[科普中国]-食品添加剂：果胶-

果胶的组成及结构

果胶是一种多糖类高分子化合物，存在于植物相邻细胞壁的中胶层。D-吡喃半乳糖醛酸是其基本结合单元,以α-1,4键连接成长链状,常带有乙酰基和其他中性多糖支链，如木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶中甲酯化基团(带有甲氧基)的百分数称为果胶的酯化度DE值。

分类按酯化度的不同,把果胶分为高甲氧基果胶和低甲氧基果胶。高酯果胶需要可溶性固形物50%以上才能形成凝胶。而低酯果胶则只需存在二价金属离子,仅需要可溶性固形物1%以下即可形成凝胶。正是基于此,果胶的提取即
是把不溶性的高酯果胶转化为可溶性低酯果胶及可溶性低酯果胶向液相转移的过程。

功能性质由于果胶分子中存在极性区和非极性区，可以使果胶具有多种功能性质。果胶在食品中的可作为增稠剂，胶凝剂，乳化剂、稳定剂、组织成型剂。1

果胶的制备方法传统酸提取法
传统的工业果胶生产方法是酸提取法，所用的酸可以是硫酸、盐酸、磷酸等。为了改善果胶成品的色泽,也可以用亚硫酸。其基本原理是利用果胶在稀酸溶液中能水解,将果皮中的原果胶质水解为水溶性果胶,从而使果胶从桔皮中转到水相中,生成可溶于水的果胶。然后利用沉淀法或盐析法分离果胶,工业上常用金属盐析或有机溶剂(乙醇)沉析法提取。

醇沉淀法

醇沉淀法是经常使用而且最早实现工业化生产的方法。其基本原理是利用果胶不溶于醇类溶剂的特点,加入大量醇,使果胶的水溶液中形成醇-水的混合剂以使果胶沉淀出来。将析出的果胶块经压榨、洗涤、干燥和粉碎后便得到成品。也可用异丙醇等其他溶剂代替酒精。其具体的提取过程:原料预处理-酸液萃取-过滤-浓缩-乙醇沉淀-过
滤-低温干燥-粉碎、标准化-成品果胶。

盐析法

多价金属盐沉淀法,目前在生产上广泛采用。具体方法是:在果胶液中加入一定量的氯化镁、氯化铜或氯化铝然后用氨等调节pH,使之形成碱式金属盐,此碱式金属盐与果胶形成络合物沉淀出来,然后再经过脱盐漂洗和干燥得到果胶成品。

离子交换法果胶类物质与细胞壁半纤维素等有共价键结合,并与其它细胞壁多聚体通过次级键结合。多价阳离子,尤其是钙离子存在时,因阳离子键合的结果,引起低酯果胶类物质的不溶性和降低高酯果胶的浸胀性。另外,纤维状果胶类物质大分子间以及其它多聚体之间,存在着复杂的机械性牵绊,也影响果胶类物质的溶解性。所以,单用酸法不能完全解除果皮中多价阳离子及其它杂质对果胶的束缚或牵绊。同时,由于果皮中多价金属离子、低分子物质和色素等果胶以外的种种物质经酸法处理后仍留于果胶中,这些不纯物给果胶的品质带来不良影响,表现在果胶的胶凝度不强、灰分含量高、果胶色泽较差。因此,果胶提取时,采用酸水解同时结合离子交换树脂的方法。首先,酸可使原果胶溶解,由于酸水解纤维素,果胶多糖复合物,或者由于酸使水不溶性大分子降解,果皮中多价阳离子溶出,阳离子交换树脂通过吸附阳离子,从而加速原果胶的溶解,提高果胶的质量和得率。阳离子交换树脂可以吸附分子量为500以下的低分子物质,解除果胶的一些机械性牵绊,因而也可提高果胶的质量和得率。

膜分离技术近年来,国外已将超滤浓缩等新技术开始应用于果胶生产中,国内也已开始这方面的研究。超滤效果主要与滤膜透过分子量的选择和浓缩倍数有关。滤膜透过分子量越大,膜通量越大,设备效率越高,但果胶损失越大,浓缩倍数越高,生产成本越低,膜通量越小,设备效率越低。电渗析的作用主要是脱去提取液中的酸和无机盐,使提取液能够直接进行干燥以获得灰分合格的成品。2

微波法化学反应过程中导入微波加热技术,不仅可有效提高反应转化率、选择性,而且体现出节能、环保等诸多优点,其作为实现绿色化工手段之一而受到人们的广泛重视。21世纪初,美国发表了用微波加热技术提取果胶的专利。郑燕玉等人利用微波法从香蕉皮中提取果胶。

酶解法由于果胶分子与钙镁及铁离子结合、纤维素和半纤维素等细胞壁多糖与果胶分子形成共价键、果胶分子中的羟基与细胞壁的组分形成离子键、果胶分子彼此间与其他成分间的物理缠绕等等,而使果胶以原果胶的形式存在,用酶适当处理后,由于细胞壁降解,可提高果胶得率、简化工艺。

微生物法优点:微生物法低温发酵提取果胶,萃取液中果皮不破碎,也不需进行热、酸处理,容易分离,萃取完全,易过滤。萃取的果胶分子量大,果胶的胶凝度高,质量稳定。此法还能有效地克服酸水解法生产果胶的诸多不足,具有低消耗、低污染等特点,具有广阔的应用前景。缺点:微生物法提取果胶受橘皮的预处理,反应时的固液化,微生物的生长时间、大小、保温时间以及pH的影响比较大。3

应用在食品工业中的应用果胶作为一种食品添加剂或配料应用于食品工业中，主要起到胶凝、增稠、改善质构、乳化和稳定的作用。

在保健品和药品中的应用果胶是一种极具价值的水溶性膳食纤维。果胶具有降血脂、降胆固醇、抗辐射、吸附重金属离子、润肠通便和抗癌等作用。目前，在国内药品和保健品中已有使用果胶的产品，如起润肠通便的胃药果胶秘，用来清除体内重金属铅的益多元等，但目前对果胶的用量尚不大。与其他膳食纤维有所不同，果胶的结构特性使其具有良好的水溶性，且黏度大，能够吸附重金属等阳离子及毒素物质，促进肠胃蠕动，可被大肠中的肠道菌群发酵生成短链的脂肪酸，降低肠道p H 值，杀死有害菌，并促进有益菌增殖。

其他应用此外，也有利用果胶良好的持水性和抗辐射功能，将果胶应用于保鲜膜[62]、尿不湿、化妆品和牙膏上。不过，目前国内并没有添加果胶的日化产品。4