鐵鹽沉淀法從馬鈴薯渣中提取果膠工藝的研究

1、鐵鹽沉淀法從馬鈴薯渣中提取果膠工藝的研究張大坤（貴州大學(xué)生科學(xué)院食品科學(xué)系，貴州貴陽(yáng)，550025）1 前言1.1 果膠來(lái)源果膠物質(zhì)廣泛分布于植物界，高等植物與低等植物皆有。果膠物質(zhì)主要存在于植物的根、莖、葉、果實(shí)等器官中，以果實(shí)中果膠的含量最高。比如草莓、馬鈴薯、山楂、蘋果、柑桔等的果實(shí)中含量頗豐。此外，胡蘿卜的肉質(zhì)根、向日葵的花盤等也富含果膠1。不同植物種類和植物的不同部位，其果膠含量不同：雙子葉植物的初生壁和某些植物皮部(如麻、棉桿皮、桑皮、檀皮等)含果膠質(zhì)較多；而針葉木及草類原料果膠質(zhì)含量較少。通常單子葉植物的果膠含量?jī)H為雙子葉植物的 10。一般說(shuō)來(lái)，果實(shí)的硬度取決于果膠物質(zhì)的種類及其

2、數(shù)量。比如，未成熟的果實(shí)，細(xì)胞間含有大量原果膠(不溶于水)，因而果實(shí)堅(jiān)硬； 隨著果實(shí)逐漸成熟，在原果膠酶的作用下，原果膠降解為水溶性的果膠，于是果肉變軟而有彈性，在細(xì)胞汁液中，在果膠酶和果膠酸酶的作用下，果膠最終分解為半乳糖醛酸。此時(shí)，果實(shí)變?yōu)槿彳洜顟B(tài)，接近腐爛邊緣，不宜繼續(xù)存放。在食品工業(yè)中，常用于制取果膠的原料其及果膠含量見(jiàn)表124。 表1 食品工業(yè)不同原料及其果膠含量 單位：%柑桔皮蘋果皮山楂向日葵盤西瓜皮馬鈴薯152010156.417256左右15左右香蕉檸檬西紅柿胡蘿卜南瓜梨0.71.2340.20.58.17170.50.81.2 果膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)及基本特性1.2.1 果膠的化學(xué)結(jié)

3、構(gòu)果膠物質(zhì)是一種多糖類高分子化合物，其結(jié)構(gòu)單元為D一吡喃半乳糖醛酸以 1，4等鍵連接成長(zhǎng)鏈狀通常以部分甲醇化狀態(tài)存在。在果膠類物質(zhì)的主鏈上還連有其它糖類，包括L一阿拉伯糖、D一半乳糖、D一山梨糖、L一鼠李糖，分子量為 140萬(wàn)2。果膠物質(zhì)通常以原果膠、果膠酯酸、果膠酸的形態(tài)廣泛存在于植物的果實(shí)、根、莖、葉中，是細(xì)胞壁的一種組成成分，它們伴隨纖維素而存在，構(gòu)成相鄰細(xì)胞中間層粘結(jié)物，使植物組織細(xì)胞緊緊粘結(jié)在一起。原果膠是指果膠物質(zhì)相互間或他與半纖維及鈣鹽以機(jī)械方式或化學(xué)方式相結(jié)合，形成一種不溶于水的物質(zhì)，在酶的作用下或在水或酸性溶液中加熱時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣z酯酸。果膠酯酸是指被甲基酯化了的多聚半乳糖醛酸

4、，當(dāng)酯化程度為 100時(shí)，甲氧基（CH3O ）含量為 16.32，稱完全甲基化了的果膠脂酸。甲基含量大于 7的稱高甲氧基果膠，果膠含量小于 7的稱低甲氧基果膠（又稱低酯果膠）。果膠酯酸與糖、酸在適當(dāng)?shù)臈l件下能形成凝膠，是良好的穩(wěn)定劑。果膠酸是甲氧基含量少于 1的果膠，果膠酸的基本結(jié)構(gòu)為聚半乳糖醛酸，它的游離羧基能與金屬離子形成正鹽或酸式鹽3。1.2.2果膠的基本特性1.2.2.1果膠物質(zhì)的溶解性純品果膠物質(zhì)為白色或淡黃色的粉末，略有特異氣味。在 20倍的水中幾乎完全溶解，形成一種帶負(fù)電荷的粘性膠體溶液：但不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。如果用蔗糖糖漿或與 3倍以上砂糖混合則更易溶于水。一般認(rèn)為，果

5、膠及果膠酸在水中的溶解度與自身的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)：一是隨鏈的增長(zhǎng)而降低；二是隨酯化程度的增大而升高，(其衍生物甲酯、乙酯較易溶于水)。其原因可能是，果膠物質(zhì)的分子不是以直線形存在，而是多呈折疊形式，極易形成分子內(nèi)氫鍵；而酯化程度較高時(shí)，分子內(nèi)氫鍵相對(duì)減弱，因此溶解反會(huì)有一定的增加。1.2.2.2果膠物質(zhì)的酸堿性在不加任何試劑的條件下，果膠物質(zhì)水溶液呈酸性，主要是果膠酸和半乳糖醛酸。因此，在適度的酸性條件下，果膠穩(wěn)定。但在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿作用下，易引起果膠分子降解，使長(zhǎng)鏈變成短鏈。1.2.2.3 果膠物質(zhì)的凝膠性果膠物質(zhì)最重要的性質(zhì)就是凝膠化作用。由于果膠溶液具有很高的粘度，故在一定溫度下， 當(dāng)果膠、糖、

6、酸的比例適宜時(shí)，就會(huì)形成凝膠，給人們帶來(lái)風(fēng)味獨(dú)特的各種果醬、果凍等食品。按果膠中甲氧基(OCH3)含量，可將由果膠物質(zhì)形成的凝膠分為兩類。1.3 果膠的用途果膠的主要用途是作為食品用添加劑。果膠在水溶液中由于負(fù)電荷的高分子作用，可以使其凝膠化、增粘、蛋白質(zhì)穩(wěn)定化等改變食品的物性。果膠作為一種植物膠, 具有膠凝和乳化作用, 在食品工業(yè)中主要用作膠凝劑、增稠劑及穩(wěn)定劑，廣泛用于糖果、果凍、果汁、罐頭及各種飲料中。由于果膠具有抗菌、止血、消腫、解毒、止瀉、降血脂、抗輻射等作用，還是一種優(yōu)良的藥物制劑基質(zhì)，近年來(lái)，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛6。果膠是親水膠狀物質(zhì)，具有良好的膠凝性和乳化穩(wěn)定作用，主要用

7、于食品工業(yè)，如果醬和果凍類，嬰兒食品，冰淇淋及果汁的穩(wěn)定劑，蛋黃乳化劑和增稠劑。在醫(yī)學(xué)上，果膠是鉛，汞和鈷等金屬中毒的良好解毒劑和預(yù)防劑，果膠和果膠的鋁鹽可抑制腸道對(duì)膽固醇和三酸甘油酯的吸收，可用作動(dòng)脈硬化等心血管疾病的輔助治療。果膠可分為HM果膠(即高甲氧基果膠)及LM果膠(即低甲氧基果膠)。HM果膠即普通果膠，須在可溶性物質(zhì)含量達(dá) 50 以上時(shí)方可形成凝膠體，其甲氧基含量愈多凝膠力愈大； 而LM果膠只要有多價(jià)離子如鈣， 鎂等存在， 即使可溶物質(zhì)低至1，仍可因架橋反應(yīng)而形成果膠酸鹽的凝膠體，在食品中不僅可增加凝膠力， 還可以大大節(jié)減用糖。由于果膠是果實(shí)的成分，所以特別適合做果凍、果醬、蜜餞、

8、果汁、水果罐頭等果味食品的添加劑，此外，在可樂(lè)和啤酒行業(yè)中的使用也取得很好的效果。有關(guān)研究顯示，果膠能使人進(jìn)餐后升高的血糖降低，每人每天攝入 68g果膠，能有效地降低膽固醇。因此，果膠對(duì)高膽固醇患者和糖尿病患者是大有裨益的，果膠是一種具有優(yōu)良膠凝化和乳化作用的天然產(chǎn)物，可作為食品膠凝劑、增稠劑、穩(wěn)定劑和乳化劑，隨著功能性多糖的開(kāi)發(fā)研究，果膠作為水溶性膳食纖維。另外果膠還可以用來(lái)制輕瀉劑、止血?jiǎng)?、毒性金屬解毒劑、代血漿用品及延長(zhǎng)抗菌素的作用等7。高甲氧基果膠可以有效地穩(wěn)定酸牛奶制品并改善它的風(fēng)味，特別是對(duì)人工發(fā)酵的酸乳和使用化學(xué)方法酸化的牛奶飲料效果更好。在果汁奶生產(chǎn)中所遇的pH值范圍內(nèi)，牛奶中

9、酪蛋白沉淀出來(lái)，產(chǎn)品分離成兩相；加熱殺菌時(shí)分層現(xiàn)象更加嚴(yán)重。作為一種穩(wěn)定劑，高甲氧基果膠可使牛奶和果汁結(jié)合成一種含牛奶蛋白、礦物質(zhì)及果汁的飲料。pH低于酪蛋白的等電點(diǎn)時(shí)(pH=4.6)加人果膠，酪蛋白膠體微粒帶陽(yáng)電荷，而果膠帶負(fù)電荷， 而產(chǎn)生穩(wěn)定的酪蛋白一果膠溶和物，于是果膠起著抑制酪蛋白沉淀的作用，這樣可以使產(chǎn)品保持良好的穩(wěn)定性。所以對(duì)果膠的提取越來(lái)越受到重視，應(yīng)用必定會(huì)越來(lái)越廣泛。1.4 果膠的提取提取果膠的原料很多，主要有桔皮，桔汁液，桔囊衣、柚皮、葡萄皮、鮮蘋果皮、馬鈴薯、向日葵、山楂、胡蘿卜等。天然果膠質(zhì)中的原果膠不溶于水，但可在酸、堿、鹽等化學(xué)試劑作用下水解成水溶性果膠；果膠酸是水

10、溶性的。果膠可分為水溶性和水不溶性兩種，水不溶性的果膠可溶于六偏磷酸鈉溶液或鹽酸溶液，依照酯化度的不同，酯化度大于 50 (甲氧基含量> 7)稱為高甲氧基果膠(HM 一果膠)，低于 5O (甲氧基含量< 7 )稱為低甲氧基果膠(LH一果膠)。隨著甲氧基含量的增加，果膠溶解度減小。因此，果膠的提取就是一個(gè)把不溶性高酯果膠轉(zhuǎn)化成可溶性低酯果膠和可溶性果膠向液相轉(zhuǎn)移的過(guò)程8。果膠結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于提取原料的種類和提取方法。結(jié)構(gòu)中的部分羧基可被甲醇酯化，果膠的酯化度(DE)可因提取原料的種類、生長(zhǎng)和采割期及加工方法等的不同而有很大差別。例如，由檸檬等柑橘類外果皮和蘋果渣所制得的是酯化度

11、為 5O75的高酯果膠(HM )，由向日葵盤所制得的為酯化度 2O50 的低酯果膠(LM )，由甜菜渣所制得的則是部分乙?；墓z。高酯果膠在氨存在的條件下，可制得酰胺化果膠9。目前，果膠的主要提取方法大致有3種：離子交換樹(shù)脂法、微波法和酸法。1.4.1 離子交換樹(shù)脂法離子交換樹(shù)脂法,以柑桔皮為例，這種方法的基本步驟為：柑桔皮浸泡加入離子交換劑調(diào)節(jié)pH 值攪拌加熱分離醇沉淀分離一洗滌一干燥國(guó)內(nèi)外關(guān)于用離子交換樹(shù)脂法提取果膠的報(bào)道極少。據(jù)Hanng等介紹，加入3價(jià)離子交換樹(shù)脂，可使柑桔皮果膠的提取得率高達(dá)223O，膠凝度在 130300之間，其中樹(shù)脂主要為具有一SO3 H、一C02 H 、一PO

12、4 H 、一C02IxH 3 、一SO3 、一CO2一、一PO43- 等活性基團(tuán)的交換樹(shù)脂。有研究報(bào)道 ，以柑桔皮為原料，樹(shù)脂采用聚苯乙烯型磺酸基陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(732)，用陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法，進(jìn)行了提取果膠的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)又對(duì)生產(chǎn)果膠的幾種方法作了比較。發(fā)現(xiàn)離子交換法能提高果膠產(chǎn)率，增大膠凝力，改善產(chǎn)品的顏色10。1.4.2 微波法用傳統(tǒng)的加熱方法提取果膠需要高溫和長(zhǎng)時(shí)間加熱，原料中的果膠不可避免地產(chǎn)生變性和分解破壞，且提取的果膠數(shù)量和質(zhì)量也不理想。微波是頻率 0.3 300 GHz之間的電磁波，即波長(zhǎng)在 1O00.1cm 范圍內(nèi)的電磁波，用于天然成分的提取，選擇性強(qiáng)，操作時(shí)間短，溶劑耗量小

13、，受熱均勻，不會(huì)破壞果膠長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，得率和質(zhì)量都有所提高，并且能極大限度地保留分離組分的天然活性。21世紀(jì)初，美國(guó)發(fā)表了用微波加熱技術(shù)提取果膠的專利權(quán)。在國(guó)內(nèi)，一些科研工作者，以橘皮、柚皮、向日葵盤等為原料，采用微波法提取果膠，以降低成本，節(jié)約能耗，并保證果膠成品質(zhì)量為目的，作了大量的探討4。1.4.3 酸法酸提取法是一種最古老的工業(yè)果膠生產(chǎn)方法，其基本原理是將植物細(xì)胞中的非水溶性果膠在稀酸中轉(zhuǎn)化成水溶性果膠，并萃取出來(lái)。常用的酸有鹽酸、六偏磷酸、草酸等。經(jīng)酸萃取后得到很稀的果膠水溶液，將果膠分離出來(lái)的方法有沉淀法、鹽析法、電解沉淀法和膠體沉淀法等，但在工業(yè)生產(chǎn)中常采用醇沉淀法和鹽析法。醇沉淀法

14、的基本原理是利用果膠不溶于醇類溶劑的特點(diǎn)，加人大量醇，使果膠的水溶液中形成醇一水的混合劑以使果膠沉淀出來(lái)。醇沉淀法屬于最早工業(yè)化的方法，但其生產(chǎn)成本高，成品質(zhì)量低，且能耗大，規(guī)?；a(chǎn)困難。鹽沉淀法是目前在經(jīng)濟(jì)上比較可行的提取果膠方法。鹽沉淀法提取果膠的基本原理是根據(jù)果膠中的游離羧基(一COOH)容易被鉀、鈉、銨等離子中和的這一特性，加氨水中和果膠，加鹽沉淀果膠，從而會(huì)有不溶于水的果膠酸鹽和少量的鹽的氫氧化物沉淀以及其它雜質(zhì)產(chǎn)生。經(jīng)分離后，用酸和醇的混合液洗沉淀，酸與金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)生成果膠，而少量的鹽的氫氧化物沉淀消失。生成的果膠不溶于乙醇而沉淀下來(lái)，氯酸鹽等溶于醇的水溶液中，分離得果膠

15、?，F(xiàn)在主要的鹽沉淀法有混合鹽析法、鋁鹽法和鐵鹽法。此外，還有銅鹽法，有文獻(xiàn)報(bào)道，以松樹(shù)皮及向日葵盤為原料，利用Cu2+鹽使果膠生成絡(luò)合物沉淀析出，并使其溶解，然后除去Cu2+，再通過(guò)乙醇沉淀析出果膠。在這些鹽析法中鋁鹽法比較早，有運(yùn)用鋁鹽法從向日葵梗和桿芯、蘋果渣、佛手瓜及仙人掌等原料中提取果膠的研究報(bào)道，和醇沉淀法相比，降低了成本及能耗，且果膠的酯化度比醇沉淀法高，凝膠強(qiáng)度大。混合鹽析法采用鐵、鋁混合鹽沉析果膠，通過(guò)從柑桔皮及煙末中提取果膠產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)中證明，混合鹽析法提取出果膠較單一鹽析法要好，得到的產(chǎn)品色澤好，產(chǎn)率高，所得到的沉淀性狀好，易于分離，且色澤較淺，因此，混合鹽析法在鹽析法中是一

16、種比較好的沉析果膠的方法。但是鋁鹽法提取得到的果膠，果膠鋁結(jié)合緊密，不易除去鋁離子，灰分高?？茖W(xué)工作者在大量的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，又相繼提出了鐵鹽法和混合鹽析法等。其中鐵鹽法產(chǎn)率較高，質(zhì)量穩(wěn)定，凝膠強(qiáng)度大，并有研究表明，運(yùn)用鐵鹽法從柑桔皮提取的果膠產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并省去傳統(tǒng)乙醇法的濃縮步驟，簡(jiǎn)化了工藝，乙醇耗量可降低 50 且得率高2。1.5 馬鈴薯果膠的提取果膠作為一種食品添加劑，我國(guó)至今仍未形成規(guī)?；笊a(chǎn)，每年需進(jìn)口大量食用果膠以滿足食品行業(yè)的需求。影響工廠規(guī)模化生產(chǎn)果膠的主要原因是采用常規(guī)法生產(chǎn)果膠時(shí)，酒精耗量大，加之酒精價(jià)格的逐年上漲，使得生產(chǎn)成本高。國(guó)外對(duì)果膠的研究和商品化生產(chǎn)已經(jīng)有了較

17、大的發(fā)展。我國(guó)是一個(gè)馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，2001年世界馬鈴薯產(chǎn)量為 2.9億噸，其中我國(guó)年產(chǎn) 0.6億噸，居世界第一位。在國(guó)內(nèi)馬鈴薯等薯類的深加工開(kāi)發(fā)利用較晚，年產(chǎn)量約 78被鮮食，8爛掉，4飼用，而用于深加工的馬鈴薯不足年產(chǎn)量的10。在我國(guó)北方大部分地區(qū)馬鈴薯加工產(chǎn)品主要是提取淀粉，制作粉絲、粉條等，產(chǎn)生大量薯渣，薯渣通常作為飼料或廢渣處理， 未能充分合理利用,且鮮薯渣含水量高達(dá) 80，不易儲(chǔ)存、運(yùn)輸，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染；若烘干制成干飼料則成本過(guò)高，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，通常作為飼料或廢渣處理，利用程度較低。隨著我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，馬鈴薯淀粉加工帶來(lái)的廢渣處理問(wèn)題越來(lái)越受到重視。2001

18、年8月6日在蘭州、召開(kāi)的“中國(guó)馬鈴薯學(xué)術(shù)年會(huì)”上將薯渣綜合利用的問(wèn)題列為今后馬鈴薯加工企業(yè)重點(diǎn)解決的問(wèn)題11。目前，果膠在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上銷路很好，但果膠作為一種食品添加劑在我國(guó)還處在試驗(yàn)階段，我國(guó)雖開(kāi)始有些單位進(jìn)行果膠的研制，但質(zhì)和量都不理想，仍需進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)高達(dá) 160200元/kg。利用我國(guó)大量的食品工業(yè)再生資源(如柑桔皮、蘋果渣、馬鈴薯渣)生產(chǎn)果膠，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益2。因此本文從馬鈴薯渣中提取果膠不僅有極大的工業(yè)價(jià)值，而且對(duì)綜合開(kāi)發(fā)、利用馬鈴薯資源，提高原材料利用率，減少環(huán)境污染，有重要的實(shí)際意義。馬鈴薯渣是以鮮薯為原料加工淀粉后的副產(chǎn)品，含有大量的纖維素、果膠及少量蛋白質(zhì)等可

19、利用成分，具有很高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。對(duì)果膠的提取，前人曾作過(guò)不少對(duì)柑桔，香蕉，蘋果等果膠含量豐富的植物進(jìn)行果膠提取，但是對(duì)果膠含量同樣豐富的馬鈴薯的果膠提取研究報(bào)道卻不是很多，沒(méi)有得到足夠的重視，根據(jù)相關(guān)資料顯示，馬鈴薯原料中果膠含量在 15%左右4，表明薯渣中含有豐富的果膠，是一種良好的果膠提取原料。因此如何提高馬鈴薯果膠的產(chǎn)量，是很值得我們研究的一個(gè)重要問(wèn)題。目前廣泛應(yīng)用的是乙醇沉淀法提取果膠，但是乙醇消耗量太大，且需要真空濃縮，所以并不適合工藝化大生產(chǎn)。對(duì)從馬鈴薯渣中提取果膠，已有微波法提取的相關(guān)報(bào)道，所以本文采用鐵鹽沉淀法提取果膠，得出鐵鹽沉淀法的最佳工藝條件，對(duì)從馬鈴薯渣中提取果膠的的

20、工業(yè)化大生產(chǎn)具有一定的實(shí)際的意義。本文就利用酸萃取鐵鹽沉淀法從含果膠很豐富的馬鈴薯中提取果膠，對(duì)提取果膠的方案進(jìn)行研究，以獲得提取馬鈴薯果膠的優(yōu)化方案，對(duì)提高馬鈴薯的果膠產(chǎn)量及綜合的利用具有一定的實(shí)際意義。鐵鹽法實(shí)驗(yàn)原理，是根據(jù)果膠中的游離羧基(COOH ) 容易被鉀、鈉、銨等離子中和的這一特性, 所以本實(shí)驗(yàn)加入氨水中和果膠中的游離羧基(COOH ), 再加入高價(jià)鐵鹽沉淀果膠, 從而得到不溶于水的果膠酸鹽和少量Fe(OH)3 以及其它雜質(zhì)產(chǎn)生。經(jīng)分離后, 由酸和醇的混合液洗沉淀,酸與金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)生成果膠,而少量Fe(OH)3 沉淀消失，生成的果膠不溶于醇而沉淀下來(lái)12。2 材料及工藝2

21、.1 材料2.1.1 原料農(nóng)院菜場(chǎng)購(gòu)買的成熟，無(wú)蟲(chóng)害，無(wú)霉變的馬鈴薯。2.2.2 試劑鹽酸，三氯化鐵，乙醇，氨水等均為分析純。2.1.2 儀器FA2104S型電子天平:上海天平儀器廠；7661型遠(yuǎn)紅外輻射干燥箱:江蘇省南通農(nóng)業(yè)科學(xué)儀器廠；SY21Ni8電熱恒溫水浴鍋:北京長(zhǎng)源實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠；FW80型萬(wàn)能粉碎機(jī):天津泰斯特儀器有限公司；HI98128 PH計(jì):上海第二分析儀器廠。2.2 工藝及操作要點(diǎn)2.2.1 工藝流程 鹽酸 FeCl3 溶液 馬鈴薯渣的制取 馬鈴薯的預(yù)處理 酸萃取 沉淀果膠鐵鹽 過(guò)濾 成品 鹽酸和乙醇混合液2.2.2 操作要點(diǎn)2.2.2.1 馬鈴薯渣的制取首先用水清洗馬鈴薯，待

22、馬鈴薯干后，將其切碎，放入萬(wàn)能粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，將粉碎后的馬鈴薯渣倒入燒杯中，洗滌 23次，然后向燒杯中加水，靜置 5 小時(shí)，然后過(guò)濾，所的濾渣即為提取淀粉后的馬鈴薯渣13。2.2.2.2 馬鈴薯的預(yù)處理稱取 20g提取淀粉后的馬鈴薯渣，加入一定量的水，把水煮沸 58min除去馬鈴薯渣中的果膠酶，以防止提取的時(shí)候果膠發(fā)生分解，攪拌一定時(shí)間，靜置，趁熱用布過(guò)濾，將滅酶后的馬鈴薯渣漂洗12次。2.2.2.3 酸萃取 將漂洗后的馬鈴薯渣，置于燒杯中，加一定量的水，在攪動(dòng)下慢慢的加入鹽酸，調(diào)節(jié)溶液的pH值。并加熱至一定的溫度，浸提一定時(shí)間。在萃取過(guò)程中，體系的pH 值會(huì)發(fā)生變化，要經(jīng)常用pH計(jì)測(cè)溶液的

23、pH值，注意使之穩(wěn)定，以保證萃取的效果。如果pH 值偏高時(shí)應(yīng)加適量鹽酸調(diào)節(jié)pH值。2.2.2.4 沉淀果膠鐵鹽萃取結(jié)束后，趁熱將萃取液進(jìn)行過(guò)濾，將提取液加熱至 70左右，加入 1：1的稀氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值至 2.34之間。然后在攪拌下緩緩加入 10% FeCl3 溶液，使其逐漸形成果膠酸鹽的絮狀沉淀。接著再用稀氨水調(diào)節(jié)至相同pH值，鹽析后將溶液靜置1h1415。2.2.2.5 過(guò)濾過(guò)濾分離, 棄去濾液, 濾渣即為粗果膠。將粗果膠先用水沖洗掉色素和部分雜質(zhì), 瀝干后加入10%的鹽酸70% 乙醇= 11的混合液(加入量約為粗果膠的2 3倍)，并加熱。攪拌1h , 使果膠沉淀中的Fe(OH)3 溶

24、解1415。2.2.2.6 成品 再將溶液過(guò)濾，將濾液用含加入10% 的鹽酸70% 乙醇= 11洗滌23次。過(guò)濾后將濾渣用紅外線烘干機(jī)在5060將其干燥，將其在電子天平上進(jìn)行稱量得果膠產(chǎn)量，烘干后將其粉碎即為果膠成品1415。2.3 果膠含量檢測(cè)準(zhǔn)確稱取 0.5g果膠于250mL燒杯中，加50mL水溶解，煮沸 lh(煮沸過(guò)程中不斷補(bǔ)充水，以保證其體積不變)，移人250mL容量瓶，加水至刻度。過(guò)濾，取25mL濾液于 500mL燒杯中，加入 100mL、01molL的NaOH溶液，靜置30min，再加入 50mL、1mol/L的NaOH溶液，5min后加入 50mL、1mol/L的CaCl2溶液，

25、放置 1h后煮沸5min，過(guò)濾，用熱水洗滌至無(wú)Cl- 。將沉淀物放人稱量瓶中于105烘至恒重5。果膠百分含量()= 0.9235×（W1 - W2）×100/G×(25/250) 式中：0.9235 果膠酸鈣換算果膠的系數(shù)；W1 果膠酸蓋與干濾紙重（g）；W2 干濾紙重（g）； G 樣品質(zhì)量（g）。 3 實(shí)驗(yàn)部分3.1 單因素實(shí)驗(yàn)分析3.1.1 水料比和果膠產(chǎn)量的關(guān)系選取酸萃取時(shí)溶液pH值為 2.0，浸提溫度為 85，浸提時(shí)間 60min， FeCl3 用量為 10ml，沉淀時(shí)pH值為 4，改變水料比分別為 5：1、10：1、15：1、20：1、25：1時(shí)提取果膠

26、,所提取的果膠產(chǎn)量如圖3.1所示。圖3.1 水料比對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.1可知，當(dāng)水料比在 5：1和 10：1時(shí)，所得果膠產(chǎn)量很低分別為 1.495g和 2.684g，當(dāng)水料比在 20：1和 25：1左右時(shí)，所得果膠的產(chǎn)量較高分別為 3.617g和 3.759g，因此，選擇水和馬鈴薯渣的水料比在 20：125：1提取果膠的的產(chǎn)量比較高。3.1.2 pH值與果膠產(chǎn)量的關(guān)系選取水：馬鈴薯的水料比為 20：1，浸提溫度為 85，浸提時(shí)間 60min， FeCl3 用量為 10ml，沉淀時(shí)pH值為 4，改變酸萃取時(shí)溶液的pH值：分別在pH=1.0、pH=1.5、pH=2.0、pH=2.5、pH=3.

27、0時(shí)提取果膠，所提取的果膠產(chǎn)量如圖3.2所示。圖3.2 酸萃取時(shí)pH值對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.2可知，當(dāng)酸萃取pH值從 1.0逐漸上升到 2.0時(shí)，所得果膠產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，所得的果膠產(chǎn)量分別為 2.763g、3.075g、3.617g。酸萃取pH值從 2.03.0變化時(shí)果膠產(chǎn)率產(chǎn)量逐漸降低分別為 3.278g和 3.079g。因此，選擇酸萃取pH值在2.0左右為最佳提取pH值。3.1.3 浸提溫度與果膠產(chǎn)量的關(guān)系 選取水：馬鈴薯的水料比為 20：1，酸萃取時(shí)溶液pH值為 2.0，浸提時(shí)間 60min， FeCl3 用量為 10ml，沉淀時(shí)pH值為 4，改變浸提溫度分別為 70、75、80、85

28、、90、95時(shí)提取果膠, 所提取的果膠產(chǎn)量如圖3.3所示。圖3.3 浸提溫度對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.3可知，當(dāng)浸提溫度從 70升高時(shí)，所得果膠產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，當(dāng)浸提溫度升高在 8590左右時(shí)果膠產(chǎn)量較高，分別為 3.617g和 3.872g。當(dāng)浸提溫度大于 90，由于溫度果膠，導(dǎo)致果膠產(chǎn)生少量分解，果膠產(chǎn)量略有降低，產(chǎn)量為3.397g。因此，浸提溫度在 8590時(shí)為最佳浸提溫度。3.1.4 浸提時(shí)間與果膠產(chǎn)量的關(guān)系 選取水：馬鈴薯的水料比為 20：1，酸萃取時(shí)溶液pH值為 2.0，浸提溫度為 85，浸提時(shí)間 60min，F(xiàn)eCl3 用量為 10ml，沉淀時(shí)pH值為 4，改變浸提時(shí)間分別為40m

29、in、50min、60min、70min、80min、90min時(shí),所提取果膠產(chǎn)量如圖3.4所示。圖3.4 浸提溫度對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.4可知，當(dāng)浸提時(shí)間由 40min60min左右時(shí),果膠產(chǎn)率產(chǎn)量逐漸升高，當(dāng)浸提時(shí)間大于 60min，所得果膠產(chǎn)量變化不大，因此，選擇浸提時(shí)間為 60min即節(jié)省了時(shí)間，所提取的果膠產(chǎn)量也很高。3.1.5 FeCl3 用量與果膠產(chǎn)量的關(guān)系選取水：馬鈴薯的水料比為 20：1，酸萃取時(shí)溶液pH值為 2.0，浸提溫度為 85，浸提時(shí)間 60min，沉淀pH值為 4，改變FeCl3 用量為 10ml分別為5ml、6ml、7ml、8ml、9ml、10ml時(shí),所萃取果膠

30、產(chǎn)量分別如圖3.5所示。 00.511.522.533.545678910FeCl3 用量/ml果膠產(chǎn)量/g系列1 圖3.5 FeCl3 用量對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.5可知，當(dāng)FeCl3 用量從 5ml增加至 7ml左右時(shí)，所得果膠產(chǎn)量逐漸升高，F(xiàn)eCl3 用量在 7ml時(shí)，果膠產(chǎn)量最高為 3.786g。當(dāng)FeCl3用量大于 7ml時(shí)，產(chǎn)量有少量減少。當(dāng)FeCl3 用量為7ml時(shí)，提取果膠的產(chǎn)量最高，相比較其他用量，生成的Fe(OH)3 也最少，所以選擇FeCl3 用量 7ml時(shí)左右時(shí)，提取果膠的效果最好。3.1.6 沉淀pH與果膠產(chǎn)量的關(guān)系選取水：馬鈴薯的水料比為 20：1，酸萃取時(shí)溶液pH

31、為 2.0，浸提溫度為 85，浸提時(shí)間 60min，F(xiàn)eCl3 用量為 10ml，改變沉淀時(shí)pH值分別 2.0、2.5、3.0、3.5、4.0所提取的果膠產(chǎn)量分別為如圖3.6所示。圖3.6 沉淀pH值對(duì)果膠產(chǎn)量的影響由圖3.6可知，當(dāng)沉淀果膠鐵鹽時(shí)pH在 3時(shí)，所提取的果膠產(chǎn)量最高為 3.858g。當(dāng)沉淀pH值從23逐漸升高時(shí)，所得果膠產(chǎn)量逐漸增加，當(dāng)沉淀pH值大于 3時(shí)，所得果膠產(chǎn)量逐漸降低。所以選擇沉淀果膠鐵鹽時(shí)pH在 3左右時(shí)，所提取果膠pH值的效果最好。3.2 正交實(shí)驗(yàn)分析根據(jù)以上單因素實(shí)驗(yàn)的初步結(jié)果，酸萃取時(shí)要考慮水料比，酸萃取溫度，浸提溫度，浸提時(shí)間，又因?yàn)镕eCl3 用量，沉淀p

32、H值是在沉淀果膠鐵鹽時(shí)考慮，這2組因素可以獨(dú)立考慮，所以選擇水料比，酸萃取溫度，浸提溫度，浸提時(shí)間做正交實(shí)驗(yàn)分析，并從單因素實(shí)驗(yàn)中選擇提取條件比較好的幾個(gè)水平做交叉實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行4因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)分析。表3.1 因素水平表水平因素水料比酸萃取時(shí)pH值浸提溫度浸提時(shí)間min115：11.58560220：12.09070325：12.59580表3.2 L9（34）鐵鹽法提取馬鈴薯渣果膠的正交實(shí)驗(yàn)與分析實(shí)驗(yàn)號(hào)水料比酸萃取時(shí)pH值浸提溫度浸提時(shí)間min果膠產(chǎn)量g111112.828212223.571313333.157421233.293522313.317623123.291731323.21

33、5832133.725933213.54213.1853.1123.2813.22923.3303.5383.4693.35933.4943.3303.2303.392R0.3090.4260.2390.1633.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 由表2.2可知，在4因素選擇條件比較好的情況下對(duì)果膠產(chǎn)量的影響順序?yàn)椋核彷腿r(shí)pH值>水料比>浸提溫度>浸提時(shí)間。 綜合以上數(shù)據(jù)表明，鐵鹽法從馬鈴薯渣中提取果膠的的最佳條件為：水料比為25：1，pH值為2.0，浸提溫度為90,由于浸提時(shí)間是次要因素，影響較小，所以我們選擇60min,這樣節(jié)省了提取時(shí)間, FeCl3 用量7ml，沉淀果膠鐵鹽的沉淀p

34、H值為3。4 結(jié)果與分析4.1最佳工藝條件從 20g馬鈴薯渣中用鐵鹽沉淀法提取果膠的最佳工藝條件是：水料比為 25：1，酸萃取時(shí)pH值為 2.0,浸提溫度為 90 ，浸提時(shí)間為 60min左右， FeCl3 用量 7ml左右，通過(guò)實(shí)驗(yàn)按最佳提取條件提取的果膠質(zhì)量為 4.153g，產(chǎn)率為 20.7 。4.2 果膠含量分析本法所提取的果膠樣品顏色為淡黃色，通過(guò)對(duì)樣品純度的檢測(cè)測(cè)得最佳提取條件下提取的馬鈴薯果膠樣品的平均果膠含量為 81.2。5 小結(jié)由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，鐵鹽法沉淀法從馬鈴薯渣中提取的果膠，比較相關(guān)資料的微波法提取馬鈴薯果膠的產(chǎn)率21和純度78.8，本實(shí)驗(yàn)比微波法提取馬鈴薯果膠的產(chǎn)率高低0 .3,純度高出2.4，所以本法從提取馬鈴薯渣中果膠是產(chǎn)量和純度都是