ 15，and precipitated with ethanol in the ratio 1 ∶ 2.5(v /v)at pH3.7. The yield，content of
galacturonic acid and degree of esterification was 4.68%，68.73% and 48.73%，respectively.FT－ IR spectroscopy of
pineapple rind pectin suggested the presence of acetyl groups.Pineapple rind pectin consisted of six
monosaccharides，and the composition was quite different from dicot pectins.
Key words:pineapple rind;pectin;extraction;structure;monosaccharide
中图分类号:TS255.1 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2011)11－0241－04
收稿日期:2011－18－25 * 通讯联系人
作者简介:冯静(1987－) ，女，硕士研究生，研究方向:食品加工与保藏。
基金项目:国家重点实验室目标导向项目(SKLF－MB－201004)。
目前国内外果胶研究的来源几乎都是双子叶植
物，包括柑橘、橙、苹果、向日葵、甜菜、马铃薯、薜荔
等［1－6］，而对单子叶植物的果胶组成及性质研究甚
少。菠萝(Pineapple)又名凤梨，学名 Ananas comosus
(L)Merr，凤梨属凤梨科，多年生单子叶常绿草本果
树。菠萝生长迅速，生产周期短，但果实不易贮存，
除极少部分直接销售外，大部分用于加工成罐头和
果脯，加工副产物———菠萝皮渣(包括外皮、两端和
果眼)约占全果总重量的 50%～60%，若不加以有效
利用将会成为严重的环境污染源。果胶作为一种天
然耐酸的理想胶凝剂，已广泛用于食品、生化、化妆
品和制药工业。果胶提取方法主要有:酸法、离子交
换法、草酸铵法、微波法、超声波法、微生物法、酶法
等［7］。菠萝皮中果胶物质含量丰富，占湿重的 1.7%，
干重的 9.2%［8］，远高于其他水果和蔬菜。目前，关于
菠萝皮果胶提取的报道较少，张初署等采用草酸铵
作为提取溶剂结合超声波振荡处理法从菠萝皮渣中
提取果胶，提取率达到 90%［8］。刘明绶研究了菠萝
皮联产色素和果胶的工艺流程，菠萝皮浸提色素后
提取果胶，果胶得率为 1.32%［9］。本研究探讨酸法提
取菠萝皮果胶的最佳条件，并通过改进醇沉条件改
善提取效果。采用傅立叶变换红外光谱仪测定菠萝
皮果胶的结构，毛细管气相色谱法测定果胶多糖的
单糖组分，分析菠萝皮果胶的结构与组成，并与常用
双子叶植物(苹果、柑橘)果胶进行比较，以期为菠萝
皮果胶资源的开发提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
新鲜菠萝皮 收集于江西南昌东湖区;间羟基
联苯、半乳糖醛酸、苹果果胶、柑橘果胶 Sigma 公
司;溴化钾 阿拉丁公司，光谱纯;吡啶 阿拉丁公
司，色谱纯;盐酸、无水乙醇、硫酸、鼠李糖、阿拉伯
糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、盐酸羟胺、乙酸
酐、三氟乙酸 国产，分析纯。
AR224CN 电 子 天 平 美 国 Ohaus 公 司;
SevenMulti型 pH /电导率 /离子综合测试仪 瑞士
242
Mettler Toledo公司;Du640 紫外可见分光光度计 美
国 Beckman Coulter公司;Nicolet FT－IR 5700 型傅里
叶红外光谱仪 美国 Thermo Electron公司;6890N型
气相色谱仪:配有 FID检测器 美国 Agilent公司。
1.2 实验方法
1.2.1 菠萝皮果胶的提取工艺流程 菠萝皮→灭酶→
干燥→粉碎→酸提→过滤→滤液→醇沉→果胶沉淀→纯化→
菠萝皮果胶
1.2.2 操作要点
1.2.2.1 灭酶 高温高压、漂烫、酸洗三种灭酶处理
的菠萝皮，提取果胶，通过对比果胶得率，比较三种
灭酶方式的优劣。
高温高压灭酶:采用高压灭菌锅在 121℃、
0.1MPa对菠萝皮灭酶 10min。
漂烫灭酶:菠萝皮在沸水中热烫 10min。
酸洗灭酶:用 pH3.5 的蒸馏水(17℃)洗涤菠萝
皮 20min，重复三次，其间用 HCl溶液保持 pH3.5［10］。
1.2.2.2 酸提 将粉碎过 60 目筛的菠萝皮粉加入蒸
馏水，调节 pH，在恒温水浴中提取一定时间后，过滤
得提取液。
1.2.2.3 乙醇沉淀 将提取液加入无水乙醇，调节
pH，静置 1h后，离心，收集沉淀，依次用浓度为 70%、
80%、90%的乙醇溶液洗涤纯化，烘干至恒重。
果胶得率(%)=(提取物干重 /菠萝皮干粉重)
× 100%
1.2.3 果胶性质分析
1.2.3.1 半乳糖醛酸含量测定 采用间羟基联苯比
色法［11］。
1.2.3.2 果胶酯化度测定 采用 Food Chemical
Codex(FCC)滴定法［12］和红外光谱分析确定果胶的
酯化度(DE)。
1.2.3.3 果胶红外光谱分析 取干燥样品 1mg 与
100mg KBr混合研磨后，制成透明压片，采用傅里叶变
换红外光谱仪在 400～4000cm －1区内进行光谱扫描［13］。
1.2.3.4 果胶单糖组成分析 采用糖腈乙酸酯衍生
法［14］对单糖进行衍生，气相色谱法(GC)分析单糖组
成及其物质的量比。
取鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半
乳糖 6 种标准单糖各 2mg 置于安瓿管中，加入 10mg
盐酸羟胺，0.5mL吡啶溶解，加塞，90℃恒温水浴振荡
30min，冷却至室温后，加入 0.5mL乙酸酐，加塞，90℃
恒温水浴振荡 30min，冷却至室温，即得混合标准单
糖糖腈乙酸酯衍生物。
称取 12mg 样品于安瓿管中，加入 2mL 浓度为
2mol /L的三氟乙酸，真空封管，110℃水解 3h，反应
完成后冷却至室温，N2 挥干，得到水解后的单糖混合
物。将水解后的样品按照相同方法进行衍生，得菠
萝皮果胶单糖糖腈乙酸酯衍生物。
色谱条件:色谱柱:DB － 1701 石英毛细管柱
(30.3m × 0.32mm × 0.25μm) ;升温程序:初始温度
170℃，保持 2min，以 5℃ /min 升至 250℃，保持
10min;色谱柱温度:250℃;进样口和检测器温度:
250℃;进样量 1μL，分流比 20∶1。
2 结果与讨论
2.1 菠萝皮果胶制备工艺选择与优化
2.1.1 不同灭酶方式对果胶得率的影响 采用高温
高压、漂烫、酸洗等不同的灭酶方式，其果胶得率分
别为 2.52%、3.96%、3.86%。菠萝皮原料经漂烫和
酸洗处理，果胶得率明显高于高压灭酶处理。这可
能是由于水分子的包围再结合高温或酸处理，能很
好地使溶于水的果胶从不溶于水的纤维网中脱离出
来，利于后续提取。Christensen 报道在低于 90℃的
温度下，将柑橘果皮的 pH 调到 3.2～3.9，可使果皮中
的天然果胶酯酶失活［10］，果胶不发生脱酯化，降低了
其对钙的结合作用，降低提取难度;同时甲基的存在
对多聚半乳糖醛酸酶产生空间阻隔作用，抑制了果
胶的分解。漂烫是在高温下使酶灭活，得率略高于
酸洗处理。
2.1.2 酸提取和醇沉工艺的确定 新鲜菠萝皮经漂
烫 10min灭酶后，烘干粉碎，采用酸提法提取果胶。
结果表明，当提取料液比较低时，溶液粘度大，产品
中包含较多杂质从而使果胶得率较高但纯度很低，
在料液比达到 1∶15 后，半乳糖醛酸含量变化趋于平
缓;料液比太大，使胶质在溶液中的浓度太低，醇沉
效果不理想。pH在 2.0 时得率最高，pH 太高不利于
非水溶性原果胶转化为水溶性果胶，pH 太低使果胶
分子被破坏。当提取温度在 50℃以上时，得率变化
不大，但提取温度高于 80℃，果胶的色泽得到明显改
善。延长提取时间有利于提高得率，但长时间的酸
性环境也会引起果胶分解。醇沉时随乙醇用量增
加，果胶得率增加。这是由于乙醇浓度增加，使更多
的杂质沉淀出来。当乙醇用量达到 1.5 体积，即沉淀
体系的乙醇浓度为 60%以上时，半乳糖醛酸含量显
著增加。乙醇用量为 2.5 倍体积(乙醇浓度约为
71%)时，半乳糖醛酸含量最高。
在醇沉 pH3.0～4.0 范围内，果胶得率随 pH 增加
而提高，而半乳糖醛酸含量在 pH3.7 时最高。果胶作
为一种酸性多糖，在水中会离解出氢离子，从而达到
平衡。果胶的酸离解常数 pKa 在 3.55 ～ 4.10 范围
内［15］，随酯化度(DE)不同而变化。DE 为 65%的果
胶 pKa 为 3.55，DE为 0 的果胶 pKa 为 4.10
［16］。果胶
在 pH为其 pKa 值时溶解度达到最小
［17］，因此通过控
制醇沉体系的 pH可以提高果胶的沉降得率。
由以上实验确定菠萝皮果胶的制备工艺为:在
料液比 1∶15、pH =2.0、温度 80℃条件下提取 100min，
提取液加入 2.5 倍体积无水乙醇，调节体系 pH 至
3.7，静置离心。在此条件下果胶的得率为 4.68%，半
乳糖醛酸含量为 68.73%。
2.2 菠萝皮果胶红外光谱分析
本实验提取的菠萝皮果胶与市购的苹果果胶及
柑橘果胶的红外光谱如图 1 所示。菠萝皮果胶在
3600～2500cm －1出现的宽峰是分子内或分子间 O－H
伸缩振动的结果;对于果胶，O－H区内的吸收主要来
源于半乳糖醛酸聚合物分子内和分子间氢键［18］。
2927cm －1附近的吸收峰为 C－ H(包括 CH，CH2 和
CH3)的伸缩振动;对于果胶，半乳糖醛酸甲酯会在
243
2950 ～ 2750cm －1 之间产生 O － CH3 的伸缩振动。
1652cm －1和 1740cm －1 处分别为自由羧基官能团
(COO－)和酯化羧基官能团(－COOR)C = O 的吸收
峰。这两个特征峰值，可用于确定果胶的酯化度。
菠萝皮果胶在 1740cm －1处吸收峰很弱，1652cm －1处
很强，为低酯果胶，这与酯化度测定结果相一致。在
1532cm －1和 1438cm －1处的弱峰分别为羧基的不对称
伸缩和对称伸缩。另外在 1375cm －1附近的弱峰为
C－H弯曲振动，1300～1000cm －1之间为 C = O 伸缩振
动弱峰。在 1300～800cm －1之间中等强度的吸收峰为
果胶的指纹区。经比较，菠萝皮提取物与果胶标品
的红外图谱相似，证明其为果胶。
图 1 不同来源果胶的红外光谱图
采用孙元琳等人［19］建立的 DE 与 A1730 /(A1730 +
A1630)之间的线性回归方程，y = 87.609x + 25.768，计算
得菠萝皮果胶的 DE 值为 46.61%。FCC 滴定法测定
值为 48.73%。两者间相对误差小于 5%，可相互验证。
另外，比较菠萝皮果胶与苹果果胶和柑橘果胶
的红外光谱，发现其在 1650cm －1和 1740cm －1的吸收
峰值附近存在较大差异，这是由于不同来源果胶酯
化度不同所引起的。菠萝皮果胶在 1049cm －1处有吸
收，这是苹果果胶和柑橘果胶所没有的。Synytsya［20］
发现果胶的乙酰化使吡喃环构象发生变化从而在
1064cm －1附近产生吸收峰。由此可知，菠萝皮果胶
是一种含乙酰基的低酯果胶。
2.3 菠萝皮果胶单糖组成分析
图 2 混合标准单糖气相色谱图
注:1－鼠李糖;2－阿拉伯糖;3－木糖;4－甘露糖;
5－葡萄糖;6－半乳糖;图 3～图 5 同。
采用气相色谱法分析菠萝皮果胶的单糖组成，
混合标样在毛细管柱中得到了很好的分离，如图 2
所示。图 3～图 5 分别为菠萝皮果胶、苹果果胶和柑
橘皮果胶的单糖组成 GC 图。通过保留时间定性分
析可知，菠萝皮果胶中含有 6 种单糖，从峰面积可
知，鼠李糖，阿拉伯糖，木糖，甘露糖，葡萄糖和半乳
糖的摩尔比为 0.74 ∶0.79 ∶1.54 ∶0.92 ∶0.84 ∶1.00，以木糖
和半乳糖居多。苹果果胶中含有五种单糖，以葡萄
糖为主，未检出甘露糖;柑橘果胶中含有四种单糖，
以半乳糖居多，还有少量鼠李糖、阿拉伯糖和葡萄
糖，未检出木糖和甘露糖。
图 3 菠萝皮果胶单糖气相色谱图
图 4 苹果果胶单糖气相色谱图
图 5 柑橘皮果胶单糖气相色谱图
Smith等人［21］称，单子叶禾本科植物的初生壁内
含有大量的异木聚糖，主要是 glucurononarabinoxylans
(GAXs) ，而果胶含量通常较少;而双子叶植物中含
有大量果胶多糖和少量的木葡聚糖。菠萝作为单子
叶凤梨科的代表植物，其单糖组分中较高的木糖和
阿拉伯糖含量表明其初生壁中的非纤维多糖以
GAXs为主，组成与禾本科植物相似。
3 结论
本文对菠萝皮果胶的制备工艺进行了研究，以
果胶得率和半乳糖醛酸含量作为考察指标，确定了
最佳提取条件。在此条件下果胶的得率为 4.68%，
半乳糖醛酸含量为 68.73%。通过傅立叶变换红外光
谱仪测定了菠萝皮果胶的结构。其在 1049cm －1处的
吸收峰证明有乙酰基的存在，1740cm －1处的弱吸收
和 1652cm －1处的强吸收表明菠萝皮果胶为低酯果
胶。FCC 滴定法测定菠萝皮果胶的酯化度为
48.73%。对菠萝皮果胶、苹果果胶和柑橘果胶的单
糖组分分析表明:菠萝皮果胶含有六种单糖成分，以
木糖和半乳糖居多;而苹果果胶中含有五种单糖，以
葡萄糖为主;柑橘果胶中含有四种单糖，以半乳糖居
多。菠萝皮果胶的单糖组成与市购的双子叶果胶存
在很大差异。
(下转第 370 页)
370
图 2 不同乳化剂对冰淇淋感官指标的影响比较
按每个指标各占 0.25 的权重进行综合评分得到表 4。
表 4 同一乳化剂综合评分结果表
指标 1 2 3 4 5 6 7
砂质感 5.6 5.6 5.2 6.8 6.8 7.6 7.6
口中充实感 6.0 7.2 6.4 6.0 7.2 8.0 8.0
入口融化速率 6.8 8.0 6.8 6.8 6.4 8.0 7.2
内部质构坚实度 6.4 6.8 6.8 7.2 6.4 7.6 8.0
综合评分 77.5 86.3 78.8 83.8 83.8 97.5 96.3
表 4 显示，乳化剂组合 6 号制作的冰淇淋的综合
评分最高，7 号稍次。
综上几组数据，采用 ACETEM∶ T－80 = 1 ∶ 1 和
GMS∶ACETEM∶T－80 = 2∶1 ∶1，添加量为 0.3%制作的
冰淇淋无论是在膨胀率、抗融性还是在口感方面均
有优越的品质。
3 结论
3.1 配方 6 和 7 均含有乙酸单甘酯和粉末吐温 80，
说明二者的合理搭配能对冰淇淋的品质起到明显的
改善作用。
3.2 乙酸单甘酯因其良好的搅打性能和发泡性而对
冰淇淋的改善作用相当突出，乙酸单甘酯为非离子
型乳化剂，具有 α－晶型结构;粉末吐温 80 的脂肪酸
烷基链为不饱和链，二者组合后对冰淇淋的改善效
果表明，晶型和乳化剂的烷基端键的饱和程度都对
冰淇淋制品产生很大的影响。冰淇淋企业可通过添
加 GMS来调节成本。
3.3 在 GMS中添加 α－晶型调节剂 PGMS，对冰淇淋
的品质也具有一定的改善作用。
参考文献
［1］Brian M McKenna(著).食品质构学—半固态食品［M］.李
云飞(译).化学工业出版社，2007:268－277.
［2］刘梅森，陈胜利，何唯平 .乳化剂(HLB ＞ 7)对软冰淇淋品
质影响研究［J］.食品添加剂，2006，27(2).
［3］刘鹏，周萍，杨桂玲 .乳化剂和稳定剂在冰淇淋加工中的
应用［J］.中国乳品工业，2002，30(2).
［4］袁博，许时婴，冯忆梅 .稳定剂和乳化剂对低脂冰淇淋品
质的影响［J］.无锡轻工大学学报，2003，22(2) :
檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾
79－82.
(上接第 243 页)
鉴于菠萝皮果胶与传统双子叶果胶在组成上的差
异，可进一步研究对比其凝胶和流变特性，探索不同
种属果胶的结构组成对其凝胶机理的影响，从而为
果胶胶凝机制提供更全面的理论依据。
参考文献
［1］汪海波，汪芳安，潘从道 .柑橘皮果胶的改进提取工艺研
究［J］.食品科学，2007，28(2) :136－141.
［2］Kratchanova M，Pavlova E，Panchev I.The effect of microwave
heating of fresh orange peels on the fruit tissue and quality of
extracted pectin［J］.Carbohydrate Polymers，2004，56 (2) :
181－185.
［3］田玉霞，乔书涛，仇农学，等 .苹果果胶的结构、单糖组分
和稳定性研究［J］.食品工业科技，2009，30(11) :160－163.
［4］张磊 .向日葵盘果胶的制备及其理化性质的研究［D］.石
河子:石河子大学，2008.
［5］杨希娟，党斌 .马铃薯渣中提取果胶的工艺优化及产品成
分分析［J］.食品科学，2011，32(4) :25－30.
［6］梁瑞红，唐翠娥，刘伟，等 .水法提取薜荔籽果胶工艺的优
化［J］.食品研究与开发，2008，29(2) :1－5.
［7］岳贤田 .国内果胶提取方法研究进展［J］.安徽农业科学，
2010，38(13) :6932－6933，6960.
［8］张初署，秦小明，林华娟，等 .菠萝皮渣果胶超声波提取工
艺条件研究［J］.食品工业科技，2007，28(3) :147－149，152
［9］刘明绶 .菠萝皮中色素、果胶的提取纯化及性质研究［D］.
厦门:集美大学，2010.
［10］Christensen J A S. Improved process for treating pectin
containing plant material［P］. DK:WO2004 /020472，2004 －
03－11.
［11］Blumenkrantz N，Asboe － Hansen G. New method for
quantitative determination of uronic acids ［J］ .Analytical
Biochemistry，1973，54:484－489.
［12］Institute of Medicine of the National Academies. Food
chemicals codex ［M］ . 3rd ed. Washington，D. C:National
Academies of Sciences，1981:283－286.
［13］殷军艺，聂少平，林慧霞，等 .大粒车前子多糖乙醇分级
及其理化性质研究［J］.食品科学，2009，30(17) :34－37.
［14］张惟杰 .糖复合物生化研究技术［M］.第二版 .杭州:浙江
大学出版社，1994.
［15］Plaschina I G，Braudo E E，Tolstoguzov V B. Circular －
dichroism studies of pectin solutions［J］.Carbohydrate Research，
1978，60(1) :1－8.
［16］Srivastava P，Malviya R.Sources of pectin，extraction and its
applications in pharmaceutical industry － an overview［J］.Indian
Journal of Natural Products and Resources，2011，2(1) :10－18.
［17］Kalapathy U，Proctor A.Effect of acid extraction and alcohol
precipitation conditions on the yield and purity of soy hull pectin
［J］.Food Chemistry，2001，73(4) :393－396.
［18］Gnanasambandam R，Proctor A. Determination of pectin
degree of esterification by diffuse reflectance Fourier transform
infrared spectroscopy［J］ .Food Chemistry，2000，68 (3) :
327－332.
［19］孙元琳，崔武卫，顾小红，等 .傅里叶变换红外光谱法测
定当归果胶多糖的酯化度［J］.光谱学与光谱分析，2009，29
(3) :682－685.
［20］Synytsya A，Copíková J，Matejka P，et al. Fourier transform
Raman and infrared spectroscopy of pectins［J］.Carbohydrate
Polymers，2003，54(1) :97－106.
［21］Smith B G，Harris P J. Polysaccharide composition of
unlignified cell walls of pineapple［Ananas comosus(L.)Merr.］
Fruit［J］.Plant Physiology，1995，107(4) :1399－1409.