全 文 ：研究与探讨 食品工业科技Vol.28, No.11, 2007
　2007年第 11期　 87　
山楂果胶的提取及其食品化学特性
王　娜 ,张陈云 ,戚雨妲 ,李拖平＊
(天津农学院食品科学系 ,天津 300384)
　摘　要:用干燥的山楂果粉(或干燥的脱脂山楂果粉)为原料 ,用冷
水、热水以及热盐酸溶液提取果胶。对所提取果胶的食品
化学特性及糖组成进行分析的结果表明 ,热水直接搅拌所
提取果胶的收率最高 ,达 20.5%;而经冷水提取所得果胶的
粘度最高 ,而且比同等条件下的商业性柠檬果胶的粘度高
出约 2倍。进一步对各提取法所得果胶的酶解产物进行抗
菌性实验的结果表明 ,山楂果胶的酶解产物对大肠杆菌具
有很强的抗菌活性。
　关键词:山楂 ,果胶 ,提取 ,抗菌性
　
　中图分类号:TS255.1　文献标识码:A
　文 章编 号:1002-0306(2007)11-0087-04
收稿日期:2007-04-16　＊通讯联系人
作者简介:王娜(1978-),女 ,助研 ,研究方向:食品化学。
基金项目:天津市科技攻关重点项目(06YFGZNC00300);天津农学院
科研启动基金(2005005)。
果胶是由半乳糖醛酸为基本构成单位的高分子
多糖 ,广泛分布于植物的果实 、叶 、茎 、种子中 ,是植
物细胞壁的重要组成部分 。近年来果胶由于其独特
的理化性质以及多样的生理功能越来越受到消费者
与食品加工业者的高度重视 ,我国及世界市场对果
胶的需求量也在不断的增加。进行果胶新资源的开
发利用 也越 显 迫切 与 必要 。山 楂 (Crataequs
pinnatifidaBge)属于蔷薇科山楂属植物 ,是我国北方
地区重要的栽培水果。但山楂果实由于其独特的酸
味 ,使其鲜食量受到很大的限制。同时由于这些年
来山楂的加工方式一直都非常的单调 ,使得山楂果
实的加工利用率也很低 。开发山楂果实高价值转化
利用的新技术也是目前山楂栽培与加工领域的一项
重要课题。在我们的山楂精深加工利用研究项目
中 ,首先着眼于山楂果实中含量丰富的果胶 ,以此为
切入点来寻找山楂果实高度利用的新途径。在此 ,
我们首先就山楂果胶的提取方法 ,山楂果胶组分在
山楂果实细胞壁中的存在方式以及山楂果胶的食品
化学特性进行了初步的探讨。
1　材料与方法
1.1　实验材料
山楂 (五十铃)果实　采于天津市蓟县 ,经去蒂
去核 、切片 、自然干燥 、粉碎 (80目)后备用;鼠李糖
(Rha)、半乳糖(Gal)、甘露糖(Man)、海藻糖(Fuc)、
阿拉伯糖(Ara)、木糖(Xyl)、葡萄糖(Glc)、半乳糖醛
酸 (GalA)　美国 AcrosOrganic;牛 血清 蛋白
(Albumin)　 北 京 鼎 国 生 物 技 术;果 胶 酶
(Polygalacturonase, EC3.2.1.15)　DSM(中国);柠檬
果胶　丹尼斯克(中国);其他试剂　均为分析纯 。
1.2　实验方法
1.2.1　常规化学分析法　总糖的定量采用苯酚-硫
酸法 [ 1] ;糖醛酸定量采用咔唑比色法 [ 2 ];还原性糖醛
酸含量采用 Milner-Avigad法 [ 3 ]测定;且上述 3种方
法的标准糖均为半乳糖醛酸。蛋白质含量以牛血清
蛋白为标准物 , 采用 Milar等对 Lowry法的改良
法 [4 ]进行测定;甲氧基含量采用变色酸法 [5 ] 进行
测定 。
1.2.2　粘度的测定　以 0.1%的果胶溶液为基准 ,用
NDJ-1黏度计 (上海天平仪器厂 )在室温下进行
测定 。
1.2.3　糖组成定性分析 　将果胶完全加水分解
(1mol/L硫 酸 , 100℃, 16h)后 , 用薄 层 层析 法
(TLC)[ 6 ]对其水解物进行分析 ,通过与标准单糖在
TLC上的 Rf(Rateofflow)的对比来确定山楂果胶中
的糖组成 。 TLC的展开液为乙酸乙酯∶异丙醇∶水 =
30∶18∶6.5,发色剂为 50%硫酸 。硅胶板为青岛海洋
化工厂产品。
1.2.4　样品的果胶酶处理　用醋酸缓冲液(pH4.0,
0.02mol/L)调制的 1%的果胶溶液中加入果胶酶
(0.08U/mL)进行分解(45℃)。分别在 1、2、4h各取
样一次 ,经灭活 (100℃, 10min),离心(4000r/min),
冷冻干燥后备用。
1.2.5　抗菌性实验　供试菌种:大肠杆菌(本实验室
保有菌种)经液体培养﹙蛋白粉 1%、牛肉膏 1%、氯
化钠 0.5%﹚活化后备用 。将用上述液体培养基调
制的 2%的果胶分解液调节 pH至 5.0, 120℃灭菌
20min。灭菌处理后的培养基经确认其 pH未发生变
DOI :10.13386/j.issn1002-0306.2007.11.016
食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
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表 2　冷水可溶性果胶的理化特性
果胶 收率a, b(%) 总糖 b(%) 糖醛酸b(%) 蛋白质 b(%) 甲氧基b(%) 粘度b(cps)
CP 10.3 85.9 73.5 11.0 3.5 23.0
DFP 9.4 86.1 72.2 13.3 3.5 23.0
HP 8.7 91.7 63.4 4.9 2.5 4.0
DHP 20.5 78.1 65.4 18.3 - 5.0
SP1 0.1 65.9 37.4 23.0 - -
SP2 0.1 49.3 36.0 22.1 - -
SP3 0.2 59.2 27.4 21.7 - -
SP4 0.7 73.7 31.1 2.8 - -
SP5 0.5 76.6 31.2 6.6 - -
SP6 0.4 82.0 24.1 3.0 - -
柠檬果胶 - 93.0 75.0 - 5.2 9.0
注:a.相对于干重的收率;b.各数值均为 3次重复的平均值 , 且其误差均小于 5%。
化 。经灭菌的溶液接入事先活化好的大肠杆菌 ,
37℃振荡 (200 ±5r/min﹚培养 12h后测定其在
660nm处的吸光度来反映微生物的生长状况 ,并根
据培养液在 660nm的吸光度大小来判断抗菌性的强
弱 ,也就是说 ,相对于对照的吸光度越低 ,样品的抗
菌性越强。
2　结果与分析
2.1　山楂果胶的提取及其化学性质
在干燥的山楂粉末中加入 10倍体积的蒸馏水室
温下充分搅拌提取 4h。提取液经离心(4000r/min)回
收上清液。将提取残渣再加 10倍体积的蒸馏水继
续搅拌提取 ,整个过程重复数次 ,直到提取液的糖实
验反应消失为止。将数次提取液浓缩 ,边搅拌边缓
慢加入 2倍体积的 95%乙醇 ,室温下静置 4h,离心 ,
回收沉淀。所得沉淀再加入无水乙醇进一步脱水 ,
离心 ,回收沉淀。进一步加入 2倍体积的丙酮洗脱 ,
抽滤 ,滤渣于通风处常温干燥即得冷水可溶性果胶
(CP)。将冷水提取后的残渣再用热水(95℃)进行
提取 ,经与冷水同样的操作后即得热水可溶性果胶
(HP)。同样 ,热水处理后的残渣按表 1的方法用盐
酸提取而得到各种酸溶性果胶(SP1～ 6)。另外 ,将干
燥的山楂粉末中加入 20倍体积的蒸馏水 , 95℃充分
搅拌提取后按上述方法处理而得到热水直接提取的
果胶(DHP)。或者将干燥的山楂粉末先用氯仿-甲
醇溶液(1∶1, v/v, 70℃加热环流)及乙醚进行脱脂脱
色处理数次直到溶液的红色全部消失为止。经脱脂
后的山楂果粉按上述冷水提取果胶的方法操作得到
了另一种冷水可溶性果胶(DFP)。
表 1　酸法提取果胶的条件
加热时间 (h) pH 温度 (℃)
1(SP1) 2 70
1(SP2) 3 70
1(SP3) 4 70
1(SP4) 2 90
1(SP5) 3 90
1(SP6) 4 90
注:＊pH用 1.0mol/L盐酸调节。
　　对各果胶的理化性质进行分析的结果如表 2所
示。各种提取方法所得山楂果胶的甲氧基含量都比较
低 ,属于低甲氧基果胶 。尽管山楂果胶的 CP与 DFP
的总糖与糖醛酸含量与作为对照的柠檬果胶的基本相
近 ,而且也都属于低甲氧基果胶 ,但其水溶液的粘度都
比同等条件下柠檬果胶的要高。同时从表 2中也可以
看出 ,赋予山楂果胶高粘性的成分主要出现于冷水提
取组分(CP)之中。对于用盐酸提取到的几种山楂果
胶来说 ,无论何种条件 ,其所得果胶的收率都很低 ,也
就是说 ,酸可溶性果胶并不是山楂果胶组成的主要成
分 ,因此在以下的实验中未对其作进一步的研究 。
另外用薄层层析法对山楂果胶的 CP、DFP、HP、
DHP组分的完全水解物的糖组成进行分析的结果
(图 1)表明 ,各组分均为由鼠李糖 、半乳糖 、葡萄糖以
及半乳糖醛酸所构成的可溶性多糖。
图 1　山楂果胶 CP, HP, DFP及 DHP完全
水解物的薄层层析
(1.阿拉伯糖;2.海藻糖;3.木糖;4.鼠李糖;5.甘露糖;
6.葡萄糖;7.半乳糖;8.半乳糖醛酸;9.CP的完全水解
物;10.HP的完全水解物; 11.DFP的完全水解物;
12.DHP的完全水解物。)
2.2　山楂果胶的果胶酶分解特征
对山楂果胶的 CP、HP、DFP、DHP4种组分的果
胶酶酶解动态以及酶解产物的化学特性进行分析的
结果如图 2所示 。随着酶解时间的延长 ,各组分的
还原性糖醛酸的含量逐渐升高而平均纯合度(DP,
degreeofpolymerization,总糖醛酸含量 /还原性酸性
糖含量)则呈逐渐下降的趋势 。也就是说 ,随着酶解
时间的延长 ,果胶逐渐被分解成小分子寡糖。但各
组分之间没有明显的差异 ,这也许可以说这 4个组
分之间可以被此果胶酶降解的酶切位点基本相同 ,
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或者可以说 ,这 4种组分在能被此果胶酶分解的这
一区域的化学结构基本相同。在酶解进行到 4h的
阶段 , 4组分的分解率可达 30%～ 35%。
图 2　山楂果胶(CP、HP、DFP、DHP)酶解过程中还原糖
含量(A)与平均纯合度(B)的变化趋势
2.3　山楂果胶分解物的抗菌性
分别用 CP、HP、DFP与 DHP的果胶酶酶解产物
对大肠杆菌的抗菌性进行实验的结果(图 3)表明 ,各
果胶的酶解产物对大肠杆菌均有很强的抗菌性 ,在
这一实验条件下微生物几乎没有生长 。同时无论是
哪种组分的果胶 ,其酶解产物的抗菌性在 1～ 4h的分
解时间之间并无明显的差异 。也就是说 ,对这几种
山楂果胶来说 ,其抗菌强度在纯合度 3～ 4之间并没
有明显的改变。
图 3　果胶酶解物对大肠杆菌的抗菌性
3　讨论
3.1　山楂果胶的提取方法
一般来说 ,果胶在植物细胞壁中有果胶酸(水溶
性)及原果胶两种存在形式 [ 7 ] ,原果胶可在酸的作用
下降解为可溶性果胶。用酸提取果胶的实质也就是
把原果胶转变成水溶性果胶的过程 ,这也是目前工
业上普遍采用的提取方法 。但酸容易引起果胶分子
的分解 ,而且对生产设备的要求也比较严格。本实
验立足于用冷水或热水提取果胶 ,这两种提取方法
对容器的要求比较低 ,操作也比较简单。从实验结
果中也可以看出 ,山楂果胶的绝大部分都为可溶性
果胶 ,这也许与本实验所用山楂果实的采收期较晚 ,
或者是山楂果实在由青转红的成熟过程中果胶分子
的结构发生改变有关。但就其结果而言 ,对成熟的
山楂果实来说 ,若以高粘度果胶的获得为目的则应
以冷水提取为宜 ,而若以酸性寡糖的生产为目的则
以热水直接提取果胶的产率较高 。
3.2　山楂果胶的粘度
果胶的粘度与其分子量 ,分子的构造与形状以
及分子链中的分枝数 ,分枝链的长短等有关。本实
验中山楂果胶 CP的粘度比同等条件下柠檬果胶粘
度高约 2倍 ,推测其原因可能与两果胶内在化学构
造的不同有关 。同时在本实验中 ,同样是山楂果胶
的 CP的粘度比 HP粘度高出数倍之多 。虽然在本实
验中 CP与 HP在 TLC上所表现出的构成糖的种类
以及两果胶被果胶酶的酶切动态都比较相似 ,但从
本实验的数据中还难以判断出两果胶详细的化学构
造 ,所以推测 CP与 HP粘度之差的原因可能来自两
果胶组分化学构造本身的差异 ,或者与山楂果胶在
热水提取过程中部分化学构造被破坏有关 。但关于
山楂果胶粘度的影响因素与决定因子还有待于进一
步的研究 。
3.3　山楂果胶酶解产物的抑菌性
作为高分子多糖 ,果胶本身没有抑菌活性 ,但当
果胶被酶水解到一定程度时即可显示出良好的抗菌
活性 。关于果胶分解物具有抗菌作用的现象最初由
Nakken[ 8]等发现 ,横塚 [9 ]等也曾报道在葡萄酒的发酵
过程中葡萄果胶的分解物对有害微生物具有一定的
抗菌作用 。从本实验的结果也可以看出 ,山楂果胶
酶解物对大肠杆菌具有很强的抗菌作用 ,且其抗菌
强度在纯合度 3～ 4之间并没有明显的差异 。同时 ,
这一现象也预示着山楂果胶低分子化后的物质在天
然食品防腐剂开发领域具有很大的应用前景。
4　结论
综合本实验的结果认为 ,山楂果实中的果胶主
要为水溶性果胶 ,其中以 DHP的收率最高 ,而以 CP
的粘度最高。对各水溶性果胶的化学特性分析的结
果表明 ,各果胶甲氧基含量均比较低 ,都属于低甲氧
基果胶 ,且其构成糖均含有鼠李糖 、半乳糖 、葡萄糖
以及半乳糖醛酸 。对 CP、HP、DFP及 DHP的酶解产
物的化学性质及抗菌性进行分析的结果表明 ,随着
酶处理时间的延长 ,各果胶的还原糖含量逐渐升高
而平均纯合度则呈逐渐下降的趋势 。在 1～ 4h的酶
解范围内其酶解产物对大肠杆菌的生长表现出很强
的抑制作用。
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(下转第 92页)
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2.4　离子强度对 CPI溶解性的影响
由图 4可知当体系离子强度在 0～ 0.1mol/L时 ,
CPI的溶解性随离子强度的增加而减少 ,在离子强度
为 0.1mol/L时最低 ,而在 0.1～ 1.0mol/L时 ,溶解性先
快速上升 ,当离子强度达到 0.4mol/L后趋于稳定 ,整
体呈 “V”字型 。CPI的这种溶解特征与 VivianeD.等
研究结果类似 [ 14 ] ,牛血浆蛋白也在低盐条件下出现
了溶解性降低现象。
图 4　离子强度对 CPI溶解性的影响
(a.磷酸盐缓冲体系;b.Tris-HCl缓冲体系 ,
pH8.0, 500MPa处理 10min)
由图 4(a)可以看到 ,超高压处理后 ,所测离子强
度下 CPI溶解性均有明显下降。但是离子强度为 0
时 ,降幅最大 ,而随着离子强度增大 ,溶解性降幅显
著减小 ,当离子强度为 1mol/L时 ,溶解性与未处理
样品相比仅下降不到 10%。原因可能是盐离子的电
荷屏蔽作用 [ 15 ] ,虽然磷酸盐缓冲体系在高压下 pH下
降 ,蛋白质间的相互作用增强 ,但盐离子包裹在蛋白
质分子周围使它们的相互作用减弱 ,从而很好地阻
止了不可溶聚集体的形成 ,使溶解性损失减小。这
说明一定的离子强度可以为超高压下的蛋白质结构
起到稳定作用。而图 4(b)显示 , Tris-HCl缓冲体系
中 ,在所测离子强度范围内 ,超高压处理样品与未处
理样品的溶解性几乎没有变化 。
3　结论和展望
处于两种不同缓冲体系中的 CPI经超高压处理
后表现出溶解性的变化差异。在非抗压型磷酸盐缓
冲体系 pH范围内(pH6.0～ 8.0),升高压力(尤其是
400MPa以上)或延长保压时间(大于 5min),都会使
溶解性显著下降 ,而增大离子强度(大于 0.4mol/L)能提
高超高压条件下蛋白质的稳定性 ,从而保持良好的
溶解性 。而在抗压型 Tris-HCl缓冲体系中 ,压力 、保
压时间 、pH和离子强度对溶解性的影响不显著 。
当然 ,食品体系中影响超高压处理 CPI溶解性
的因素很多 ,本文仅考查了压力 、保压时间 、pH和离
子强度的影响 ,今后将对其他因素的影响做进一步
研究 。
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