全 文 ：超声波辅助提取苹果皮中果胶的研究
岳贤田　(南京化工职业技术学院,江苏南京 210048)
摘要　[目的 ]探讨采用超声波辅助提取苹果皮中果胶的工艺条件。 [方法]采用超声波辐射萃取法从苹果皮中提取了果胶 , 并采用单
因素试验研究了不同萃取剂 、溶剂、超声时间、超声波辐射功率、料液比 、乙醇浓度及提取液 pH值对果胶提取率的影响。 [结果]确立了
超声波条件下提取果胶的最佳工艺条件为:用盐酸调pH值为 1.8,用水作为溶剂 ,料液比为 1∶20,超声波功率为 600W,超声波辐射时间
为 40min,乙醇浓度为 60%。该工艺条件下 ,果胶提取率可达 12.9%。 [结论]为综合利用资源及利用超声波提取苹果皮中果胶提供了
一条可行性途径。
关键词　超声波;果胶:苹果皮
中图分类号　S37　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)05-03055-03
ExtractionofPectinwithSupersonicWavefromApplePeel
YUEXian-tian　(NanjingInstituteofChemicalVovationalandTechnology, Nanjing, Jiangsu210048)
Abstract　[ Objective] Theaimwastoexploretheextractionofpectinwithsupersonicwavefromapplepeel.[ Method] Pectinwasextracted
fromapplepeelsupersonicwaveradiationextraction, meanwhileefectsofextractant, solvent, radiationtime, supersonicwavepower, thera-
tioofwatervolumetoapplepeelweight, ethanolconcentrationandpHvalueontheextractioneficiencyofpectinwerestudiedbysingle-factor
experiment.[ Result] Theoptimumtechnologicalconditionsofpectinwithsupersonicwavefromapplepeelwereasfolows:thepHvalueof
extractingsolutionwasadjustedto1.8withhydrochloricacid;waterwastakenassolvent;theratioofwatervolumetoapplepeelweightwas
20∶1;supersonicwavepowerwas600 W;radiationtimewas40 min;andtheconcentrationofethanolwas60%.Theoutputratioofpectin
reached12.9%undertheconditions.[ Conclusion] Theresearchprovidesafeasiblewayforthecomprehensiveutilizationofresourcesandthe
extractionofpectinwithsupersonicwavefromapplepeel.
Keywords　Supersonicwave;Pectin;Applepeel
作者简介　岳贤田(1980-),男 ,安徽和县人 ,工程师 ,硕士 , 从事绿色
化工研究 , E-mail:yuefeiyxt@yahoo.com.cn。
收稿日期　 2010-11-29
　　果胶是人体七大营养素中膳食纤维的主要成分 ,具有良
好的抗腹泻 、抗癌 、治疗糖尿病和减肥等功效。果胶具有良
好的凝胶性和乳化稳定性 ,在食品工业中应用广泛 ,也是医
药和化妆品工业中不可缺少的辅料。它可作为果酱冻类 、冰淇
淋及果汁的稳定剂 、乳化剂和增稠剂。果胶是铅 、汞和钴等金
属中毒的良好解毒剂和预防剂。果胶及果胶的铝盐可抑制肠
道对胆固醇和三酸甘油酯的吸收 ,可用作动脉硬化等心血管疾
病的辅助治疗 [ 1] 。果胶主要是从植物组织中提取的 ,常用的提
取方法有铝盐盐析法 、离子交换法、微生物法等 [ 2] 。
超声波是频率高于人耳所能听到的频率范围的声波 ,其
频率一般在 20 kHz以上 。超声波在水中传播 ,可产生能释
放巨大能量的激化和突发 ,即 “空化效应 ”。超声 “空化效
应 ”可产生高达数百个大气压的局部瞬间压力 ,形成冲击波 ,
使固体表面及液体介质受到极大冲击力 ,从而破碎细胞 ,这
是超声应用于果胶原料破壁的理论基础 [ 3] 。基于此 ,笔者对
苹果皮进行了超声波萃取 ,并研究了萃取过程中不同萃取
剂 、溶剂 、超声时间 、超声波辐射功率 、液料比 、乙醇浓度及提
取液 pH值对果胶提取率的影响 ,以期为综合利用资源及利
用超声波方法提取苹果皮中果胶提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　主要试剂与仪器　盐酸(金坛强祥有限公司)、硫酸(湖
北顺达有限公司)、亚硫酸(济南汇丰达化工有限公司)、硝酸
(安徽仁和化工有限公司)、草酸(青州鑫胜化工有限公司)、
乙醇(无锡亚盛化工有限公司)、活性炭(东莞光华有限公
司)、甲醇(南京盛庆和化工有限公司)、乙酸乙酯(济南润昌
化工有限公司)及丙酮(北京燕山化工有限公司),以上试剂
均为分析纯。 KQ-100B型超声波清洗器 ,上海瑞胜科技有限
公司生产;SHB循环水式多用真空泵 ,杭州明远仪器有限公司
生产;2K-2BS电热真空干燥箱 ,上海嘉鹏科技有限公司生产。
1.2　方法　称取一定量苹果皮 ,用清水洗净后放入烧杯中 ,
加入蒸馏水 ,加热至 90℃后保持 10 min,使酶失去活力。水
冲洗后切成 3 ～ 5mm的颗粒 ,热水漂洗 3 ～5次 ,以钝化果胶
酶的活性 ,并除去原料中的苦涩物质 、色素及残余的糖酸等
杂质。对预处理后的原料按照一定的液料比和 pH值 ,在一
定的超声波频率和作用时间下提取果胶。将提取液过滤 ,在
滤液中加入活性炭 ,进行脱色 ,脱色后过滤 ,待滤液冷却后在
不断搅拌条件下加入乙醇(用量约等于滤液体积)进行醇析 ,
经过滤得沉淀 ,将沉淀放入真空干燥箱中干燥制得果胶产品。
2　结果与分析
2.1　不同萃取剂对果胶提取率的影响　以相同浓度的盐
酸 、硫酸 、硝酸 、亚硫酸和草酸作为水解酸 ,在 pH值 2.0、料液
比 1∶15、超声波功率 500 W及作用时间 50 min条件下进行
超声波提取。由图 1可知 ,用盐酸作为萃取剂时果胶提取率
最高(11.7%)。这与盐酸在电离过程中只产生 H+和 CI-,
而 CI-只与 Ag+结合产生沉淀 ,很难再与其他离子结合形成
沉淀物 ,从而避免了其他杂质的生成有关。
2.2　不同溶剂对果胶提取率的影响　用盐酸作为萃取剂 ,
调节 pH值为 2.0,在其他条件不变的情况下考察不同溶剂
对苹果皮果胶提取率的影响。由图 2可知 ,在微波条件下 ,
以水为溶剂果胶提取率最高(12.4%)。由于正丁醇和乙醇
用量较大 ,从成本方面考虑一般不用。
2.3　不同料液比对果胶提取率的影响　用盐酸调 pH值为
2.0,以水作为溶剂 ,在其他条件不变的情况下考察不同料液
比对果胶提取率的影响。由图 3可知 ,当料液比为 1∶20时 ,
果胶提取率最高(12.4%)。当料液比过大时 ,不利于果胶质
形成果胶 ,难以转移到液相中 ,且过滤困难;当料液比过小
时 ,溶液中所含果胶浓度低 ,加醇沉淀后转化成果胶的量相
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(5):3055-3057 责任编辑　乔利利　责任校对　卢瑶
图 1　不同萃取剂对果胶提取率的影响
Fig.1　Efectofdifferentextractantsontheextractionrateofthe
pectin
图 2　不同溶剂对果胶提取率的影响
Fig.2　Effectofdiferentsolventsontheextractionrateofthe
pectin
应下降。
图 3　不同料液比对果胶提取率的影响
Fig.3　Effectofdiferentratioofmaterialtoliquidontheex-
tractionrateofthepectin
2.4　超声波辐射功率对果胶提取率的影响　用盐酸调 pH
值为 2.0,以水作为溶剂 ,料液比为 1∶20,在其他条件不变的
情况下考察不同超声波功率对果胶提取率的影响 。由图 4
可知 ,在固定时间内 ,辐射功率较低时 ,萃取液温度低 ,果胶
质水解不充分 ,果胶产率不高;随超声波辐射功率的提高 ,促
使了苹果皮中的不溶性果胶更快地水解成可溶性果胶;但当
功率过高时 ,苹果皮中的果胶水解过于强烈 ,使得果胶裂解
成多糖分子 ,从而使果胶产率下降。由此可见 ,最佳超声波
功率为 600W。
图 4　超声波功率对果胶提取率的影响
Fig.4　Effectoftheultrasonicpowerontheextractionrateof
thepectin
2.5　超声波辐射时间对果胶提取率的影响　用盐酸调 pH
为 2.0,以水为溶剂 ,料液比为 1∶20,微波辐射功率为 600 W,
在其他条件不变的情况下考察超声波辐射时间对果胶提取
率的影响。由图 5可知 ,随辐射时间的延长 ,果胶提取率不
断增加;当辐射时间为 40 min时 ,果胶提取率达到最大值
(12.5%);随辐射时间的继续延长 ,果胶提取率反而下降 ,这
是因为溶液中的果胶质在较高温的酸性条件下发生了降解 ,
从而破坏了果胶的提取。因此 , 40 min为果胶提取的最佳超
声波辐射时间。
图 5　超声波辐射时间对果胶提取率的影响
Fig.5　Efectoftheultrasonicradiationtimeontheextraction
rateofthepectin
2.6　乙醇浓度对果胶提取率的影响　用盐酸调 pH为 2.0,
以水作溶剂 ,料液比为 1∶20,微波辐射功率为 600 W,辐射时
间为 40min,在其他条件不变的情况下考察不同乙醇浓度对
果胶提取率的影响。由图 6可知 ,当溶液中乙醇浓度为 60%
时 ,果胶产率最高(12.1%)。当乙醇浓度较低时 ,果胶沉淀
中水分含量相对较高 ,在干燥过程中会发生反应使颜色变
深;当乙醇浓度较高时 ,果胶沉淀中总含水量低 ,得到的果胶
色泽浅 、质量较好 ,但乙醇浓度过高 ,必然使成本增大 ,且当
乙醇浓度超过 60%后提取率反而下降。
2.7　pH值对果胶提取率的影响　以水为溶剂 ,料液比为 1∶
20,超声波辐射功率为 600 W,辐射时间为 40 min,乙醇浓度
为 60%,在其他条件不变的情况下考察不同 pH值对果胶提
取率的影响。由图 7可知 ,在 pH值为 1.8时 ,提取率达到了
最大值(12.9%)。溶液 pH值过高 ,提取时间将会延长 ,导致
果胶不稳定 ,易分解成果胶酸 ,使产率下降;溶液 pH值过低 ,
提取时间缩短 ,造成果胶进一步分解 ,且过滤时易随溶液而
滤掉 ,使产品收率降低 ,同时也使果胶色泽加深。因为酸量
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的增加会导致部分纤维素 、半纤维素分解 ,使果胶中己糖和 戊糖的含量增加 ,从而影响果胶品质。
图 6　乙醇浓度对果胶提取率的影响
Fig.6　Efectofethanolconcentrationontheextractionrateof
thepectin
图 7　pH值对果胶提取率的影响
Fig.7　EffectofpHvalueontheextractionrateofthepectin
3　结论
该研究采用单因素试验得出了超声波辅助提取苹果皮
中果胶的最佳工艺条件为:用盐酸调 pH值为 1.8,用水作为
溶剂 ,料液比为 1∶20,超声波辐射功率为 600W,辐射时间为
40min,乙醇浓度为 60%,该工艺条件下果胶提取率达到了
12.9%。利用超声波萃取法提取苹果皮果胶可大大缩短提
取时间 ,具有成本低 、工艺简便 、投资少 、提取效率高 、环境污
染小及安全无毒等优点 ,为综合利用资源及利用超声波方法
提取苹果皮中有效天然成分果胶提供了一条途径 。
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(上接第 3047页)
面积占全市总面积的 52.17%。其中 ,极重要地区占 11.98%,
重要地区占 29.21%,比较重要地区占 10.98%。通过评价 ,
明确贵港市土地生态系统功能重要区域 ,并根据各区域生态
系统的特点 ,提出相应的管制措施 ,为贵港市土地生态系统
的科学管理 、生态环境的保护和建设提供科学依据。
对于极重要地区 ,规划建立土地重要生态功能保护区 ,
加强区内自然保护区的建设和管理 ,加快对其他残存自然生
态系统的抢救 ,加大国家森林公园的保护力度 ,严格保护区
内生物安全及饮水安全 ,禁止在保护区内进行各类建设和土
地开发活动 ,强化区域生态功能。实施严格的封山育林 ,保
护和恢复天然植被 ,加强生态公益林建设 ,坚持开展退耕还
林 、植被恢复和水土流失治理 ,适度发展商品林和生态旅游 。
对于重要地区 ,限制大规模的工业和建设项目 ,禁止乱垦滥
伐 ,控制矿山企业过度开发 ,修复和改善生态系统。实施封
山育林 ,加强饮用水源保护区的保护 ,建设水土保持林和水
源涵养林 ,采用生物措施和工程措施治理水土流失 ,合理调
整产业用地结构和布局 ,建设生态产业项目。在丘陵地区 ,
发展经济果木林;在库区周围 ,根据环境适当发展生态旅游
或渔业。对于比较重要地区 ,实施封山育林 ,加大石漠化的
治理力度;加强农业开发活动的环境管理 ,推进退耕还林 、小
流域治理 、农村生态能源建设;改变耕作方式 ,实施草食动物
舍饲圈养措施 ,恢复自然植被 ,提高水源涵养和水土保持能
力;严禁陡坡垦殖和过度放牧 ,严禁乱砍滥伐树木。对于一
般重要地区 ,这部分地区主要是贵港市的平原和台地 ,耕作
程度较高 ,为贵港市的主要粮食生产区。应严格保护基本农
田 ,杜绝乱占耕地;开展土地整理 ,提高农田质量;控制农业
面源污染 ,加强农业基础设施建设 ,建设高效 、生态农业;加
强城市园林绿地系统建设 ,完善基础设施建设 ,减少城镇
污染。
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