冬瓜皮果胶提取及其凝胶特性研究

长 江 大 学毕业论文开题报告题 目 名 称： 冬瓜皮果胶的提取与凝胶特性研究学 院（系）：生命科学学院食品科学与工程系专 业 班 级： 食品科学与工程 30902学 生 姓 名： 邰克东指 导 教 师： 王辰辅 导 教 师：开 题 报 告 日 期 ：2012 年 11 月 11 日冬瓜皮果胶的提取与凝胶特性研究学 生：邰克东，生命科学学院指导教师：王辰，生命科学学院1 题目来源由毕业论文指导老师王辰老师指定2 研究目的和意义我国作为一个农业大国，冬瓜作为一种日常百姓生活和生产加工常用的食品原料，一直由于它独特的功效被大众所钟爱。冬瓜，又名白瓜，属葫芦科，呈圆形、扁形或长圆形，为一年生的草本，是一种药食两用的瓜类蔬菜，有降血糖、降血压、护肾、减肥、降脂、美容、护肝等功效。以前人们对冬瓜的研究仅限于对其瓜肉和瓜瓤的研究，近些年，国家大力提倡废物利用的环保理念，根据古代药物书籍关于冬瓜皮的记录，开始逐渐对冬瓜皮的药用食用价值进行开发研究。冬瓜皮在古代药物典籍中就已经以一种药材的形式出现，性甘而微寒，富含糖类、蛋白质和维生素 C，具有利水化湿的功效。果胶是植物中的一种酸性多糖物质，通常为白色或是淡黄色的粉末，略有酸味，具有水溶性，主要存在于植物的细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。鉴于其具有良好的胶凝化和乳化稳定作用，而且可以在许多水果蔬菜的果皮中大量提取，来源丰富且具有很好的可食性，因此在目前的食品生产上作为胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂和增香增效剂使用，可很好的提高食品的形态和口感。另外，由于果胶还具有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血压和抗辐射等作用，近些年，其在医药领域的研究也较为广泛。鉴于其独特的水溶性膳食纤维的地位，越来越受到研究和加工行业的重视。果胶作为一种新型、天然、功能型食品添加剂，广泛用于果酱、果冻、食品包装膜以及生物培养基等领域。在食品方面可用作胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂、增香增效剂；也可用于化妆品行业，其对保护皮肤、防止紫外线辐射、治疗创口、美容美颜都存在一定的作用；果胶还是维持身体健康的重要物质，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、肥胖症等病症有较好的疗效。果胶具有成膜的特性，因此可用于造纸和纺织的施胶剂，如用于尿不湿，可保护婴幼儿皮肤。随着近年来研究工作的深入，果胶的用途不断被开发出来，其发展潜力巨大，具有广阔的市场前景。果胶目前的提取方法大都是传统的酸处理法，具体工艺为：原料预处理过滤真空浓缩冷却乙醇沉淀洗涤干燥粉碎成品。这种提取方法有两个最关键的步骤：1、将果皮中的非水溶性果胶转变成水溶性果胶并溶解于水中；2、将水溶性果胶液分离提纯。而传统的酸处理法缺点在于果胶分子在提取过程中容易发生局部水解，降低了果胶的分子质量，影响了果胶的收率和质量，并且过滤时速度较慢，生产周期长，效率低，不利于大规模的机械化生产。果胶是一种完全无毒的天然食品添加剂,是 FAO/WHO 食品添加剂联合委员会推荐的公认安全的食品添加剂。此外,果胶也是一些药物、保健品以及化妆品不可缺少的辅助原料。资料表明,全世界果胶的年需求量近 2 万,t 据有关专家预计果胶的需求量在相当长的时间内仍将以每年 l5%的速度增长。我国每年消耗约 1500t以上果胶, 80%依靠进口,需求量与世界平均水平相比呈高速增长趋势。因此,大力开展果胶的研究与开发,探索提高果胶产量和质量的新方法和新资源,不仅能为我国食品加工领域广泛地应用优质果胶提供理论依据,而且将推动国产果胶生产的发展。目前,关于野生植物资源综合利用研究较多,例如野生火棘果中果汁、色素、果胶联产工艺的研究,为有效地利用野生植物资源提供了重要的理论基础与技术支撑,也为果胶的生产提供了新的资源。目前工业化生产过程中胶凝剂的使用很多是采用琼脂、卡拉胶和黄原胶等，加工过程中的热，冻融、搅拌、混合、均质等操作程序会对胶体产生影响，因而现在较多的是采用不同的食品胶的“互补叠加，相互作用”的原理，将几种胶体按一定的比例配合，配入适当的助凝剂，可以发挥各自的独特优势。而果胶因为其凝固速度快，预处理时间短而方便，凝胶时 pH 值较低有利于提高食品的风味和来源丰富等特点，与其上的食品胶混用，可以达到对食品口感的最大开发。此次在冬瓜皮内提取果胶并将提取出的果胶对其凝胶特性用于生产上，就是对冬瓜这种产量大，价格低的蔬菜的综合利用技术的研究，同时也是适应了目前果胶市场需求量大的现状，对于全面提升冬瓜的利用价值，促进农民增收具有一定的现实意义。3 阅读的主要参考文献及资料名称1王辰,马立安.香蕉皮果胶的提取及其对凝固型酸奶的稳定性的影响J.现代食品科技,2008,(05):459-465.2李于善，张争光，李啸，李涛，胡玉坤.果胶的提取研究J.三峡大学学报,2002,24(06):571-573.3田辉,马力.果胶的提取与分离J.中国食品添加剂，2007,(01):126-130.4耿敬章.纤维素酶辅助提取橘皮中果胶类化合物J.中国食品添加剂，2010,(05):57-61.5李胜,黄兰.纤维素酶促进菠萝皮果胶提取的研究J.热带生物学报,2011,02(02):164-166.6唐渝,陈翠娟,刘雁敏,严永恒.柚子皮中果胶提取及脱色工艺J.食品科学,1998,(11):29-31.7郭涛,王雅,马重华,黄艳.冬瓜皮果胶的提取工艺研究J.中国食品工业,2011,(10):48-49.8李鹏,朴美子,甄天元,张晶,王凤舞.营养保健型南瓜果冻的研制J.食品研究与开发,2009,30(07):66-69.9褚维元,陈红星.果冻胶凝剂的研究J.宜春师专学报,(05):59-61.10樊亚鸣,吴妙玲,孙师华,李晓,李国良,刘汝峰.亲水胶体的凝胶性能研究及新鲜水果冻布典的研制J.食品科技,2001,(02):32-33.11张孟琴,田爱琴,刘占朝,孔繁伦,张丽娜.酸解法从三叶木通果皮中提取果胶的研究J.安徽农业科学,2007,35(16):4757-4759.12李龙伟,闰锁.黄原胶与卡拉胶复配在果冻中的应用研究J.现代农业技,2009,(17):342-343.13高建华,戴思齐,刘家明,黎嘉嘉,李 敏,蔡 乔,任娇艳.六种果皮原料果胶的理化及凝胶特性比较J.农业工程学报,2012,(16):288-292.14Maria Helene Canteri-Schemin, Helosa Cristina Ramos Fertonani, Nina Waszczynskyjand Gilvan Wosiacki.Extraction of Pectin From Apple PomaceJ.BRAZILIAN ARCHIVES OFBIOLOGY AND TECHNOLOGY,2005,(48):259-266.15陈豆弟,张露,代红灵.果胶提取工艺的研究进展J.饮料工业,2012,15(02):8-10.16田三德,任红涛.果胶生产技术工艺现状及发展前景J.食品科技,2003,(01):53-55.17陈熠,熊远福,文祝友,蒋利华,祝红福,王冬妮.果胶提取技术研究进展J.中国食品添加剂,2009,(03):80-84.18林少雯.多糖胶质的国际发展趋势J.中国食品添加剂,1998,(01):27-38.19段红,曹稳根.果胶及其应用研究进展J.宿州学院学报,2006,21(06):80-83.20张斌,武杰,许晖.冬瓜资源的研究现状及发展前景J.中国食物与营养,2009,(05):19-21.4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向20 世纪末全世界果胶的年需求量达到了 27000 吨,并以每年 5%的速度增长。据不完全统计我国每年约消耗 1500 吨以上,其中从国外进口约占 80%,同世界平均水平相比,其需求量仍呈高速增长趋势。而果胶的生产商主要集中在英国、德国、法国、丹麦和瑞典等欧洲国家,亚洲国家产量极少。因此,研究果胶的生产及其应用具有重要的意义。我国果胶资源丰富，2000年我国出口水果汁16.4989万吨，冬瓜制品的生产大量应用在冬瓜肉上，大量冬瓜皮被作为工业废料而丢弃，原因在于目前国内外对冬瓜资源开发应用的研究与发展还比较缓慢，而且以冬瓜皮为原料的传统食品种类也很有限，这主要是由于它是由冬瓜这种季节性很强且易腐烂的蔬菜中产生的，且对其的研究现状还仅限于医学领域。冬瓜中膳食纤维含量很高，加工利用的潜力巨大，尤其是冬瓜皮等果肉鲜食或加工的废弃物，用来提取膳食纤维不仅能够变废为宝，而且能够提高冬瓜加工的附加值。而且随着养生理念在大众生活中开始传播时，冬瓜皮这种易得的消肿利尿的中药材开始逐渐用于食品中，利用其中的提取成分开始研发新的营养且富有独特口感的健康食品，真正做到药物与食品的有机结合。此次关于其中果胶的提取就是在秉持环保理念的基础上发掘冬瓜皮中具有独特口感的果胶，为果胶这一世界利用量极大的材料提供一个全新的原料来源，并将其运用到产品的研发中，找到人们舌尖上那份最适的满意。5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路1、主要研究内容以及需要重点研究的关键问题：将冬瓜皮中的果胶高效提取出来，对其凝胶性进行检测并运用到果冻的制作中，以探寻其凝胶特性在食品中的作用。如何能摒除传统酸处理法对果胶提取的低效以及所提取的果胶与其它食品胶按如何的配比可以使果冻具有很好的口感。2、解决思路：目前提取果胶的方法有很多，可以将方法之间相互叠加，反复提取，利用各提取方法之间的相互优势，减少在对冬瓜皮果胶提取过程中的损失，这就需要控制好各提取方法的最适条件且各处理方法条件不能冲突，找到最适条件。将得到的果胶测其理化性质后，根据其优势，运用和其他不同的几种食品胶的不同配比，制作果冻，通过食用得到最适配比，适当时与市售果冻做对比，利用市售产品的优势找出改进方法。（1） 、原料预处理：称取一定量新鲜的冬瓜皮置于烧杯中，加一定量的水加热至 90，保温 10min，再将冬瓜皮切成 3-5mm 大小的颗粒，再用 50左右的热水漂洗，洗涤水变为无色为止，除去原料中的苦涩物质、色素以及残余的糖酸等杂质并烘干备用。（2） 、果胶的提取：首先采用传统酸法处理，将之前处理过的冬瓜皮粉末颗粒在盐酸中，置于高温水浴条件下进行酸解处理后趁热过滤，之后将滤液以每100mL 溶液加 2g 活性炭，在 60下搅拌 20min，然后进行抽滤，滤渣用酶处理法进行二次提取。最后用醇沉淀法将两次处理所得的滤液用 1.5 倍 95乙醇处理使果胶沉淀析出，用玻璃棒轻轻搅拌，而后静置 20min，果胶呈絮状析出。醇析后过滤取果胶，放入鼓风干燥箱中，于 55 烘干称重。鉴于在这两种方法中传统酸处理占据主体地位，所以为了取得较好的提取效果，对酸处理提取进行正交试验设计，选择温度、时间、pH 值、固液比为考察因素，以果胶得率为指标。采用正交表进行正交试验，以确定果胶提取的最佳工艺参数，并用 DPS 进行方差分析。表 1 酸提取正交试验设计水平 温度 时间 PH 固液比123（3） 、对提取的果胶进行黏度、弹性、凝结时间和温度等特性进行测定。A、果胶定性鉴定. 取果胶 1g，加水 40mL，不断搅拌，观察是否呈粘稠装液体。取果胶 0.1g，加水 50mL，再加乙醇 20mL，不断搅拌，观察是否出现悬浮絮状沉淀。取果胶 0.4g，加水 30mL，加热并不断搅拌，使果胶完全溶解。加蔗糖 36.5g，继续加热浓缩至 54.7g，倒入含有 12.5%柠檬酸溶液 0.8mL 的烧杯中，冷却后观察是否呈柔软而有弹性的胶冻。B、粘度测定。1、温度对果胶粘度的影响。分别配置 1%浓度的冬瓜皮果胶，测定在 60，70，80，90，100条件下的粘度。2、浓度对果胶粘度的影响。分别配置 0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%的冬瓜皮果胶，测定其粘度。C、果胶弹性的测定用实验室相应的质构仪即可测定，凝结温度的测定采用TEEPOL 法。具体过程是：将实验溶液注入一组浸入沸水浴的试管中，关掉热源，然后随温度下降观察试管。试管组中的一支试管底部形成凝胶时的温度即为凝结温度。凝结时间为从开始注入液体到液体逐渐变黏稠而能阻止颗粒运动所耗用的时间。（4） 、利用果冻的制作，将提取到的冬瓜皮果胶与琼脂以不同的配比和量的多少进行单因素试验以确定复配胶的复配比例。果胶与琼脂比例按1：6、1：7、1：8、1：9、1：10、1：11、1：12 进行复配，添加量为果冻总量的 1.0。接着是复配胶添加量的确定：果胶与琼脂总量按果冻总量计，分别为：0.8(配比做 1：10 与 1：7 进行对比)，0.9(1：10 与 1：8)，1.0(1 ：10 与 1：9) ，1.1(1：10) ，1.2(1：10 与 1：11)，1.3(1 ：10 与1：12) 。其他因素分别为：柠檬酸 0.1，白砂糖 15，果汁 5。然后以复配胶、白砂糖、柠檬酸和果汁为因素进行正交实验，通过对产品的感官评定与正交分析，得出最佳配方。表 2 复配胶、白砂糖、柠檬酸和果汁添加因素正交试验设计水平 复配胶（%) 白砂糖(%) 柠檬酸(%) 果汁(%)123（5） 、操作要点白砂糖加适量水加热溶解、过滤备用。将果胶和琼脂干混均匀后，加入约20 倍体积水中，加热搅拌，保持温度在 80左右，溶胶 15min 左右，使胶完全溶解，并且在加热快结束时将溶胶加入料液。柠檬酸先用少量水溶解，由于它会使糖胶 pH 值降低，影响果冻胶体成型，操作时料液冷却至 70左右时再加入柠檬酸，搅拌均匀，以免造成局部酸度偏高。将调配好的料液保持在 85的水浴中 15min 进行杀菌。杀菌过的料液趁热进行罐装，密封后倒置。然后将其自然冷却或放入 40保鲜柜中冷却至 28左右，翻转使之