香蕉食品中果胶的提取与生物活性生产

香蕉食品中果胶的提取与生物活性生产

香蕉是亚热带和亚热带水果的主要种类，在中国南方的粮食产量中有很大的提高。香蕉属于跃变型果实,难以长期保藏运输,随着产量的增加,种植风险剧增。因此在产地进行深加工,生产各种香蕉食品应运而生,并已形成小规模的产业化。可是在生产香蕉食品的同时,产生了大量的香蕉皮(占果实重量的30%左右),大量的香蕉皮得不到及时处理,就要对环境造成污染给生产带来负面的影响。经研究发现香蕉皮中营养成分丰富,含有大量的果胶、低聚糖、纤维素、半纤维素、木质素等膳食纤维,还含有蛋白质、水溶糖分、脂肪、多种维生素和多种无机盐等营养成分,Ca、Mg、P、K的含量非常丰富,它可以用来制备饲料、果胶、膳食纤维等。因此香蕉皮极具有开发利用价值,对它的研究国内外都刚刚兴起。香蕉皮利用的开发,既可变废为宝保护环境,又可提高香蕉加工企业的经济效益。1目前的研究1.1果胶的提取工艺果胶是一种具有生理活性的多糖衍生物。果胶广泛的存在于植物的果实、根、茎、叶中,经研究发现,新鲜香蕉皮中的果胶含量3.5%左右。从香蕉皮中提取果胶的研究比较早,其提取方法主要是酸醇沉淀法。果胶生产的工艺比较复杂,关键在于果胶的萃取与沉淀两步,其基本原理是利用果胶在酸性溶液中的可溶性,将果胶从植物组织中萃取出来,利用果胶不溶于乙醇等有机溶剂的性质,将果胶沉淀析出,再进行相关的后处理工序,可得到成品果胶。其工艺过程如下:用该工艺生产果胶的产率为2.9%,果胶质量符合GBn245-85的要求。从香蕉皮中提取果胶虽然得到了果胶,但是在生产过程中产生了大量的废渣、废液,处理不好就要对环境产生影响,这也是制约该项技术的关键因素。1.2香蕉皮的利用尼日利亚Bendel大学生物系的科研人员,以香蕉皮为原料,应用葡萄汁酵母,在含有硫酸铵的培养基内,生产出饲料添加剂——微生物菌体蛋白。因香蕉皮是一种富含能量的碳水化合物,用来生产微生物菌体蛋白,既能降低生产成本,又能解决环境问题,其产品在饲料添加剂市场,富有竞争力。在最佳发酵条件下,用香蕉皮生产微生物菌体蛋白,菌体产量、菌体蛋白和菌体粗蛋白分别达到4.98g/L、0.89g/L和2.90g/L。菲律宾明达苏岛大学营养家们,对香蕉皮的利用进行了研究。他们先将香蕉皮切成碎片,然后在阳光下晒干,此时水分含量约为14%,再用碾子将香蕉皮碾成香蕉皮粉(BPM),将香蕉皮粉加入到新鲜肉仔鸡饲料中作为一种饲料组分,进行肉仔鸡饲喂试验,他们将45只科布罗肉仔鸡分设三个重复试验组,每试验组分成5个试验小组,每小组3只鸡,Ⅰ～Ⅴ小组香蕉皮粉的添加量分别为0%、5%、10%、15%和20%,试验期为42天,在前21天饲喂常规饲料,22-42天饲喂试验饲料,每日称重,试验结果表明,饲喂10%BPM组,日增重和最后体重最高,分别为37.95克/天和1308.9克,而饲喂15%和20%BPM组,效果不理想。20%BPM组最后体重仅为1195.5克,这可能是饲料中BPM含量较高而使日粮中粗蛋白质水平较低所致,此外,鸡只的饲料消耗量,随着BPM水平升高而升高,这主要是随着日粮中BPM含量增高,饲料营养水平降低引起的。21-42日肉仔鸡饲料摄入量,每只鸡试验期饲料摄入量,对照组和20%BPM组分别为2143.8克和2397.7克。饲料转化率,10%BPM组显著高于15%、20%BPM组(P<0.01),而0%,5%和10%BPM组间差异不显著,最高饲料转化率为3:1,最低饲料转化率为3.73:1,因此,饲料加入10%BPM最为理想。1.3ph值对吸附量的影响国外用廉价的香蕉皮和桔子来处理含有重金属的污水,在含有Cu2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,和Pb2+污水中,其金属离子的浓度在5-25mg/L的范围内可在30℃的条件下进行吸附。在相同的吸附条件下,吸附金属离子的量有所不同,其所顺序是:Pb2+>Ni2+>Zn2+>Cu2+>Co2+。吸收金属离子的总量与污水的PH值有关,PH值增加了吸附量随之增加,其相关性可以通过实验得到证实。在生产纤维素的废水中应用香蕉皮吸附Pb2+,在PH值为5.5时,每克香蕉皮吸附量可达7.97mg/。因此香蕉皮在污水的处理上也有很强的竞争力。2在开发中的应用研究2.1香蕉皮的制备经研究发现香蕉皮中含有大量的果胶、低聚糖、纤维素、半纤维素、木质素等膳食纤维,还含有蛋白质、脂肪、无机盐等其他营养物质,因此它可以用来制备多功能膳食纤维的食品添加剂。把香蕉皮制成多功能膳食纤维的食品添加剂,既可变废为宝保护环境,又可为人们的保健提供廉价的膳食纤维,并能提高香蕉加工企业的经济效益。新鲜香蕉皮→热水洗净→离心甩干→微波干燥→粗粉碎→精粉碎→过筛→产品。①香蕉皮的选择,选择新鲜、外表没有褐变的香蕉皮。②将香蕉皮置入90～100℃的热水中冲洗5min。③取出香蕉皮,用离心机甩干,除出去表面水分。④取出甩干后的香蕉皮,用表面皿盛取,置入微波炉内干燥3～4min。⑤把干燥好的香蕉皮先进行粗粉碎,然后再进行精粉碎。⑥将粉碎后的粉末用20目的标准筛过筛,通过筛的粉末即为产品,未过筛的再与下批进行粉碎。该多功能膳食纤维添加剂除了含有大量的膳食纤维,还含有蛋白质(1.8%)、水溶糖分(0.53%)、脂肪(0.59%)多种维生素和多种无机盐等营养成分,Ca、Mg、P、K的含量非常丰富。因为本方法在制备过程中香蕉皮中的营养成分基本没有损失,克服了在膳食纤维提取过程中蛋白质、糖分、多种维生素和多种无机盐等营养成分大量损失的缺点。因而该产品可以作为多功能膳食纤维的食品添加剂来使用。2.2膳食纤维的提取香蕉皮的主要成分是膳食纤维,另外还含有粗蛋白、脂肪、糖类以及钾、钙、铁等十多种无机元素,适合用于提取香蕉皮膳食纤维的方法有碱法和酶法,碱法的工艺过程主要是先用淀粉酶将淀粉及水溶性糖类物质分解,其次用碱分解蛋白类物质,再加入适量的酸进行中和,干燥后即可得到总的膳食纤维;酶法主要是经过两次酶解分解掉淀粉等糖类物质和蛋白质类物质,用过滤方法分离水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维,水溶性膳食纤维再用乙醇沉淀的方法获得。这样可以分别得到水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。而且,酶法所得产品要比碱法具有很大的优势。从香蕉皮提取膳食纤维,既可提高企业的经济效益,又可改善环境状况,实现变废为宝。2.3沼气的使用香蕉皮也可与香蕉加工厂的废水一起作为生产沼气的原料,生产的沼气可作为食品加工厂锅炉燃料,沼气渣又可作为种植