专利名称：利用马铃薯薯渣提取果胶的方法
技术领域：
本发明涉及一种马铃薯果胶的提取方法。
背景技术：
果胶主要用于食品添加剂，如做增稠剂、凝胶剂、稳定剂、代脂剂、乳化剂等；在医 药和化妆品行业应用也呈现递增趋势，而且果胶作为水溶性膳食纤维本身就有降低血糖血 脂，促进维生素的吸收，防止铅中毒，防治动脉硬化，治疗艾滋病等医疗保健作用，需求呈上 升趋势。目前生产果胶的主要原料仍是柑橘皮和苹果渣，所用原料较分散不易收集和加 工。我国果胶加工技术和生产较为落后，国内果胶生产有限，需大量进口。马铃薯薯渣中 的果胶含量丰富，按照传统方法是无法得到果胶的，且由于薯渣中含有淀粉较多，干扰果胶 提取。1992年中国科学院黑龙江农业现代化研究所申请专利，实验室条件下，从干马铃薯粉 渣中提取低酯果胶的方法。采用微碱性溶液脱色，浓酸液脱钙，加碱液萃取，用铝盐或铁盐 沉淀，然后用酸性醇或草酸除铝或铁离子，再用乙醇溶液洗涤。该技术有明显不足，铝盐残 留，化学耗材量大，工艺复杂，很难商业化量产。国内目前食品安全法及相关规定一禁止食 用铝盐及相关药品使用到食品药品加工过程。国内外目前使用的果胶，主要是从桔科水果 中提取。国内外，目前尚未见商业化利用马铃薯薯渣提取果胶的工艺技术和生产报道。
发明内容
本发明提供了一种利用马铃薯薯渣提取果胶的新方法，以解决已知马铃薯渣提取 果胶的方法存在果胶纯度较低，杂质大分子碳水化合物含量较高，得率低，也不能满足对果 胶质量和纯度的要求；而且铝残留严重，铝的残留量大，生产过程中设备腐蚀严重的问题。
利用马铃薯薯渣提取果胶的方法是按下述步骤进行的
一、将鲜马铃薯薯渣和超纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1:3，然后加 入均质机内，以lOOOOr/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆，薯渣浆中薯渣的颗粒细 度为2 50 μ m ；
二、以10(Tl50r/min速度搅拌薯渣浆，调节pH值为8 8.5，然后加入蛋白酶，在 5(T55°C条件下反应3h，以0. 4 0. 6MPa蒸汽压力加热15 30min (充分糊化)，再加入耐高温 a-淀粉酶，调节pH值为5. 5 7，在9(T95°C条件下作用0. 5h (使得淀粉充分液化)，冷却至 600C，然后加入α -1，4-葡萄糖水解酶，调节pH值为Γ4. 5，在60°C条件下糖化水解处理 2h (使得淀粉充分转化为葡萄糖去除淀粉)，然后进行固液分离，液体趁热经无水乙醇溶液 在4(T50°C条件下沉淀处理广2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的60% 70%，步骤二的操作 均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆中蛋白质质量的4%，所述耐高温a-淀 粉酶用量是薯渣浆中淀粉质量的1%，所述α-1，4-葡萄糖水解酶用量是薯浆中淀粉质量的 0. 4% ；三、将步骤二固液分离获得的固形物加入纯水，固形物与纯水质量比为1:2，然后用盐 酸(水解剂)调节PH值为1. 8 2. 2，在9(T95°C条件下搅拌进行水解处理广1. 5h，固液分 离，液体经无水乙醇溶液在4(T50°C条件下沉淀处理广2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积 的609Γ70%，离心分离，离心获得的固状物依次用体积浓度为95%的乙醇洗涤一次，然后用 体积浓度为609Γ70%的乙醇洗涤至无氯离子存在为止，在45飞5°C条件下干燥4h，即得到果 胶。本发明以马铃薯薯渣为原料生产果胶的生产工艺.薯渣原料量大，易集中收集， 采用复合生物工程技术研磨粉碎、以蛋白酶去水解蛋白质，经高温糊化后耐高温a-淀粉 酶、糖化酶糖化，固液分离，对滤渣进行酸解提胶，合并滤液用醇类为沉淀剂和洗涤剂，得 到纯度达到60%以上的果胶，极大限度地保留果胶天然健康的营养特性。沉淀剂和洗涤剂 可以回收再利用，节省能源，生产过程中不需特殊的提取设备及设施，投资少，工艺简便，减 少污染，工艺合理性。利用生物工程技术利用马铃薯薯渣提取果胶，变废为搞附加值产品， 可极大提高马铃薯淀粉厂经济效益，缓解果胶价格昂贵，国内供不应求的局面。本发明中 粗果胶含量不小于6 O %，提取率不小于7 O %。本发明通过酶法去除蛋白质和淀粉后，经 酸提后，乙醇沉淀，乙醇反复洗涤，无铝残留，减少对设备的腐蚀。果胶主要用于食品添加 剂，如做增稠剂、凝胶剂、稳定剂、代脂剂、乳化剂等；在医药和化妆品行业应用也呈现递增 趋势，而且果胶作为水溶性膳食纤维本身就有降低血糖血脂，促进维生素的吸收，防止铅中 毒，防治动脉硬化，治疗艾滋病等医疗保健作用，需求呈上升趋势。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式中利用马铃薯薯渣提取果胶的方法是按下述步骤进 行的
一、将鲜马铃薯薯渣和超纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1:3，然后加 入均质机内，以lOOOOr/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆，薯渣浆中薯渣的颗粒细 度为 2^50 μ m ；
二、以10(Tl50r/min速度搅拌薯渣浆，调节pH值为8 8.5，然后加入蛋白酶，在 5(T55°C条件下反应3h，以0. 4 0. 6MPa蒸汽压力加热15 30min (充分糊化)，再加入耐高温 a-淀粉酶，调节pH值为5. 5 7，在9(T95°C条件下作用0. 5h (使得淀粉充分液化)，冷却至 60°C，然后加入α -1，4-葡萄糖水解酶，调节pH值为Γ4. 5，在60°C条件下糖化水解处理 2h (使得淀粉充分转化为葡萄糖去除淀粉)，然后进行固液分离，液体趁热经无水乙醇溶液 在4(T50°C条件下沉淀处理广2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的60% 70%，步骤二的操作 均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆中蛋白质质量的4%，所述耐高温a-淀 粉酶用量是薯渣浆中淀粉质量的1%，所述α-1，4-葡萄糖水解酶用量是薯浆中淀粉质量的 0. 4% ；
三、将步骤二固液分离获得的固形物加入纯水，固形物与纯水质量比为1:2，然后用盐 酸(水解剂)调节PH值为1. 8 2. 2，在9(T95°C条件下搅拌进行水解处理广1. 5h，固液分离， 液体经无水乙醇溶液在4(T50°C条件下沉淀处理广2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的 609Γ70%，离心分离，离心获得的固状物依次用体积浓度为95%的乙醇洗涤一次，然后用体 积浓度为609Γ70%的乙醇洗涤至无氯离子存在为止，在45飞5°C下条件下干燥4h，即得到果胶。本例实施方式制备的粗果胶含量不小于60%，提取率不小于70%
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤二中调节PH所用的酸 碱均为无机酸碱，碱为氢氧化钠或碳酸钠，酸为硫酸或盐酸，碱的浓度为lmol/L，酸的浓度 为1 mol/L。其它步骤和参数与具体实施方式
方式一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二所述的蛋 白酶的酶活为200000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是步骤二所述 的耐高温a-淀粉酶的酶活为100000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相 同。
具体实施方式
五本实施与具体实施方式
一至四之一不同的是步骤二所述的 α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活为6200(T66000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式
一至四 之一相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至四不同的是步骤二所述的 α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活为65000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式
一至四之一相 同。
具体实施方式
七本实施方法利用马铃薯薯渣提取果胶的方法是按下述步骤进行 的
具体实施方式
八本实施方式中利用马铃薯薯渣提取果胶的方法是按下述步骤进行
的
一、将5kg鲜马铃薯薯渣(水分含量为88.61%)和15kg超纯水混合，然后加入均质机内， 以lOOOOr/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆，薯渣的颗粒细度为2 50 μ m ；
二、以10(Tl50r/min速度搅拌薯渣浆用0.9705mol/L氢氧化钠调节pH值为8. 0，然 后加入酶活为200000U/g的蛋白酶，在55°C条件下反应3h，以0. 4^0. 6MPa蒸汽压力加热 15 30min (充分糊化)，再加入酶活为100000U/g的耐高温a_淀粉酶，用1. 1095mol/L盐酸 调节PH值为6，在90°C条件下作用0. 5h (使得淀粉充分液化)，冷却至60°C，然后加入酶 活为6200(T66000U/g的α -1，4-葡萄糖水解酶，用1. 1095 mol/L盐酸调节pH值为4. 2， 在60°C条件下糖化水解处理2h (使得淀粉充分转化为葡萄糖去除淀粉)，然后进行固液分 离，液体趁热经无水乙醇溶液在45°C条件下沉淀处理2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的 609Γ70%，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆中蛋白质质量 的4%，所述耐高温a_淀粉酶用量是薯渣浆中淀粉质量的1%，所述α -1，4_葡萄糖水解酶用 量是薯浆中淀粉质量的0. 4% ；
三、将步骤二固液分离获得的固形物加入纯水，固形物与纯水质量比为1:2，然后用盐 酸(水解剂)调节PH值为1. 9，在9(T95°C条件下搅拌进行水解处理广1. 5h，固液分离，液体 经无水乙醇溶液在45°C条件下沉淀处理广2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的609Γ70%， 离心分离，离心获得的固状物依次用体积浓度为95%的乙醇洗涤一次，然后用体积浓度为 609Γ70%的乙醇洗涤至无氯离子存在为止，在45°C下条件下干燥4h，即得到果胶。本实施方式采用下述方法检测果胶中半乳糖醛酸和果胶酯化度 1中半乳糖醛酸含量采用咔唑-硫酸比色法
5取果胶成品1. Og加入50mL95%乙醇，沸水浴回流40min，过滤，取沉淀物，加蒸馏水 40mL, 50°C下保温30min，过滤洗涤沉淀物后，定溶至50mL，吸取ImL按咔唑比色法测定半乳
糖醛酸的含量。标准曲线的制作取8支50ml比色管，各加人6ml浓硫酸，置冰水浴中，边冷却边 缓缓依次加人浓度为 0g/mL、10g/mL、20g/mL、30g/mL、40g/mL、50g/mL、60g/mL、70g/mL 的 半乳搪醛酸标准溶液lmL，充分混合后，再置冰水浴中冷却。然后在90°C水浴中准确加热 lOmin，用流动水迅速冷却到室温，各加人0. 15%咔唑无水乙醇溶液0. 5mL，摇勻，在室温下 暗处放置，在最大吸收波长下显色2h，用Icm比色杯，以空白试剂做参比，测定吸光度(A)， 绘制吸光度、浓度标准曲线。2、果胶产品的酯化度采用酸碱滴定法
取样品0. 6—1. Og于烧杯中，加入一定量的混合试剂，搅拌lOmin，移入砂芯漏斗中，用 混合试剂洗涤，每次15mL左右，续以60%异丙醇洗涤样品，至滤液不含氯化物为止。最后用 20mL60%异丙醇洗涤，移入105°C烘箱中干燥lh，冷却后称重。称取1/10经冷却的样品，移 入250mL锥形瓶中，2mL乙醇润湿，加入IOOmL不含二氧化碳的水，用瓶塞塞紧，不断转动，使 得样品全部溶解，加入2滴酚酞指示剂，用0. 02mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，记录所消耗 氢氧化钠的体积V1,即为原始滴定度。继续加入20. OOmLO. 5mol/L的氢氧化钠标准溶液，加 塞后剧烈摇动15min，加入等量的0. 5mol/L的盐酸标准溶液，充分振摇。然后加入2滴酚酞 指示剂，用0. 02mol/L氢氧化钠标准溶液滴定至微红色，记录所消耗的氢氧化钠的体积V2, 即为皂化滴定度。酯化度(％)=
式中=V1，即为原始滴定度；mL V2，即为皂化滴定度；mL
步骤二的产物重97. 96g，酸解后得到33. 17g。化验半乳糖醛酸含量糖化后为77.36 %， 酯化度为22. 16% ；酸解后半乳糖醛酸含量为61. 60%，酯化度为43. 59%，均为低酯果胶，果胶 的得率为总薯渣干基的17. 41%，果胶的提取率为76. 37%。
权利要求
利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于利用马铃薯薯渣提取果胶的方法是按下述步骤进行的一、将鲜马铃薯薯渣和超纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1:3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆，薯渣浆中研磨后的微小薯渣的颗粒细度为2~50μm；二、以100~150r/min速度搅拌薯渣浆，调节pH值为8~8.5，然后加入蛋白酶，在50~55℃条件下反应3h，以0.4~0.6MPa蒸汽压力加热15~30min，再加入耐高温a 淀粉酶，调节pH值为5.5~7，在90~95℃条件下作用0.5h，冷却至60℃，然后加入α 1,4 葡萄糖水解酶，调节pH值为4~4.5，在60℃条件下糖化水解处理2h，然后进行固液分离，液体趁热用无水乙醇溶液在40~50℃条件下沉淀处理1~2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的60%~70%，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行，所述蛋白酶用量是薯渣浆中蛋白质质量的4%，所述耐高温a 淀粉酶用量是薯渣浆中淀粉质量的1%，所述α 1,4 葡萄糖水解酶用量是薯浆中淀粉质量的0.4%；三、将步骤二固液分离获得的固形物加入纯水，固形物与纯水质量比为1:2，然后用盐酸调节pH值为1.8~2.2，在90~95℃条件下搅拌进行水解处理1~1.5h，固液分离，液体用无水乙醇溶液在40~50℃条件下沉淀处理1~2h，沉淀过程中乙醇含量为总体积的60%~70%，离心分离，离心获得的固状物依次用体积浓度为95%的乙醇洗涤一次，然后用体积浓度为60%~70%的乙醇洗涤至无氯离子存在为止，在45~55℃下条件下干燥4h，即得到果胶。
2.根据权利要求1所述的利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于步骤二中调节 PH所用的酸碱均为无机酸碱，碱为氢氧化钠或碳酸钠，酸为硫酸或盐酸，碱的浓度为lmol/ L，酸的浓度为1 mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于步骤二所 述的蛋白酶的酶活为200000U/g。
4.根据权利要求3所述的利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于步骤二所述的 耐高温a-淀粉酶的酶活为100000U/g。
5.根据权利要求1、2或4所述的利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于步骤二 所述的α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活为6200(T66000U/g。
6.根据权利要求1、2或4所述的利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，其特征在于 α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活为65000U/g。
全文摘要
利用马铃薯薯渣提取果胶的方法，它涉及一种果胶的提取方法。本发明解决了已知马铃薯渣提取果胶的方法存在果胶纯度较低，杂质大分子碳水化合物含量较高，得率低，也不能满足对果胶质量和纯度的要求；而且铝残留严重，铝的残留量大，生产过程中设备腐蚀严重的问题。本发明是通过酶法去除蛋白质和淀粉，进行酸提，经乙醇沉淀和洗涤后干燥粉碎得到果胶的。本发明方法制得果胶的纯度高、得率高、无铝残留，大分子碳水化合物含量低。
文档编号C08B37/06GK101891840SQ201010248040
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者姜海花, 崔媛, 徐明亮, 李智广, 王丽丽, 邹勤熙, 高金波 申请人:黑龙江农垦北大荒马铃薯产业有限公司