本發明涉及一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法。
背景技術：
果膠一般分為高甲氧基果膠(high methoxyl pectin,HMP)和低甲氧基果膠(low methoxyl pectin,LMP)。高甲氧基果膠一般是指酯化度(Degree of Esterification or Degree of methoxylation，又稱DE值或DM值)大于50％的果膠；而低甲氧基果膠，又稱低酯果膠，是一種重要的食品添加劑，DM值低于50％，在Ca2+或其他二價陽離子存在下有糖或無糖均能形成凝膠。因而，低酯果膠能夠應用于低糖食品，符合現代人們的消費和飲食觀念，另外有研究表明果膠能夠抵御大量疾病，如肥胖癥、糖尿病、便秘、膽結石、結腸癌，因此，低酯果膠具有廣闊的市場前景。
低酯果膠的制備方法主要有酸化乙醇法、低溫堿法、酰胺化法、酶法等。酸化乙醇法就是將預處理酸解后所得的果膠加入酸化乙醇在30℃下保持6-10h，進行脫脂轉化，即得低酯果膠。酸化乙醇法反應條件溫和，果膠分子鏈降解程度低，缺點是工藝較復雜，脫脂條件要求極其嚴格。低溫堿法是在低溫(5℃)、pH 9.0下處理30min進行堿法脫酯，其可將影響果膠品質的β-消去反應控制在較小程度。酰胺化法是將高酯果膠在堿性條件下用氨處理，使部分甲酯轉變為伯醇胺，這類果膠的DM值通常在20-45％。該法優點是工藝低耗能且低污染，產品酯化度低且凝膠性好；缺點是工藝極其復雜，產品易溶解且可能含有害副產物。酶法主要是在生產中添加果膠酯酶，優點是產物分子量較高，反應底物有專一性；缺點是產品凝膠強度低。
天然低酯果膠來源較少，常見的有從向日葵中提取低脂果膠，一般主要通過高酯果膠脫酯的方法間接得到，其中也包括超聲輔助酸法制備低酯果膠，但是對利用超聲波直接提取原料中的低甲氧基果膠，特別是可控提取方面未見報道。
技術實現要素：
本發明要解決的問題是提供一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法，包括以下步驟：
1)、將胡柚皮原料漂燙滅酶，干燥(烘干或日照曬干)，粉碎至顆粒≤1mm，將所得的胡柚皮顆粒懸浮于酸溶液中，得胡柚皮溶液；
2)、將步驟1)所得的胡柚皮溶液用超聲波處理；超聲波強度為20W/mL～32W/mL，提取的時間為30～150min，提取溫度為70～90℃；
3)、步驟2)所得物依次進行乙醇沉淀、乙醇洗滌以及透析；
4)、將步驟3)所得透析液凍干(-40℃凍干36h)，得低甲氧基果膠。
作為本發明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的改進：所述步驟1)中，酸溶液是pH1.5～3的HCl溶液；每0.2～0.6g(例如0.4g)胡柚皮顆粒懸浮于20mL的所述HCl溶液中。
作為本發明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的進一步改進，所述步驟3)為：
在步驟2)所得物中加入乙醇，直至乙醇終濃度≥50％(體積％)，沉淀時間為1.5～2.5小時(例如為2小時)；沉淀后離心，離心所得固體反復用≥50％的乙醇溶液進行洗滌，直至無色；
將洗滌后的固體溶于水(水的用量同上述HCl溶液的體積量)，然后進行透析(透析時間為48±2h)，所用透析膜為只允許14kDa以下的分子通過。
作為本發明的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法的進一步改進：所得的低甲氧基果膠的甲酯化度為30％～48％。
在本發明的步驟1)中，是將胡柚皮原料于95℃的熱水中漂燙5min滅酶，于60℃烘干24h或日照曬干至恒重；在步驟3)中，因為胡柚皮大多為橙色，在提取過程中會吸附很多色素類物質在果膠上，乙醇洗滌可帶走色素類物質，而使得提取的果膠品質更純。
本發明具有如下技術優勢：
1、本發明改變了傳統將高甲氧基果膠改性制備低甲氧基果膠的思路，直接從常見的柑橘屬原料提取低甲氧基果膠，方便并安全。
2、本發明所提供的超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠所選的酸溶液為鹽酸，酸水解后，通過透析法除去鹽酸，可避免降解后引入其他的反應試劑，使后處理簡單化；
3、本發明所提供的超聲熱酸法提取胡柚皮中的低甲氧基果膠，利用綠色環保的超聲技術，滿足環保要求，為工業化生產提供了新的思路。
本發明所涉及的各項檢測實驗具體如下：
實驗1、傅里葉變換紅外光譜法定量測果膠樣品的酯化度：
將果膠測試樣品干燥，真空條件下研磨成粉狀。分別取4mg，KBr研磨壓片，采用Nicolet Nexus FTIR于4000～400cm-1范圍內掃描。掃描32次，分辨率為4cm-1。傅里葉變換紅外光譜法測定酯化度的主要原理是紅外譜圖中糖醛酸的羧基在1630cm-1處有吸收峰，而甲酯化的羧基在1740cm-1處有吸收峰，吸收峰面積與基團數目成正比。果膠甲酯化程度是指甲酯化的羧基數目/羧基基團總數×100％，因此用公式DE＝A1740/(A1630+A1740)(A1630、A1740分別代表1630cm-1和1740cm-1處吸收峰的面積)。所到結果如圖1所示。
實驗2、高效液相色譜法(HPLC)定量測果膠樣品的酯化度：
在530nm波長下測定A530值繪制半乳糖醛酸的標準曲線。然后測定果膠樣品的A530值與標樣作對照求出樣品中半乳糖醛酸的濃度，根據濃度計算半乳糖醛酸的含量。計算公式：GalA(％)＝C1/C2×100，GalA(％)為半乳糖醛酸含量，C1為從標準曲線上查得的半乳糖醛酸濃度，C2為果膠濃度。
利用高效液相色譜儀，以異丙醇(IPA)為內標，按下式計算甲醇(MeOH)的響應因子FR，再分別計算果膠的甲酯化度(DE)。FR＝(MMeOH/MIPA)(AMeOH/AIPA)；DE＝FR(AMeOH/AIPA)(Msample/AIPA)(176×104/(GalA％×32)。計算FR時：MMeOHorIPA分別為混標中MeOH、IPA的質量；AMeOHorIPA分別為混標中MeOH、IPA的峰面積；計算DE時：MMeOHorIPA分別為樣品MeOH、IPA的質量；AMeOHorIPA分別為樣品中MeOH、IPA的峰面積，GalA％為半乳糖醛酸的含量。
附圖說明
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。
圖1為本發明所得的超聲降解果膠的紅外圖譜。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此。
實施例1、一種超聲熱酸法提取胡柚皮中低甲氧基果膠的方法，依次進行以下步驟：
將胡柚皮原料于95℃的熱水中漂燙5min滅酶，于60℃烘干24h或日照曬干至恒重，粉碎至顆粒≤1mm，取0.4g胡柚皮顆粒懸浮于20mL pH1.5的HCl溶液中，超聲波頻率20kHz，探頭直徑13mm，探頭插入液面下1cm，脈沖時間為2s，間歇時間2s，提取溫度為70℃，處理時間30min、150min，超聲波強度24W/mL(振幅60％)；
然后加入25ml的純乙醇沉淀2h，沉淀后離心，離心所得固體反復用≥50％的乙醇溶液進行洗滌，直至無色；
在上述洗滌后的固體中加入20mL水，透析48h，所用透析膜為只允許14kDa以下的分子通過，將透析過的溶液于-40℃凍干36h得到低甲氧基果膠(固體樣品備用)。
根據實驗1所述方法進行檢測：可以定性得到該提取方法是有效果的。結果如圖1所示。
根據實驗2方法進行檢測：超聲熱酸法提取低甲氧基果膠30min時，甲酯化程度為DE1(％)＝41.5％；超聲熱酸法提取低甲氧基果膠150min時，甲酯化程度為DE2(％)＝38.2％。
實施例2、將實施例1中的超聲波強度24W/mL(振幅60％)分別改成超聲波強度20W/mL(振幅50％)、超聲波強度28W/mL(振幅70％)，將處理時間改成90min；其余等同于實施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結果如下：
根據實驗2所述方法進行檢測：超聲波強度20W/mL(振幅50％)時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE3(％)＝39.75％；超聲波強度28W/mL(振幅70％)時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE4(％)＝36.92％。
實施例3、將實施例1中的提取溫度70℃分別改成提取溫度80℃、提取溫度90℃，將處理時間改成90min；其余等同于實施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結果如下：
根據實驗2所述方法進行檢測：提取溫度80℃時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE5(％)＝42.76％；提取溫度90℃時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE6(％)＝39.89％。
實施例4、將實施例1中的處理時間改成90min，酸溶液分別改成pH2.5的HCl、pH3的HCl；其余等同于實施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結果如下：
根據實驗2所述方法進行檢測：pH2.5的HCl時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE7(％)＝47.57％；pH3的HCl時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE8(％)＝45.32％。
對比例1、將實施例1中的提取溫度70℃分別改成提取溫度50℃、提取溫度60℃，將處理時間改成90min；其余等同于實施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結果如下：
根據實驗2所述方法進行檢測：提取溫度50℃時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE5(％)＝55.31％；提取溫度60℃時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE6(％)＝51.26％。
對比例2、將實施例1中的處理時間改成90min，酸溶液分別改成pH1的HCl、pH4的HCl；其余等同于實施例1。
最終所得的果膠的酯化度檢測結果如下：
根據實驗2所述方法進行檢測：pH1的HCl時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的甲酯化程度為DE7(％)＝53.63％；pH4的HCl時，超聲熱酸法提取低甲氧基果膠90min的的甲酯化程度為DE8(％)＝55.25％。
最后應說明的是：以上各實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照簽署各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前處各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離發明各實施例方案的范圍。