本發(fā)明涉及一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法。
背景技術(shù)：
果膠一般分為高甲氧基果膠(high methoxyl pectin,HMP)和低甲氧基果膠(low methoxyl pectin,LMP)。高甲氧基果膠一般是指酯化度(Degree of Esterification or Degree of methoxylation，又稱DE值或DM值)大于50％的果膠；而低甲氧基果膠，又稱低酯果膠，是一種重要的食品添加劑，DM值低于50％，在Ca2+或其他二價(jià)陽離子存在下有糖或無糖均能形成凝膠。因而，低酯果膠能夠應(yīng)用于低糖食品，符合現(xiàn)代人們的消費(fèi)和飲食觀念，另外有研究表明果膠能夠抵御大量疾病，如肥胖癥、糖尿病、便秘、膽結(jié)石、結(jié)腸癌，因此，低酯果膠具有廣闊的市場前景。
低酯果膠的制備方法主要有酸化乙醇法、低溫堿法、酰胺化法、酶法等。酸化乙醇法就是將預(yù)處理酸解后所得的果膠加入酸化乙醇在30℃下保持6-10h，進(jìn)行脫脂轉(zhuǎn)化，即得低酯果膠。酸化乙醇法反應(yīng)條件溫和，果膠分子鏈降解程度低，缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，脫脂條件要求極其嚴(yán)格。低溫堿法是在低溫(5℃)、pH 9.0下處理30min進(jìn)行堿法脫酯，其可將影響果膠品質(zhì)的β-消去反應(yīng)控制在較小程度。酰胺化法是將高酯果膠在堿性條件下用氨處理，使部分甲酯轉(zhuǎn)變?yōu)椴及罚@類果膠的DM值通常在20-45％。該法優(yōu)點(diǎn)是工藝低耗能且低污染，產(chǎn)品酯化度低且凝膠性好；缺點(diǎn)是工藝極其復(fù)雜，產(chǎn)品易溶解且可能含有害副產(chǎn)物。酶法主要是在生產(chǎn)中添加果膠酯酶，優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物分子量較高，反應(yīng)底物有專一性；缺點(diǎn)是產(chǎn)品凝膠強(qiáng)度低。
天然低酯果膠來源較少，常見的有從向日葵中提取低脂果膠，一般主要通過高酯果膠脫酯的方法間接得到，其中也包括超聲輔助酸法制備低酯果膠，但是對(duì)利用超聲波直接提取原料中的低甲氧基果膠，特別是可控提取方面未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的問題是提供一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法，包括以下步驟：
1)、將胡柚皮原料漂燙滅酶，干燥(烘干或日照曬干)，粉碎至顆?！?mm，將所得的胡柚皮顆粒懸浮于酸溶液中，得胡柚皮溶液；
2)、將步驟1)所得的胡柚皮溶液用超聲波處理；超聲波強(qiáng)度為20W/mL～32W/mL，提取的時(shí)間為30～150min，提取溫度為70～90℃；
3)、步驟2)所得物依次進(jìn)行乙醇沉淀、乙醇洗滌以及透析；
4)、將步驟3)所得透析液凍干(-40℃凍干36h)，得低甲氧基果膠。
作為本發(fā)明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的改進(jìn)：所述步驟1)中，酸溶液是pH1.5～3的HCl溶液；每0.2～0.6g(例如0.4g)胡柚皮顆粒懸浮于20mL的所述HCl溶液中。
作為本發(fā)明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)為：
在步驟2)所得物中加入乙醇，直至乙醇終濃度≥50％(體積％)，沉淀時(shí)間為1.5～2.5小時(shí)(例如為2小時(shí))；沉淀后離心，離心所得固體反復(fù)用≥50％的乙醇溶液進(jìn)行洗滌，直至無色；
將洗滌后的固體溶于水(水的用量同上述HCl溶液的體積量)，然后進(jìn)行透析(透析時(shí)間為48±2h)，所用透析膜為只允許14kDa以下的分子通過。
作為本發(fā)明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所得的低甲氧基果膠的甲酯化度為30％～48％。
在本發(fā)明的步驟1)中，是將胡柚皮原料于95℃的熱水中漂燙5min滅酶，于60℃烘干24h或日照曬干至恒重；在步驟3)中，因?yàn)楹制ご蠖酁槌壬?，在提取過程中會(huì)吸附很多色素類物質(zhì)在果膠上，乙醇洗滌可帶走色素類物質(zhì)，而使得提取的果膠品質(zhì)更純。
本發(fā)明具有如下技術(shù)優(yōu)勢：
1、本發(fā)明改變了傳統(tǒng)將高甲氧基果膠改性制備低甲氧基果膠的思路，直接從常見的柑橘屬原料提取低甲氧基果膠，方便并安全。
2、本發(fā)明所提供的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠所選的酸溶液為鹽酸，酸水解后，通過透析法除去鹽酸，可避免降解后引入其他的反應(yīng)試劑，使后處理簡單化；
3、本發(fā)明所提供的超聲熱酸法提取胡柚皮中的低甲氧基果膠，利用綠色環(huán)保的超聲技術(shù)，滿足環(huán)保要求，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的思路。
本發(fā)明所涉及的各項(xiàng)檢測實(shí)驗(yàn)具體如下：
實(shí)驗(yàn)1、傅里葉變換紅外光譜法定量測果膠樣品的酯化度：
將果膠測試樣品干燥，真空條件下研磨成粉狀。分別取4mg，KBr研磨壓片，采用Nicolet Nexus FTIR于4000～400cm-1范圍內(nèi)掃描。掃描32次，分辨率為4cm-1。傅里葉變換紅外光譜法測定酯化度的主要原理是紅外譜圖中糖醛酸的羧基在1630cm-1處有吸收峰，而甲酯化的羧基在1740cm-1處有吸收峰，吸收峰面積與基團(tuán)數(shù)目成正比。果膠甲酯化程度是指甲酯化的羧基數(shù)目/羧基基團(tuán)總數(shù)×100％，因此用公式DE＝A1740/(A1630+A1740)(A1630、A1740分別代表1630cm-1和1740cm-1處吸收峰的面積)。所到結(jié)果如圖1所示。
實(shí)驗(yàn)2、高效液相色譜法(HPLC)定量測果膠樣品的酯化度：
在530nm波長下測定A530值繪制半乳糖醛酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后測定果膠樣品的A530值與標(biāo)樣作對(duì)照求出樣品中半乳糖醛酸的濃度，根據(jù)濃度計(jì)算半乳糖醛酸的含量。計(jì)算公式：GalA(％)＝C1/C2×100，GalA(％)為半乳糖醛酸含量，C1為從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的半乳糖醛酸濃度，C2為果膠濃度。
利用高效液相色譜儀，以異丙醇(IPA)為內(nèi)標(biāo)，按下式計(jì)算甲醇(MeOH)的響應(yīng)因子FR，再分別計(jì)算果膠的甲酯化度(DE)。FR＝(MMeOH/MIPA)(AMeOH/AIPA)；DE＝FR(AMeOH/AIPA)(Msample/AIPA)(176×104/(GalA％×32)。計(jì)算FR時(shí)：MMeOHorIPA分別為混標(biāo)中MeOH、IPA的質(zhì)量；AMeOHorIPA分別為混標(biāo)中MeOH、IPA的峰面積；計(jì)算DE時(shí)：MMeOHorIPA分別為樣品MeOH、IPA的質(zhì)量；AMeOHorIPA分別為樣品中MeOH、IPA的峰面積，GalA％為半乳糖醛酸的含量。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明所得的超聲降解果膠的紅外圖譜。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
實(shí)施例1、一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法，依次進(jìn)行以下步驟：
將胡柚皮原料于95℃的熱水中漂燙5min滅酶，于60℃烘干24h或日照曬干至恒重，粉碎至顆?！?mm，取0.4g胡柚皮顆粒懸浮于20mL pH1.5的HCl溶液中，超聲波頻率20kHz，探頭直徑13mm，探頭插入液面下1cm，脈沖時(shí)間為2s，間歇時(shí)間2s，提取溫度為70℃，處理時(shí)間30min、150min，超聲波強(qiáng)度24W/mL(振幅60％)；
然后加入25ml的純乙醇沉淀2h，沉淀后離心，離心所得固體反復(fù)用≥50％的乙醇溶液進(jìn)行洗滌，直至無色；
在上述洗滌后的固體中加入20mL水，透析48h，所用透析膜為只允許14kDa以下的分子通過，將透析過的溶液于-40℃凍干36h得到低甲氧基果膠(固體樣品備用)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)1所述方法進(jìn)行檢測：可以定性得到該提取方法是有效果的。結(jié)果如圖1所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2方法進(jìn)行檢測：超聲熱酸法提取低甲氧基果膠30min時(shí)，甲酯化程度為DE1(％)＝41.5％；超聲熱酸法提取低甲氧基果膠150min時(shí)，甲酯化程度為DE2(％)＝38.2％。
實(shí)施例2、將實(shí)施例1中的超聲波強(qiáng)度24W/mL(振幅60％)分別改成超聲波強(qiáng)度20W/mL(振幅50％)、超聲波強(qiáng)度28W/mL(振幅70％)，將處理時(shí)間改成90min；其余等同于實(shí)施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結(jié)果如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2所述方法進(jìn)行檢測：超聲波強(qiáng)度20W/mL(振幅50％)時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE3(％)＝39.75％；超聲波強(qiáng)度28W/mL(振幅70％)時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE4(％)＝36.92％。
實(shí)施例3、將實(shí)施例1中的提取溫度70℃分別改成提取溫度80℃、提取溫度90℃，將處理時(shí)間改成90min；其余等同于實(shí)施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結(jié)果如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2所述方法進(jìn)行檢測：提取溫度80℃時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE5(％)＝42.76％；提取溫度90℃時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE6(％)＝39.89％。
實(shí)施例4、將實(shí)施例1中的處理時(shí)間改成90min，酸溶液分別改成pH2.5的HCl、pH3的HCl；其余等同于實(shí)施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結(jié)果如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2所述方法進(jìn)行檢測：pH2.5的HCl時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE7(％)＝47.57％；pH3的HCl時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE8(％)＝45.32％。
對(duì)比例1、將實(shí)施例1中的提取溫度70℃分別改成提取溫度50℃、提取溫度60℃，將處理時(shí)間改成90min；其余等同于實(shí)施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結(jié)果如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2所述方法進(jìn)行檢測：提取溫度50℃時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE5(％)＝55.31％；提取溫度60℃時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE6(％)＝51.26％。
對(duì)比例2、將實(shí)施例1中的處理時(shí)間改成90min，酸溶液分別改成pH1的HCl、pH4的HCl；其余等同于實(shí)施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結(jié)果如下：
根據(jù)實(shí)驗(yàn)2所述方法進(jìn)行檢測：pH1的HCl時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE7(％)＝53.63％；pH4的HCl時(shí)，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE8(％)＝55.25％。
最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照簽署各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前處各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明各實(shí)施例方案的范圍。