果胶生产工艺研究进展茹正耀广东工业大学轻工化工学院09制药2班摘要：浅谈果胶及生产原理。

分析我国目前果胶生产现状，结合目前国内外生产工艺，指出我国果胶生产工艺发展前景和研究进展。

关键词：果胶生产现状生产工艺天然果胶是以原果胶、果胶、果胶酸的形态广泛分布于植物的果实、根、茎、叶中的多糖类高分子化合物,以果实中果胶的含量最高。

比如苹果、柑桔等的果实含量颇丰。

此外,胡罗卜的肉质根、向日葵[1]的花盘等也富含果胶。

目前商品果胶的原料主要是柑橘皮(含果胶30 %) 、柠檬皮(含果胶25 %) 及苹果皮(含果胶15 %) ,真正具有工业生产价值的果胶来源首推柑桔果皮和苹果榨汁废滓[2]。

另据文献报道,甘薯渣的果胶含量达31 % ,且甘薯果胶凝胶特性与苹果的相似[3]。

果胶具有良好的乳化、增稠、稳定和胶凝作用,在食品、纺织、印染、烟草、冶金等领域得到了广泛的应用。

同时,由于果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、降血脂、抗辐射等作用,还是一种优良的药物制剂基质[4] ,近年来,其在医药领域的应用较为广泛。

1.果胶生产的原理果胶在植物体内一般以不溶于水的原果胶形式存在，在果蔬成熟过程中，原果胶在果胶酶的作用下逐渐分解为可溶性果胶，最后分解为不溶于水的果胶酸。

在生产果胶时，原料经酸、碱或酶处理，在一定的温度条件下分解，形成可溶性果胶，然后在果胶液中加入酒精或多价金属盐类，使果胶沉淀析出，经漂洗、干燥和精制而成商品。

我国果胶生产现状2.果胶资源我国果胶资源丰富,柑桔皮甜菜压粕、苹果皮渣,柠檬皮渣、向日葵盘等均含有大量果胶。

已成为具有工业化生产价值的主要原料[6]。

目前国内以柑桔皮为主要原料生产果胶。

3.果胶生产技术现状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。

目前国内果胶生产多采用传统方法[7 ] ,其工艺技术路线为:原料处理→酸萃取→过滤→真空浓缩→酒精沉淀→低温干燥→粉碎、标准化→成品。

但此工艺乙醇用量大,能耗大,生产成本高。

少数企业采用盐析法,因其工艺条件要求严格,不易控制,往往使产品灰分高、溶解性差。

4.目前国内外果胶生产工艺概况4.1 预处理果胶原料的预处理各不相同。

如果是鲜皮渣应及时处理,以免原料中产生果胶酶类水解作用,使果胶产量或胶凝度下降。

先将鲜果皮搅碎至粒径2～3 mm ,将原料置于蒸气或沸水中处理5～8 min ,以钝化果胶酶的活性, 杀酶后的原料再在水中清泡30 min ,真并加热到90 ℃5 min ,压去汁液,用清水漂洗数次,尽可能除去苦味、色素及可溶性杂质[8 ]。

如果是干皮渣,在生产前,要浸漂复水,除杂后利用。

4.2 萃取果胶浸提一般有酸萃取法、离子交换法、微生物法、微波法等。

国内多采用酸萃取法,国外这几种方法都有使用。

鉴于超声波提取法是目前广泛运用于天然植物有效成分提取的一种新技术,也有人在探讨用此法来提取果胶。

4.2.1 酸萃取法水解酸的种类很多,生产中多用盐酸。

传统的无机酸提取法是:将洗净、除杂预处理好的果皮用无机酸(如盐酸、硫酸、亚硫酸、硝酸、磷酸等) 调节一定pH值,加热90～95 ℃并不断搅拌,恒温50～60 min ,然后将果胶提取液离心,分离,过滤除杂(提取用水最好经过软化处理) ,得到果胶澄清液。

该法的缺点是果胶分子在提取过程中会局部水解,反应条件也复杂,过滤时速度较慢, 生产周期长, 效率低。

据文献报导[9],在上述无机酸中亚硫酸的效果最好。

目前酸提取法正在朝着混和酸提取法的方向发展。

4.2.2 离子交换法该法的工艺流程是:将处理过的柑桔皮脱水后粉碎,再与离子交换树脂和水制成浓浆液(原料一般先与30～50 倍左右水混和,加入一定的离子交换剂,调节料浆的pH 值到1. 3～1.6) ,在搅拌下加热2 h ,过滤,分离出不溶性的离子交换剂和废渣,即得到含有果胶的滤液。

在这—流程中,酸首先可以使原果胶溶解,生成纤维素- 果胶多糖复合物;其次,酸使非水溶性大分子降解,果皮中多价阳离子溶出,阳离子交换树脂通过吸附阳离子(Mg2 + 、Ca2 + 等离子对果胶有封团作用,影响果胶转化为水溶性果胶从而加速了原果胶的溶解) ,提高了果胶的质量和提取率;最后,阳离子交换树脂可以吸附相对分子质量为500 以下的低分子物质,解除果胶的一些机械性牵绊,因而也就提高了果胶的质量和提取率。

据文献报导该法可使果胶得率上升7. 2 %～8. 56 %[10]。

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[11]。

4.2.3 微生物法坂井拓夫等经试验发现:帚状丝孢酵母及其变异株能从植物组织中分离出果胶。

其原理是把帚状丝孢酵母接种到植物组织中,经过静止、搅拌、振荡培养或者在酵母培养基中培养后,用所得的培养液或该培养液的提取物作用于植物组织中,随着微生物的生产,产生了能使果胶从植物组织中游离出来的酶,这种酶能选择性分解植物组织中的复合多糖体。

从而可有效地提取出植物组织中的果胶[12 ]。

日本的Takuo Sakai 等人就利用微生物发酵从中国蜜桔皮中萃取出了果胶,不用对原料进行处理,避免了过滤时的麻烦[7]。

采用微生物发酵法萃取的果胶相对分子质量大,果胶的胶凝度高,质量稳定,提取液中果皮不破碎,也不需进行热、酸处理,具有容易分离,提取完全,具有低消耗,低污染、产品质量稳定等特点。

从发展潜力来看,其具有广阔的前景。

4.2.4 微波提取法微波用于天然成分提取,选择性强、溶剂耗量小、操作时间短,目标组分得率高,并且能极大限度的保留分离组分的天然活性。

据文献报导,与用传统法需要60 min的方法相比,微波法不仅能在15 min内提取出果胶还使提取率提高了5 %。

此外,利用微波法提取的果胶的粘度相对较高,脱水半乳糖醛酸含量和酯化度均比用传统加热的方法高。

说明利用微波能量迅速加热对于增加果胶产量和质量有很大的潜力[13]。

我国也有利用微波法从苹果渣和马铃薯渣中提取果胶的研究[14] 。

4.3 浓缩果胶提取液中果胶含量一般为0. 5 %～1 % ,若直接沉淀、干燥,则处理量太大,生产困难大,故多采用浓缩处理,即真空浓缩,在55～60 ℃的条件下,将果胶含量提高到417 %后,再沉淀干燥。

由于真空浓缩温度一般在60 ℃左右,浓缩果胶时杂质的含量也相应提高,这样不仅果胶有降解,而且杂质之间进行相互反应,造成果胶溶液发生褐变,不但影响了果胶品质,也增加了酒精洗涤的负荷。

同时真空浓缩法能耗也高。

近年来,随着膜分离技术的进步,食品工业中也开始采用膜分离法来浓缩各类食品原料,其中超滤浓缩技术发展迅速。

在20 世纪80 年代开始,国外就出现了利用超滤法生产果胶的科研报道,并取得了很好的效果。

超滤法可将果胶液浓缩至4. 21 %,其杂质含量仅为真空浓缩的1/5 ,且占地面积少,辅助设备及一次性投资少,生产费用低[15] ,国外已用于生产中。

如果膜的污染与清洗技术能进—步完善,则有望取代真空浓缩[10]。

4.4 沉淀沉淀的方法主要有乙醇(乙丙醇) 沉淀和盐析法。

国内多用乙醇沉淀法,国外多用盐析法,或不经沉淀直接喷雾干燥。

4.4.1 乙醇沉淀法浓缩液中加入约1 倍体积的酒精,并进行机械搅拌,果胶沉淀后过滤,得到果胶滤饼,滤液进行酒精回收。

乙醇沉淀法果胶色泽好、灰分少,产品质量好,产率在20 %～30 %[16],但乙醇用量大,制备果胶量与耗乙醇量之比约为1∶7 ,且蒸气消耗量大(浓缩、乙醇回收) [17 ] ,工艺流程不易控制。

因此由于此法整个过程成本高,生产效益差。

4.4.2 盐析法采用的盐有铝盐、铅盐、铁盐、钙盐等。

果胶液可以不作浓缩处理直接进行沉淀,它是一种电荷间互相作用引起的共同沉淀过程。

盐析法省去浓缩,制备果胶量与耗乙醇量之比约为1 ∶4 , 节约乙醇35 %～40 % ,能耗低,产品色泽较浅,重金属含量低,生产周期短,工艺简单,成本大大降低,是—种经济上可行的制造方法。

但是,收率低,沉淀性状不好,且产品灰分含量高,溶解性差[17] ,产量低于8 % ,工艺条件也较难控制[16]。

5.展望目前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最在相当长的时间内仍将以每年15％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。

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。

目前我国柑桔果胶工业还相当落后，国内只有四川绵阳、浙江衢州等为数不多的几个生产厂家，生产规模也不大，其主要生产原料为柑桔皮。

国内市场所需果胶大部分从美国与丹麦等国进I=l，而国内每年数以万吨计的柑桔皮原料在提油后便被白白浪费掉。

究其原因主要有两条．a．由于国内主栽柑桔种类为宽皮柑桔，柠檬与甜橙栽培面积不大，总产量较低。

面宽皮柑桔的果胶含量较低，果胶分子量也较小，生产出来的果胶得率低，级别也不易达到标准；b．国内果胶生产工艺落后，生产成本较高，难与进口产品竞争要改变我国果胶生产现状，应从两方面着手：a．利用现有原料进行果胶工艺的改进，尽可能在抽提过程中防止果胶分子量的降减，提高果胶凝胶级别，找出一条适合于宽皮柑桔果胶生产的最佳工艺路线。

同时，根据食品低糖化的发展趋势，应大力发展低醋果胶的生产|b．从长远角度考虑．要从生产果胶的原料着手，在我国东南沿海及西南一带热量较高的地区，应大力发展柠檬与甜橙类，逐渐缩减宽皮柑桔的栽培面积这一点，对于柑桔果汁加工业同样也十分重要，这关系到我国整个柑桔业的出路。

只有加快调整我国目前的柑桔品种结构，才能从根本上解决我国柑桔果汁及果胶生产中存在的问题，也才能使我国柑桔业在世界性竞争中处于不败之地。

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