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果膠,一類多醣的總稱。存在於植物的細胞壁和細胞內層,為內部細胞的支撐物質。柑橘、檸檬、柚子等果皮中約含30%果膠,是果膠的最豐富來源。按果膠的組成可有同質多醣和雜多醣兩種類型:同質多醣型果膠如D-半乳聚醣、L-阿拉伯聚醣和D-半乳醣醛酸聚醣等;雜多醣果膠最常見,是由半乳醣醛酸聚醣、半乳聚醣和阿拉伯聚醣以不同比例組成,通常稱為果膠酸。不同來源的果膠,其比例也各有差異。部分甲酯化的果膠酸稱為果膠酯酸。天然果膠中約20%~60%的羧基被酯化,分子量為2萬~4萬。果膠的麤品為略帶黃色的白色粉狀物,溶於20份水中,形成粘稠的無味溶液,帶負電。果膠廣泛用於食品工業,適量的果膠能使冰淇淋、果醬和果汁凝膠化。
果膠是一種天然高分子化合物,具有良好的膠凝化和乳化穩定作用,已廣泛用於食品、醫藥、日化及紡織行業。柚果皮富含果膠,其含量達6%左右,是製取果膠的理想原料。果膠分果膠液、果膠粉和低甲氧基果膠三種,其中尤以果膠粉的應用最為普遍。現介紹從柚皮中製取果膠粉和低甲氧基果膠的加工技術。
(一)果膠粉製作工藝流程是:原料→預處理→抽提→脫色→濃縮→乾燥→成品。
1.原料及其處理鮮果皮或乾燥保存的柚皮均可作為原料。鮮果皮應及時處理,以免原料中產生果膠酶類水解作用,使果膠產量或膠凝度下降。先將果皮攪碎至粒徑2~3mm,置於蒸汽或沸水中處理5~8min,以鈍化果膠酶活性。殺酶後的原料再在水中清泡30min,並加熱到90℃5min,壓去汁液,用清水漂洗數次,盡可能除去苦味、色素及可溶性雜質。榨出的汁液可供回收柚苷。乾皮溫水浸泡復水後,採取以上同樣處理備用。
2.抽提通常用酸法提取。將處理過的柚皮倒入夾層鍋中,加4倍水,並用工業鹽酸調ph至1.5~2.0,加熱到95℃,在不斷攪拌中保持恆溫60min。趁熱過濾得果膠萃取液。待冷卻至50℃,加入1%~2%澱粉酶以分解其中的澱粉,酶作用終了時,再加熱至80℃殺酶。然後加0.5%~2%活性炭,在80℃下攪拌20min,過濾得脫色濾液。
因柚皮中鈣、鎂等離子含量較高,這些離子對果膠有封閉作用,影響果膠轉化為水溶性果膠,同時也因皮中雜質含量高,而影響膠凝度,故酸法提取率較低,質量較差。為解決以上問題,西南農業大學食品學院(1995)對酸法提取作了改進,即在酸法基礎上,按乾皮重量加入5%的732陽離子交換樹脂或按浸提液重量加入0.3%~0.4%六偏磷酸鈉,前者果膠得率可提高7.2%~8.56%,膠凝度提高30%以上,而後者得率提高25.35%~ 35.2%,其膠凝度可達180±3。
3.濃縮採用真空濃縮法,在55~60c的條件下,將提取液的果膠含量提高到4%~6.5%後進行後續工序處理。近來作者和國內其他單位研究表明,超濾可用於果膠液濃縮,如用切割分子量為50 000u的管式聚丙烯腈膜超濾器,在溫度45℃、ph3.0、壓力0.2mpa條件下進行超濾濃縮,可將果膠濃度濃縮至4 .21%,而其雜質含量和經常性生產費用分別僅為真空濃縮的1/5和1/2~1/3。
4.乾燥常用方法為沈淀乾燥法,即用95%酒精或鋁、銅等金屬鹽類使果膠沉澱。以酒精沉澱法制取的果膠質量最佳。其方法是:在果膠濃縮液中加入重量1.5%的工業鹽酸,攪勻,再徐徐加入等量的95%酒精,邊加邊攪拌,使果膠沉澱析出。再用80%的酒精洗滌,除去醇溶性雜質。然後用95%酸性酒精洗滌2次,用螺旋壓榨機榨乾後,將果膠沉澱送入真空乾燥機在60℃下乾燥至含水量10%以下,把果膠研細,密封包裝即成果膠粉成品。用金屬鹽類沉澱果膠,其雜質含量較高,現較少採用。
目前國外果膠乾燥大多采用噴霧乾燥,即用壓力式噴霧乾燥,將濃縮液在進料溫度150~160℃,出料溫度220~230℃的條件下乾燥,連續化操作中可不斷得到粉末狀產品。西南農業大學食品學院用超濾濃縮液進行噴霧乾燥試驗,結果表明該法是完全可行的,果膠質量符合國家標準。
(二)低甲氧基果膠製作低甲氧基果膠的方法主要有鹼法、酸法和酶法3種。現介紹鹼法和酶法兩種。
1.鹼法把果膠濃縮液放入不銹鋼鍋中,加氫氧化銨調ph至10.5,15℃下恆溫保持3h。再加等體積的95%酒精和適量鹽酸,使ph降至5左右。攪拌後靜置1h,濾出沉澱果膠,榨乾,再分別用50%和95%酒精各洗滌1次,壓乾後攤於烘盤上,在65℃真空乾燥器中烘乾,取去磨細、包裝即得成品。產率大約為果膠量的90%。
2.酶法即用果膠脂酶脫脂提取低甲氧基果膠。廣東省果樹研究所蔡長河等(1996)成功地研製出採用酶法從柚皮中提取低脂果膠的工業化生產技術。與傳統鹼法和酸法相比,其具有工藝易於控制、產品質量高、節省能耗和降低成本等優點,現對該法作一簡單介紹,其工藝流程如下:
柚皮→粉碎→水洗→脫脂→提膠→壓濾→沉析→壓濾→除鹽醇洗→壓濾→乾燥→粉碎→成品。
原料攪碎:將原料攪碎成3~5mm大小。
水洗:50℃清水浸泡30min,離心,再用清水漂洗2~3次,直至洗出液呈無色為止。
脫脂:加入適量碳酸鈉以激活果皮內源pe酶,進行脫脂。工藝條件以溫度50℃,時間1h,ph7.0,碳酸鈉為7g/kg新鮮皮(25g/kg乾皮)的組合為最佳。
提膠:加鹽酸(調ph1.7~2.0)在95℃下提膠。
沉析:加入適量cacl2沉析果膠。
除鹽醇洗:將鹽酸、草酸按1:3的比例混合,在醇溶液中除鹽,並經多次醇洗,
乾燥和粉碎:在60℃下真空烘乾,烘乾後的果膠用粉碎機粉碎成果膠粉。該法果膠得率鮮柚皮為3.5%~4%,幹柚皮為12%~15%,膠凝度100±5,脂化度小於50%,達到了美國fcc質量標準。