近年來,植物状天然植物多糖因其獨特的果胶性質得到了廣泛關注。果膠一詞來源於希臘語單詞“Pektikos”,取及其食意思是品工“凝固劑”,是业中用现一種酸性無毒的多糖物質,在酸性溶液中比堿性溶液中穩定,植物状無味,果胶一般呈白色或淡黃色粉狀,取及其食其相對分子質量一般在20KDa~400KDa之間,品工具有聚陰離子性質,业中用现植物的植物状果實、根、果胶莖、取及其食葉中存在大量天然果膠,品工分別以原果膠、业中用现果膠、果膠酸的形態存在,其中果實細胞壁中的果膠含量最高。
通過不同提取工藝得到的果膠分子量差異較大,具有高度的結構多樣性。根據結構的不同可分為同型半乳糖醛酸聚糖、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖Ⅰ、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖Ⅱ和木糖半乳糖醛酸聚糖。根據其酯化度不同可分為高酯果膠和低酯果膠,高酯果膠可在可溶性糖含量
≥60%、pH2.6~3.4時形成非可逆性凝膠。而低酯果膠指酯化度小於50%的果膠,其對鈣離子有較高的反應性,可以通過添加不同的鈣鹽來控製凝膠的形成,能夠通過調節pH影響果膠的凝膠化。
由於果膠還具有良好的增稠特性、穩定特性、膠凝特性和乳化穩定作用,可作為果蔬汁、果醬、果凍等休閑食品良好的穩定劑或增稠劑使用;果膠也可作為理想的脂肪替代品,代替脂肪應用於食品加工,如焙烤食品、沙拉醬、冰激淩等高脂肪含量的食品,滿足人們對健康食品的廣泛需求;果膠還可作為合成大分子聚合物的替代品應用於食品保鮮,不僅能夠延長食品的保鮮期,而且本身是一種可降解的環保膜。另外,由於果膠中的單糖成分具有良好的降血脂、修複因食用抗癌藥物導致的胃黏膜損傷、降低心髒病發病率、清除機體內放射性元素、抗肥胖等功能特性,因此隨著現代食品工業人們對健康飲食的需求,果膠在食品領域的需求量越來越大。
我國每年的果膠需求量就高達5000噸,國內工業生產中的果膠主要來自於進口,其比例高達80%,但是由於國產果膠的價格較進口果膠普遍較低,所以現階段增加國內果膠生產率成為了亟待解決的重要問題。因此,如何利用我國豐富的自然植物資源,大力研究創新果膠生產新工藝,生產出滿足國內外市場需求的優質果膠顯得極為重要。本文對國內外天然植物果膠的提取與製備、以及在食品中應用研究現況進行綜述,以期能夠為我國果膠生產先進化及應用豐富化提供有價值的信息。
一、果膠的提取方法研究
果膠的提取方法有很多,傳統的方法有酸法提取、水法提取、酶法提取等,隨著研究的深入以及現代食品加工技術的應用,果膠的提取方法不斷優化,現今提取的方法主要有超聲波輔助提取、微波輔助提取、電壓脈衝電場法、離子交換樹脂法、亞臨界水萃取法、複合法提取等,Carlos Sabater等利用酸法提取、超聲波輔助提取法、酶法提取和超聲波酶複合提取法四種方法對洋薊副產品中的果膠進行提取。
研究結果表明,得到的果膠分別為5.8%、7.1%、11.3%、13.9%。說明利用酸法提取得到的果膠最少,而超聲波酶複合提取法得率高,且得率高於非複合法提取。劉江等以幹燥的檸檬皮渣為原料,利用三種輔助方法和兩種傳統方法提取果膠,實驗結果表明,利用微波輔助提取法提取果膠得率為25.02%,利用超聲波輔助提取法及超高壓輔助提取法提取果膠得率相差不大,分別為24.04%和23.76%,而酶法提取及酸法提取得率較低,分別為20.4l%和17.54%。於慶宇等利用高電壓脈衝電場法提取蘋果渣中果膠,得率為14.21%。離子交換樹脂法提取率低,但價格低廉,有較廣闊的發展前景,劉顯明等利用離子交換樹脂法提取南瓜皮果膠,經單因素優化試驗後果膠的得率達到18.57%,相較於優化前提高約10%左右。
說明利用物理輔助提取的方法操作簡單,提取率較高,產品質量較好,但其安全係數較低,大規模的工業生產受限,總體具有良好的發展前景。表1列舉了不同提取方法的原理和特點。
果膠廣泛存在於天然植物中,提取果膠通常采取果皮原料居多。提取過程中由於采取工藝技術不同,不僅使果膠提取率存在較大區別,而且酯化度和半乳糖醛酸含量等結構也會受到一定影響。Umana Monica M 等利用真空冷凍幹燥技術對柑橘果汁進行了預處理,冷凍幹燥能避免破壞植物組織,從而提高提取率達到47%。ZahraRahmani等利用微波輔助提取方法提取檸檬果皮中的果膠成分,結果表明,微波功率700W、輻照時間3min、pH為1.5時提取效果最佳,果膠得率可達25.31%,此外,檸檬果皮中的果膠中半乳糖醛酸含量高達87.2%,分子量也較高,為615.836KDa。不同果實采取不同提取方法的果膠提取量、酯化度和半乳糖醛酸含量如表2所示。
從表2中可知:果膠的提取量與植物原料也有很大關係,其中,柑橘、柚子和甜菜的果膠含量較高,是商品果膠的主要來源,其他植物原料根據不同提取工藝,果膠的提取量高低不盡相同。不同植物組織利用常規提取方法提取的果膠含量由高到低依次為柑橘、甜菜、香蕉、仙人果、山楂、蘋果和獼猴桃,其中,柑橘、蘋果、香蕉和山楂中提取的果膠為高甲氧基果膠,而甜菜和仙人果中提取的果膠為低甲氧基果膠,其半乳糖醛酸含量從19.5%~86.96%不等,存在較大差別。利用輔助技術提取的果膠提取量比常規技術顯著提高,由高到低依次為柑橘、木瓜、番茄、柚子、荔枝、石榴、芒果、桃和菠蘿,柑橘的果膠提取量則高達47%,其中,柑橘、番茄、芒果和石榴中提取的果膠為高甲氧基果膠,柚子、菠蘿、桃和荔枝中提取的果膠為低甲氧基果膠,由於提取方法存在差異,半乳糖醛酸含量也不盡相同。
聲明:本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係
相關鏈接:半乳糖醛酸,鼠李糖,果膠酸