【正文】 有以下幾種：酶提取乙醇沉淀法、離子交換法、酸提取鹽沉法以及微生物法、離子交換法、膜分離技術(shù)、微波提取法、化學(xué)鐵鹽法，但酶法和膜 分離法成本較高 [3]。超聲波用于天然產(chǎn)物的輔助提取 [4]。而提取果膠最成熟的方法是酶法，目前報(bào)道從荸薺中提取果膠方法卻只有酸法。本實(shí)驗(yàn)研究菠蘿蛋白酶法對(duì)荸薺果膠進(jìn)行提取，考察反應(yīng)時(shí)間、酶用量、溫度 、 料液比、 pH值對(duì)果膠提取的影響 。 2 實(shí)驗(yàn)材料 材料和試劑 新鮮荸薺皮（ 購(gòu)于四川 內(nèi)江市臨江小區(qū)菜市場(chǎng)）； YY1050825g菠蘿 蛋白酶（ 上海源葉生物科技有限公司 ）、無(wú)水乙醇（ %）、 一水合 檸檬酸 （ 成都金山化學(xué)試劑有限公司 ）、檸檬酸三鈉（ 成都市新都區(qū)木蘭鎮(zhèn)工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū) ）、鹽酸（ ）、氫氧化鈉（ ）、活性 炭、標(biāo)準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液。 緩沖溶液的配制：稱(chēng)取 1000mL溶液，稱(chēng)取 內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 成 1000mL溶液，按比例混合 （ 檸檬酸三鈉 溶液與 檸檬酸 溶液混合） 調(diào)節(jié) pH后，用 pH計(jì)精確調(diào)節(jié) pH值。 菠蘿 蛋白酶溶液的配制：精確稱(chēng)取 ≥500U/mg的 菠蘿 蛋白酶，配成 100mL溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。 儀器 DF101S集熱式 恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州長(zhǎng)城科技工貿(mào)有限公司） ； TD51臺(tái)式低速離心機(jī)（四川蜀科儀器有限公司）； pHS3E精密 pH計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）； BT323S電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）； SHZC型循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市英峪儀器廠）； 600克搖擺式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（溫嶺市林大機(jī)械有限公司）； HHS2數(shù)顯恒溫水浴鍋（金壇市醫(yī)療儀器廠）。 3 實(shí)驗(yàn) 方法 原料的處理 洗凈新鮮的荸薺皮，將荸薺皮在沸水中煮 5min左右，并用煮沸過(guò)的沸水沖 洗數(shù)次以除去部分可溶性的糖，瀝干水分，在 55～ 60℃ 下烘 24小時(shí)。用粉碎機(jī)粉碎 3～ 5min，并用 100目篩進(jìn)行過(guò)篩。將制好的荸薺皮粉密封存放在干燥器中備用。 荸薺果膠的提取 準(zhǔn)確稱(chēng)取 3g已制備好的荸薺皮粉于 250mL燒杯中，加入一定體積已調(diào)節(jié)好 pH值的緩沖（檸檬酸 /林檬酸三鈉）溶液，再向燒杯中加入一定體積 濃度為 %g/L、活力值≥500U/mg的菠蘿蛋白酶溶液，用保鮮膜蓋住燒杯并將燒杯置于水浴鍋中（控制一定溫度）不斷攪拌，反應(yīng)一定時(shí)間后，立即將燒杯內(nèi)的溶液一并轉(zhuǎn)移到 95℃ 的數(shù)顯恒溫水浴鍋中滅酶 5min，趁熱離心取上層清液，將濾渣用煮沸的水沖洗 2～ 3次并合并濾液（若濾液有顏色可加少量活性炭進(jìn)行吸附再過(guò)濾，濾液不純將其過(guò)濾為清液）。向?yàn)V液中加入 %的無(wú)水乙醇溶液（加入乙醇的量為濾液體積一倍多為好）并不斷攪拌，過(guò)一會(huì)就明顯可以觀察到加入無(wú)水乙醇后析出白色絮狀物，放置 1小時(shí)后用布氏漏斗過(guò)濾，用 75%的乙醇溶液洗滌沉淀 2～ 3次，產(chǎn)品置于 45～ 50℃ 的干燥箱中干燥、稱(chēng)重、計(jì)算提取率，平行實(shí)驗(yàn) 3～ 5次。 荸薺果膠中總半乳糖醛酸含量的測(cè)定 參考 GB 255332021《食品添加劑果膠》中方法 進(jìn)行荸薺果膠中總半乳糖醛酸含量的測(cè)定 [18]。 荸薺果膠提取率：粗提率 =（粗果膠質(zhì)量 /荸薺皮粉的質(zhì)量） *100% 荸薺果膠的純度計(jì)算：總半乳糖醛酸百分含量 X（ %） =（ V1+V2） **100%/m2 內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 4 結(jié)果與討論 單因素對(duì)荸薺果膠提取的影響 反應(yīng)時(shí)間對(duì)提取的影響 控制提取溫度為 55℃ ，緩沖溶液的 pH為 6，料液比為 1:22，用 %g/L的 菠蘿蛋白酶6mL；分別控制提取時(shí)間為 1h、 、 、 、 ，測(cè)定荸薺果膠的提取率。結(jié)果表明（如圖 1所示）： 隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng) , 果膠的提取率逐漸增高 , 在提取時(shí)間為 時(shí)最好 , 但繼續(xù)隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng) , 果膠提取率反而降低，并且在 ～ 時(shí)果膠提取率趨于平緩， 這可能是提取出的果膠隨著提取時(shí)間增長(zhǎng)被分解了 , 從提取效率上來(lái)講：大量浪費(fèi)時(shí)間卻產(chǎn)量不佳，所以說(shuō)明浸提時(shí)間以 為最佳 , 浸提時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都會(huì)影響荸薺果膠提取率。 圖 1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)提取的影響 圖 2 加酶量對(duì)提取的影響 Fig. 1 Effect of reaction time on Extraction Fig. 2 Effect of enzyme concentration on the extraction 酶用量對(duì)提取的影響 控制提取溫度為 55℃ ，緩沖溶液的 pH為 6，料液比為 1:22，提取時(shí)間為 ，分別用%g/L的菠蘿蛋白酶為 2mL、 4mL、 6mL、 8mL、 10mL反應(yīng)，測(cè)定荸薺果膠的提取率。結(jié)果表明（如圖 2所示）： 當(dāng)加入酶量低于 6mL 時(shí) , 果膠提取率隨加入菠蘿蛋白酶用量的增加而逐漸上升；當(dāng)加酶量超過(guò) 6mL 時(shí) , 隨加入菠蘿蛋白酶的量越多果膠提取率反而降低。故加酶量以 6mL為佳。 溫度對(duì)提取的影響 控制 提取時(shí)間為 ，緩沖溶液的 pH為 6，料液比為 1:22，用 %g/L的菠蘿蛋白酶6mL；分別控制 提取溫度為 40℃ 、 45℃ 、 50℃ 、 55℃ 、 60℃ 、 65℃ ，測(cè)定荸薺果膠的提取率。結(jié)果表明（如圖 3所示）： 當(dāng)溫度低于 55℃ 時(shí) , 果膠提取率隨浸提溫度的升高而逐漸增高； 當(dāng)溫度超過(guò) 55℃ 時(shí) , 隨浸提溫度的升高果膠提取率反而逐漸降低。這可能是由于菠蘿蛋白酶有其反應(yīng)的最適溫度。溫度過(guò)低 , 達(dá)不到最大活性 , 溫度過(guò)高導(dǎo)致菠內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 蘿蛋白酶酶變性失活 , 使果膠提取率下降 , 影響果膠產(chǎn)量 [1], 故浸提溫度以 55℃ 為佳，浸提溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響荸薺果膠提取率。 圖 3 溫度對(duì)提取的影響 圖 4 料液比對(duì)提取的影響 Fig. 3 Effect of temperature on Extraction Fig. 4 Effect of ratio of material to liquid on Extraction 料液比對(duì)提取的影響 控制提取溫度為 55℃ ，緩沖溶液的 pH為 6，提取時(shí)間為 ，用 %g/L的菠蘿蛋白酶體積為 6mL，分別控制料液比為 1:1 1:1 1:2 1:2 1:30，測(cè)定荸薺果膠的提取率。結(jié)果表明（如圖 4所示）： 在 料液比 不 同的條件下 , 果膠的提取率也不相同。 料液比由 1:12 增加到 1:22 時(shí) , 果膠的提取率升高較慢；繼續(xù)再增加 料液比，提取率升高幅度較大，直到料液比大于 1:25 時(shí) ,果膠的提取率隨 料液比 的增加而降低。故料液比為 1:25 時(shí)最佳。 pH值對(duì)提取的影響 控制提取溫度為 55℃ ，提取時(shí)間為 ，料液比為 1:25，用 6mL濃度為 %g/L的菠蘿蛋白酶，分別用 pH為 8的緩沖溶液調(diào)節(jié) pH，測(cè)定不同酸度下荸薺果膠的提取率。結(jié)果表明（如圖 5所示）： 在不同的 pH值條件下 , 果膠的 提取率也不相同。在pH值小于 6 時(shí) , 果膠的提取率隨 pH值的升高而逐漸升高； 在 pH值大于 6 時(shí) , 果膠的提取率隨 pH值的升高反而降低。所以菠蘿蛋白酶液酸度 pH值 為 6 較為合適。 內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 圖 5 pH值對(duì)提取的影響 Fig. 5 Effect of pH value on Extraction 優(yōu)化與驗(yàn)證 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，分別對(duì)提取溫度、提取所需的酶體積量、 pH值、提取所需的料液比等因素對(duì)果膠提取率最大的 3個(gè)組進(jìn)行 Lg(34)正交試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化提取荸薺皮中果膠的最佳工藝參數(shù)。并對(duì)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì) 和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（如下表所示）。 表 1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 水平 溫度（ ℃ ） /A 料液比 /B 酶用量（ mL）/C pH 值 /D 1 50 1:18 4 6 2 55 1:22 6 7 3 60 1:25 8 8 內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 表 2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 方差分析結(jié)果表明，第 8組果膠提取率最高。結(jié)合極差分析可知 B因素（料液比）的極差最大， D因素（ pH值）的極差次之 ，因此料液比和 pH值為試驗(yàn)果膠提取率的重要因素，適當(dāng)增加浸提液的料液比和 pH值，對(duì)荸薺皮果膠提取率影響較大。從節(jié)約能源和減少污染的角度綜合考慮， A2B1C2D3為試驗(yàn)條件的 最佳組合，即在浸提溫度在 55℃ 、浸提料液比為 1:1 %的 菠蘿蛋白酶用量為 6mL、浸提 pH為 8的條件下可得到果膠的最大產(chǎn)量（即 A2B1C2D3條件下提取工藝最佳）。在此優(yōu)化的工藝條件下，其果膠的提取率達(dá)% 。 產(chǎn)品檢測(cè) 經(jīng)測(cè)定總半乳糖醛酸百分含量 X（ %） =%，不符合國(guó)家 GB 255332021《食品添加劑 果膠》中純度（ ≥65%）和 美國(guó)藥典 USP 32NF27 中果膠純度（ ≥74%） 要求，純度有待進(jìn)一步提高。 5 結(jié)論 荸薺皮中含有比較豐富的果膠，利用荸薺皮提取果膠，既解決了荸薺帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，又為食品、醫(yī)藥品以及化妝品工業(yè)增加了新的果膠物質(zhì)來(lái)源。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)分析得到菠蘿蛋白酶提取荸薺皮果膠的最佳組合為：浸提溫度在 55℃ 、水平 溫度（ ℃ ）/A 料液比 /B 酶用量（ ml） /C pH 值 /D 產(chǎn)量 /（ g） 提取率 /（ %） 1 50 1:18 4 6 2 55 1:22 6 7 3 60 1:25 8 8 4 50 1:25 4 7 5 55 1:18 6 8 6 60 1:22 8 6 7 50 1:22 4 8 8 55 1:25 6 6 9 60 1:18 8 7 K1 K2 K3 R 優(yōu)水平 A2 B1 C2 D3 主次順序 CDAB 優(yōu)組合 A2B1C2D3 內(nèi)江師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 浸提料液比為 1:1 %的菠蘿蛋白酶用量為 6mL、浸提 pH為 8，果膠提取率可達(dá)到%，明顯高于正交試驗(yàn)中的各組試驗(yàn)結(jié)果，純