酶法制备柑橘皮渣低甲氧基果胶的工艺与特性研究

摘要

果胶是一种无毒的天然食品添加剂，是植物细胞壁的重要组成成份，在自然界中广泛存在。商品果胶大多分为2种，即高甲氧基果胶和低甲氧基果胶。自然界大多数植物中的果胶为高甲氧基果胶，需通过降低其酯化度制备低甲氧基果胶。目前工业中应用较广泛的是低温碱法，但此法在生产过程中会造成果胶大分子发生β-消去反应，降低果胶分子量和胶凝性质。本文围绕酶法制备低甲氧基果胶这一中心课题，对酸橙皮渣中果胶的提取、酶法制备低甲氧基果胶的工艺及与碱法制备低甲氧基果胶的比较进行了研究，旨在探索利用外源果胶酯酶10制备低甲氧基果胶，改善传统碱法制备低甲氧基果胶因发生β-消去反应使果胶质量降低的缺点，为高品质低甲氧基果胶的生产提供理论参考。本论文研究的主要结论如下：
　　 1.研究了酸橙皮渣的预处理方法及其果胶含量测定，并采用目前在果胶工业化生产中被广泛应用的酸法提取酸橙皮渣果胶。结果表明：酸橙皮渣最佳干燥温度为75℃，最佳粉碎粒径为60目，果胶含量为16.22％;在pHI.5、90℃、液料比20:1、反应时间90min条件下果胶提取率为84.90％，果胶干燥失重为4.91％，达到商品果胶要求。
　　 2.通过向酸法提取的果胶提取液中加入外源果胶酯酶制备低甲氧基果胶，在单因素研究的基础上，采用DesignExpert7.0软件中的Box-Behnken设计以及响应面分析确定酶法制备低甲氧基果胶的最佳工艺参数为：加入经1000倍稀释的果胶酯酶5.39mL、反应50min、42.71℃、pH4.61，在比条件下果胶酯化度由67.83％降低至42.55％。模型高度显著(P<0.0001)；失拟项P=0.0688>0.05，不显著；模型决定系数R2=0.9818，说明该模型在98％水平上能够拟合实验数据，可以用此模型来分析通过添加外源性果胶酯酶制备低甲氧基果胶。
　　 3.对酶法和目前工业化生产中应用的低温碱法制备的低甲氧基果胶质量进行了对比分析，内容包括果胶提取率、半乳糖醛酸含量、酯化度、粘均分子量等指标。结果表明由于碱法制备低甲氧基果胶发生了β-消去反应，使果胶大分子中部分半乳糖醛酸分子解离，果胶提取率、半乳糖醛酸含量和粘均分子量偏低；酶法制备低甲氧基果胶的酯化度高。由此说明酶法制备低甲氧基果胶能克服碱法制备工艺中的β-消去反应，果胶分子量高；而酶法制备低甲氧基果胶的酯化度高于碱法，可能对果胶的凝胶速度造成影响，有待进一步研究。