李 靚，朱涵彬，李長濱，潘春梅，岳曉禹，王夢蝶

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450046)

1 橘皮果膠的應(yīng)用現(xiàn)狀

柑橘是世界產(chǎn)量第一的水果，而中國是世界柑橘主要生產(chǎn)國之一。大量柑橘經(jīng)加工后剩余的果皮、果渣、果核若不加以利用，會造成資源浪費并對環(huán)境產(chǎn)生一定影響[1]。橘皮中含有果膠、天然色素、黃酮類、橘皮苷等功能性成分[2]， 其中果膠含量為20%～30%。果膠具有降血脂、降低心臟病發(fā)病率、抑制癌細胞生長等功效[3]，又因其具有較強乳化性，常作為藥物載體廣泛應(yīng)用于食品和生物醫(yī)藥行業(yè)。張文林[4]以柑橘果膠為原料研制微納米材料，如納米多孔碳、碳微米球、銀納米顆粒等，為果膠的綜合利用開辟新途徑。林柳風[5]研究溶菌酶/果膠納米復(fù)合物作為營養(yǎng)素及藥物遞送載體，在生物醫(yī)藥方面具有廣闊的應(yīng)用前景。陳瑋等[6]研究以蘋果渣果膠為原料制備空心膠囊，研究表明當蘋果渣果膠與瓊脂粉使用量為4%，溶膠與養(yǎng)膠時間均為40 min時，所研制的植物型空心膠囊具有成型好、氣泡少等特點，提高了果膠在醫(yī)藥行業(yè)綜合利用。朱碧寧等[7]研究以柚皮為原料提取果膠并配制柚香型沐浴露，研究表明當果膠添加量為4%時，所配得的柚香型沐浴露從色澤、氣泡、香氣等方面效果最佳。

2 橘皮果膠不同提取工藝及獲得率

目前，果膠提取方法形式多樣，主要有酸提取法[8]、堿提取法[9]、離子交換樹脂法[10,11]、生物酶法[12,13]、超聲波輔助法[14]、微波輔助法[15]等。

2.1 酸提取法

酸提取法作為提取果膠最傳統(tǒng)的方法之一，是利用酸性溶液條件將原果膠水解為溶于水的果膠。

李殿怡等[16]采用酸水解法提取柑橘皮果膠，研究液料比、pH、提取溫度、提取時間等因素對果膠提取率的影響。通過單因素及正交試驗得出最佳工藝為：液料比為20∶1(mL∶g)、pH為1.0、提取溫度為90 ℃、提取時間為30 min時，果膠取得率為18.93%。

王銳[17]通過酸水解法研究柑橘果膠提取工藝，通過設(shè)計單因素及正交試驗研究液料比、pH、提取時間等因素，確定最佳提取工藝。實驗表明：當液料比為20∶1(g∶mL)、pH為2.5、提取時間為30 min時，柑橘果膠提取率最高，達到14.476%。

2.2 堿萃取法

低酯果膠是一種優(yōu)良食品添加劑，目前多采用堿液催化脫酯使甲氧基含量降低來獲取低酯果膠。

李夢等[18]以高酯柑橘果膠為原料，研究溫度、pH兩因素對果膠酯化度和脫酯速率的影響，結(jié)果表明pH相對于溫度而言是主要影響因素。當pH為10.7時，脫酯活化能及活化自由能分別為136.97 kJ/mol、92.76 kJ/mol；當pH為11.3時，所需脫酯活化能及活化自由能分別為104.20 k J/mol、88.56 kJ/mol。隨著pH增加，所需活化能降低，脫酯速率明顯增大，基本符合脫酯動力學(xué)反應(yīng)模型。

2.3 離子交換樹脂法

離子交換樹脂法是將帶有陰陽離子活性基團樹脂與酸堿溶液中陰陽離子進行交互吸附，從而加快溶解速度，提高果膠產(chǎn)出得率。

封紅梅等[19]通過離子交換樹脂技術(shù)，設(shè)計單因素及正交優(yōu)化試驗，研究料液比、離子交換樹脂使用量、pH等因素對橘皮果膠提取效率的影響。實驗表明：在料液比1∶20(g∶mL)，離子交換樹脂使用量(占橘皮干粉重)為4%，pH為1.7、提取溫度為85 ℃、提取時間2 h條件下，橘皮果膠提取率最高(約為20%)。

黃秀娟[20]采用離子交換樹脂法對柚皮果膠提取工藝進行研究。探討離子交換樹脂使用量、pH、提取溫度和提取時間等因素對果膠提取效果的影響。經(jīng)正交優(yōu)化實驗得出最佳工藝為：離子交換樹脂使用量為10%、提取溫度90 ℃、提取時間2 h、pH為1.0時，柚皮果膠提取率達到15%。

顧焰波等[21]通過離子交換樹脂法設(shè)計單因素實驗，研究各因素對銀杏殼果膠的影響并通過正交試驗對提取工藝進行優(yōu)化。結(jié)果表明：最佳提取工藝為離子交換樹脂使用量7%、pH為2.0、提取溫度85 ℃、提取時間2 h、料液比1∶20 (g∶mL)，在此條件下銀杏殼果膠取得率最高(4.85%)。

2.4 生物酶法

生物酶法利用酶的特性來降解果膠中不溶性物質(zhì)從而達到快速提取果膠的目的。

王艷翠等[22]采用生物復(fù)合酶對蘋果渣中的果膠進行提取。選取最優(yōu)復(fù)配生物酶配比(纖維素酶添加量7%、木聚糖酶添加量為9%和酸性蛋白酶添加量5%)進行實驗，通過響應(yīng)面優(yōu)化得出最佳提取工藝：pH為4.1、溫度為54 ℃、時間為1.3 h、料液比為1∶16(g:mL)，在此條件下蘋果渣果膠收獲率為40.66%。

張雪嬌等[23]采用微波輔助生物酶法提取柑橙皮果膠。經(jīng)正交優(yōu)化實驗得出最佳工藝：料液比1∶25(g∶mL)、pH為5.5、提取溫度50 ℃、提取時間180 s時，柑橙皮果膠取得率最高為11.49%。

劉媛潔等[24]采用生物酶法輔助酸法對柚皮果膠進行提取工藝研究。通過單因素實驗研究纖維素酶添加量、酶解時間、料液比等因素對提取果膠效果的影響，并設(shè)計響應(yīng)面優(yōu)化試驗得出最佳提取工藝：添加1.7%纖維素酶、料液比1∶25(g∶mL)、pH 2.0、經(jīng)提取溫度為83 ℃的條件下提取1 h后，柚皮果膠提取效率最大，達到27.01%。

2.5 超聲波輔助法

超聲波輔助提取法采用超聲波加速細胞破裂流出，是現(xiàn)代提取方法中最常見方法之一。

蘇東林等[25]利用不同提取方法對柑橘果膠提取工藝進行研究。以超聲波輔助法及表面活性劑輔助超聲波為對比，探討pH值、提取時間和料液比對果膠提取率的影響。設(shè)計單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗得出最佳提取工藝：當表面活性劑(十二烷基硫酸鈉)添加量為8%、pH為0.6、提取時間為15 min、料液比為1∶21 (g∶mL)時，柑橘果膠取得率較單獨超聲波提取增加8.3%。

王文駿等[26]采用超聲輔助法對橘皮果膠提取工藝進行研究，通過單因素實驗研究溫度、時間、超聲功率等因素對果膠提取效果的影響。以單因素水平為中心，通過正交優(yōu)化試驗得出最佳提取工藝：當超聲功率密度為0.41 W/mL、提取溫度為67 ℃、提取時間為56 min條件下，橘皮果膠提取率最大(27.34%)，其中提取溫度排在影響因素的第一位。

余小娜等[27]研究超聲波輔助水解法提取橘皮果膠，選取超聲時間、pH、液料比、溫度等為考察因素，經(jīng)實驗結(jié)果得出最優(yōu)工藝為：時間45 min、液料比10∶1(mL∶g)、溫度為80 ℃、pH為 2.0，在此條件下果膠得率最高(24.34%)。

2.6 微波輔助法

微波輔助提取法利用微波技術(shù)使細胞破裂，在高頻次微波能作用下，溶劑分子氫鍵斷裂產(chǎn)生離子遷移與滲透，加速待提取組分溶出，具有短時、高效等特點。

Singh等[28]選取超聲波輔助、微波輔助法等不同方法研究番茄中果膠提取工藝。結(jié)果表明：果膠取得率從9.30% 到25.42% 不等。尤其是微波提取法，從得出率及質(zhì)量都算得上是一種較好的綠色提取工藝。

周旭等[29]研究微波輔助法提取香柚果膠工藝。考察料液比、pH、微波功率、提取時間等因素對果膠提取效果的影響，經(jīng)單因素和正交優(yōu)化試驗得出：料液比為1∶40(g∶mL)、pH為2.0、微波功率為700 W、提取時間為10 min時，香柚果膠取得率為12.61%。

2.7 其他提取方法

除了上述提取方法之外，橘皮中果膠提取方法還有很多，如加壓法[30]，通過壓力使橘皮組織結(jié)構(gòu)被破壞、釋放結(jié)合態(tài)果膠，從而提高果膠產(chǎn)出率。

吳菲菲等[31]采用固態(tài)助劑以高強度機械震動方式提高物料溶解性的微切變-助劑互作技術(shù)提取果膠工藝。采用固態(tài)氯化鈉為助劑，研究助劑使用量、浸提時間、液料配比、pH 四種因素對果膠提取的影響，通過單因素和正交試驗得出最佳提取結(jié)果：氯化鈉使用量為2.5%、浸提時間為80 min、液料配比為1∶20、pH為2時，果膠取得率為 23.16%。

3 討論及結(jié)論

我國是柑橘生產(chǎn)大國，開發(fā)橘皮果膠資源可促進柑橘加工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，增加柑橘市場競爭力及經(jīng)濟效益。但目前我國針對橘皮果膠提取和純化研究仍不充分，大多仍集中在傳統(tǒng)酸提取、堿萃取法，雖然操作簡便、成本低但提取率也較低；超聲波輔助提取較傳統(tǒng)提取法大大縮短提取時間且效率高；生物酶法更是利用酶的催化性特點，提取效率高且綠色環(huán)保，但對酶使用條件要求較高，因此亟需探索提高果膠產(chǎn)量和質(zhì)量的方法。開發(fā)利用現(xiàn)代復(fù)合型提取純化技術(shù)，如超聲波輔助酸法[32]、超聲波輔助酶法、微波輔助酶法[33]等，是提高果膠取得率的研究重點。深度開發(fā)果膠純化技術(shù)，比如超微粉碎技術(shù)[34]，陣列誘導(dǎo)電壓輔助技術(shù)[35]等是今后研究的熱點方向。隨著復(fù)合提取及純化新技術(shù)深入開發(fā)研究，橘皮果膠提取工藝將會向綠色環(huán)保型、高效智能型發(fā)展，這將有效促進橘皮果膠的商業(yè)化生產(chǎn)，增強柑橘行業(yè)市場競爭力及經(jīng)濟效益。