果胶的提取与果胶含量的测定

果胶的提取与果胶含量的测定一、引言果胶广泛存在于水果和蔬菜中，如苹果中含量为0.7—1.5%（以湿品计），在蔬菜中以南瓜含量最多（达7%-17%）。果胶的基本结构是以α-1，4苷键连接的聚半乳糖醛酸，其中部分羧基被甲酯化，其余的羧基与钾、钠、铵离子结合成盐。在果蔬中，尤其是未成熟的水果和皮中，果胶多数以原果胶存在，原果胶通过金属离子桥（比如Ca2+）与多聚半乳糖醛酸中的游离羧基相结合。原果胶不溶于水，故用酸水解，生成可溶性的果胶，再进行提取、脱色、沉淀、干燥，即为商品果胶。从柑橘皮中提取的果胶是高酯化度的果胶（酯化度在70%以上）。在食品工业中常利用果胶制作果酱、果冻和糖果，在汁液类食品中作增稠剂、乳化剂。二、实验材料、试剂与仪器材料：桔皮，苹果等；试剂：0.25%HCL，95%乙醇（AR），精制乙醇，乙醚，0.05mol/LHCl，0.15%咔唑乙醇溶液，半乳糖醛酸标准液，浓硫酸（优级纯）仪器：分光光度计，50mL比色管，分析天平，水浴锅，回流冷凝器，烘箱等三、实验步骤（一）果胶的提取1、原料预处理：称取新鲜柑橘皮20g（或干样8g），用清水洗净后，放入250mL容量瓶中，加水120mL，加热至90℃保持5-10min，使酶失活。用水冲洗后切成3～5mm的颗粒，用50℃左右的热水漂洗，直至水为无色、果皮无异味为止（每次漂洗必须把果皮用尼龙布挤干，在进行下一次的漂洗）。2、酸水解提取：将预处理过的果皮粒放入烧杯中，加约60mL0.25%HCL溶液，以浸没果皮为宜，调pH至2.0～2.5，加热至90℃煮45min，趁热用100目尼龙布或四层纱布过滤。3、脱色：在滤液中加入0.5～1.0%的活性炭，于80℃加热20min，进行脱色和除异味，趁热抽滤（如抽滤困难可加入2%～4%的硅藻土作为助滤剂）。如果柑橘皮漂洗干净萃取液为清澈透明则不用脱色。4、沉淀：待提取液冷却后，用稀氨水调pH至3～4。在不断搅拌下加入95%乙醇溶液，加入乙醇的量约为原体积的1.3倍，使酒精浓度达到50%～65%。５、过滤、洗涤、烘干：用尼龙布过滤（滤液可用蒸馏法回收酒精），收集果胶，并用95%乙醇洗涤果胶2～3次，再于60～70℃干燥果胶，即为果胶产品。（二）果胶含量的测定果胶含量的测定包括重量测定法和咔唑比色法。#1、重量法测定果胶含量原理：原料先用乙醇回流加热以除去非果胶成分（可溶性糖、脂肪、色素等），并用乙醇、乙醚洗涤数次，风干乙醚后的样品，再提取果胶，以相应的沉淀剂使果胶物质沉淀析出，干燥，即得到果胶产品。果胶沉淀剂可分为电解质沉淀剂（如氯化钠、氯化钙等）和有机溶剂沉淀剂（如酒精、丙酮等）两类。前者适用于低酯化度（20%～50%）果胶的沉淀，沉淀前还需以0.1mol/LNaOH溶液对果胶进行皂化；后者适用于高酯化度（50%以上）果胶的沉淀，并随着酯化度升高，所需有机溶剂的浓度加大（如上以柑橘皮为原料提取的果胶）。总果胶提取与水溶性果胶的区别：总果胶需用酸水解提取（如上桔皮果胶的提取），再沉淀全部果胶；水溶性果胶则直接用热水提取。两类沉淀剂所沉淀的果胶含量的计算方法：经沉淀所得的果胶，干燥后称重，再计算出原料中的果胶百分含量。若以有机溶剂作沉淀剂，产品主要为高酯化度的果胶；若以钙盐作沉淀剂，则沉淀产品为果胶酸钙，计算时需换算成果胶酸含量，由果胶酸钙换算成果胶酸的系数为0.9233，如下式：式中：m—果胶酸钙的质量（g）；W—提取用原料质量（g）；0.9233—果胶酸钙换算成果胶酸的系数，其依据为果胶酸钙的实验式C17H22O16Ca，式中Ca含量7.67%，果胶酸含量为92.33%。2、咔唑比色法测定果胶含量（1）原理果胶经水解，其产物半乳糖醛酸可在强酸环境下与咔唑试剂产生缩合反应，生成紫红色化合物，其呈色深浅与半乳糖醛酸含量成正比，由此可在530nm波长下比色测定。（2）仪器与试剂仪器：分光光度计，50mL比色管；试剂：精制乙醇，乙醚，0.05mol/LHCl，0.15%咔唑乙醇溶液，半乳糖醛酸标准液，硫酸（优级纯）①精制乙醇的制备：取无水乙醇或95%乙醇1000mL，加入锌粉4g，硫酸（1:1）4mL，在水浴中回流10小时，用全玻璃仪器蒸馏，馏出液每1000mL加锌粉和氢氧化钾各4g，重新蒸馏一次。②0.15%咔唑乙醇溶液的配制：称取化学纯咔唑0.150g，溶解于精制乙醇中并定容到100mL。咔唑溶解缓慢，需加以搅拌。③半乳糖醛酸标准溶液：称取半乳糖醛酸100mg，溶于蒸馏水中并定容至100mL。用此液配制一组浓度为10～70μg/mL的半乳糖醛酸标准溶液。（3）操作步骤：A、提取果胶同重量法。原料→热乙醇回流钝化酶、去杂→提取（酸解提取总果胶或热水提取水溶性果胶）→果胶提取液、定容。B、标准曲线的制作取8支50mL比色管，各加入12mL浓硫酸，置冰浴中，边冷动边缓慢地依次加入浓度为0、10、20、30、40、50、60、70μg/mL的半乳糖醛酸溶液2mL，充分混合后，再置冰浴中冷却。然后在沸水浴中准确加热10min，用流水速冷至室温，各加入0.15%咔唑试剂1mL，充分混合，置室温下放置30min，以0号管为空白在530nm波长下测定吸光度，绘制标准工作曲线。C、样品果胶含量的测定取果胶提取液，用水稀释到适当浓度（在标准曲线浓度范围内）。取2mL稀释液于50mL比色管中，按标准曲线制作方法操作，测定吸光度。对照标准曲线，求出稀释的果胶提取液中半乳糖醛酸含量（Cμg/mL）。D、结果计算式中：C—对照标准曲线求得的果胶提取稀释液的果胶含量（μg/mL）；V—果胶提取液原液体积（mL）；K—果胶提取液稀释倍数；W—样品质量（g）；106—质量单位换算系数。E、注意事项①糖分存在会干扰咔唑的呈色反应，使结果偏高，故提取果胶前需充分地洗涤除去糖分；②硫酸浓度直接关系到显色反应，应保证标准曲线、样品测定中所用硫酸浓度一致；③硫酸与半乳糖醛酸混合液在加热条件下已形成呈色反应所必须的中间产物，随后与咔唑试剂反应，显色迅速、稳定。