全 文 ：工 艺 技 术
2015年第10期
Vol . 36 , No . 10 , 2015
山竹壳果胶提取及流变学特性
黄文烨，郭秀君，黄雪松
（暨南大学食品科学与工程系，广东广州 510632）
摘 要：为从山竹壳中提取果胶，研究了不同提取条件（pH、温度和时间）对果胶提取率的影响，并对比了山竹壳果胶
（MRP）与商品苹果果胶（AP）的静态、动态流变学特性。低pH、高温能有效的提高提取率；提取时间在1.5~2h左右，
果胶提取率较高；提取率范围为4.48%~8.49%。山竹壳果胶酯化度（DM）为75.97%±3.49%，糖醛酸含量为（626.52±
24.15）mg/g。山竹壳果胶溶液属典型的假塑性流体，其凝胶弹性形变范围及凝胶强度弱于与其酯化度、糖醛酸含量相
近的苹果果胶。
关键词：果胶，山竹，果皮，提取，流变学
Effect of different extraction conditions on pectin from mangosteen rind
and its rheological properties
HUANG Wen-ye，GUO Xiu-jun，HUANG Xue-song
（Department of Food Science and Engineering，Ji’nan University，Guangzhou 510632，China）
Abstract：Hot-acid method was used to extract pectin from mangosteen rind in different pH，temperature and
time conditions . Basic chemical and rheological properties of mangosteen rind pectin （MRP ） were also
determined and compared with apple pectin（AP）. The yield of MRP increased significantly with decreasing pH
and rising temperature，and the recommended extraction time was about 1.5~2h. The extraction yield ranged
from 4.48% to 8.49%，degree of methylation（DM） and uronic acid content of MRP were 75.97%±3.49% and
（626.52±24.15）mg/g，respectively. MPR solution was a kind of typical pseudo plastic fluid，while the gel strength
of MPR was lower than that of AP.
Key words：pectin；Garcinia mangostana L.；rind；extraction；rheology
中图分类号：TS209 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2015）10-0237-04
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.041
收稿日期：2014－08－01
作者简介：黄文烨（1992-），女，硕士研究生，研究方向：功能食品。
* 通讯作者：黄雪松（1957-），男，博士，教授，研究方向：功能食品与食品安全。
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD031B03）。
山竹（Garcinia mangostana L.）属藤黄科藤黄属，
味道鲜美、营养丰富，有“热带果后”的美称。其中，白
色、可食的果肉部分仅占整果的30%~40%，即约有
60%以上的红褐色山竹壳被废弃。山竹壳中含丰富
的氧杂蒽酮类化合物、原花青素和山竹红色素等功
能活性物质，泰国民间常用山竹壳治疗腹泻、痢疾、
伤口和皮肤感染等[1]。
果胶由17种不同单糖通过20种不同的键连接[2]
而成，是富含D-半乳糖醛酸残基（约70%）的结构性
多糖。根据果胶与甲基结合的多少，即酯化度（DM）
的高低，果胶又可分为高酯果胶（DM≥50%）和低酯
果胶（DM＜50%）；高酯果胶在pH2.0~3.8、可溶性固形
物（如蔗糖）含量达55%~75%时，能形成非可逆性果
胶，且胶凝能力随DM值增加而增大；低酯果胶与
Ca2+、Mg2+等二价金属离子交联才能形成凝胶。食品
和化妆工业中，果胶常用作胶凝剂、稳定剂或增稠
剂。此外，果胶还有减少低密度脂蛋白-胆固醇的吸
收、降低血糖、抗癌和增强免疫等多种保健功能 [3-5]。
因此，越来越多的果胶新资源被开发应用于食品、保
健食品、药品或化工等行业中[6]。
Gan C等[7]采用响应面法研究了山竹壳中抗氧化
性果胶多糖的最佳提取条件。在pH=2.45，3.93h，
80.0℃或pH=2.00，3.67h，67.7℃的条件下，果胶的最
高提取率可达12.0%~12.4%，但其糖醛酸含量仅为
20.2~21.1mg/g，说明该山竹壳果胶纯度较低；Mai D S
等[8]采用热酸法（H2SO4）研究了不同料液比、温度、时
间、pH对越南山竹壳果胶提取的影响，果胶最高提取
率是7.0291%，1%果胶粘度（30℃）为2.4324Ns/m2。另
外，Fujihara M等[9]用热水提取得到具有抗肿瘤活性
的山竹壳果胶。国内外对山竹壳果胶的研究相对来
说还是比较少[7-10]，本文采用热酸法（HCl）研究不同
提取条件对山竹壳果胶提取率的影响及其溶液、凝
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胶的流变学特性，意在完善山竹壳果胶的基本特性，
并为该新果胶资源的深入研究、开发应用等做初步
探索。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
山竹 购自暨南大学小西门水果商店，山竹平
均重145.29g，山竹壳重量占68.04%；苹果快凝高酯
果胶 烟台安德利果胶有些公司馈赠；食用酒精 广
州东巨公司，96%；半乳糖醛酸 广州市齐云生物科
技有限公司，＞99%；酸性异丙醇溶液 浓盐酸：60%
异丙醇=1∶20；四硼酸钠-浓硫酸溶液 0.0125mol/L；
间羟基联苯-氢氧化钠溶液 0.15%间羟基联苯溶于
0.5%氢氧化钠溶液。
RE-52 AAB旋转蒸发仪 上海嘉鹏科技有限公
司；PHS-3C精密pH计 上海安亭雷磁仪器厂；KDC-
1044低速离心机 科大创新股份有限公司中佳分公
司；UV-9600紫外/可见分光光度计 北京瑞利分析
仪器公司；Kinexus Pro旋转流变仪 英国马尔文
公司。
1.2 实验方法
1.2.1 山竹壳果胶的提取 新鲜山竹取果皮，加水
打浆、冻干磨粉后，过20目筛，得到山竹壳干粉，放于
4℃冰箱储存备用。取5g山竹壳粉，以1∶25（w/v）的比
例加入一定pH的水溶液（以HCl/NaOH调酸碱），在一
定温度下提取一定时间。提取结束后过滤，取滤液
并调pH至4.0；滤液经50℃旋蒸浓缩后，加入4倍体积
的酒精，3500r/min离心20min，以沉淀果胶，同时去除
单糖、色素等小分子杂质；沉淀以50℃旋蒸去酒精后
冻干，即可得山竹壳果胶。果胶提取率的计算方法
如下：
果胶提取率（%）=山竹壳果胶重
山竹壳粉重
×100
1.2.2 提取条件对果胶提取率的影响 选取pH=1、
2、3、4、5、6（80℃，1.5h），温度为 50、60、70、80、90、
100℃（pH=2，1.5h），时间为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3h
（pH=2，80℃）的提取条件，按1.2.1的方法从山竹壳中
提取果胶，并计算提取率。
1.2.3 果胶酯化度的测定 采用滴定法测定酯化
度，参照美国食品化学药典（FCC）[11]并稍作改动[6]。称
取0.5g果胶与15mL酸性异丙醇混合搅拌10min，砂芯
漏斗过滤后，用60%异丙醇冲洗至无氯离子，滤饼在
110℃烘箱干燥。称100mg处理后的果胶到锥形瓶
中，2mL乙醇湿润后，加入20mL蒸馏水，40℃下溶解。
加3滴酚酞，用标定好的0.1mol/L NaOH溶液滴定，
记录消耗NaOH溶液的体积为V1。之后加入10mL
0.1mol/L NaOH溶液振摇2h，以10mL 0.1mol/L HCl溶
液中和。再滴入3滴酚酞，用0.1mol/L NaOH溶液滴定
至粉红色，此时消耗NaOH溶液体积记为V2。依照此
方法测定山竹壳果胶的酯化度，并以苹果果胶作为
对比。酯化度（DM）计算方法如下：
DM（%）= V2
V1+V2
×100
1.2.4 糖醛酸的测定 采用间羟基联苯法[12]测定果
胶中糖醛酸含量。取0.6mL 50～180μg/mL的半乳糖醛
酸标准溶液，冰浴下加入4.5mL四硼酸钠-浓硫酸溶
液。沸水浴反应5min后，立即冰浴冷却。加入60μL间
羟基联苯-氢氧化钠溶液，摇匀，5min内520nm测吸光
度，作标准曲线。按同样的方法测定山竹壳果胶糖醛
酸含量，以苹果果胶作为对比；糖醛酸含量以半乳糖
醛酸计。
1.2.5 流变性质分析
1.2.5.1 果胶溶液的静态流变性质测定 将山竹壳
果胶干粉和苹果果胶粉末分别配成质量分数为1.5%
的水溶液，25℃下旋转流变仪剪切速度由0.01s-1增加
到500s-1（夹缝距离0.07mm，平板直径20mm），记录两
种果胶溶液的流动曲线。
1.2.5.2 果胶凝胶的动态粘弹性测定 果胶凝胶的
制备：取0.2g果胶粉末与14g蔗糖，加蒸馏水溶解，然
后以12.5%柠檬酸溶液将pH调至3，加水定容至20mL，
并移至4℃冰箱放置24h，即得到果胶凝胶[13]。
动态粘弹性测定：应用旋转流变仪（夹缝距离
2mm，平板直径20mm）进行测定，仪器参数如下：振
幅扫描：频率1Hz，温度25℃，应变：0.1%～100%；频率
扫描：0.01～10Hz，温度25℃，应变1%。
2 结果与分析
2.1 山竹壳果胶的提取
图1~图3所示分别为提取pH=1~6（80℃，1.5h），
温度在50~100℃（pH=2，1.5h），时间为0.5~3h（pH=2，
80℃）时，山竹壳果胶提取率的变化曲线。
图1可以看出，果胶提取率在pH=1~3呈下降趋
势，在pH=3~6时变化不大。降低pH能有效的增加提
取率，这是因为高H+浓度可以加快原果胶水解成果
胶。但pH太低，果胶易发生降解；中、碱性条件下，果
胶也容易发生去酯化及因β-消除造成的Gal A链断
裂[14]。所以，在pH=2附近提取果胶比较合适。
图2中果胶提取率在50~100℃范围内随温度升
高而上升，由此可知，高温能加速果胶提取，但同时
高温也能促进高酯果胶的去酯化。
图3可以看出，提取时间在1.5~2h左右提取率较
高；在其之前或之后，果胶提取不完全或者开始降解。
总体上，山竹壳果胶提取率范围为4.48%~8.49%，
不同条件下果胶提取率变化趋势与Mai D S等[8]的实
验结果相符。为减少果胶降解、去酯化，采用pH=2、
图1 pH对山竹壳果胶提取率的影响
Fig.1 Effect of pH values on MRP extraction yield
果
胶
提
取
率
（
%）
0 1 2 3 4 5 6 7
12
10
8
6
4
2
0
pH
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图6 山竹壳果胶凝胶和苹果果胶凝胶的频率扫描曲线
Fig.6 Frequency sweep curves of MRP gel and AP gel
G′
，G
″（
Pa
）
0.01 0.1 1 10
10000
1000
100
10
1
频率（Hz）
苹果果胶G′ 山竹壳果胶G′苹果果胶G″ 山竹壳果胶G″
图2 提取温度对山竹壳果胶提取率的影响
Fig.2 Effect of temperature on MRP extraction yield
果
胶
提
取
率
（
%）
40 50 60 70 80 90 100 110
12
10
8
6
4
2
0
温度（℃）
图3 提取时间对山竹壳果胶提取率的影响
Fig.3 Effect of time on MRP extraction yield
果
胶
提
取
率
（
%）
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
12
10
8
6
4
2
0
时间（h）
80℃、1.5h条件下提取，并再次醇沉（尽量减少单糖、
色素等小分子杂质）得山竹壳果胶，进行1.2.3，1.2.4，
1.2.5的实验测定。
2.2 果胶酯化度及糖醛酸含量
2.2.1 半乳糖醛酸标准曲线 间羟基联苯法测得的
半乳糖醛酸标准曲线回归方程为y=0.0045x+0.0049
（R2=0.9930）。
2.2.2 果胶酯化度及糖醛酸含量 山竹壳果胶、苹
果果胶的酯化度及糖醛酸含量如表1所示。山竹壳果
胶糖醛酸含量略高于苹果果胶，且山竹壳果胶和苹果
果胶皆属高酯果胶（DM＞50%）。山竹壳果胶的酯化
度与Madhav A等[10]（64.66%）和Mai D S等[8]（70.429%）
的结果相近。
2.3 果胶流变性质分析
两种果胶粘度与剪切速度的关系见图4。山竹壳
果胶和苹果果胶粘度随剪切速度的增大而下降，山
竹壳果胶显示出明显的假塑性流体特征。低剪切速
度下，山竹壳果胶的粘度大于苹果果胶；但在0.1~1s-1，
山竹壳果胶粘度突然减小，之后其减小幅度也远大
于苹果果胶。这可能是由于果胶分子链间物理交联
点被破坏的速度大于重建速度，使粘度下降[15]；而两
种果胶不同的分子链长度和结构组成造成了两流动
曲线间的差异[13]。图4显示山竹壳果胶拥有更好的剪
切变稀特性，可以作为一种潜在的食品增稠剂。
图5体现了两种果胶凝胶的贮存模量/弹性模量
（Storage modulus，G’）和损耗模量/粘性模量（Loss
modulus，G”）随应变变化的关系。苹果果胶凝胶的G’
和G”均高于山竹壳果胶凝胶，而且前者两模量交点
值大于后者的值，说明山竹壳果胶凝胶的弹性形变范
围要比苹果果胶凝胶小。由图5可知应变1%在线性
粘弹范围内，因此选1%应变作果胶凝胶的频率扫描。
图6可以看出苹果果胶凝胶的G’和G”皆高于山
竹壳果胶凝胶，而且苹果果胶凝胶的两模量间差值
要大于山竹壳果胶凝胶，这说明山竹壳果胶的凝胶
内网络结构连接比苹果果胶要弱，更易发生形变[16]。
酯化度（%） 糖醛酸含量（mg/g）
山竹壳果胶 75.97±3.49 626.52±24.15
苹果果胶 71.25±3.01 522.33±43.02
表1 山竹壳果胶和苹果果胶的酯化度及糖醛酸含量（n=3）
Table 1 DM and uronic acid content of MRP and AP（n=3）
图4 山竹壳果胶和苹果果胶溶液的剪切流动曲线
Fig.4 Shear flow curves of MRP and AP
粘
度
（
Pa
·
s）
0.01 0.1 1 10 100 1000
10
1
0.1
0.01
0.001
剪切速率（1/s）
苹果果胶 山竹壳果胶
图5 山竹壳果胶凝胶和苹果果胶凝胶振幅扫描曲线
Fig.5 Amplitude sweep curves of MRP gel and AP gel
G′
，G
″（
Pa
）
0.1 1 10 100
10000
1000
100
10
1
应变（%）
苹果果胶G′ 山竹壳果胶G′苹果果胶G″ 山竹壳果胶G″
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提取所得的山竹壳果胶与苹果果胶在酯化度、糖醛
酸含量两项性质上相近，而且在形成凝胶时速度更
快，但其凝胶强度不及苹果果胶。这既有可能是山竹
壳果胶本身分子量、单糖组成及结构等内部因素的
原因，也有可能是因提取导致果胶降解、分子量降
低，或是凝胶条件不适合等的外部因素造成的。
3 结论
山竹壳果胶在低pH、高温及1.5~2h时提取率较
高，提取率范围为4.48%~8.49%；果胶的酯化度和糖
醛酸含量分别为75.97%±3.49%，（626.52±24.15）mg/g。
流变学特性显示，山竹壳果胶属假塑性流体，可作为
食品增稠剂开发，其凝胶强度弱于苹果果胶。为深入
了解山竹壳果胶，还需对山竹壳果胶的结构特性（分
子量、单糖组成和连接方式等）、理化性质（如优化凝
胶形成的条件）和生物学特性等做进一步研究。
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