1　序言

果胶是白色或者浅黄色粉末状的一种支链多糖。天然果胶广泛存在于植物的果实、根、茎、叶中，是细胞壁的一种组成成分，使植物组织相邻细胞中间层粘结物紧紧粘结在一起。果胶广泛应用于食品加工业、医药等领域。如在果冻、果酱的制作中做胶凝剂，在各种饮料中作混合剂，在汤粥中作稳定剂。医药工业上果胶可以用来制造止血剂，促进肠胃消化吸收，预防大肠癌、冠心病、动脉粥样硬化、高血脂等。

随着果胶应用领域飞速扩张，果胶需求量不断增加。仅美国市场2005年对果胶的需要量就多达6500t，而世界需要量则高达19000t，而且以每年增长6％～10％的速度上升。目前，果胶在国内外市场上销路一路通畅，2015年果胶的贸易总量约为30000t，占世界食品胶贸易量30万吨的10％左右，且增长率约为4％～5％。我国每年生产的果胶约2000~3000t^[1]，果胶生产在我国还处在起步阶段，我国虽然有些单位已经开始进行果胶的研制生产，但果胶的产量质量都与国外相差甚远。国内的果胶大部分出自美国和丹麦，很大程度上依赖进口，这迫切地要求我国加快对果胶提取方法的研究和对提取工艺的改善。

国内的商业生产果胶基本是以柑橘类果皮为原料，然而苹果中的果胶含量也相当可观。风干的苹果渣粉约含可溶性糖分62.8%、粗蛋白质4.4%、粗脂肪4.8%、氯化钙11%、果胶17%^[2]， 是制备果胶的良好资源，却没有得到足够的注意和利用。中国的苹果产量一直位居世界前列，其中约五分之一的苹果用来生产果汁，年产苹果渣多达1000万吨^[3]，绝大部分被当做垃圾丢弃，含有高水分的苹果渣腐烂发臭不仅污染了环境，而且浪费了资源。果胶目前在国内外市场上价格很高，每百克价格大约为五百元^[4]，利润比较高。因此研究苹果渣中提取果胶非常有意义，利用苹果渣提取果胶可以有效地节约资本，减轻对进口的依赖。这不但为苹果带来了新的经济价值，延长了产业链，也为果胶供了新的原材料。因此从苹果渣中提取果胶是众多科研人员争相研究的一个焦点。

苹果渣中果胶提取的方法有酸萃取法、酶法、离子交换法、微波法、树脂萃取法、高压脉冲电场法，最常用的为酸萃取法。原果胶是不溶于水的物质，但可在酸、碱、盐等化学试剂及酶的作用下，在水中分解，可以转变成水溶性果胶从而方便提取。

本实验拟采用以盐酸为提取溶剂，超声波辅助酸萃取。离心趁热过滤，取滤液浓缩以乙醇为沉析剂分离的方法提取果胶。改进了沉析方式，过滤方式，缩短了工艺时间。

2　实验部分

2.1实验仪器及试剂

 

 

 

 

 

 

表1实验原料及试剂

         试剂名称                       规格                               生产厂家           苹果渣                                                      邯郸学院公寓果汁店            乙醇                   分析纯（95%、无水）                山东华文实业有限公司           浓盐酸                        分析纯                      简阳市昊东化工有限公司            丙酮                         分析纯                     东莞市腾源化工有限公司           氯化钾                        分析纯                     北京恒天益化工有限公司           氢氧化钠                      分析纯                          山东丰仓化工           蒸馏水                        邯郸学院

 

表2实验仪器设备

         仪器                        规格                           生产厂家      高速药物粉碎机                 WK-600A                  青州市精诚机械有限公司      电热鼓风干燥箱                 GZX-9030                上海一恒科学仪器有限公司     数控超声波清洗仪                KQ-500DB                 昆山市超声仪器有限公司       旋转蒸发器                      RE-52                    上海亚荣生化仪器厂    循环水式多用真空泵                SHB-Ⅲ                  郑州长城科工贸有限公司          pH计                        pHS-3C                 上海精密科学仪器有限公司       离心沉淀机                      LXJ-Ⅱ                上海医分仪器制造有限公司      电热真空干燥箱                  ZK-82BB                    上海实验仪器总厂

 

2.2流程与操作

 

苹果渣经热水煮，乙醇浸泡、低温烘干、粉碎至60目。取10g预处理过的干苹果粉按照一定的酸度、料液比加入稀盐酸溶液，反应一定时间后可以观察到上层溶液明显变浓稠。将溶液连同果渣一起离心分离，分离结束后取上清液趁热过滤，收集滤液。滤液置于旋转蒸发仪45℃下减压浓缩至约5%。将滤液倒入体积为滤液1.5倍的高浓度乙醇（95%）中，可以观察到黏稠的果胶沉积在烧杯底部，有部分果胶浮在液体上方并伴有气泡，但随着时间的延长浮在上方的果胶逐渐沉到底部，当上方不再有悬浮的固体，沉析结束。离心收集果胶固体，用有机溶剂冲洗脱色，真空干燥后称量计算产率。

注意事项：

1预处理烘干温度不超过80℃，否则产品颜色发黑。

2超声波辅助反应时超声波清洗仪里的水面高度要超过反应液高度，防止反应不均匀。

3水解后离心过滤速度要快，否则难以过滤，耗费大量时间。

4产品要真空干燥，防止氧化，并且不能干燥时间太长，以至分子内水分也失去。

2.3操作方法

2.3.1原材料的预处理

将湿苹果渣在85℃-90℃下水煮10分钟，过滤后用乙醇浸泡30分钟。浸泡过的苹果渣置于70℃的烘箱干燥10小时，粉碎至60目大小，置于干燥器中保存。通过上述预处理，使得苹果渣中部分色素和可溶性糖类被去掉，有利于后续的脱色和过滤，粉碎成标准化的状态便于取用和称量。烘箱温度控制在70℃—80℃，温度过高会使苹果粉颜色加深，产品难以脱色。

2.3.2提取

取10g干苹果渣于500mL 烧杯并按照一定的料液比加入盐酸溶液，用NaOH调节pH并恒温反应一定时间。此过程中用频率为65kHz的超声波辅助酸解的方法使酸解时间缩短、反应彻底。在3000r /s 的速度下离心3分钟后取上清液。上层液体可能仍含有部分固体颗粒，需要趁热抽滤，滤液置于旋转蒸发仪45℃下减压浓缩至约5%。当温度降低，抽滤会越来越困难，耗费大量时间，所以必须趁热抽滤。而浓缩的步骤必不可省，不浓缩会耗费大量的乙醇药品，还会使得到的果胶难里面含有大量的气泡难以分离。

2.3.3分离

利用果胶不溶于乙醇的性质，将含果胶的溶液注入高浓度乙醇溶液中，果胶沉淀析出。本实验将浓缩后的溶液注入1-1.5倍的95%乙醇，在冷水中放置，看到明显的分层现象，上层为液体，下层为胶状固体沉淀。沉析1-1.5小时后在3000r/s下离心分离15分钟。

2.3.4脱色

脱色分为两次。第一次在盐酸提取时加入少量的活性炭并搅拌均匀，第二次在离心分离得到果胶沉淀后，抽滤后分别用无水乙醇，丙酮冲洗2-3次去除部分色素。

2.3.5干燥

在60℃下真空干燥10h取出称量计算果胶产率。干燥时间不能太长，否则将果胶分子内的水分都失去，产品将变质，称质量数据也会偏小。

计算公式：

果胶产率=m₁/m ×100%

m₁干燥后的果胶重量g；m苹果渣的重量g