全 文 ：6 2014, Vol.35, No.10 食品科学 ※工艺技术
富含岩藻糖苹果皮果胶的提取与理化性质
程 洋，张 英，段双艳，黄琳娟，王仲孚*
（西北大学生命科学学院，西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室，陕西省生物技术重点实验室，陕西 西安 710069）
摘  要：以超声辅助柠檬酸提取法从苹果皮中提取苹果果胶，并对所提取苹果皮果胶进行理化性质测定和分析。
在最佳提取条件下（pH 2.5柠檬酸，450 W超声30 min），苹果皮果胶得率为14.6%。理化性质分析表明：所得
苹果皮果胶的酯化度为69.9%、糖醛酸含量为58.5%、总糖含量为92.8%，分子质量大于400 kD。气相色谱法分析
表明：该方法提取的苹果皮果胶由鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、葡萄糖醛酸及半乳糖醛
酸8 种单糖组成，单糖组成的物质的量比为9.5∶19.2∶4.6∶0.1∶4.6∶3.6∶2.3∶56.3，岩藻糖含量高达19.2%。而超声
法、盐酸法提取的苹果皮果胶中未检测到岩藻糖。进一步研究表明：富含岩藻糖的苹果皮果胶的提取与柠檬酸作
萃取剂有一定关系。
关键词：苹果皮果胶；提取；岩藻糖；理化性质
Extraction and Physico-chemical Properties of Fucose-Rich Pectins from Apple Peel
CHENG Yang, ZHANG Ying, DUAN Shuang-yan, HUANG Lin-juan, WANG Zhong-fu*
(Key Laboratory of Resource Biology and Biotechnology in Western China, Ministry of Education,
Shaanxi Provincial Key Laboratory of Biotechnology, College of Life Science, Northwest University, Xi’an 710069, China)
Abstract: In this study, apple pectins (APs) were extracted from apple peel by ultrasound-assisted extraction with citric
acid, and investigated for physico-chemical properties. Under the optimized conditions of pH 2.5 citric acid solution as the
extraction solvent, 450 W ultrasound power and 30 min radiation time, the yield of APs was 14.6%. The extracted APs were
characterized by a degree of esterification of 69.9% and a molecular weight larger than 400 kD, and contained 92.8% total
sugar, 58.5% aldonic acid. GC data indicated that the APs consisted of eight monosaccharides including Rha, Fuc, Ara, Xyl,
Glc, Gal, GlcA and GalA, with a relative molar ratio of 9.5:19.2:4.7:0.1:4.6:3.6:2.3:56.3 and a significantly high percentage
of Fuc, reaching 19.2%. Further results revealed that the extraction of Fuc-rich APs was likely associated with the method
using citric acid as the extraction solvent.
Key words: apple pectin; extraction; fucose; physico-chemical properties; citric acid
中图分类号：O629.12 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）10-0006-05
doi:10.7506/spkx1002-6630-201410002
收稿日期：2013-07-16
基金项目：国家自然科学基金面上项目（31071506）；陕西省教育厅自然科学基金项目（2013JK0714）
作者简介：程洋（1987—），男，硕士研究生，研究方向为植物多糖的分离提取与活性测定。E-mail：chengyangn@163.com
*通信作者：王仲孚（1971—），男，教授，博士，研究方向为糖生物学与糖工程学。E-mail：wangzhf@nwu.edu.cn
中国是一个苹果种植大国，近几年产量一直维持
在3 000万 t以上，约占世界总产量的40%，同时又是浓
缩苹果汁的主要生产及出口国，苹果皮渣是果汁、果
酱、果脯等生产加工过程中主要的下脚料，约为总加
工量的20%～25%[1]。目前，除少量苹果皮渣被用于饲
料及深加工外，绝大部分被遗弃，不仅造成资源的浪
费，而且严重污染环境。果皮的主要成分是果胶，是
一类以聚半乳糖醛酸为主、结构复杂的多糖聚合物。
果胶的食物纤维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，对防治高血压、肠
癌、糖尿病很好的作用。在食品工业中果胶作为凝胶
剂、稳定剂、增稠剂已被广泛应用[2]。果胶也被应用于
医药产业，研究发现果胶能有效降低心脏病和胆结石
发病率[2-3]。
目前，果胶的提取方法主要有水提、酸提及酶法等[1]。
其中酸提法由于操作方便、提取效率较高、所用试剂和
工具价格低廉，因而应用比较广泛。酸提法是利用稀酸
将果皮细胞中的非水溶性原果胶转化成水溶性果胶，然
后在果胶液中加入乙醇或多价金属盐类，使果胶以沉淀
析出，常用的酸有盐酸、硫酸、亚硫酸、草酸铵等，但
是在提取过程中果胶支链容易遭到破坏，影响结构的完
整度，并且提取周期长、效率低。此外，传统酸法得到
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果胶的种类比较单一，很难全面系统评价其理化性质和
生物活性，因而限制了果胶的开发利用。
Kumar等[4]研究表明，以pH 2.5的柠檬酸和盐酸为萃取
剂提取苹果皮果胶时，发现用柠檬酸提取的苹果皮果胶
支链破坏小，更好的保持了果胶结构的完整性。但该方
法仍无法克服酸提取法存在的提取液黏度大、生产周期
长、效率低等缺陷。而超声法可提高果胶的提取产率和
效率[5-7]。Seshadri等[8]研究了超声提取对果胶分散体流变
力学和光学的影响，发现超声可改变果胶凝胶流动性，
凝胶强度和凝胶时间会随着超声时间的延长而降低，进
而提高果胶的溶解度，同时降低了提取液的黏度。
基于此，本研究以柠檬酸萃取和超声辅助提取法结
合，从苹果皮中提取富含岩藻糖的苹果皮果胶，确定了
最优提取条件；系统地测定了该法所得苹果皮果胶的总
糖含量、酯化度、糖醛酸含量、单糖组成等理化性质，
并与现有方法进行比较；同时对富含岩藻糖苹果皮果胶
的提取机理进行初步探讨。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
陕西礼泉红富士苹果购自陕西省李泉县城果品
批发市场；鼠李糖（Rha）、阿拉伯糖（Ara）、木
糖（Xyl）、葡萄糖（Glc）、半乳糖（Gal）、硼氢
化钠（NaBH 4）、正丙胺 上海国药集团；葡萄糖
醛酸（GlcA）、半乳糖醛酸（GalA）、蓝色葡聚糖
（M r=2 000 kD）、鸡蛋白蛋白 美国Sigma公司；
DEAE-52纤维素 上海恒信化学试剂有限公司；Dextran
标准品（1、5、12、25、50、80 kD和150 kD） 德国
Fluka公司。
1.2 仪器与设备
2695型高效液相色谱仪 美国Waters公司；2010型
气相色谱仪 日本岛津公司；EQUINOX 55型傅里叶红
外光谱仪 德国Bruker公司。
1.3 方法
1.3.1 苹果皮果胶的提取
水果刀取下新鲜的苹果皮（约厚3 mm），用45 ℃
去离子水清洗3 次，90 ℃水浴10～15 min，使果皮中的
酶失活，过滤后用温水漂洗除去溶出的糖类、色素及其
他杂质[9]，真空干燥箱中70 ℃恒温干燥，粉碎后制成干
粉，保存于4 ℃冰箱备用。
取苹果果皮干粉5 g，按表1所述方法进行浸提，对
各组提取液分别进行浓缩、醇沉、除蛋白等处理[1]，得苹
果皮果胶。
表 1 苹果皮果胶的提取方法和条件
Table 1 Extraction methods and conditions for APs
提取方法
提取条件
果皮干粉5 g（250 mL提取液）
柠檬酸法[4] 柠檬酸调至pH 2.5，80 ℃加热90 min，重复3 次
超声法[6] 450 W条件下80 ℃超声40min，重复3 次
传统盐酸法[1] 盐酸调至pH 2.5，80 ℃加热90 min，重复3 次
柠檬酸结合超声法 柠檬酸调至pH 2.5，80 ℃水浴锅中在250 、450 、700 W条件下分别超声10、20、30、40和50 min
亚硫酸法[1] 亚硫酸调至pH 2.5，80 ℃加热90 min，重复3 次
苹果酸法[1] 苹果酸调至pH 2.5，80 ℃加热90 min，重复3 次
酒石酸法[1] 酒石酸调至pH 2.5，80 ℃加热90 min，重复3 次
草酸铵法[2] 0.5%草酸铵萃取液，80 ℃加热90 min，重复3 次
1.3.2 糖含量、酯化度、糖醛酸含量和分子质量测定
分别采用苯酚-硫酸法[10]、滴定法[11]、间羟联苯法[12]
和高效凝胶渗透色谱法法[1]测定苹果皮果胶的总糖含量、
酯化度、糖醛酸含量及分子质量。
1.3.3 红外分析
称取2.0 mg样品，在红外干燥箱中去除水分后，采
用KBr压片法于4 000～400 cm－1范围内用傅里叶变换红
外光谱仪进行红外光谱分析。
1.3.4 单糖组成分析
单糖标准（鼠李糖、岩藻糖、阿拉伯糖、木糖、肌
醇、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、葡萄糖醛酸及半乳糖醛
酸）的衍生：按照同时测定糖醛酸和醛糖的衍生方法进
行衍生[10]。
果胶样品的衍生化反应：称取样品4 mg，加入2 mol/L
三氟乙酸2 mL，121 ℃密闭水解2 h，将样品中的多糖
水解为单糖，然后按测定糖醛酸和醛糖的衍生方法进
行衍生[10]。
1.3.5 气相色谱条件
色谱柱：rtx-50柱（30.0 m×0.25 mm，0.25 µm)；
载气：氮气；分流比19∶1；进样口温度270℃；检测
器温度280 ℃；升温程序：180 ℃保持2 min，然后以
6 ℃/min上升至210 ℃，再以0.3 ℃/min上升至215 ℃，最
后以6 ℃/min上升至240 ℃，保持30 min。
2 结果与分析
2.1 超声辅助柠檬酸法提取条件优化
如图 1所示，在某一特定的超声功率下，苹果
皮果胶的得率在一段时间内随着超声时间的延长
（10～40 min）而增加。在250 W条件下超声40 min
时，苹果皮果胶达到最高得率13.2%；450 W条件下超
声30 min时，达到最高得率14.6%；700 W条件下超声
20 min时，达到最高得率13.6%。继续延长超声时间，果
胶得率反而降低。结果表明超声辅助柠檬酸法提取苹果
皮果胶的产率最大值为14.6%，与传统法相比，产率提
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高，也节省了提取时间。当产率达到最大值时，继续超
声会使产品得率降低，这可能是因为一方面超声时间过
长会导致提取液中杂质积累，增加了除蛋白过程中的损
失；另一方面可能由于超声时间过长溶液中的果胶会在
热降解和超声的剪切效应下部分流失[13]。考虑到苹果皮
果胶的提取时间和产率，以pH 2.5的柠檬酸为萃取剂，在
450 W超声30 min为最佳提取条件。
5
10 30 4020
250 W 450 W 700 W
50
7㤩᷌Ⳟ᷌㜦ᗇ⦷/% 171115139 䎵༠ᰦ䰤/min
图 1 超声辅助柠檬酸法中超声时间与功率对果胶产量的影响
Fig.1 Effect of extraction time and ultrasound power on the yield of APs
2.2 酯化度测定
酯化度是果胶凝胶特性的重要指标。本实验采用
滴定法对苹果皮果胶进行酯化度分析。柠檬酸法、超
声提取法、超声辅助柠檬酸提取法和传统盐酸提取法提
取的苹果皮果胶酯化度分别为67.4%、71.6%、69.9%和
74.4%。超声辅助柠檬酸提取法与柠檬酸、超声和传统
盐酸提取法相比，提取所得苹果皮果胶的酯化度变化不
大。
2.3 糖醛酸含量分析
苹果皮果胶的糖醛酸含量测定用间羟联苯法。以己
糖醛酸标准品含量为横坐标、以对应的标准己糖醛酸溶
液有色衍生物的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线回归方
程为：Y=0.012 9x－0.008 1，相关系数R²=0.999 1。柠檬
酸法、超声法、超声辅助柠檬酸法和传统盐酸法提取所
得苹果皮果胶的糖醛酸含量分别为56.5%、62.0%、58.5%
和76.6%。结果表明用柠檬酸法和超声辅助柠檬酸法提取
的苹果皮果胶糖醛酸含量偏低，因而推测这2 种方法提取
的苹果皮果胶具有更多的中性糖侧链分支，侧链分支降
解少。
2.4 分子质量测定分析
采用高效凝胶渗透色谱法对果胶分子质量进行测
定。结果表明，用柠檬酸法、超声法、超声辅助柠檬酸
法及传统盐酸法提取所得苹果皮果胶的分子质量均大于
400 kD。
2.5 糖含量测定
测定苹果皮果胶的总糖含量采用苯酚-硫酸法，以葡
萄糖含量为横坐标、以对应葡萄糖吸光度为纵坐标，得
线性回归方程为Y=1.863 3x＋0.002 2，R²=0.999 1。结果
显示，柠檬酸法、超声法、超声辅助柠檬酸法与传统盐
酸法提取的苹果皮果胶总糖含量分别为92.1%、91.8%、
92.8%和92.7%。
2.6 果胶红外图谱分析
4 000 2 000 1 500
Ḑ⃜䞨䎵༠ⴀ䞨Ḑ⃜䞨ˇ䎵༠
3 500 3 000 2 500 5001 000⌒ᮠ/cm1
图 2 不同提取方法所得果胶的红外图谱分析
Fig.2 FTIR spectra of pectins extracted by different methods
如 图 2 所 示 ， 4 种 方 法 所 得 苹 果 皮 果 胶 都 具
有果胶的特征吸收峰，都在3 6 2 0～3 0 2 0 c m －1和
3 000～2 800 cm－1处有吸收峰，分别为—O H的伸
缩振动和糖类的—C H 2或—C H 3的C—H伸缩振动；
1 620～1 550、1 440～1 395、1 400～1 300 cm－1处的吸
收峰分别为C=O的非对称伸缩振动、C—O伸缩振动、
C=O对称伸缩振动；1 320～1 210 cm－1处的吸收峰为
—OH变角振动；1 151.64、1 025.04 cm－1左右都有吸收
峰，为吡喃型糖的特征吸收峰，是其糖苷键的C—O—C
的非对称振动峰[14]。4 种果胶在1 750～1 700 cm－1处有典
型的糖醛酸的特征吸收峰。
2.7 苹果皮果胶的单糖组成分析
表 2 不同方法提取所得苹果皮果胶的单糖组成及含量分析
Table 2 Monosaccharide components and their contents in pectins
extracted by different methods
%
组成 超声辅助柠檬酸法 柠檬酸法 盐酸法 超声法
糖醛酸 58.6 56.5 76.5 62.2
GlcA 2.3 — — —
GalA 56.3 56.5 76.5 62.6.
中性糖 41.6 44.6 23.9 37.8
Rha 9.5 12.0 5.2 0.9
Fuc 19.2 18.9 — —
Ara 4.6 1.6 6.7 20.9
Xyl 0.1 1.1 2.5 1.1
Man — — — —
Glc 4.6 7.8 2.8 6.5
Gal 3.6 3.2 6.7 8.4
柠檬酸法、超声法、超声辅助柠檬酸法和传统盐酸
法提取所得苹果皮果胶，在单糖组成方面具有较大差异
（表2）。柠檬酸法、超声法、超声辅助柠檬酸法和传统
盐酸法提取的苹果皮果胶中性糖相对含量分别为44.6%、
37.8%、41.6%、23.9%，可见用柠檬酸法、超声辅助柠檬
酸法提取的苹果皮果胶中性糖含量明显高于超声法及传
统盐酸法。
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表 3 不同酸法提取的苹果皮果胶单糖组成及含量分析
Table 3 Monosaccharide components and their contents in APs
extracted by different acid methods
%
组成 盐酸法 酒石酸法 苹果酸法 亚硫酸法
GlcA — — 7.6 —
GalA 60.3 32.3 46.7 44.1
Rha 8.0 2.1 — 5.3
Fuc — — — —
Ara 3.9 23.1 11.6 19.1
Xyl 1.0 1.2 — —
Man — — — —
Glc 3.3 24.4 22.8 9.8
Gal 23.4 17.0 11.3 21.5
以Rha与GalA相对含量比表示果胶的分支程度，比
值越高说明分支度更高[15]。结果表明，柠檬酸法、超声
辅助柠檬酸法提取的苹果皮果胶中，Rha与GalA物质的
量比分别为1∶5和1∶7；而超声提取法与传统提取法提取
的苹果皮果胶中Rha与GalA物质的量比值仅分别为1∶16
和1∶70，因此用柠檬酸法和超声辅助柠檬酸法提取苹果
皮果胶能获得更多的支链，果胶局部降解较少。
此外，气相色谱分析结果显示，用柠檬酸法、超
声辅助柠檬酸法提取的苹果皮果胶中Fuc含量分别高达
18.9%和19.2%。据报道，一般酸法或超声法提取的苹果
皮果胶中较少发现Fuc，或者其中的Fuc含量较低[5]。本研
究结果表明，用柠檬酸作萃取剂可能是富含岩藻糖果胶
得率高的一个主要原因。
2.5
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
56 6
7
7
8
9 10
5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 42.5
অ㌆ḷ߶૱૽ᓄ٬/ ˄104 μV ˅ ᰦ䰤/min
2.5
0.0
0.5 1
2
3
1.0
4
1.5
2.0
2.5
78 9
10
5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 42.5
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2.5
0
1
2 1
2
3
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4
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5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 42.5
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䎵༠૽ᓄ٬/ ˄104 μV ˅ ᰦ䰤/min
1.鼠李糖；2.岩藻糖；3.阿拉伯糖；4.木糖；5.肌醇；6.甘露
糖；7.葡萄糖；8.半乳糖；9.葡萄糖醛酸；10.半乳糖醛酸。
图 3 不同提取方法所得果胶的单糖组成色谱图
Fig.3 GC Analysis of the monosaccharide compositions of pectins
extracted by different methods
为了进一步确认是否以柠檬酸作为萃取剂可得到富
含Fuc的苹果皮果胶，分别用pH 2.5的盐酸、亚硫酸、苹
果酸、酒石酸为萃取剂提取苹果皮果胶。采用气相色谱
法对各种方法所得苹果皮果胶进行单糖组成分析。如表3
所示，在盐酸法、亚硫酸法、苹果酸法、酒石酸法提取
的苹果皮果胶中，所得的单糖含量及种类具有一定的差
异，但均未发现含有Fuc，从而证实了所得的富含Fuc的
苹果皮果胶与柠檬酸作为萃取剂有必然关系。
Jean-Pierre等[15]用柠檬酸萃取茶树叶果胶时，发现其
中含有一定量Fuc，含量为1.4%。Kurita等[16]提取柑橘皮果
胶时，发现用柠檬酸处理2 h后，再用盐酸萃取剂提取柑橘
皮果胶，得到的果胶聚合度高，但半乳糖醛酸聚糖结构被
破坏，中性糖相对含量显著增加，同时发现Fuc从微量增
加到0.8%；还发现用柠檬酸处理的柑橘果胶与未处理过的
相比，Ara含量降低了82%，Ara结构单元在酸溶液中发
生了大量的降解[16-19]，导致柠檬酸提取的苹果皮果胶中含
有更多的鼠李半乳糖醛酸聚糖-Ⅰ（RG-Ⅰ）和鼠李半乳
糖醛酸聚糖-Ⅱ（RG-Ⅱ）侧链（富含Fuc）。本研究采用
柠檬酸结合超声法提取的苹果皮果胶中，Ara相对含量仅
为4.6%，进一步证实了用pH 2.5的柠檬酸提取苹果皮果胶
时，阿拉伯聚糖结构单元在柠檬酸溶液中发生了大量的降
解[20]，获得了更多的RG-Ⅰ和RG-Ⅱ侧链，从而得到了富
含Fuc的苹果皮果胶，这与Darvill等的研究一致[21]。
3 结 论
本研究以超声辅助柠檬酸法提取得到了富含Fuc的
苹果皮果胶，克服了传统法耗时、果胶支链易破坏和结
构单一等缺陷，在苹果皮果胶的提取生产研究中有重要
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的方法参考意义。在450 W超声30 min，苹果皮果胶的产
率最高达14.6%。气相色谱分析表明，以柠檬酸法、超
声法、超声辅助柠檬酸法和传统盐酸法提取所得的苹果
皮果胶中，Rha与GalA的物质的量比分别为1∶5、1∶16、
1∶7、1∶70，结果显示与超声法和传统盐酸法相比，用柠
檬酸法和超声辅助柠檬酸法提取苹果皮果胶含有更多的
支链。
研究结果显示，用超声辅助柠檬酸法提取所得的苹
果皮果胶中Fuc含量高达19.2%，丰富了果胶的种类，有
助于全面系统地来研究果皮或果渣中果胶的理化性质和
生物活性。此外，研究结果证实了所得的富含Fuc的苹果
皮果胶与采用柠檬酸作萃取剂有必然关系，可能是果胶
中阿拉伯聚糖结构单元在柠檬酸溶液中发生了降解，得
到了更多的富含Fuc RG-Ⅰ和RG-Ⅱ侧链的果胶。
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