果胶提取的现状及发展前景研究综述

果胶的提取现状和发展前景研究摘要：果胶是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。本文综合概述了果胶的结构、性质、作用、提取的方法和发展前景,简单介绍了它们的应用领域。关键词：果胶；提取；前景引言：果胶是植物中的一种酸性多糖物质，它通常为白色至淡黄色粉末，稍带酸味，具有水溶性，工业上即可分离，其分子量约5万一30万，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。在食品上作胶凝剂，增稠剂，稳定剂，悬浮剂，乳化剂，增香增效剂，并可用于化妆品，对保护皮肤，防止紫外线辐射，冶疗创口，美容养颜都存一定的作用。因而果胶有着广泛的应用。一、果胶的性质及来源果胶(Pectin)是一组聚半乳糖醛酸。在适宜条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化（甲酯化，也就是形成甲醇酯），其主要成分是部分甲酯化的a(l,4)一D一聚半乳糖醛酸。残留的羧基单元以游离酸的形式存在或形成铵、钾钠和钙等盐。不同的蔬菜，水果口感有区别，主要是由它们含有的果胶含量以及果胶分子的差异决定的。柑橘、柠檬、柚子等果皮中约含30%果胶，是果胶的最丰富来源。二、果胶在我国的发展现状果胶作为胶凝剂广泛用于生产果酱、果冻、果脯、蜜饯、软糖、焙烤食品与饮料中，还可作为增稠剂和稳定剂添加于果汁、乳制品中。随着现代工业的发展，果胶在各领域的需求量越来越多，我国每年消耗果胶3000吨以上，进口果胶约占80%，由于进口果胶的价格高于国产果胶，国产果胶成了国内众多企业的期盼，因此大力开发果胶生产新工艺，利用我国丰富的果胶资源，生产出优质果胶，满足国内外市场需求已显得极为迫切。果胶生产工艺主要分预处理、提取、浓缩、沉淀、干燥等5个步骤，其关键步骤为提取和沉淀。目前国内果胶生产多采用传统方法。提取过程主要采用酸提取法，辅之于微波、超声波处理等辅助手段提取。沉淀方法主要是醇沉法和盐析法。整个工艺方法的缺点是乙醇使用量大，其中醇沉法工艺生产1吨果胶需消耗7吨乙醇；盐析法可使乙醇用量下降至4吨，但生产成本仍较高，且产品产量低，沉淀性状不好,灰分含量高，溶解性差，工艺条件也较难控制。三、果胶提取新型方法的研究（一）甘薯果胶酸提取工艺的研究目前，我国甘薯加工主要集中在提取淀粉，制作粉丝、粉条等粗加工领域，在生产过程中，每天都要产生大量的废渣。鲜薯渣中含水量高达80%，不易贮存、运输，腐败变质后产生恶臭，如果直接排放将会造成严重的环境污染。国外多以柑橘皮、柠檬皮渣、苹果皮渣等为原料生产果胶，目前我国食品行业主要从柑橘皮渣、苹果渣中提取和生产果胶，但尚未有从具有高果胶含量的甘薯渣中提取和生产果胶的报道。资料表明，甘薯渣中至少有20%～30%的果胶物质。本研究立足于当前我国果胶生产的实际情况，以及丰富甘薯渣资源的现状，以简化果胶生产工艺、降低生产成本为目的，对甘薯果胶[1]的提取工艺进行优化分析和讨论，以期确定最佳提取工艺。（二）酶法制备低甲氧基果胶的工艺研究果胶是一种植物多糖,其基本组成是部分甲酯化的半乳糖醛酸,通常按甲氧基含量分为两大类:甲氧基含量高于7%的高甲氧基果胶和低于7%的低甲氧基果胶。工业化高甲氧基果胶[1]生产原料主要是柑桔和苹果的皮渣,低甲氧基果胶[1]的生产是由高甲氧基果胶在一定条件下脱酯得到。果胶的用途很广,70%用作食品添加剂,两类果胶的最大区别在于胶凝机理不同。高甲氧基果胶只能在可溶性固形物高于55%和狭小的pH范围(3.0左右)才能胶凝,主要用于高糖食品的生产。低甲氧基果胶只需较低的糖浓度甚至无糖条件下,就能在Ca2+或其它二价阳离子体系中形成凝胶。为满足肥胖和糖尿病人等的需要,可制成低热量的食品,这使低甲氧基果胶的需求量越来越大。目前国内只有高甲氧基果胶的生产技术,低甲氧基果胶加工技术尚不成熟,只有1～2家企业报道有低甲氧基果胶产品,但年产量不到100t,而对它的需求日益迫切,需从国外进口。低甲氧基果胶的生产技术完全被美国、德国、瑞士等垄断。针对低甲氧基果胶技术和市场现状,很有必要对它的生产技术进行系统化研究,填补国内空白。低甲氧基果胶的制法主要有酸法、碱法、酶法等,其中酶法脱酯与酸法脱酯相比较,可简化工艺流程和设备,提高生产效率;与碱脱酯法相比较,其优点是工艺易于控制,能更好地保持产品的胶凝度。以新鲜橙皮为原料,通过加内源酶激活剂激活原料中固有的果胶酯酶(PE)来制备低甲氧基果胶,为进一步的工业化生产打下基础。（三）离子交换法制备果胶其基本方法均为在果胶提取过程中加入一定量的离子交换[1]树脂，解除Ca2+、Mg2+的封闭作用，以提高果胶收率，并没有将离子交换法[1]应用在除杂脱色阶段。针对这一情况，本实验在传统酸提工艺的基础上，根据醇沉法生产果胶的工艺原理，利用果胶分子量大不与某些树脂交换的特点，研究出离子交换法生产果胶的新工艺。新工艺不仅解决了果胶生产中乙醇用量大的问题，同时也保证了果胶的质量。果胶产品将喷雾干燥所得果胶产品与传统方法(醇沉法)所得果胶的各项指标进行比较，发现新工艺制备的果胶主要性能指标和收率均优于传统方法。新工艺克服了传统工艺大量使用乙醇的弊端，仅与生产中使用酒精较少的盐析法相比每吨产品就少消耗4吨酒精，产出的果胶纯度高，溶解性好，整个工艺简洁，生产成本相对低，具有广阔的工业应用前景。（四）果胶酶近10年来,关于果胶酶[1]分子生物学的研究取得了重大进展,从11个真菌属克隆了50个以上的基因并进行了测序,并对果胶酶基因的结构、功能、调控、转录、翻译及后加工等方面进行深入探讨。因为果胶酶家族中内切酶工业价值最大,所以,果胶酶的分离纯化研究也主要集中在内切酶,基因工程研究也首先在内切酶上获得进展。目前酶制剂的研究多集中在纤维素酶和淀粉酶上,对饲用果胶酶并没有进行深入的研究。果胶酶可为其它酶的酶解反应提供作用底物,其作用在酶解反应开阶段显得尤为重要。在目前的复合酶制剂中,果胶酶与其它酶类相比,单位酶活力相对较高,且都取得较好的应用效果。由于复合酶内部存在互作效应,不同配或不同浓度的复合酶产生的效果可能有很大差异,因此为充分发挥复合酶制剂的作用,亦应考虑果胶酶与其它酶类的协同效应。在发酵生产饲用复合酶时,果胶酶活性应为一个指标,采用果胶酶发酵条件优选结果作为复合酶制剂研制的工艺条件。在动物生产上复合酶制剂的作用显然要大于单体酶,但单体酶作用效果的研究毫无疑问将直接对复合酶的研究起指导作用。粗酶制剂在生产上的应用效果基本上已经得到肯定,但为进一步发挥其作用效果或提高其应用价值,就有必要更清楚地了解单体酶的作用机理。目前复合酶制剂发酵生产工艺主要针对菌种的选育和生产工艺参数的优化,而缺乏足够的数据来确定发酵终产品的目标特性,这也直接约束着发酵产品的使用范围和效果。这些都需要进一步深入研究。四、果胶的发展前景果胶是在食品、医药和其它工业中应用的重要多糖之一，在国内市场需求量很大，销路很好，且生产果胶的生物资源丰富，具有极高的经济潜力。2000年我国出口水果汁16,4989万吨，其中绝大多数为苹果汁，仅以这部分按榨汁后皮渣占果实的45%计算，果渣约有12-13万吨，如果能利用其中1万吨，以得率12%计，产果胶1200吨，足以满足国内市场，按市场最低价格10万元一顿计，可为国家节省外汇至少1.2亿元。而我国的果胶生产尚处实验阶段，而且还未有从韧皮纤维原料蒸煮废液中提取果胶的先例，故仍在探索先进的果胶提取工艺，以能从其废液中提取出果胶，具有重大的经济效益及社会效益。参考文献：【1】郝利平主编.食品添加剂.中国农业出版社.2004.【2】陈熠,熊远福,文祝友,蒋利华,祝红福,王冬妮等.果胶提取技术研究进展.中国食品添加剂试验研究，2008年10月.【3】彭凯，张燕，王似锦，廖小军，胡小松等.微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响。农业工程学报.2008年7月.【4】邓红,李小平,史红兵等.苹果渣提取果胶的沉淀条件研究.陕西师范大学学报(自然科学版).2002年12月.【5】李鹏,范桂侠,隋世强等.果胶的提取和应用.科技信息.2009年.