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水果副产物中果胶提取及应用研究进展

苏一凡 张岩
  
数字媒体号
2023年16期
天津天狮学院食品工程学院

摘要:果胶是一种主要存在于植物组织内的酸性大分子多糖,具有特定的活性功能,还因其优良的凝胶、增稠、乳化及稳定作用而在食品、保健品、化妆品等领域广泛应用。本文结合近几年的研究成果概括了水果副产物中果胶提取工艺及相关应用研究进展,旨在为水果副产物的综合利用提供依据。

关键词:水果副产物;果胶;提取工艺

我国是水果生产大国,因水果原料季节性强且易腐,在加工过程中会产生大量果皮、果渣等副产物,若不充分利用会增大环境污染。近年来我国积极推进果蔬类副产物的综合利用,推行绿色生产,目前已初步实现部分水果副产物的资源化多层次利用,既增加了附加值,提高了经济价值,又减少了环境污染,实现变废为宝、化害为利、减损增效。在此背景下很多学者致力于水果副产物中果胶提取、分离工艺的研究,为进一步满足市场对果胶的需求进行了积极探索。本文对水果副产物的果胶提取工艺及应用研究进展进行总结。

一、果胶提取工艺研究进展

果胶是植物细胞壁中的一种酸性活性多糖,以原果胶、果胶、果胶酸的形态广泛存在于植物的各个组织内,细胞初生壁和中胶层中富含果胶物质,起着黏结细胞的作用。在水果成熟过程中上述三种形态的果胶物质同时存在,不同成熟期含量会有所不同,对调控细胞壁的完整性、孔隙度、果实的硬度等具有重要意义[1]。

目前可提取果胶的原料很多,提取方法主要有酸提法、盐析法、离子交换法、微波萃取法、超声波辅助法等。基本工艺流程包括提取、浓缩、沉淀、分离、纯化、干燥等。

蒋治卫等以六盘水的红心猕猴桃果皮为原料,以草酸铵为溶剂提取,以果胶提取率为指标进行实验设计,用时短、成本低、操作简单、提取率高。最佳提取条件为草酸铵质量浓度1.2%、提取温度80℃、提取时间3.0h、料液比25:1,红心猕猴桃果皮果胶的提取率为12.95%。

严汉彬等以超声波辅助酶法提取百香果果皮果胶,操作简单、提取率高,且化学品用量少。经正交实验优化果胶提取工艺条件,即纤维素酶添加量(质量比)0.4%,超声处理35min、超声处理温度为45℃,百香果果皮果胶的提取率为3.22%,提取的果胶品质好。

沈锐等采用酸提醇沉法从火龙果皮中提取果胶,并评价果胶理化性质。经正交设计和响应面优化确定最佳工艺为液固比39:1(mL/g),溶液pH4.0,提取105min,提取温度51℃,火龙果皮果胶得率为35.41%。

盐析法提取果胶具有提取成本低、技术简单和产品质量好等特点。张影等优化了盐析法提取芒果皮果胶工艺条件,以果胶得率为评价指标确定提取工艺条件为酸解液pH 3.0,酸解温度95 ℃,盐析液pH 5.0,盐析温度40 ℃,在最佳工艺条件下,芒果皮果胶的得率为11.30%,与醇沉法相比克服了乙醇用量大、耗时长的弊端。

二、果胶的应用研究进展

天然植物果胶广泛应用于食品、纺织、烟草、印染、冶金等领域。随着研究技术的提高,对于水果副产物中果胶的功能活性研究也愈发深入,可以预见其在未来的生产应用中存在广阔的前景。

1.在食品领域的应用

(1)添加剂

果胶作为一种天然食品添加剂,对食品的品质形成发挥着不可或缺的作用[2]。其中,低酯果胶的胶凝特性适用于生产低糖果酱、果冻、酸奶或其他无糖保健食品[3]。苹果果胶可添加到面粉中,提高面团韧性,从而满足产品的特需要求[4]。江杨研究了苹果、山楂果胶对发酵乳制品的影响,AP和CP-A在添加量为0.1%时对发酵乳的质地提升效果最佳。FHP和SHP在最大添加量为0.2%时,发酵乳制品取得最高的凝胶强度和稠度,且对酸奶品质的提升以SHP的效果最为明显,FHP只在较高添加量下才能提高发酵乳的质地品质[5]。由璐[6]等在山楂超微果粉和牛乳中加入果胶低聚半乳糖醛酸,制出的酸奶光滑细腻、酸甜适中,风味浓郁。

(2)可食性薄膜

果胶还用来制作可食用薄膜,在水果表层形成屏障,调节气体环境,阻碍水分的迁移和损失,降低微生物的侵染速度,是有效贮藏保鲜技术[7]。赵宏霞从芒果皮中提取果胶,利用果胶的胶凝作用,制备果胶-壳聚糖可食性复合膜,实验结果表明果胶添加量为40%,甘油添加量为40%时,膜的性能较好[8]。张晶莹等从橙皮中提取果胶,制备可食性保鲜膜,证明橙皮果胶可食性保鲜膜对冷鲜猪肉的保鲜效果比PE塑料保鲜膜的效果好[9]。

2.在医药领域的应用

(1)免疫作用

果胶多糖能够刺激并促进免疫细胞因子的分泌,激活免疫调控相关通路,提高机体的免疫能力[10]。高凡等从紫色百香果果皮中提取果胶,并研究了以漆酶催化合成的百香果高酯果胶(PFP)、香豆酸、阿魏酸,结果表明酚酸可赋予PFP衍生物优良的体外抗氧化活性和免疫活性[11]。

(2)抗肿瘤作用

天然果胶作为一种膳食纤维,可被肠道微生物分解、发酵利用,改善肠道微环境,降低罹患结肠癌的风险。研究发现改性柑橘果胶具有抗肿瘤作用,张雯珺等从柑橘橘络中提取的小分子果胶,用不同浓度的LCP(0.75、1.5和3.0 mg/mL)处理NSCLC PC-9细胞72h后,诱导细胞发生显著凋亡,并具有浓度依赖性[12]。

(3)降血糖作用

医学研究证明果胶有降胆固醇和血糖的作用,可用于治疗心血管硬化和糖尿病。人参果胶通过三条途径降血糖,抑制脂质过氧化作用和促进抗氧化用,抑制α-葡萄糖苷酶活性,增加血浆中的胰岛素含量。其中,RG-I型果胶是人参多糖降血糖作用的主要活性成分[13]。

3.在化妆品行业的应用

果胶因其抗氧化、保湿性、生物相容性和生物降解性,已被广泛用于化妆品工业。绿咖啡油具有润肤和防紫外线辐射作用[16],谭睿等人以明胶、阿拉伯胶、果胶、羧甲基纤维素钠为原料,采用复合凝聚法制备绿咖啡油微胶囊。

参考文献:

[1]Wang D, Yeats T H, Uluisik S, et al.Fruit softening: revisiting the role of pectin[J].Trends in Plant Science,2018,23(4):302-310.

[2]刘丽平,张淑华,及雪敏.果胶的提取及应用研究进展[J].江苏农业科学,2016,44(8):30-34.

[3]杨旭东,郭绰,袁凯,等.低酯果胶胶凝特性研究进展及应用[J].食品与发酵工业,2022,48(6):299-308.

基金资助:2021年度市级天津市大学生创新训练计划资助项目“香蕉皮果胶可食性复合膜的研制(202110859015)”

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