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酸法提取大豆种皮果胶

发布时间:2022-05-23 阅读:次 分类:行业新闻

果胶的提取方法很多,酸提取方法是从各种原料中提取果胶应用最为广泛的方法之一。果胶的得率和质量除与提取方法有关外,与原料的品种也有关。柠檬和酸橙类皮渣中果胶含量高,且质量稳定理想,但这类原料在我国回收比较困难。

随着我国对果胶需求量的不断增加,寻找新的果胶原料势在必行。大豆种皮是大豆深加工过程中产生的量最大的副产物,约占大豆重量的8%。大豆种皮具有价格低廉、贮存容易,果胶含量较高等特点,是较好的生产果胶的替代原料之一。那么采用酸法提取大豆种皮果胶时,果胶的收率会被哪些因素所影响?

大豆

酸法提取大豆种皮果胶

大豆种皮清洗对果胶对收率的影响

用清洗和未清洗种皮提取的果胶收率相差较大,这主要是清洗过程可能导致少量水溶性果胶损失,但更多的是去掉了大豆种皮表面吸附的各种杂质,因此,从清洗种皮制备的果胶色度较好,果胶质量提高。因此,为提高果胶质量和简化后续果胶的纯化工序,种皮的清洗工序是必需的。

果胶清洗后的干燥过程对果胶收率的影响

考虑到清洗后的干燥过程可能会使果胶酶及其它的酶类在潮湿环境下激活,引发果胶分解,导致收率下降。我们进行了清洗后未干燥和清洗后干燥种皮提取果胶的对比实验。清洗后未干燥大豆种皮其果胶收率(8.15%)高于清洗后干燥的大豆种皮的果胶收率(7.55%),但影响不大。考虑到干燥后大豆种皮容易存放和实验数据的平行(采用同一批清洗干燥的种皮样品),以下实验均采用清洗干燥后的大豆种皮样品。

大豆种皮浸泡对果胶收率的影响

清洗干燥后的大豆种皮中加入一定量的蒸馏水,用氯化氢调pH2.0,静置浸泡1d,然后进行果胶提取实验,果胶收率为8.83%,高于未浸泡大豆种皮的果胶收率7.55%。浸泡疏松了纤维网络结构,使果胶容易提取,因此增加果胶收率。提高浸泡时间,果胶收率并不提高,因此浸泡时间不宜过长。浸泡pH选择为2.0是因为在该pH下可使纤维组织松动,不破坏果胶组分,并能有效抑制细菌的产生。

温度对果胶收率的影响

在75~85℃间,果胶的产量是随着萃取温度的升高而增加的,在85℃时果胶产量达到最大值。当温度高于85℃时,随温度的升高,果胶产量呈下降趋势。这是因为随温度升高,大豆皮中原不溶性果胶更容易水解为可溶性果胶,因此,果胶收率提高;但由于果胶的耐热性较差,当温度过高时,水解程度剧烈引起原果胶裂解为乙醇可溶性小分子,产量因而下降;产量因而下降;同时温度过高,也会导致果胶结构破坏而糊化,因此提取温度应控制在85℃为宜。

pH值对果胶收率的影响

在一定温度下,果胶的收率与提取液的pH有着直接的关系,必须严格控制酸性条件下的pH。随pH增加,果胶收率基本呈下降趋势。这是因为pH越高,大豆种皮中的原果胶的水解速率下降;并且pH过高,果胶不稳定,易水解成可溶性小分子多糖或果胶酸,也导致产量下降。研究表明,若pH过低,水解反应过于强烈,反应过头,产品收率反而下降;并且果胶的颜色随着pH值的降低而变深且胶凝强度变差,溶解度也变差。pH值在1.0~1.5时,果胶产率随pH的变化不大。实验表明:果胶萃取液以pH1.5为宜。

提取时间对果胶收率的影响

在一定的时间范围内,果胶产量随萃取时间的延长而增加,表明提取过程是动力学控制。当萃取时间大于30min时,再延长萃取时间果胶的产量已不会再增加,反而略呈下降趋势,这是因为萃取时间短时,原果胶不能充分水解,果胶收率较低,延长萃取时间有利于原果胶的充分水解,使收率提高;而当时间过长时,则会造成果胶分子链发生热降解反应,且在酸性条件下放置太长时间也会造成酸性降解,致使果胶产量下降,同时,会使果胶的分子量降低,影响果胶质量。因此,应选择合适的提取时间,一般以30min左右为宜。

料液比对果胶收率的影响

大豆种皮与酸液混合的比例应从两个方面考虑:一方面是所加酸液在数量上应保证能使水解出的果胶充分转移到酸液中去,便于实现果胶与大豆种皮的分离,这时料液比应尽可能的大:另一方面要获得高浓度果胶液,以便减少浓缩时间和能耗,料液应尽可能的小。

对清洗过的大豆种皮,料液比对果胶收率有一定的影响,料液比1:8时果胶提取率最高。实验发现,料液比过小时过滤困难,造成提取率低;当料液比大于1:8时,提取率随料液比的增加而减少,这可能是料液量,造成溶解损失和过滤损失所致;当料液比大于1:12时,提取率趋于稳定。

提取液浓缩对果胶收率的影响

提取液不经浓缩而直接沉淀,乙醇用量过大,成本增高,因此加乙醇沉析前必须浓缩。提取液在浓缩过程中的温度和时间对果胶收率也有一定的影响,当没有良好的真空浓缩设备时,这种影响就更大。这是因为果胶液有一定的保持时间:在pH3~4时,如无果胶酶作用,在室温下能稳定数星期,而在60℃下果胶只能稳定贮藏8h。因此在果胶提取液浓缩过程中要避免超过一定的温度和时间。

浓缩对提高果胶收率有利,但并非浓缩倍数越高越好。当浓缩倍数大于3~4时,果胶收率不再提高,再提高浓缩倍数,收率反而下降。这是由于提取液浓度过高时,沉淀出的果胶容易因过于粘稠而造成分离困难和在器壁上的粘附损失,使果胶收率降低。此外,浓缩倍数较高时,所得果胶色泽较深,且能耗高。浓缩倍数较低时,果胶收率低,并且溶剂耗量较大,成本提高。因此,合适的浓缩倍数为3~4倍。


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