李 萍，闫静坤，汪青青，胡矗垚，舒 展，张 兰

（天津农学院 基础科学学院，天津 300384）

陈皮果胶的提取与纯化

李 萍，闫静坤，汪青青，胡矗垚，舒 展，张 兰

（天津农学院 基础科学学院，天津 300384）

以陈皮为原料，采用酸法提取粗果胶，正交试验优化提取工艺，比较几种吸附剂对粗果胶的纯化效果。结果表明：最佳工艺条件为溶液pH值1.5、料液比1∶35（g/mL）、物料粉碎度60～80目，温度75℃、时间120 min，乙醇用量是果胶提取液体积的4倍，在此条件下提取率达到18.69%。影响粗果胶提取率的因素次序为：溶液pH值>时间>物料粉碎度>温度>加醇量>料液比，溶液pH值的变化对粗果胶提取率具有显著影响。AB-8大孔吸附树脂对粗果胶纯化效果好，纯化后果胶得率最高。与粗果胶相比，纯化后果胶含量提高18.29个百分点、酯化度提高14.75个百分点，且纯化前后的果胶都属于高甲氧基果胶。红外光谱吸收的变化表明，果胶纯化后糖类物质特征吸收增强。综上所述，酸法提取陈皮果胶操作简单，AB-8大孔吸附树脂对粗果胶纯化处理方法可行。

陈皮；果胶；酸法提取；工艺优化；纯化；理化性质

0 前言

果胶是半乳糖醛酸以α-1，4-苷键连接而成的多糖类物质，是许多水果皮和水果榨汁后果渣中的可利用成分，由于其具有胶凝、稳定和增稠等特性，在食品、医药和化妆品领域中应用广泛。目前，提取果胶的方法有：酸法[1]、酶解法[2]、微波辅助法[3]和超声波辅助法[4]等。其中，酸法提取果胶操作简单，条件易控制，是果胶提取的常用方法[5-6]。提取果胶的原料主要有甜菜[7]、苹果渣[8]、新鲜的柑橘皮等[9]。陈皮是柑橘及其栽培变种的干燥成熟果皮，对陈皮果胶的提取研究较少。

色泽是果胶生产中的重要指标，也是制约果胶商品化应用的主要原因。活性炭[10]和大孔吸附树脂[11]是果胶纯化的常用物质。目前，对果胶纯化技术的研发远少于对提取方法的研究。因此，作者采用酸法提取陈皮中粗果胶，优化提取工艺，比较几种吸附剂对粗果胶的纯化效果，并对纯化前后果胶的理化性质进行测定，旨在为陈皮果胶的提取、纯化及开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

陈皮：天津市南开区王顶堤药店；95%乙醇、盐酸等均为国产分析纯；大孔吸附树脂（AB-8和D101型）、活性炭、硅藻土。

1.2 仪器与设备

粉碎机：北京燕山正德机械设备有限公司；pHS-3C型pH计：上海精密科学仪器有限公司；电热恒温水浴锅、电热鼓风干燥箱：天津市华北实验仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 粗果胶的提取

材料预处理：陈皮除杂、洗净、干燥、粉碎、过筛、备用。

粗果胶提取：5 g陈皮粉末按一定料液比加入蒸馏水，盐酸调节溶液至一定pH值，水浴加热提取。所得混合物趁热用纱布过滤，冷至室温，向粗果胶提取液中加入适量95%乙醇，静置过夜，析胶，抽滤，收集滤饼，60℃干燥，得粗果胶，按公式（1）计算提取率。

1.3.2 粗果胶的纯化

称取1.0 g粗果胶，加入150 mL蒸馏水，超声促溶得棕色溶液，向溶液中分别加入不同的吸附剂，搅拌均匀，50℃水浴保温0.5 h，抽滤，滤液浓缩，干燥，得精制果胶，果胶纯化后得率按公式（2）计算。

1.3.3 果胶理化性质的测定

采用果胶酸钙法测定果胶含量[12]、滴定法测定果胶酯化度和甲氧基含量[13]。

1.3.4 果胶红外光谱分析

采用KBr压片法测定果胶纯化前后的红外光谱，扫描范围 4 000～400 cm-1，分辨率 4 cm-1，扫描次数32。

2 结果与分析

2.1 粗果胶提取的单因素试验结果与分析

2.1.1 溶液pH值对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（20～40目）按料液比 1∶25（g/mL）加入蒸馏水，调节溶液pH值分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0，80 ℃水浴提取 30 min，加入 3倍果胶提取液体积的乙醇提取粗果胶，考察溶液pH值对提取率的影响，结果见图1。

图1 溶液pH值对粗果胶提取率的影响Fig.1 Effect of pH value of the solution on the extraction rate of crude pectin

由图1可以看出，随着溶液pH值的增加，粗果胶提取率先增大后减小，pH值为1.0时达到最大。因此，1.0为提取陈皮粗果胶溶液的最佳pH值。

2.1.2 料液比对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（20～40目）分别按料液比 1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40（g/mL）加入蒸馏水，调节溶液pH值为1.0，80℃水浴提取30 min，加入3倍果胶提取液体积的乙醇提取粗果胶，考察料液比对提取率的影响，结果见图2。

图2 料液比对粗果胶提取率的影响Fig.2 Effect of material to liquid ratio on the extraction rate of crude pectin

由图2可知，随着溶剂用量的增加，粗果胶提取率先增大后减小，料液比为1∶30时达到最大。因此，选择料液比为1∶30比较适宜。

2.1.3 物料粉碎度对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（＜20、20～40、40～60、60～80、80～100、＞100目）按料液比1∶30加入蒸馏水，调节溶液pH值为1.0，80℃水浴提取30 min，加入3倍果胶提取液体积的乙醇提取粗果胶，考察物料粉碎度对提取率的影响，结果见图3。

图3 物料粉碎度对粗果胶提取率的影响Fig.3 Effect of granularity of material on the extraction rate of crude pectin

由图3可知，随着物料粉碎程度的增加，粗果胶提取率先增大后减小，40～60目达到最大。物料粒度小，可以增加与溶剂的接触面积，利于粗果胶的溶出，但过大的粉碎度会造成物料颗粒间的粘连，因此，选择40～60目为最佳物料粉碎度。

2.1.4 温度对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（40～60目）按料液比1∶30加入蒸馏水，调节溶液pH值为1.0，水浴温度分别为65、70、75、80、85、90、95 ℃，提取 30 min，加入 3 倍果胶提取液体积的乙醇提取粗果胶，考察温度对提取率的影响，结果见图4。

图4 温度对粗果胶提取率的影响Fig.4 Effect of temperature on the extraction rate of crude pectin

由图4可知，粗果胶提取率随着温度的升高而增加，75℃时最高，此后下降。温度升高，有利于不溶性果胶转变成可溶性果胶进入溶液，提取率增大，但温度过高可能会导致果胶水解加快，提取率下降。因此，选择最佳提取温度为75℃。

2.1.5 时间对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（40～60目）按料液比1∶30加入蒸馏水，调节溶液pH值为1.0，75℃水浴提取，时间分别为 30、45、60、75、90、105、120 min，加入 3 倍果胶提取液体积的乙醇提取粗果胶，考察时间对提取率的影响，结果见图5。

图5 时间对粗果胶提取率的影响Fig.5 Effect of time on the extraction rate of crude pectin

由图5可知，随着时间的延长，粗果胶提取率增加，105 min时达到最大，此后下降。因此，选择提取时间为105 min。

2.1.6 加醇量对粗果胶提取率的影响

陈皮粉末（40～60目）按料液比1∶30加入蒸馏水，调节溶液pH值为1.0，75℃水浴提取105 min，加入乙醇的量分别是果胶提取液体积的1、2、3、4、5、6倍，提取粗果胶，考察加醇量对提取率的影响，结果如图6所示。

图6 加醇量对粗果胶提取率的影响Fig.6 Effect of the ethanol amount on the extraction rate of crude pectin

由图6可以看出，随着乙醇用量的增加，粗果胶提取率加大，但乙醇用量超过果胶提取液体积的3倍后提取率增加不明显，且乙醇用量过大，不仅造成浪费，也会增加后续回收成本。因此，乙醇用量为果胶提取液体积的3倍比较适宜。

2.2 粗果胶提取的正交试验结果与分析

在单因素试验基础上，以粗果胶提取率为评价指标，采用正交试验L18（37）优化提取工艺，因素及水平见表1，试验设计及结果见表2，方差分析见表3。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment design

由表2可知，粗果胶提取的最佳工艺条件为：A3B3C3D2E3F3，即溶液 pH值 1.5、料液比 1∶35（g/mL）、物料粉碎度 60～80目，温度 75 ℃、时间120 min，乙醇用量是果胶提取液体积的4倍。极差分析表明，影响粗果胶提取率的因素次序为：A>E>C>D>F>B，即溶液pH值>时间>物料粉碎度>温度>加醇量>料液比。表3表明，溶液pH值的变化对粗果胶提取率具有显著影响。对最佳工艺进行5次验证，粗果胶平均提取率为18.69%，RSD为0.40%，表明最佳工艺正确、稳定。

表2 正交试验设计及结果Table 2 Orthogonal experiment design and results

表3 正交试验方差分析Table 3 Variance analysis

2.3 粗果胶纯化效果的比较

4种吸附剂对粗果胶脱色效果照片见图7，果胶纯化后得率见图8。

图7 果胶脱色效果照片Fig.7 Photos of decolorized pectin

图8 不同吸附剂对粗果胶纯化后得率的影响Fig.8 Effect of different adsorbents on the yield of crude pectin

从图7可知，随着吸附剂用量的增加，果胶颜色逐渐变浅。相同用量和脱色时间下，吸附剂脱色效果排序为：硅藻土＞AB-8树脂＞D-101树脂＞活性炭。由图8可知，纯化后果胶得率排序为：AB-8树脂＞D-101树脂＞活性炭＞硅藻土。硅藻土对粗果胶脱色效果最好，但纯化后果胶得率最低。活性炭对粗果胶纯化后得率高于硅藻土，但脱色效果最差。AB-8大孔吸附树脂是一种弱极性树脂，对粗果胶中色素吸附效果较好，且纯化后果胶得率最高，这一结果与封红梅等[11]报道的一致。综合比较，AB-8大孔吸附树脂对粗果胶纯化效果好，纯化后果胶得率最高，且树脂易回收，利用工业化生产，可以较好地解决果胶色泽差的问题。

2.4 纯化前后果胶的理化性质

从表4可以看出，通过AB-8大孔吸附树脂纯化后的果胶与粗果胶相比，果胶含量提高了18.29个百分点、酯化度提高了14.75个百分点，且纯化前后的果胶都属于高甲氧基果胶。可见，采用AB-8大孔吸附树脂对粗果胶进行纯化处理，方法可行，在解决果胶色泽差的问题的同时，相关理化指标也有所改善。

表4 纯化前后果胶的理化性质Table 4 Physical and chemical properties of pectin before and after purification %

2.5 果胶的红外光谱分析

图9为果胶纯化前后的红外光谱图。从图9可以看出，3 419.61 cm-1附近强而宽的吸收是O—H的伸缩振动；2 935.65 cm-1是饱和C—H的伸缩振动；1 747.01和1 632.01 cm-1分别是酯基中C＝O的对称和反对称伸缩振动，纯化果胶在这两处的吸收明显强于粗果胶，说明果胶纯化后酯化度提高，这与酯化度的测定结果一致；1 443.42 cm-1是羧基中C—O的伸缩振动、1 231.83 cm-1是羧基中O—H的弯曲振动；1 103.04和1 015.64 cm-1是吡喃型糖环的醚键和羟基的吸收；919.04 cm-1是D-吡喃型糖的特征吸收，纯化果胶在此处的吸收强于粗果胶。红外光谱吸收的变化表明，果胶纯化后糖类物质特征吸收增强，这一结果与赵光远等[14]和孙悦等[15]报道的一致。

图9 果胶红外光谱图Fig.9 FTIR spectra of pectin

3 结论

采用酸法提取陈皮果胶，最佳工艺条件为溶液pH 值 1.5、料液比 1∶35（g/mL）、物料粉碎度 60～80目，温度75℃、时间120 min，乙醇用量是果胶提取液体积的4倍，在此条件下提取率达到18.69%。影响粗果胶提取率的因素次序为：溶液pH值>时间>物料粉碎度>温度>加醇量>料液比，溶液pH值的变化对粗果胶提取率具有显著影响。AB-8大孔吸附树脂对粗果胶纯化效果好，纯化后果胶得率最高。与粗果胶相比，纯化后果胶含量提高18.29个百分点、酯化度提高14.75个百分点，且纯化前后的果胶都属于高甲氧基果胶。红外光谱吸收的变化表明，果胶纯化后糖类物质特征吸收增强。综上所述，酸法提取陈皮果胶操作简单，AB-8大孔吸附树脂对粗果胶纯化处理方法可行，可以较好地解决果胶色泽差的问题，需要进一步研究树脂纯化粗果胶的工艺优化问题。

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EXTRACTION AND PURIFICATION OF PECTIN FROM TANGERINE PEEL

LI Ping， YAN Jingkun，WANG Qingqing， HU Chuyao， SHU Zhan， ZHANG Lan
（College of Basic Science， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Pectin is a kind of polysaccharide which is formed by the connection of alpha-1，4-glycoside bond.It has many properties，such as gelling，stability and thickening and is widely used in food，medicine and cosmetics.The present study was to optimize the extraction and purification method of pectin from tangerine peel using acid extraction and macroporous adsorption purification method.Orthogonal experiment was used to optimize the extraction process and the decolorizing effects of several adsorbents on crude pectin were also compared.Results showed that the optimum extraction conditions were as follows:pH value of the solution of 1.5，material to liquid ratio of 1∶35 （g·mL-1），powder granularity of the material of 60～80 mesh，extraction temperature of 75℃，extraction time of 120 min and the ethanol amount of 4 times of pectin extraction liquid，under which the extraction rate could reach to 18.69%.The factors impacting the extraction rate were in the order of pH of the solution>extraction time>material to liquid ratio>powder granularity>extraction temperature>ethanol amount，which implied that the pH value of the solution had the most significant effect on extraction rate.Macroporous adsorption resin（AB-8 type）had the best purification effect on the crude pectin and the highest yield of purified pectin.Compared with the crude pectin，the content of pectin after purification was increased by 18.29 percent points，while the esterification degree was increased by 14.75 percent points，and both of crude and purified pectin were belonged to high methoxyl pectin.Changes of FTIR absorption showed that the characteristic absorption of carbohydrate was enhanced after the pectin was purified.In conclusion，acid extraction was a simple method for extracting pectin from tangerine peel and the purification of pectin by macroporous adsorption resin（AB-8 type）was feasible.

tangerine peel；pectin；acid extraction；process optimization；purification；physicochemical properties

TS201.1

B

1673-2383(2017)03-0067-06

http://kns.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20170621.1050.024.html

网络出版时间：2017-6-21 10:50:53

2016-11-26

2016年天津市大学生创新创业训练计划项目（201610061067）

李萍（1979—），女，天津人，讲师，主要从事天然产物有效成分的提取和应用研究。