一种混合酸、脱色方法及果胶提取方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合酸、脱色方法及果胶提取方法。所述混合酸包括浓盐酸和碳酸，浓盐酸和碳酸的用量体积比为1:5至3:1，pH值在0.5至3.0之间。所述脱色方法是将总果胶提取液湿法上样，通过使用大孔树脂AB-8填料的柱层析进行脱色；控制上柱液温度在30℃至40℃之间，上柱液pH值在4至6之间，上柱液流速在3BV/h至5BV/h之间。所述果胶提取方法，采用蒸汽爆破处理原料；应用所述混合酸对原料进行酸提取，得到初提液；使用所述脱色方法脱色后提纯得到果胶。所述果胶提取方法，应用所述混合酸因此提取率高、果胶品质好，应用所述脱色方法因此吸附率高、果胶损失率低；总体而言本方法污染小、产率高、易推广。
【专利说明】-种混合酸、脱色方法及果胶提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天然高分子化合物提取领域，更具体地，设及一种混合酸、脱色方法及 果胶提取方法。
【背景技术】
[0002] 果胶（Pectin)主要是由a -1,4糖巧键联接的半乳糖醒酸主链与鼠李糖、阿拉伯 糖、半乳糖等中性糖形成的侧链结合成的聚合物。果胶的相对分子质量在10000-400000之 间。果胶具有良好的乳化、增稠、稳定和胶凝作用，在食品、纺织、印染、烟草、冶金等领域得 到了广泛的应用。同时，由于果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、降血脂、抗福射等作用，还是 一种优良的药物制剂基质，近年来，其在医药领域的应用也十分广泛。
[0003] 巧橘类皮、苹果皮、甜菜、向日葵盘、豆腐柴叶等都富含果胶，可W作为果胶的提取 原料。在植物中存在水溶性果胶、酸可溶性果胶W及与巧、儀等金属离子结合生成的不溶于 酸性水溶液的果胶盐，后两者被称为不溶性果胶。
[0004] 常规的酸提取法只能提取水溶性果胶及酸可溶性果胶，对于果胶盐则无能为力， 而盐离子、果胶单体分离和结合的过程为可逆反应，可W通过沉淀盐离子的方式来获得果 胶单体。现有的果胶提取方法存在W下缺点：提取过程中果胶分子易发生局部水解，降低 了果胶的相对分子质量，影响果胶收率和质量；通常需要使用大量的无机强酸进行提取，后 处理的酸液对环境造成污染；而不大量使用无机强酸则只能提取水溶性果胶及酸可溶性果 胶，不能解决不溶于酸的果胶盐中果胶单体的提取问题，果胶的总体提取率偏低；不能降低 果胶醋化度相关应用。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种混合酸、脱色方法及果 胶提取方法，其目的在于通过碳酸和盐酸的组合减少果胶酸提取中强酸的用量，同时通过 优化脱色方法及原料蒸汽爆破处理，提高果胶提取率、保证果胶质量，由此解决现有果胶酸 提取法环境污染严重、果胶提取率较低、局部发生水解导致分子量下降且不能降低果胶醋 化度的技术问题。
[0006] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于果胶酸提取法的混合 酸，其特征在于，浓盐酸和碳酸，加水调节，使得所述浓盐酸和碳酸用量体积比为1:5至 3:1，所述混合酸抑值在0. 5至3. 0之间。
[0007] 优选地，所述混合酸，其浓盐酸和碳酸用量体积比为1:3至1:1。
[000引优选地，所述混合酸，其抑值在1. 5至2. 5之间。
[0009] 按照本发明的另一方面，提供了一种总果胶提取液脱色方法，步骤如下：
[0010] 将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层 析进行脱色，使用恒流累控制上柱液流速；所述大孔树脂填料优选为AB-8大孔树脂。控制 上柱液温度在30°C至40°C之间，上柱液抑值在4至6之间，上柱液流速在3BVA至5BV/h 之间。
[0011] 按照本发明的另一方面，提供了一种果胶的提取方法，包括W下步骤：
[0012] (1)原料处理；将果胶原料粉碎至粒径在40目-80目之间，加水湿润，每千克原料 加水100至200mU进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 1兆帕至0. 12兆帕之间，蒸汽爆破时间 5分钟至10分钟，获得原料粉末；
[0013] (2)制备初提液；取步骤（1)中获得的原料粉末，加入60°C至70°C且质量分数 70% -80%的己醇溶液，使得己醇溶液与原料粉末的体积比在8:1-15:1之间，揽拌20至30 分钟后过滤取渣，将残渣40°C W下惊干后，按照体积质量比20:1至40:1加入所述混合酸， 加热回流得到初提液；加热回流温度控制在60°C至90°C之间；回流1. 5小时至3小时。
[0014] 做制备总果胶脱色液；将步骤似中获得的初提液，加入占原料粉末质量1%至 5%的多孔吸附材料，均匀混合后过滤，收集滤液并调节抑值在4至6之间，获得总果胶提 取液，将总果胶提取液按照所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶脱色液；
[0015] (4)制备果胶；将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/6至1/4， 得到果胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在-0. IMpa至OMpa之间，控制温度在 50°C至60°C ;将果胶浓缩提取液提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果 胶。
[0016] 优选地，所述提取方法，其所述多孔吸附材料为娃藻±或活性炭。
[0017] 优选地，所述提取方法，其步骤（4)所述提纯方法优选沉淀法、二次沉淀法；干燥 优选为常压下60°C至75°C恒温干燥
[001引优选地，所述提取方法，其所述二次沉淀法，其过程为；向果胶浓缩提取液中加入 3至7倍体积的浓度为80%至95%的己醇，揽拌3分钟至5分钟后，于室温下静置30分钟 至60分钟，过滤，所得沉淀用浓度为50%至70 %的己醇洗漆，洗漆所用己醇体积为浓缩液 体积的2至3倍。
[0019] 总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果：
[0020] (1)本发明提供的混合酸，是从种类众多的用于提取果胶的酸中筛选，并根据酸处 理的原理及成本，选择了碳酸和盐酸，并确定了其配比。实验表明，本发明提供的混合酸能 有效提取Ca 2\ Mg"等封闭的果胶盐类，且最终废水中COD、B0D均明显低于其他种类的酸， 相比现有技术取得了意想不到的技术效果。由于配合使用强酸和弱酸，相较于大量使用强 酸，减小了局部质子解离释放速度，降低了局部化浓度，明显减少了所得果胶分子单体的 因酸水解，保证了所得果胶的相对分子质量。本发明使用混合酸进行果胶提取，盐酸使用量 降低，碳酸易分解生成0)2,提取所得废水中C0D、B0D比传统酸法提取有明显降低，可有效缓 解传统强酸提取所造成的环境污染。
[0021] (2)本发明提供的果胶提取液脱色方法，选择大孔树脂填料进行柱层析脱色，通过 综合优化上柱液温度、上柱液抑值、上柱液流速等柱层析工艺，相对于现有技术吸附率提 高15 %左右，果胶损失率降低8 % W上。
[0022] (3)本发明提供的果胶提取方法，使用蒸汽爆破预处理，利用蒸汽分子热降解作 用和气流高速运动，破坏果胶分子内部醋键，降低果胶整体醋化度；配合本发明提供的混合 酸，利用强酸解离足量H+，保证原料的软化和原果胶的水解，利用CO32-，将原果胶中与巧、儀 等金属离子结合生成的不溶于酸性水溶液的果胶盐中的Ca"、Mg2+等沉淀后除去，使果胶 盐中的果胶分子游离后获取，从根本上提高果胶收率；同时，因为使用部分弱酸提取，其解 离系数较小，可有效避免所提取的果胶分子被进一步水解，且盐酸和碳酸联合使用，使所得 果胶灰分明显降低；容易推广，反应方式优越，能解决现有提取及制备果胶过程中果胶产率 低，或提取所得果胶易被过量强酸水解，或提取过程环境污染严重等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明提供的果胶提取方法的流程图；
[0024] 图2是实施例6酸的种类对果胶提取率的影响结果；
[0025] 图3是实施例6酸的种类对所得果胶灰分的影响；
[0026] 图4是实施例6酸的种类对所得废水COD的影响结果；
[0027] 图5是实施例6酸的种类对所得废水B0D的影响结果；
[002引图6是实施例6混合酸的配比对果胶提取率的影响；
[0029] 图7是实施例6混合酸的抑值对提取率的影响；
[0030] 图8是实施例10的果胶过滤也波长扫描图；
[0031] 图9是实施例10不同脱色方法对脱色效果影响；
[003引图10是实施例10上柱液抑值对树脂脱色工艺的影响；
[0033] 图11是实施例10上柱液温度对树脂脱色工艺的影响；
[0034] 图12是实施例10上柱液流速对树脂脱色工艺的影响。
【具体实施方式】
[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0036] 本发明提供的用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和 碳酸用量体积比为1:5至3:1，所述混合酸抑值在0. 5至3. 0之间。优选浓盐酸和碳酸用 量体积比为1:3至1:1，优选混合酸抑值在1. 5至2. 5之间。常用的浓盐酸浓度，其质量浓 度为36. 5%，常用的碳酸其抑为5. 6。所述浓盐酸浓度常用为质量浓度为36. 5%盐酸；所 述碳酸浓度常用为抑为5. 6的浓碳酸。
[0037] 本发明提供的总果胶提取液脱色方法，步骤如下：
[003引将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层 析进行脱色，使用恒流累控制上柱液流速；所述大孔树脂填料优选为AB-8大孔树脂。控制 上柱液温度在30°C至40°C之间，上柱液抑值在4至6之间，上柱液流速在3BVA至5BV/h 之间。
[0039] 本发明提供的果胶的提取方法，如图1所示，包括W下步骤：
[0040] (1)原料处理；将果胶原料粉碎至粒径在40目-80目之间，加水湿润，每千克原料 加水100至200mU进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 1兆帕至0. 12兆帕之间，蒸汽爆破时间 5分钟至10分钟，获得原料粉末；原料优选橘皮、甜菜稍、豆腐柴、苹果渣。
[0041] (2)制备初提液；取步骤（1)中获得的原料粉末，加入60°C至70°C且质量分数 70% -80%的己醇溶液，使得己醇溶液与原料粉末的体积比在8:1-15:1之间，优选体积比 10:1，揽拌20至30分钟后过滤取渣，将残渣40°C W下惊干后，按照体积质量比20:1至40:1 加入所述混合酸，加热回流得到初提液；加热回流温度控制在60°C至90°C之间；回流1. 5 小时至3小时。
[0042] 做制备总果胶脱色液；将步骤似中获得的初提液，加入占原料粉末质量1%至 5%的多孔吸附材料，如娃藻±、活性炭等，均匀混合后过滤，收集滤液并调节抑值在4至6 之间，获得总果胶提取液，将总果胶提取液按照所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶 脱色液；
[0043] (4)制备果胶；将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/6至1/4， 得到果胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在-0. IMpa至OMpa之间，控制温度在 50°C至60°C ;将果胶浓缩提取液提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果 胶，提纯方法优选沉淀法、二次沉淀法；干燥优选为常压下60°C至75°C恒温干燥。
[0044] 所述二次沉淀法，其过程为；向果胶浓缩提取液中加入3至7倍体积的浓度为 80 %至95 %的己醇，揽拌3分钟至5分钟后，于室温下静置30分钟至60分钟，过滤，所得沉 淀用浓度为50%至70%的己醇洗漆，洗漆所用己醇体积为浓缩液体积的2至3倍。
[0045] W下为实施例：
[0046] 实施例1
[0047] 一种用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和碳酸用量 体积比为1:5,加水调节使所述混合酸抑值为3. 0。
[0048] 实施例2
[0049] 一种用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和碳酸用量 体积比为1:3,加水调节使所述混合酸抑值为2. 5。
[0050] 实施例3
[0化1] 一种用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和碳酸用量 体积比为1: 1，加水调节使所述混合酸抑值为1. 5。
[00巧实施例4
[0化3] -种用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和碳酸用量 体积比为2:1，加水调节使所述混合酸抑值为0. 8。
[0054] 实施例5
[0化5] -种用于果胶酸提取法的混合酸，包括浓盐酸、碳酸和水，所述浓盐酸和碳酸用量 体积比为3:1，加水调节使所述混合酸抑值为0. 5。
[0化6] 实施例6果胶酸提取法中采用不同酸的效果
[0化7] 1、实验材料与仪器
[00郎]1. 1、实验材料
[0化9] 巧橘皮，采于湖北省孝感市；
[0060] 盐酸、亚硫酸、冰醋酸、硫酸、氨氧化钢、巧挫、无水己離、甲基红、D-半乳糖醒酸、无 水己醇，均购自国药集团化学试剂有限公司。
[0061] 1.2仪器设备
[0062] 移液枪 德国Eppendorf公号 AE 100S型电子分析天平 上海梅特勒-托利多有限 公ifj 册S- 4S型恒温水浴锅 上海天平仪器厂 KQ- 100孤型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公 巧 赃-52A型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂 洲Z-扭型循环水真空冢 上海亚荣生化仪器厂 CS101- 2邸型电热鼓风干燥箱 重庆永恒实验仪器厂
[0063] 2、研究方法
[0064] 2. 1果胶提取方法
[00(55]具体方法参见文献；Kalapathy U, Proctor A. Effect of acid extraction and alcohol precipitation conditions on the yield and purity of soy hull pectin[J]. Food Qiemistry. 2001, 73(4) : 393-396.
[0066] 2. 2分析方法
[0067] 2. 21果胶含量的测定
[0068] 按照巧挫-硫酸法，绘制标准工作曲线并测定提取液中半乳糖醒酸浓度，W半乳 糖醒酸浓度计果胶含量。
[0069] 果胶含量根据公式2-1计算：
[0070] a = [C ? V ? K/(mXl0e)] X100% (2-1)
[0071] 式中，a -果胶含量，％ ;
[00巧 C-半乳糖醒酸浓度，y g/血；
[007引 V-果I父提取浓总体积，血；
[0074] K-测定时果胶提取液稀释倍数；
[007引 m-样品重量，g。
[0076] 2. 22果胶提取得率的计算
[0077] 果胶提取得率根据公式2-2计算：
[007引 Y =(曰 / 曰 0) X 100 % (2-2)
[0079] 式中，Y-果胶提取得率，％ ;
[0080] a 1-提取液中测定的果胶含量，％ ;
[0081] a。-样品中测定的果胶总含量，％ ;
[0082] 2. 23果胶灰分的测定
[0083] 参照食品安全国家标准GB 5009. 4-2010《食品中灰分的测定》。
[0084] 2. 24 废水 COD、BOD 的测定
[0085] 参照付丽君等所述改进的重铭酸钟法测定废水COD ;参照王暖霞等所述的标准稀 释法测定废水B0D。
[0086] 2. 25果胶醋化度的测定
[0087] 采用滴定法测定果胶醋化度。
[008引 3、实验方法及结果
[0089] 3. 1、酸的种类对果胶提取的影响
[0090] 实验室和工业上常选用盐酸、亚硫酸作为酸法提取果胶的提取剂，但由于盐酸和 亚硫酸解离度均较大，考虑使用解离常数更小的酸进行提取研究，W避免局部还原力过强 导致的水解过度。本实验选用碳酸、醋酸与盐酸、亚硫酸一并进行果胶提取，确定酸的种类。 [oow] 取质量相等的经过预处理的巧橘皮粉末，按料液比为1:20分别加入抑为1. 0的 盐酸、亚硫酸、碳酸、醋酸溶液作为提取液，在温度为80°C、提取时间为化条件下进行对比 实验，分别测定果胶提取得率、果胶灰分和废水COD、B0D，研究酸的种类对果胶提取率的影 响。
[0092] 结果如图2所示，结果表明，使用强酸提取，所得果胶提取得率均较高，因为强酸 对原料的软化能力较强，有利于组织中原果胶转化成可溶性果胶和果胶向液相提取液的转 移，且强酸解离度大，给予质子能力强，故在相同的抑下，使用强酸所得提取得率较高。而 当使用弱酸提取时，冰醋酸的提取得率明显低于强酸，因为弱酸对原料组织的软化能力较 弱，而强酸有利于将原果胶从纤维素、半纤维素结构中释放，同时弱酸给予质子的能力较 弱，由于H+解离能力较弱，使得原果胶水解为果胶分子的反应受到影响，果胶的整体提取得 率偏低。
[0093] 然而，当使用碳酸提取果胶时，发现提取得率明显高于冰醋酸，与强酸提取相差不 多，分析原因，植物中的果胶类物质大多W原果胶的形式存在于组织中，当不溶性的原果 胶因酸水解为水溶性的果胶时，由于植物组织中大量存在化"、Mg"等离子，该些离子对果 胶有封闭作用，使一部分果胶单体转化为果胶酸盐，不易被提取获得，当使用碳酸提取果胶 时，解离形成的碳酸根离子与果胶酸盐中的Ca"、Mg2+等离子化合沉淀，使得果胶单体游离 而获得，从根本上提高了果胶的提取得率。
[0094] 将巧橘皮用不同种类的酸提取所得的果胶，在后续检测阶段进行灰分测定，酸的 种类对所得果胶灰分的影响结果如图3所示。由图3可知，盐酸和冰醋酸因其产生的离子 与果胶中其他物质无附加反应，不产生副产物和沉淀等杂质，用盐酸和冰醋酸提取的果胶 灰分较低。而碳酸和亚硫酸与原料中无机离子等易形成难解离的物质，尤其碳酸提取时可 将组织中用W固定果胶单体的部分Ca 2\ Mg"等离子沉淀，后续处理中易形成灰分，故需在 后续研究中对果胶提取液的纯化、精制工艺做优化研究。
[0095] 所得废水进行COD、B0D的测定，酸的种类对废水COD、B0D的影响结果如图4、图5 所示。使用弱酸提取所得最终废液中COD值明显低于强酸提取所得废液，因碳酸H+解离能 力较弱，且碳酸不稳定、易分解为0)2,故使用碳酸提取果胶时，所得最终废液中COD值为最 低。同时，使用碳酸提取，所得废液中B0D值也比强酸低，对提取后整体污水处理过程十分 有利。
[0096] 综合而言，使用碳酸进行果胶的提取时，能有效地提取Ca"、Mg2+等封闭的果胶盐 类，且最终废水中COD、BOD均明显低于其他种类的酸，具有一定的优势。但因碳酸对原料组 织软化能力弱，且易产生无机盐沉淀形成灰分，故实验考虑使用弱酸-强酸联合提取的方 法，W最大限度地提取果胶，并保证果胶的质量。
[0097] 由于盐酸提取得率高，所得果胶灰分比亚硫酸提取时要小，同时，考虑到实验结果 的实际应用，考察工业生产中原料的价格，工业所用盐酸价格为每吨约400元，而亚硫酸价 格为每吨1800元，价格相差较大，故选用盐酸与碳酸进行果胶的联合提取实验。
[009引 3. 2、酸的配比对果胶提取得率的影响
[0099] 将浓盐酸和碳酸分别W体积比为1:3、1:2、1:1、2:1、3:1混合，加入蒸馈水调节抑 为2. 0。取质量相等的经过预处理的巧橘皮粉末，分别加入不同配比的混合酸，使料液比为 1:20,在85°C下提取化，取提取液测定果胶得率，研究不同配比对果胶提取得率的影响。
[0100] 酸的配比对果胶提取得率的影响结果如图6所示，当盐酸与碳酸比例为1:2时，果 胶提取得率达到最大。因为当盐酸与碳酸比例较小，即体系中盐酸含量过少时，体系给予质 子的能力有限，使得原果胶水解为果胶的反应速度有限。当盐酸与碳酸比例较大，即盐酸含 量大时，体系中H+浓度较大，使得碳酸的水解平衡逆向移动，碳酸水解受阻，游离的碳酸根 离子减少，因而抑制了碳酸根离子与Ca"、Mg"等离子的结合，使果胶酸盐的提取受到影响， 果胶整体提取得率下降。综合分析，确定混合酸中，盐酸与碳酸的用量比为1:2。
[01 3. 3、混合酸抑值对果胶提取率的影响
[0102] 将浓盐酸和碳酸W体积比为1:2混合，加入蒸馈水调节抑分别为0. 5、1. 0、1. 5、 2. 0、2. 5、3. 0、3. 5、4. 0。取质量相等的经过预处理的巧橘皮粉末，分别加入不同抑的混合 酸，使料液比为1:20,在85°C下提取化，后取提取液测定果胶得率，研究提取液抑对果胶得 率的影响；同时，取提取液，测定游离单糖的含量，W游离糖浓度的增加为节点，确定提取液 引起原果胶分子水解过度并造成果胶分子水解的抑限。
[0103] 根据实验，混合酸抑对果胶提取得率的影响结果如图7所示；在其它提取条件不 变时，抑值太高或太低，果胶提取率都会降低。分析原因，可能是因为抑值太高，提取液酸 度不够，导致植物组织橘皮水解不完全而使果胶提取不完全；若抑值太低，提取液酸度太 高，橘皮过度水解，使得纤维素和半纤维素也被水解，部分果胶的糖巧键和醋键也被水解而 使果胶降解，果胶质量下降。而且，抑值太高或太低，一些无机化合物也很容易进入提取液 中，而后续工艺又很难将其除去，使得果胶的灰分太高。
[0104] 实施例7
[01化]本发明提供的总果胶提取液脱色方法，步骤如下：
[0106] 将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层 析进行脱色，使用恒流累控制上柱液流速；所述大孔树脂填料为AB-8大孔树脂。控制上柱 液温度为30°C，上柱液抑值为4,上柱液流速为3BV/h。
[0107] 实施例8
[0108] 本发明提供的总果胶提取液脱色方法，包括W下步骤：
[0109] 将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层 析进行脱色，使用恒流累控制上柱液流速；所述大孔树脂填料为AB-8大孔树脂。控制上柱 液温度为35°C，上柱液抑值为6,上柱液流速为4BV/h。
[0110] 实施例9
[0111] 本发明提供的总果胶提取液脱色方法，包括W下步骤：
[0112] 将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层 析进行脱色，使用恒流累控制上柱液流速；所述大孔树脂填料为AB-8大孔树脂。控制上柱 液温度为40°C，上柱液抑值为5,上柱液流速为5BV/h。
[0113] 实施例7至9的脱色方法相对于现有方法，吸附率提高15 %左右，果胶损失率降低 8% W上，脱色效果显著。
[0114] 实施例10
[0115] 因为果胶提取液中存在的色素主要为黄酬类色素，且果胶是一种分子量较大的有 机物质，选用活性炭和大孔树脂进行果胶脱色的对比实验。同时，综合考虑大孔树脂的孔 径、比表面积W及树脂极性，选用AB-8大孔树脂。
[0116] 1、大孔树脂脱色工艺的优化研究
[0117] 1. 1、上柱液抑对树脂脱色工艺的影响
[0118] 取体积相等的果胶过滤液，分别调节过滤液抑为4、5、6、7、8作为上柱液，控制上 柱液温度为20°C，W流速为5BVA进行梯度实验，W色素吸附率、果胶损失率为指标，确定 树脂脱色工艺的最适上柱液抑。
[0119] 1. 2、上柱液温度对树脂脱色工艺的影响
[0120] 取体积相等的果胶过滤液，调节过滤液抑为6作为上柱液，分别控制上柱液温度 为20°c、30°c、4(rc、5(rc，W上柱液流速为5BVA进行梯度实验，W色素吸附率、果胶损失 率为指标，确定树脂脱色工艺的最适上柱液温度。
[0121] 1. 3、上柱液流速对树脂脱色工艺的影响
[0122] 取体积相等的果胶过滤液，调节过滤液抑为6作为上柱液，控制上柱液温度为 40°C，分别W上柱液流速为3日￥/11、4日￥/11、5日￥/11、她￥/11进行梯度实验，^色素吸附率、果胶 损失率为指标，确定树脂脱色工艺的最适上柱液流速。
[0123] 2、色素吸附率的测定方法
[0124] 2. 1最大吸收波长的确定；
[0125] 取果胶过滤液，将其在190nm-850nm进行波长扫描，确定其最大吸收波长入M。
[0126] 2. 2色素吸附率的测定
[0127] 采用分光光度法，将脱色前后的果胶提取液在最大吸收波长am下分别测定吸光 度，W脱色前后吸光度的变化表征色素含量的变化。根据公式4-1计算色素吸附率：
[0128] n = (A0-At)/A0X100% (4-1)
[0129] 式中，n-色素吸附率，％ ;
[0130] A0-脱色处理前果胶液吸光度；
[0131] At-脱色处理后果胶液吸光度。
[0132] 2. 3果胶损失率的测定
[0133] 采用巧挫-硫酸法，分别测定脱色前、脱色后果胶液中果胶含量，根据总体积计算 脱色工艺果胶损失率。
[0134] 2. 4树脂的再生
[0135] 将使用过的大孔树脂加入10%的盐酸溶液，充分揽拌后，静置比；去除盐酸，蒸馈 水洗漆两次；加入10%的化OH溶液，充分揽拌，静置比；去除化OH，蒸馈水洗漆两次，加入 70 %的己醇溶液浸泡。
[0136] 3、果胶脱色方法的研究结果
[0137] 3. 1最大吸收波长的确定
[0138] 果胶过滤液在190nm-850nm波长范围内扫描结果如图8所示；果胶提取液在 320nm处有最大吸收，故在320nm处进行吸光度检测，W确定脱色过程中的色素吸附率。
[0139] 3. 2果胶脱色方法的选择
[0140] 根据实验，W不同脱色方法对脱色效果的影响和对比如图9所示；采用活性炭脱 色，操作比较简单，脱色处理时间为2.化，但脱色效果并不理想，色素吸附率不高，且活性炭 细小颗粒混入果胶溶液中，难W分离，使得脱色处理后样品呈黑黄色，与果胶标准品相差较 远。
[0141] 利用大孔树脂脱色，总处理时间为3.化，色素吸附率明显高于活性炭，且树脂对果 胶提取液无污染，但树脂脱色时部分果胶分子在层析柱形成截流吸附，使得果胶损失率较 高，需在后续实验中优化工艺。
[0142] 综合分析，选用AB-8大孔树脂柱层析法作为果胶提取液的脱色方法。
[0143] 3. 3大孔树脂脱色工艺的优化研究
[0144] 3. 31上柱液抑对树脂脱色工艺的影响
[0145] 根据实验，上柱液抑对树脂脱色工艺的影响如图10所示；当上柱液抑较小，即 上柱液酸性较强时，色素吸附率较低，分析原因，大孔吸附树脂是W范德华力与色素分子结 合，当上柱液酸性较强时，色素分子被水解，影响其与大孔树脂的吸附作用；随着抑上升， 色素分子的水解程度降低，色素与大孔树脂的吸附作用逐渐增强，至抑为6时，色素吸附率 达到最高；当上柱液抑大于7,即上柱液为碱性时，色素吸附率迅速下降，因为果胶提取液 中主要存在的是黄酬类色素，其在碱性条件下易开环变为红色，使系统颜色加深，脱色前后 色素吸光度差别较小。
[0146] 同时，果胶分子在酸性较强的环境下不稳定，当抑较小时，果胶分子在脱色处理 过程中易水解为小分子片段，使得整体果胶损失率较高；当抑为6-7时，果胶分子稳定存 在，且与大孔树脂吸附作用较小，此时果胶损失率较低；当抑大于7时，由于在碱性环境下， 果胶分子醋键容易水解，使果胶损失率迅速升高。
[0147] 综合分析，确定抑=6为大孔树脂脱色工艺最适抑。
[0148] 3. 12上柱液温度对树脂脱色工艺的影响
[0149] 根据实验，上柱液温度对树脂脱色工艺的影响如图11所示；当上柱液温度在 10-30°C内，随着温度升高，色素吸附率逐渐提高。根据有关吸附动力学文献报道，在低温 下，大孔树脂与色素分子形成范德华力作用较弱，大孔树脂吸附速率较低，温度升高至30°C 时，色素吸附率达到最高；此后，随着温度继续升高，色素吸附率不断降低，因为当温度过高 时，色素分子热运动加剧，阻碍其与大孔树脂吸附作用，部分被吸附的分子也重新解吸附， 使得整体色素吸附率下降。
[0150] 同时，随着温度提高，果胶损失率也不断升高。
[0151] 综合分析，由于20°C与30°C时色素吸附率相差不大，为简化操作、节省能耗，并降 低果胶损失率，确定20°C为大孔树脂脱色工艺最适温度。
[0152] 3. 13上柱液流速对树脂脱色工艺的影响
[0153] 根据实验，上柱液流速对树脂脱色工艺的影响如图12所示；随着流速提高，色素 吸附率不断降低。分析原因，上柱液流速较低，有利于上柱液在层析柱内充分扩散并与大孔 树脂交换吸附，保证较高的色素吸附率。
[0154] 同时，随着流速提高，果胶分子被大孔树脂交换截流的机会较小，果胶损失率也不 断降低。
[0155] 综合分析，为保证较高的色素吸附率、较低的果胶损失率和较短的脱色时间，确定 4BVA为大孔树脂脱色工艺最适流速。
[0156] 综上实验，确定AB-8大孔树脂进行果胶脱色处理的最佳工艺条件为；上柱液温度 20°C，上柱液抑=6,上柱液流速4BV/h。此条件下色素吸附率可达到81. 2%，果胶损失率 为 4. 9%。
[0157] 3. 14树脂的再生
[0158] 本实验中AB-8大孔树脂用所述方法处理，经4次吸附与再生循环后，树脂吸附色 素的效果未发现明显下降，吸附性能达到果胶脱色要求，可W重复使用。
[0159] 经5次W上吸附与再生循环后，树脂死吸附程度较重，吸附色素的效果已明显下 降，树脂不能再次用于果胶的脱色。
[0160] 实施例11
[0161] 一种果胶的提取方法，包括W下步骤：
[0162] (1)原料处理；将豆腐柴原料粉碎至粒径在40目，加水湿润，每千克原料加水 lOOmU进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 1兆帕，蒸汽爆破时间5分钟，获得原料粉末；
[016引 似制备初提液；取步骤（1)中获得的原料粉末，加入60°C且质量分数70%的己 醇溶液，使得己醇溶液与原料粉末的体积比为8:1，揽拌20分钟后过滤取渣，将残渣35 °C惊 干后，按照体积质量比30:1加入实施例1所述混合酸，加热回流得到初提液；加热回流温度 控制在75°C ;回流2. 5小时。
[0164] 做制备总果胶脱色液；将步骤似中获得的初提液，加入占原料粉末质量1%的 娃藻±，均匀混合后过滤，收集滤液并调节抑值为4,获得总果胶提取液，将总果胶提取液 按照实施例7所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶脱色液；
[01化](4)制备果胶；将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/6,得到果 胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在-0. IMpa，控制温度在50°C;将果胶浓缩提取 液提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果胶，提纯方法采用沉淀法；干燥 为常压下60°C恒温干燥。
[0166] 实施例12
[0167] -种果胶的提取方法，包括W下步骤：
[0168] (1)原料处理；将橘皮原料粉碎至粒径在60目，加水湿润，每千克原料加水200mL， 进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 12兆帕，蒸汽爆破时间8分钟，获得原料粉末；
[0169] 似制备初提液；取步骤（1)中获得的原料粉末，加入65°C且质量分数75%的己 醇溶液，使得己醇溶液与原料粉末的体积比为10:1，揽拌25分钟后过滤取渣，将残渣32°C 惊干后，按照体积质量比40:1加入实施例3中所述混合酸，加热回流得到初提液；加热回流 温度控制在90°C ;回流3小时。
[0170] 做制备总果胶脱色液；将步骤似中获得的初提液，加入占原料粉末质量3%的 活性炭，均匀混合后过滤，收集滤液并调节抑值为5,获得总果胶提取液，将总果胶提取液 按照实施例9所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶脱色液；
[0171] (4)制备果胶；将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/4,得到果 胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在-0. 〇5Mpa，控制温度在55°C ;将果胶浓缩提 取液提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果胶，提纯方法采用二次沉淀 法；干燥为常压下65°C恒温干燥。
[0172] 所述二次沉淀法，其过程为；向果胶浓缩提取液中加入3倍体积的浓度为95%的 己醇，揽拌5分钟后，于室温下静置60分钟，过滤，所得沉淀用浓度为70 %的己醇洗漆，洗漆 所用己醇体积为浓缩液体积的2倍。
[0173] 实施例13
[0174] 一种果胶的提取方法，包括W下步骤：
[01巧](1)原料处理；将苹果渣原料粉碎至粒径在80目，加水湿润，每千克原料加水 150mU进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 11兆帕，蒸汽爆破时间10分钟，获得原料粉末；
[0176] 似制备初提液；取步骤（1)中获得的原料粉末，加入7〇°C且质量分数80%的己 醇溶液，使得己醇溶液与原料粉末的体积比为15:1，揽拌30分钟后过滤取渣，将残渣35°C 惊干后，按照体积质量比20:1加入实施例5中所述混合酸，加热回流得到初提液；加热回流 温度控制在60°C ;回流1. 5小时。
[0177] 做制备总果胶脱色液；将步骤似中获得的初提液，加入占原料粉末质量5%的 娃藻±，均匀混合后过滤，收集滤液并调节抑值为6,获得总果胶提取液，将总果胶提取液 按照实施例8所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶脱色液；
[0178] (4)制备果胶；将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/5,得到果 胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在OMpa，控制温度在60°C ;将果胶浓缩提取液 提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果胶，提纯方法采用二次沉淀法；干 燥为常压下75°C恒温干燥。
[0179] 所述二次沉淀法，其过程为；向果胶浓缩提取液中加入7倍体积的浓度为80%的 己醇，揽拌3分钟后，于室温下静置30分钟，过滤，所得沉淀用浓度为50 %的己醇洗漆，洗漆 所用己醇体积为浓缩液体积的3倍。
[0180] 实施例14
[0181] 1分析方法
[0182] 1. 1果胶含量的测定
[0183] 按照巧挫-硫酸法，绘制标准工作曲线并测定提取液中半乳糖醒酸浓度，W半乳 糖醒酸浓度计果胶含量。
[0184] 果胶含量根据公式2-1计算：
[01 化]曰=[C ? V ? K/(mXl0e)] X100% (2-1)
[0186] 式中，a -果胶含量，％ ;
[0187] C-半乳糖醒酸浓度，y g/mL ;
[0188] V-果胶提取液总体积，血；
[0189] K-测定时果胶提取液稀释倍数；
[0190] m-样品重量，g。
[0191] 1.2果胶精制收率的计算
[0192] 果胶精制收率根据公式3-1计算：
[019引 Y = (a t/a 1) X100% (3-1)
[0194] 式中，Y-果胶精制收率，％ ;
[01巧]a t-果胶产品测定的果胶总量，W半乳糖醒酸计，％ ;
[0196] a 1-提取液中测定的果胶总含量，W半乳糖醒酸计，％ ;
[0197] 1. 3果胶的质量分析方法
[0198] (1)果胶色泽和组织状态的确定
[0199] 取适量样品置于清洁、干燥的白瓷盘中，在自然光线下，观察其色泽和外观。确定 色泽为白色、淡黄色、浅灰色或浅栋色；确定组织状态为粉末。
[0200] (2)果胶干燥减量的测定
[0201] 参照食品安全国家标准GB 5009. 3《直接干燥法》。
[0202] (3)果胶溶解性的测定
[0203] 参照食品安全国家标准GB/T5750. 4《重量法》。
[0204] (4)果胶酸不溶灰分的测定
[0205] 参照食品安全国家标准GB 5009. 4-2010《食品中灰分的测定》。
[0206] (5)果胶总半乳糖醒酸的测定
[0207] 参照食品安全国家标准GB 25533-2010《食品添加剂果胶》。
[0208] (6)果胶酷胺化度的测定
[0209] 参照食品安全国家标准GB 25533-2010《食品添加剂果胶》。
[0210] (7)果胶醋化度的测定
[0211] 采用滴定法测定果胶醋化度。
[0212] (8)果胶胶凝度的测定
[0213] 采用粘度法测定果胶的胶凝度。
[0214] (9)果胶重金属含量的测定
[0215] 参照食品安全国家标准GB/T5009. 74《标准溶液法》。
[0216] (10)果胶甲醇、己醇、异丙醇含量的测定
[0217] 参照食品安全国家标准GB 25533-2010《食品添加剂果胶》。
[021引 2分析结果
[0219] 2. 1果胶精制收率的测定结果
[0220] 利用一种果胶的提取方法，所得果胶精制收率为巧0. 5 + 2. 1) %，优于现有果胶提 取方法所得果胶精制收率。
[0221] 2. 2果胶的质量分析结果
[0222] 实施例11至13的果胶提取方法，所得果胶各质量参数指标分析结果如下：
[0223]
【权利要求】
1. 一种用于果胶酸提取法的混合酸，其特征在于，包括浓盐酸和碳酸，所述浓盐酸和碳 酸用量体积比为1:5至3:1，加水调节，使得所述混合酸pH值在0. 5至3. 0之间。
2. 如权利要求1所述的混合酸，其特征在于，浓盐酸和碳酸用量体积比为1:3至1:1。
3. 如权利要求1所述的混合酸，其特征在于，所述混合酸pH值在1. 5至2. 5之间。
4. 一种总果胶提取液脱色方法，其特征在于，步骤如下： 将总果胶提取液，采用湿法上样，使总果胶提取液通过使用大孔树脂填料的柱层析进 行脱色，使用恒流泵控制上柱液流速；所述大孔树脂填料优选为AB-8大孔树脂；控制上柱 液温度在30 °C至40 °C之间，上柱液pH值在4至6之间，上柱液流速在3BV/h至5BV/h之间。
5. -种果胶的提取方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 原料处理：将果胶原料粉碎至粒径在40目-80目之间，加水湿润，每千克原料加水 100至200mL，进行蒸汽爆破，蒸汽爆破压力0. 1兆帕至0. 12兆帕之间，蒸汽爆破时间5分 钟至10分钟，获得原料粉末； (2) 制备初提液：取步骤（1)中获得的原料粉末，加入60°C至70°C且质量分数 70% -80%的乙醇溶液，使得乙醇溶液与原料粉末的体积比在8:1-15:1之间，搅拌20至30 分钟后过滤取渣，将残渣40°C以下晾干后，按照体积质量比20:1至40:1加入所述混合酸， 加热回流得到初提液；加热回流温度控制在60°C至90°C之间；回流1. 5小时至3小时。 (3) 制备总果胶脱色液：将步骤⑵中获得的初提液，加入占原料粉末质量1%至5% 的多孔吸附材料，均匀混合后过滤，收集滤液并调节pH值在4至6之间，获得总果胶提取 液，将总果胶提取液按照所述果胶提取液脱色方法脱色，获得总果胶脱色液； (4) 制备果胶：将步骤（3)中制备的总果胶脱色液浓缩至其原体积的1/6至1/4,得到 果胶浓缩提取液，浓缩方法优选减压浓缩，压力在_〇. IMpa至OMpa之间，控制温度在50°C至 60°C ;将果胶浓缩提取液提纯去除无机离子、色素、单糖和二糖，干燥至恒重得到果胶。
6. 如权利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述多孔吸附材料为硅藻土或活性炭。
7. 如权利要求5所述的提取方法，其特征在于，步骤（4)所述提纯方法优选沉淀法、二 次沉淀法；干燥优选为常压下60°C至75°C恒温干燥。
8. 如权利要求7所述的提取方法，其特征在于，所述二次沉淀法，其过程为：向果胶浓 缩提取液中加入3至7倍体积的浓度为80%至95 %的乙醇，搅拌3分钟至5分钟后，于室 温下静置30分钟至60分钟，过滤，所得沉淀用浓度为50 %至70 %的乙醇洗涤，洗涤所用乙 醇体积为浓缩液体积的2至3倍。
【文档编号】B01D15/16GK104513325SQ201410785229
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】余龙江, 敖明章, 方子瑜, 刘浩, 金文闻, 张华 , 余金龙 申请人:武汉华士特工业生物技术开发有限公司, 华中科技大学