超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法。
【背景技术】
[0002]果胶一般分为高甲氧基果胶(high methoxy pectin，HMP)和低甲氧基果胶(lowmemoxyl pectin，LMP)两大类。高甲氧基果胶一般是指醋化度(Degree of Esterificat1nor Degree of methoxylat1n，又称DE值或DM值，是果胶中每一百个半乳糖醛酸残基C6位上以甲酯化形式存在的百分比)大于50%，即甲氧基含量高于7%的果胶；普通的低甲氧基果胶是指酯化度小于50%，介于25%?50%间，即甲氧基含量低于7%的果胶。LM-果胶，不完全受PH值和糖度(共溶物)的制约，它对凝胶条件要求低。只要有足够的高价金属离子如钙离子与之结合即能凝胶。因此，LM-果胶在满足人们对低糖、低热量、低甜度食品要求方面相当出色。近年来，糖尿病患者的数量呈上升趋势，减肥成为一种时尚，其饮食就有了特殊的要求。商家针对这一特点而开发的各种低糖保健食品，在选择用胶时，LM-果胶就显出其无可比拟的优势。
[0003]LM-果胶的制法主要有酸化乙醇法、碱化法、酰胺化法、酶化法、物理法等。酸化乙醇法就是将预处理、酸解后所得的水溶性果胶加入酸化乙醇在(30°C下保持6-10h，进行脱酯转化，即得LM-果胶。酸化乙醇法反应条件温和，果胶分子链降解程度低缺点是工艺较复杂，脱酯条件要求极其严格。碱化法，英国科研人员最近用碱(一般用碳酸钠)做试验，分别处理桔子皮、酸橙肉和芒果皮。将样品在50毫升蒸馏水中分散开，加入0.5g Na2C03，并在25°C条件下，处理60分钟，试验结果表示:样品(无论干货还是冷冻货)经处理所得果胶均为LM-果胶。碱法脱酯工艺简便、安全性高且成本较低，但果胶分子会发生消去反应，同时结构会解聚，使果胶分子量减小。酰胺化果胶是一种LM-果胶，它是在碱性条件下用氨处理，使部分甲醋转变为伯醇胺后的产物。其DE(Degree of methoxylat1n)通常在20-45%,DA(Degree of amidat1n)值在12-25%。优点是工艺低耗能且低污染，产品酯化度低且凝胶性好；缺点是工艺极其复杂，产品易溶解且可能含有害副产物。酶法制备LM-果胶分为内源酶作用制备LM-果胶，外加酶制备LM-果胶。内源酶作用制备LM-果胶就是通过加内源酶激活剂激活果胶酯酶PE制备LM-果胶的方法。外加酶制备低酯果胶就是从植物组织或微生物(主要是黑曲霉)发酵液中提取PE，再利用该果胶酯酶生产LM-果胶。优点是产物分子量较高，反应底物有专一性；缺点是产品凝胶强度低，改性方式局限于断开甲酯键和糖苷键。
[0004]上述每种制备方法都有其优缺点，均无法同时满足节能环保高效的制备低甲氧基果胶的要求。
[0005]目前虽然有超声降解果胶的报道，但是对利用超声波制备低甲氧基果胶，特别是可控制备方面未见报道。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法，采用该方法能实现节能环保高效的制备低甲氧基果胶。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供一种超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法，包括以下步骤:
[0008]I)、将果胶溶于酸溶液中，得果胶溶液；
[0009]2)、将步骤I)所得的果胶溶液用超声波处理；超声波强度为19W/cm2 (振幅2% )?760W/cm2 (振幅80% )，超声处理的时间为30?150min ；
[0010]备注说明:较佳超声波强度为95W/cm2 (振幅10% )?475W/cm2 (振幅50% );
[0011]3)、步骤2)所得物先调节pH至7，然后依次进行乙醇溶液沉淀、透析；
[0012]4)、透析所得溶液冻干，得到低甲氧基果胶(降解后的果胶)。
[0013]作为本发明的超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法的改进:
[0014]为了加快步骤I)中果胶的溶解速度，先将果胶用乙醇湿润，然后再加入酸溶液进行溶解，得果胶溶液。
[0015]—般而言，每0.5g果胶用2?4ml的乙醇进行湿润。
[0016]作为本发明的超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法的进一步改进:
[0017]所述步骤I)中，酸溶液是摩尔浓度为0.05?0.15mol/L(例如为0.lmol/L)的HCl溶液；每0.2?0.8g (优选0.2?0.5g)果胶配用10mL的HCl溶液。
[0018]作为本发明的超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法的进一步改进:步骤3)的乙醇溶液中乙醇的质量浓度为20%?80%。
[0019]作为本发明的超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法的进一步改进:步骤3)中，利用NaOH进行pH的调节(即，中和至pH = 7)。
[0020]作为本发明的超声辅助酸法制备低甲氧基果胶的方法的进一步改进:所得的低甲氧基果胶的甲酯化度为20%?35%。
[0021]在本发明的步骤2)中:超声波频率20kHz，探头直径13mm，探头插入液面下1cm，液面高度保持3cm，温度设置为25°C，脉冲时间为2s，间歇时间2s。
[0022]在本发明的步骤3)中:一般而言，每0.5g果胶(步骤I)配用80?120ml的乙醇溶液进行沉淀，沉淀时间为30?60min，透析时间为40?50h，所用透析膜为只允许分子量为一万以下的分子通过。
[0023]在本发明的步骤4)中:于-35?-45°C冻干30?40h。
[0024]本发明的方法具有以下优点:
[0025]1、本发明所提供的超声辅助制备低甲氧基果胶所选的酸溶液为盐酸，酸水解后，通过透析法除去盐酸，可避免降解后引入其他的反应试剂，使后处理简单化；
[0026]2、本发明所提供的超声辅助制备低甲氧基果胶，解决了果胶酸制备低甲氧基果胶需要高温辅助而引起的耗能问题，满足环保要求，为工业化生产提供了新的思路。
[0027]综上所述，本发明用超声辅助制备低甲氧基果胶，利用两者之间的协同作用，解决了酸法由于加入了强酸而需要在高温辅助下完成的问题，既完成了低甲氧基制备果胶的目的，又达到了节能环保的作用。
[0028]本发明所涉及的各项检测实验具体如下:
[0029]实验1、滴定法定量测原商品果胶的酯化度:
[0030]取0.2g果胶，少量乙醇润湿，加20ml蒸馏水40°C搅拌2h，加一滴酚酞，0.lmol/LNaOH滴定至终点消耗NaOH体积V1。加1mL NaOH室温搅拌2h，然后加1mL HC1，用0.1mol/L NaOH滴定终点消耗NaOH体积V2。计算公式酯化度(% ) = 100 X V2/(VV2)。
[0031]测得原商品果胶的甲酯化度DE%= 78.1%。
[0032]实验2、傅里叶变换红外光谱法定量测果胶样品的酯化度:
[0033]将果胶测试样品干燥，真空条件下研磨成粉状。分别取4mg，KBr研磨压片，采用Nicolet Nexus FTIR于4000?400CHT1范围内扫描。扫描32次，分辨率为4cm '傅里叶变换红外光谱法测定酯化度的主要原理是红外谱图中糖醛酸的羧基在1613CHT1处有吸收峰，而甲酯化的羧基在1745CHT1处有吸收峰，吸收峰面积与基团数目成正比。果胶甲酯化程度是指甲酯化的羧基数目/羧基基团总数X100%，因此用公式DE = A1745 (A1613+A1745) (A1613,八1745分别代表1613(^1和17450^1处吸收峰的面积)。所到结果如图所不。
[0034]实验3、高效液相色谱法(HPLC)定量测果胶样品的酯化度:
[0035]在530nm波长下测定、3(|值绘制半乳糖醛酸的标准曲线。然后测定果胶样品的八53(|值与标样作对照求出样品中半乳糖醛酸的浓度，根据浓度计算半乳糖醛酸的含量。计算公式:Ga