芒果皮果胶的提取

对芒果皮中黄色素和果胶提取的研究和设计摘要：本文介绍了国内对芒果皮中黄色素和果胶的提取研究，以及离子交换法和超滤法在果胶研究中的应用；结合超滤在果胶浓缩中的应用，提出了超滤浓缩芒果皮果胶的方法；并提出了从芒果皮中提取色素联合果胶的工艺设计。关键词：芒果皮；色素；果胶；提取芒果又名“望果”，是漆树科芒果属的一种热带常青树产果实，其外形和果皮颜色多样，肉质细嫩、香甜、有特殊风味，集热带水果精华于一身，被誉为“热带水果之王”。芒果生产分布于全球100多个国家，年产量超过1600万吨，资源丰富。中国是芒果主要生产国之一，分布于台湾、广东、广西、海南以及福建、云南和四川等省区。芒果除鲜食外，主要被加工成芒果饮料、芒果干、芒果罐头、果冻等，据估计，芒果皮占鲜果重的7%〜24%，芒果皮作为芒果工业化加工生产中产生的加工副产物，一般被抛弃，既造成资源的巨大浪费，又污染环境［1］。色素分为天然色素和合成色素，而天然色素安全性高，调色自然，无副作用，成为人们关注的热点，寻找安全性高的天然色素来取代合成色素已经成为食品工业发展的必然趋势。研究表明成熟芒果中的色素属类胡萝卜素，且主要成分为。湖萝卜素⑵。所以，利用芒果皮提取黄色素对于芒果皮减少环境污染、变废为宝具有重要的现实意义。果胶是一种亲水性植物胶，是以半乳糖醛酸为主的复合多糖类物质，存在于高等植物的叶、根、茎的细胞壁内，与细胞彼此粘合在一起，尤其是果实和叶中的含量多。果胶具有良好的胶凝作用，用途广泛，在国内外市场上的销量很好。本文介绍了国内对芒果皮果胶提取的传统酸提法，以及离子交换法和超滤法在果胶研究中的应用；并提出了超滤浓缩芒果皮果胶的方法；同时提出从芒果皮中提取色素联合果胶的工艺设计。1芒果皮中色素的提取方法1.1有机溶剂提取法溶剂提取法是目前从动植物中提取色素的一种常用的方法。冯璐等⑶用溶剂法对芒果皮提取黄色素，通过实验得到溶剂法最佳提取条件为：提取剂为体积分数95%乙醇，料液比1：8（g：mL），提取温度60°C,提取时间3h,提取次数为2次,浸提率为83.75%。1.2超声波技术辅助萃取超声波萃取作为一种新兴的应用技术，近年来已在某些天然成分的收集上获得广泛应用。其基本原理是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的溶出，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放，并充分与溶剂混合，利于提取；超声波的粉碎、搅拌等特殊作用，可打破植物细胞壁，以使溶媒尽快渗透到植物细胞中，溶出其中有效成分。与常规溶剂萃取相比，超声波萃取时间短、产率高、条件温和囹。胡小军等［5］在研究超声波辅助法提取芒果皮黄色素中得出的最佳条件是：95%的乙醇作为溶剂，提取时间为10min，提取功率为300W；冯璐等［6］用；超声波辅助法对芒果皮提取黄色素，最佳提取条件为：提取剂为体积分数95%乙醇，料液比1：9（g：mL），超声波功率250W，超声波处理时间30min，提取次数为2次，浸提率为87.68%。超声波辅助法提取芒果皮黄色素工艺流程为：新鲜芒果皮一沸水煮30s-45C烘干一粉碎一超声波提取一过滤一芒果皮色素一测定吸光度2芒果皮中果胶的提取方法2.1传统的果胶的提取方法果胶提取基本原理是将在植物体中的水不溶性果胶原分解为水溶性果胶，并使之与植物中的纤维素、淀粉、天然色素等分离，从而获得一定纯度的果胶。果胶生产工艺主要分预处理、萃取、浓缩、沉淀、干燥等5个步骤。其关键步骤为提取和沉淀。果胶萃取一般有酸萃取法、离子交换法、微生物法等，国内多采用酸萃取法。沉淀的方法主要有乙醇沉淀和盐析法，国内多用乙醇沉淀法。目前，国内传统的工业果胶生产方法是酸提取法，所用的酸可以是硫酸、盐酸、磷酸等。为了改善果胶成品的色泽，也可以用亚硫酸。其基本原理是利用果胶在稀酸溶液中能水解，将果皮中的原果胶质水解为水溶性果胶，从而使果胶从果皮中转到水相中，生成可溶于水的果胶。然后利用沉淀法或盐析法分离果胶，工业上常用金属盐析或有机溶剂（乙醇）沉析法提取⑺。刘爱文等［8］利用酸提取法从芒果皮渣中提取果胶，确定了最佳提取条件为：pH=2，提取时间为90min，提取温度90C。其工艺技术路线为：原料处理f酸萃取f过滤一脱色一离心一浓缩一乙醇沉淀f低温干燥一粉碎、标准化f成品传统酸提法的缺点是：提取过程中果胶分子易发生局部水解，降低了果胶的相对分子质量，影响果胶收率和质量，其提取条件对提取效果影响也较大，由于提取液粘度大，过滤较慢，生产周期长，效率低。溶剂用量大，能耗大，生产成本高。目前酸提取法正向混合酸提取方向发展［9］。2.2离子交换法在果胶提取中的应用果胶类物质可与细胞壁半纤维素等共价结合，并可通过次级键与细胞壁其他多聚体相结合。多价阳离子特别是钙离子存在时，阳离子键合引起低酯果胶类物质的不溶性，降低了高酯果胶的浸胀性。所以单纯酸法提取不能完全解除果皮中多价阳离子及其他杂质对果胶的束缚。而且果皮中多价金属离子、低分子物质和色素等经酸法处理后仍残留于果胶中，影响果胶的品质［10］。离子交换法是利用溶液中各种带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行物质分离的操作方法。因此，果胶提取时，采用酸水解同时结合离子交换树脂的方法。首先，酸可使原果胶溶解，由于酸水解纤维素；果胶多糖复合物，或者由于酸使水不溶性大分子降解，果皮中多价阳离子溶出，阳离子交换树脂通过吸附阳离子，从而加速原果胶的溶解，提高果胶的质量和得率；阳离子交换树脂可以吸附分子量为500以下的低分子物质，解除果胶的一些机械性牵绊，因而也可提高果胶的质量和得率。用离子交换法，使提取液中离子交换到树脂上，不影响果胶提取，果胶产率比用无机酸提取法高，且产品质量高，生产周期短，工艺简单，成本低，是一种经济上可行的提取方法。2.3膜分离技术在果胶浸提液浓缩中的应用超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。是通过膜的筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质截留，使这些溶质与溶剂及小分子组分分离的膜分离过程。膜孔的大小和形状对分离起主要作用，一般认为膜的物化性质对分离性能影响不大。超滤是一种新兴的技术，广泛应用于化工、食品、医药及废水处理等领域。在果胶浓缩应用上，超滤将提取得到的粗果胶提取液通过膜来达到果胶与其他物质的分离，再经过干燥即得果胶产品。与其他浓缩方法相比，膜分离浓缩技术具有能耗低，操作工艺简单，可选择性去除果胶提取液中的糖分和低聚物，无相变、无溶剂污染、容易保持生物分子的活性从而提高果胶的品质［11］。同时近年来膜材质方面的研究取得了很大进展，因此促进了超滤技术越来越多的实际应用。国内已将超滤用于纯化浓缩果胶液［12-15］，分级分离各种多糖［16-17］，效果很好。但是，将超滤用于分离浓缩芒果皮果胶，尚未见报道。因此，本文提出了用超滤浓缩乙醇沉淀法制备芒果皮果胶的方法，为以后开发芒果皮果胶提供参考。2.3.1主要材料与设备芒果皮；无水乙醇；浓硫酸；超滤设备。图1超滤系统装置图［18］1、烧杯；2、循环泵；3、入口阀；4、入口压力表；5、膜组件；6、回流压力表；7、回流阀；8、出口阀；9、出口压力表2.3.2超滤浓缩乙醇沉淀法制备芒果皮果胶工艺流程滤渣 加水t滤液 !鲜芒果果皮一清洗一切碎一热水浸泡一酸浸提一过滤一脱色，离心一超滤一一浓缩液一乙醇沉淀一洗涤一冷冻干燥一成品果胶提取液超滤法分离：选择适合膜组件，测定超滤膜跨膜压差、料液温度、料液浓度与膜通量的关系，得出合适的操作条件。3从芒果皮中提取色素联合果胶的工艺设计［19-23］虽然从中芒果皮提取色素和果胶的研究已有文献报道，但同时进行综合提取的报道尚未见。对此，本文提出以芒果皮为原料，先提取色素，后提取果胶的工艺流程设计，该法不仅可以提高原料的综合利用率，降低生产成本，而且可以提高芒果皮加工的附加值和企业的经济效益。3.1提取色素和果胶的工艺流程乙醇95%!滤液鲜芒果果皮一预处理一索氏提取-浓缩一干燥一色素I滤渣热水浸泡I过滤一滤渣I滤液脱色，离心一浓缩一乙醇沉淀一洗涤一干燥一成品原料预处理：破碎新鲜成熟芒果清洗干净，撕皮，将皮在沸水中漂烫30s(去除酶的活性，烘干后粉碎。4结论果胶和色素都是食品添加剂的重要组成成分。目前，国内对芒果皮色素和果胶的研究较少，且绝大多数停留在实验室的试验阶段，在今后随着人们对芒果皮中有效物质认识的加深，芒果皮的研究开发必然会受到人们越来越多的关注。参考文献王瑞兰，张培丽.芒果皮活性成分的萃取及其生理活性研究[J].怀化学院学报，2010，29(2)：72-74.GrossJeana.FoodScienceandTechnology[M].London:A2cademicPress,1987.冯璐，芮汉明.芒果皮中黄色素不同提取方法的比较[J].食品与发酵工业，2006,32(12)：154-157.李晓银，岳红，朱峰.天然色素提取和分析技术研究进展[J].林产化学与工业，2006，26(3)：118-122.胡小军，李敏洁，陈敏仪.芒果皮黄色素的超声波辅助提取及其稳定性的研究[J].中国食品添加剂，2010,(5)：73-77.冯璐，芮汉明.芒果皮中黄色素不同提取方法的比较[J].食品与发酵工业，2006,32(12)：154-157.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期].中国食品添加剂，2009，(3)：80-84.刘爱文，陈忻，关肖锋.从芒果皮中提取果胶的工艺研究[J].化学研究与应用，2002，14(3)：344-346.王健，黄国林.果胶生产工艺研究进展[J].化工时刊，2007,21(2)：70-73.岳贤田.国内果胶提取方法研究进展[J].安徽农业科学，2010，38(13)：6932-6933.许淑芳，刘邻渭，李元瑞.食品新技术在果胶制备中的应用[J].保鲜与加工，2005,5(2)：11-12.刘贺，徐学明，过世东膜分离方法纯化浓缩橘皮果胶溶液的研究山.食品科学，2007，28(5):146-149.仇农学，田玉霞，邓红，郭玉蓉，乔书涛.超滤法分离苹果果胶及其理化性质[J].中国农业科学，2009，42(10)：3609-3616.王熊，郭宏，郭维奇，刘宗林.膜分离技术在山楂加工中的应用[J].膜科学与技术，1998,18(1)：22-26.杨昱，徐雅琴，任建辉，崔崇士.超滤浓缩制备南瓜果胶的工艺研究J].食品与机械，2010,26(2)：115-117.姚瑞祺，刘海英，牛鹏飞，仇农学.不同分子量枸杞多糖的超滤法分离及抗氧化活性研究[J].食品工业科技，2008，29(5)：89-91.闫超，黄建城，刘昔辉，丁丽娜，廖川.超滤法提取分离甘蔗叶多糖的研究[几生物技术，2008，18(3)：49-51.田玉霞，董健，仇农学，邓红，郭玉蓉.苹果果胶膜法分离工艺研究J].食品工业科技，2009，30(8)：185-188.李建敏，刘晓红，李安.联合提取柑桔皮中精油、色素、果胶和橙皮苷[J].生物质化学工程，2007,41(1)：22-24.石梅，