果胶的提取及分离纯化技术的研究进展

◎翁家钏，许润炜，李　颖（广东石油化工学院环境与生物工程学院，广东 茂名 525000）

果胶的提取及分离纯化技术的研究进展

◎翁家钏，许润炜，李颖
（广东石油化工学院环境与生物工程学院，广东 茂名 525000）

果胶是一种天然的植物多糖，结构复杂，功能多样，在食品、医药和其他行业应用非常广泛。本文关于果胶提取方法及分离纯化技术进行综述，提出未来研究技术发展方向，旨在为我国果胶提取及分离纯化技术领域的研究提供有价值的参考。

果胶；提取；分离纯化；研究进展

1824年，法国药剂师Bracennot首次从胡萝卜中提取得到果胶，并将其命名为“pectin”［1］。果胶是一类成分复杂的天然高分子聚合物，其相对分子质量在1万～40万［2］，其本质是一种呈线性结构的多聚糖类，主要是由D-半乳糖醛酸以α-1，4-糖苷键连接聚合而成略带酸性的大分子多糖，还常带有其他中性多糖支链，如D-半乳糖、D-山梨糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、木糖等［3-5］。

果胶的应用前景主要体现在以下几个方面。①在食品加工工业和化工工业中，常作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、胶凝剂和组织改良剂。②在医药领域上，是一种优良的药物制剂基质，具有抗菌、消肿、止血、解毒、止泻、降血压和抗辐射等作用。③近年来，合成和改性果胶在抗癌和免疫方面也深受关注。因此，改进已有的果胶提取及其分离纯化技术，探索新型的果胶提取及其分离纯化技术已成为推动我国乃至全世界经济发展的必走之路。

本文主要综述了近年来关于果胶提取及分离纯化技术的国内外研究进展，并对未来的研究发展提出重点方向，以期为我国果胶提取及分离纯化技术的基础研究及应用提供有价值的参考。

1 果胶的提取技术

1.1预处理方法

通常在果胶提取前，须除去原料中的粉尘、色素、多余糖或酸类杂质及具有不良口感的组分，以提高果胶提取率和品质。董丹等［6］提取柠檬皮渣中的果胶，结果表明柠檬皮渣提取果胶的预处理工艺研究具有较高的理论价值，不仅提高了原料废弃物的综合利用率，降低了生产成本，而且提升了经济效益及产品的附加值，还能减少环境污染，因此具有较好的经济效益和社会意义。

1.2提取方法

1.2.1酸碱萃取法

Virk等［7］利用柠檬酸提取苹果皮中的果胶，通过与盐酸（HCl）提取效果比较发现，柠檬酸从新鲜苹果皮中提取果胶酸钙量明显高于HCl提取的果胶酸钙量，说明部分有机酸的果胶提取率比无机酸要高。但此法仍然无法克服过度分解和产品质量差等缺陷，难以实现工业化。张卫红［8］等以碱化法从苹果渣中提取高酯果胶得到最优pH值为9.0，反应温度为36 ℃反应时间1.5 h。该法由于易发生β消除反应，需严格控制反应温度，具有一定的局限性。

1.2.2离子交换法

传统酸法提取果胶得率较低，这是因为果皮中Mg2+、Ca2+等离子与果胶结合，影响果胶向水溶性果胶的转化，而离子交换法是利用溶液中各种带电粒子与离子交换剂之间结合力的差异进行物质分离的操作方法，使所得果胶产率高，质量好。顾焰波等［9］通过离子交换法从木瓜皮中提取果胶，用正交试验法对工艺参数进行优化，果胶得率达17.52％，明显优于传统酸提取法。张燕等［10］通过添加离子交换树脂从橘皮中提取果胶，结果发现其果胶得率和果胶酯化度均高于传统方法。戴玉锦等［11］以干橙皮为原料，利用离子交换法提取果胶，选择732型阳离子交换树脂在其用量为5％，在料液比1∶20，浸提液pH 1.5，85 ℃下浸提2.5 h，可以使果胶得率达到22.55％。实验结果发现用离子交换法提取橙皮果胶在得率和质量方面均优于传统的酸提取法。

1.2.3微波提取法

梁志鸿等［12］通过微波协同酒石酸浸提、乙醇沉析得到果胶，在最佳工艺条件下得到果胶浸提率为21.77％，微波法快速、节能、浸提率更高。姚先超等［13］采用微波辅助技术从剑麻纤维生产过程中产生的废渣中提取果胶，通过响应面优化，在微波功率534 W、提取时间9.8 min、pH 1.3条件下得到剑麻果胶的提取率为6.10％。

1.2.4超声波提取法

李建凤等［14］利用响应面法优化超声波辅助提取柠檬皮渣果胶，在pH 1.0，料液比20∶1，提取时间50 min条件下得到柠檬皮渣果胶粗产品提取率为26.45％。阮尚全等［15］探讨了超声波辅助提取血橙皮中果胶，在料液比1∶20，pH 1.5，提取温度60 ℃条件下提取80 min，其果胶提取率可达15.89％。

1.2.5酶提取法

戴余军等［16］利用纤维素酶提取柑橘皮果胶在最佳酶液浓度为0.5％、浸提pH为5.6、45 ℃条件下浸提45 min中，果胶提取率可达到36.56％。该法避免了酸浸提法的缺点，防止果胶提取时被降解，生产周期短，效率高。邸铮等［17］采用酶法提取苹果皮渣中的果胶，并使用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法测定可溶性果胶的单糖组分，其结果发现酶法比酸法提取的果胶不仅得率高2～3倍，且溶解性更好。

1.2.6连续逆流萃取法

谢练武等［18］用一定pH的盐酸溶液从橘皮中提取果胶，通过对比对连续逆流萃取法和批量萃取法发现，连续逆流萃取法在较宽的pH和液/固比范围内都获得了较高的果胶提取率。由此，与批量法相比，连续逆流萃取法不仅使用提取剂量少，且获得果胶提取率较高，从而达到减少废水量和节约运行成本的目的。

1.2.7超临界流体萃取法

李金海等［19］利用超临界二氧化碳法探索西瓜皮中的果胶提取的影响因素，在最佳工艺条件下，西瓜皮中果胶的提取得率为12.10％。余先纯等［20］采用超临界二氧化碳萃取与微波处理技术相结合萃取柚皮果胶，结果表明：微波功率450 W、萃取时间15 min、萃取压力8.5 MPa、萃取温度40 ℃和CO2流量12 L/h时，果胶的得率为22.63％，且比微波辅助水浴加热提取所得果胶得率高6.52％。

2 果胶的分离纯化方法

2.1醇沉淀法

醇沉淀法是指将大量的醇加入到果胶提取液中，利用果胶不溶于醇类溶剂的特点，形成醇-水混合剂，将果胶沉淀出来。该方法制得的果胶色泽好，纯度高，且生产工艺简单。郭丽萍等［21］用醇沉淀法从香蕉皮中分离果胶，所得果胶色泽较好，呈灰白色，质地黏稠。但陈芳艳等［22］在选用乙醇作为剑麻果胶的沉淀后发现，此方法消耗大量的醇，且回收时能耗较大，增加了生产成本，不利于规模化生产。选用HCl作为电解质加入到乙醇中，沉淀效果更加理想。

2.2盐析法

盐析法的原理是利用两种相反电荷的电中和作用，在果胶溶液中加氨水中和，再加入电解质金属盐类，可产生含少量盐的氢氧化物沉淀和不溶于水的果胶酸盐及其他杂质。经分离后，用酸化醇进行洗涤脱盐，使少量盐的氢氧化物沉淀消失，酸与金属离子发生置换反应生成果胶。所得的果胶因为不溶于醇而沉淀下来。现在研究通常采用的是铝盐沉淀法、铁盐沉淀法、钙盐沉淀法和混合盐析法。刘义武等［23］在柠檬皮果胶液中用盐析法沉淀果胶，研究表明盐析法提取果胶具有低消耗、低污染等优点，其应用前景较广阔。

2.3膜分离法

膜分离法［24］是指利用天然或人工合成的高分子膜的选择性，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。毛波等［25］利用膜分离技术改进传统工艺，对提取糖分后的南瓜渣提取液进行除杂浓缩，再经过醇沉精制，最后通过真空干燥得到果胶产品。试验结果显示，经过膜除杂和浓缩后的果胶溶液，后续乙醇的使用量减少，果胶的纯度有所提高。因而采用此工艺可降低成本，提高经济效益姚国新等［26］用微滤膜和超滤膜两级膜对甜菊糖水提液进行除杂，再用纳滤膜进行脱盐浓缩。结果表明，进过膜处理后的液体浓缩了15倍，纯度达到87％左右。

3 展望

果胶是一类重要的天然植物提取物，目前广泛应用于食品、化工、医药等领域中。根据目前果胶的提取和分离纯化技术研究进展，今后果胶生产的趋势可在以下几方面努力：①重点探讨多方法相结合的果胶生产技术，如微波酸解/酶解辅助法、超声波酶解/酸解辅助法，超声波-微波-酸解辅助法、超声波微波协同萃取法等。②探索合理的改性果胶的生产工艺，延伸其应用范围，具有重大的意义。③改善工艺条件以获得高质量的果胶，寻求高效、环保、经济的果胶生产技术，以满足人们对其生理与物理、化学功能的需求。

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Research Progress on Extraction and Separation Purification Technology of Pectin

Weng Jiachuan，Xu Runwei， Li Ying
（Guangdong University of Petrochemical Technology， School of Environmental and Biological Engineering， Maoming 525000， China）

Pectin is a kind of natural polymer， which is very complex and functional. It is widely used in food， medicine and other industries. In this paper， the new progress of the extraction and purification of pectin in recent years were summarized，and put forward the future research and development， and provide a reference for the research of pectin extraction and purification technology.

Pectin； Extraction； Separation purification； Research progress

TS209

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.12.010

广东石油化工学院自然科学研究青年项目（编号：514011）；广东石油化工学院2015年大学生创新创业训练计划项目（编号：2015DCA603）；广东高校果蔬加工与贮藏工程技术开发中心开放基金（编号：220007）。

翁家钏（1994-），男，广东潮州人，本科；主要研究方向为：食品科学与工程.

李颖（1988-），女，湖南长沙人，硕士，助教；主要研究方向为果蔬深加工。