混合酸提取豆腐柴葉中果膠的研究

寧海鳳，童群義

（1.江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

混合酸提取豆腐柴葉中果膠的研究

寧海鳳1，童群義2，*

（1.江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫214122；2.江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

研究了混合酸對豆腐柴葉中果膠提取效果的影響，通過單因素實驗考察了影響果膠提取的主要因素及最佳水平范圍，通過正交實驗確定了其最佳提取條件：磷酸∶亞硫酸1∶2（v∶v），料液比1∶35（w∶v），pH1.5，提取時間1.5h，提取溫度90℃，在此條件下豆腐柴葉中果膠的提取率為18.53%，透光率為92.60%。

混合酸，豆腐柴葉，果膠，提取

果膠是從高等植物中提取得到的一種復雜多糖，在食品行業被廣泛用作果醬和果凍的增稠劑和穩定劑［1］。果膠分子的基本結構是D-半乳糖殘基通過α-1，4糖苷鍵相連，通常被部分甲酯化。此外，也有一些中性糖存在于果膠分子中［2］。商業化的果膠是由橘皮或蘋果渣通過酸萃取、過濾、沉淀后得到的。橘皮和蘋果渣中果膠含量分別為25%和12%，甜菜渣、向日葵盤果膠含量在10%～20%之間，它們都被視為果膠來源［3］。盡管可以從大量植物中獲得果膠，但是商品果膠的來源還是非常有限的。因此，需要開發其它果膠源和改造現有果膠以獲得理想品質的果膠［4］。豆腐柴（Prenma microphylla Turez.），又名豆腐木、臭黃荊、腐婢，屬馬鞭草科豆腐柴屬的落葉灌木。分布于我國華東、華中、中南、西南各省區，資源十分豐富。民間采集其嫩葉和嫩枝制作豆腐，湘西一帶稱為“神仙豆腐”、“觀音豆腐”或“斑鳩飯”。豆腐柴是一種重要的野生果膠資源植物，葉片含有豐富的果膠成分，果膠含量僅次于桔皮的果膠含量（20%～25%），而為其它常用果實和果皮中果膠含量的數倍［5］?？勺鳛榫G色食品原料和其它工業原料，具有極大的開發利用價值。豆腐柴的生物學研究和加工工藝已逐漸為人們所重視，正初步形成產業化。種植豆腐柴和進行豆腐柴果膠的提取加工是山區脫貧致富的好方法［6］。由于豆腐柴在國外野生資源極為稀少，國外關于此方面的研究尚未見報道［7］，國內有少數學者［8-10］對豆腐柴葉中果膠的提取及基本理化性質進行初步研究。但此方面的研究仍然相對較少，且提取方法較單一，大都采用單一的無機酸進行熱萃取，提取效果欠佳。本文在前人研究的基礎上，采用混合酸對豆腐柴葉中的果膠進行提取，以期得到一種優化的用于提取豆腐柴葉中果膠的工藝，為豆腐柴的開發利用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豆腐柴葉 由安徽寧國寧豐科技開發有限公司提供，60℃烘干，粉碎后過80目篩；半乳糖醛酸 國藥集團化學試劑有限公司，生化試劑；硫酸 國藥集團化學試劑有限公司，優級純；磷酸、亞硫酸 國藥集團化學試劑有限公司，分析純。

LXJ-Ⅱ離心沉淀機 江蘇江陰礦山機械廠；HHS電熱恒溫水浴鍋 上海博訊實業有限公司醫療設備廠；UV-2100紫外見分光光度計 龍尼柯（上海）儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 果膠提取率及透光率測定方法 果膠物質（以半乳糖醛酸計，%）：根據參考文獻［11］中的方法進行測定、計算；透光率測定：用分光光度計，去離子水為對照，在630nm下測定。

1.2.2 混合酸提取豆腐柴葉中的果膠

1.2.2.1 單因素實驗 以提取率及其透光率為指標，考察提取用酸的種類及混合酸的配比、提取液pH、提取時間、料液比各單因素對提取效果的影響。

a.酸類型對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于4個500mL的三角瓶中，選取用蒸餾水調至pH2.0的鹽酸、硫酸、磷酸、亞硫酸，料液比1∶30，提取溫度90℃，提取時間 2h進行提取。4000r/min離心30min，抽濾，濾液定容至500mL，測定其透光率并按照1.2.1中的方法測定并計算提取率。

b.酸的配比對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于5個500mL的三角瓶中，選取a.中提取率最高及透光率最大的兩種酸，分別按1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1的比例混合，加蒸餾水調節pH至2.0，料液比1∶30，提取溫度90℃下進行提取，按照上述步驟進行處理后測定。

c.pH對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于5個500mL的三角瓶中，選取a.中提取率最高及透光率最大的兩種酸，按b.中最佳比例混合，分別用蒸餾水調節pH至1.0、2.0、3.0、4.0、5.0，料液比1∶30，提取溫度90℃下進行提取，按照上述步驟進行處理后測定。

d.料液比對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于5個500mL的三角瓶中，選取a.中提取率最高及透光率最大的兩種酸，按b.中最佳比例混合，用蒸餾水調節pH至c.中最佳水平，提取溫度90℃，分別按料液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50進行提取，按照上述步驟進行處理后測定。

e.時間對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于5個500mL的三角瓶中，選取a.中提取率最高及透光率最大的兩種酸，按b.中最佳比例混合，用蒸餾水調節pH至c.中最佳水平，以d.中得出的最適料液比，90℃下分別提取1、1.5、2、2.5、3h。按照上述步驟進行處理后測定。

f.溫度對提取效果的影響：分別稱取4.0g樣品于5個500mL的三角瓶中，選取a.中提取率最高及透光率最大的兩種酸，按b.中最佳比例混合，用蒸餾水調節pH至c.中最佳水平，以d.中得出的最適料液比，分別于60、70、80、90、100℃下，根據e.得出的最佳時間進行提取，按照上述步驟進行處理后測定。

1.2.2.2 正交實驗 在對以上單因素分析和實驗的基礎上，采用L9（34）的正交實驗設計，對影響果膠提取效果的主要因素：料液比、pH、提取時間、提取溫度進行研究，確定最佳工藝參數。

表1 正交實驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果與分析

2.1.1 不同酸對提取效果的影響 由圖1可以看出，在所用的四種酸中，磷酸的提取率最高，鹽酸的提取率接近磷酸，用亞硫酸提取時，透光率最大。這是因為磷酸屬于強酸，又是三元酸，在酸解過程中可起緩沖溶液pH的作用，不會引起酸解過程中酸過度或酸度不足，而亞硫酸具有漂白作用，結合二者優勢，在后續實驗中采用二者的混合酸進行提取。

圖1 不同酸對提取效果的影響

2.1.2 磷酸與亞硫酸的配比對提取效果的影響 由圖2可知，磷酸與亞硫酸比例在1∶2時，果膠的提取率最高，透光率也較理想，因此在之后的實驗中均采用此比例混合的酸進行提取。

圖2 磷酸與亞硫酸的比例對提取效果的影響

圖3 pH對提取效果的影響

2.1.3 pH對提取效果的影響 從圖3中可以看出，透光率的總體變化較平緩，而pH對果膠提取率的影響較為顯著，當 pH為 2.0時，提取率最高，達到17.90%，而pH1.0時，可能由于pH過低會引起果膠的降解，導致此時提取率并不是最高的；當pH大于3.0時果膠的提取率顯著降低，這是因為pH過高會導致果膠不能完全被分離出。根據實驗結果，選取pH2.0為最佳pH。

2.1.4 料液比對提取效果的影響 從圖4中可以看出，不同料液比下的透光率變化幅度很小，料液比對果膠提取率的影響也不是很大，取1∶40比較合理。因為萃取溶液體積太少，無法完全溶解和提取出原料中的果膠；但溶液體積太大，浪費酸溶液的同時，也為后面的濃縮和沉淀工藝增加了困難。

圖4 料液比對提取效果的影響

2.1.5 提取時間對提取效果的影響 從圖5中可以看出，提取時間對果膠提取效果的影響不顯著，在1～1.5h之間提取率呈上升趨勢，此后開始緩慢下降。這可能是由于提取時間較短時，果膠沒能充分溶解；而時間太長，果膠開始部分裂解導致提取率下降，且時間過長會消耗更多的能量。因此，選用1.5h為最佳提取時間，此時透光率也較理想。

圖5 提取時間對提取效果的影響

2.1.6 提取溫度對提取效果的影響 從圖6中可以看出，溫度對果膠的提取率具有顯著影響，對透光率影響也較大，隨著溫度的升高，果膠的提取率也增加，當溫度為60℃時，提取率只有9.15%，當溫度到達90℃時，提取率為18.13%，但是繼續升高溫度時提取率開始下降。這是因為溫度較低時，果膠水解不充分，從而導致提取率較低，但溫度過高，會有部分果膠裂解，造成提取率有所下降。此外，溫度過高對果膠膠凝度也有影響，故選取最佳提取溫度為90℃。

圖6 提取溫度對提取效果的影響

2.2 正交實驗結果與分析

由提取率的正交實驗可以看出，各因素對豆腐柴葉中果膠提取率影響的主次順序為D＞B＞A＞C，即提取溫度＞pH＞料液比＞提取時間，最佳條件為A1B1C2D2，即料液比1∶35，pH1.5，提取時間1.5h，提取溫度90℃。方差分析表明，提取溫度對實驗具有顯著性影響。

從透光率的正交實驗可以看出，各因素對豆腐柴葉中果膠提取液透光率影響的主次順序為：D＞B＞A＞C，即提取溫度＞pH＞料液比＞提取時間，最佳條件為A1B3C2D1，即料液比1∶35，pH2.5，提取時間1.5h，提取溫度85℃。方差分析表明，提取溫度對實驗具有顯著性影響。

由于實驗以提取率為主要指標，且不同提取條件下透光率總體變化幅度很小，所以，最佳工藝條件選擇提取率最高的組合，即A1B1C2D2。

表2 正交實驗結果

表3 正交實驗中果膠提取率的極差分析表

表4 正交實驗中果膠提取率的方差分析表

表5 正交實驗中透光率的極差分析表

表6 正交實驗中透光率的方差分析表

2.3 驗證實驗

根據篩選得到的最佳提取條件A1B1C2D2，即料液比1∶35，pH1.5，提取時間1.5h，提取溫度90℃，進行提取，并得到此條件下的提取率和透光率。經實驗驗證，最佳提取條件下的提取率為18.53%，優于正交實驗中的結果，且此條件下透光率為92.60%也較理想，因此本最佳工藝條件合理。

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗確定用熱酸提取豆腐柴葉中果膠的最佳提取工藝為：磷酸與亞硫酸比例1∶2（v∶v），料液比1∶35（w∶v），提取液pH1.5，提取時間1.5h，提取溫度90℃，該條件下，豆腐柴葉中果膠的提取率為18.53%，透光率為92.60%。

本文通過幾種無機酸的篩選得到提取率最高的為磷酸，透光率最大的為亞硫酸，后續采用二者的混合酸進行提取，并得到最佳比例，通過單因素及正交實驗表明，利用此兩種酸的混合酸對豆腐柴葉中果膠進行提取時，不僅提高了提取率，而且對果膠液的顏色也有所改善，利于后續脫色工藝。

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［11］無錫輕工業學院，天津輕工業學院.食品分析［M］.北京：輕工業出版社，1983：211-213.

Study on extraction of pectin from leaves of Premna microphylla Turcz in the presence of mixed acids

NING Hai-feng1，TONG Qun-yi2，*
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

The mixed acids of H3PO4and H2SO3were applied to extract the pectin from leaves of Premna microphylla Turcz.The single factor analysis and orthogonal test were designed to confirm the main factors and the optimum condition.The results showed that the optimum condition was as follows：H3PO4-H2SO3ratio 1∶2（v∶v），solid-liquid ratio 1∶35（w∶v），pH 1.5，extraction time 1.5h and extraction temperature 90℃.Under these conditions，the extraction rate of pectin and its transmittance were 18.53%and 92.60%，respectively.

mixed acids；leaves of Premna microphylla Turcz；pectin；extraction

TS201.1

B

1002-0306（2011）01-0222-04

2009-12-31 *通訊聯系人

寧海鳳（1986-），女，碩士研究生，主要從事碳水化合物方面的研究。