超声波提取菠萝皮渣果胶工艺研究(附件)
摘 要菠萝，是凤梨科水果，著名的热带水果之一。亲水性植物菠萝皮渣中的果胶，其中果胶的D-毗喃半乳糖醛酸的部分甲酯化的聚合物是主要的结合单元。人体七大营养素中膳食纤维的主要成分果胶,具有良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等功效。良好的凝胶性和乳化稳定性使得果胶在食品工业中得到了广泛的应用, 也是医药和化妆品工业不可缺少的辅料。鉴于果胶独特的临床效果以及其重要的经济价值和广阔的应用前景。本论文采用超声波法从菠萝皮渣中提取果胶,超声波法提取果胶不仅提取的时间短、果胶的产率高而且操作简单，容易实现、不需要使用特殊装置，且分离的有效成分保留得相对较多。通过研究不同类型的萃取剂、料液比、超声功率、加热时间、提取温度对果胶提取率的影响，最终通过正交试验确定最佳实验工艺。实验结果表明以盐酸为萃取剂、料液比为1:25、超声波功率为100W，加热时间为3h，提取温度为70℃，果胶提取率达到了8.6%。
目 录
1 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 菠萝的概述 2
1.2.1菠萝的起源 2
1.2.2菠萝的分类 2
1.2.3 菠萝中含有的有效成分及其药理作用 3
1.3 果胶的概述 3
1.3.1 果胶的性质 3
1.3.2果胶的药效功能 3
1.3.3 果胶的应用 4
1.3.3.1果胶在医药工业的应用 4
1.3.3.2果胶在食品工业的应用 5
1.3.3.3果胶在水处理中的应用 5
1.4菠萝皮渣中果胶的提取方法 6
1.4.1酸提取法 6
1.4.2离子交换树脂法 6
1.4.3超声波提取法 6
1.4.4微波提取法 6
1.5果胶的研究的进展 6
1.6研究目的及内容 7
2 实验部分 8
2.1 材料与试剂 8
2.2 仪器与设备 8
2.3实验方法 8
2.3.1 样品的前处理 8
2.3.2质量法测定果胶含量 9
2.3.3测定方法 9
2.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
单因素试验 9
2.4.1不同的萃取剂对果胶提取的影响 9
2.4.2料液比对果胶提取的影响 9
2.4.3超声波功率对果胶提取的影响 10
2.4.4加热时间对果胶提取的影响 10
2.4.5提取温度对果胶提取的影响 10
2.5 正交试验 10
2.6 结果与讨论 10
2.6.1标准曲线 10
2.6.2单因素实验结果 11
2.6.2.1 不同萃取剂对果胶提取的影响 11
2.6.2.2 料液比对果胶提取的影响 11
2.6.2.3超声波波长对果胶提取的影响 12
2.6.2.4 加热时间对果胶提取的影响 12
2.6.2.5 提取温度对果胶提取的影响 13
2.7 正交试验 14
2.8验证试验 15
结论 16
参考文献 17
致 谢 19
1 文献综述
1.1 引言
菠萝，是凤梨科水果，著名的热带水果之一。菠萝的果实是肉质肥硕的花序轴和外周呈螺旋状的花排列而成。但是花有时候不是很坚实，花被裂片包围在一个空腔之内，空腔内含有藏在其中的雄蕊和花柱。叶片中的纤维非常坚实，耐用，在生活中可以用来纺织物品，制造工农业所用的绳子以及网，最重要的是其还可以用来造纸。菠萝作为人们最喜爱的水果之一，其拥有优良的果实品质，极其丰富的营养物质。亲水性植物菠萝中含有果胶而果胶中呢又含有D毗喃半乳糖醛酸，该物质能发生甲酯化，甲酯化的聚合物是果胶的主要的结合单元[1]。人体需要的必须营养素有七种，其中果胶中的纤维素就是重要的一种。果胶能有效的治疗腹泻，以及癌症，糖尿病等人类常见的生理以及身体疾病，其中最受广大女性同志欢迎的是果胶还有减肥的功效。果胶在日常的食品工业，医药工业，化妆品工业中也得到极其重要的利用，这是因为果胶中拥有有凝胶性和乳化稳定性。倍受人们喜爱的冰淇凌，果汁，果酱以及果冻类的制作中添加的辅料果胶。也是利用果胶作为乳化剂，增稠剂，稳定剂[2]。对于铅、汞和钴等金属中毒，还可以用果胶来作为解毒剂和预防剂，果胶及果胶的铝盐可抑制肠道对胆固醇和三酸甘油酯的吸收,可用作动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗[3]。
常用的提取方法有醇析法、盐沉淀法和离子交换树脂法以及微生物法,但是这些方法提取时间都比较长，而且提取果胶的提取率以及提取质量也得不到保证，所以近年来已经逐渐减少利用这些提取法提取。最近几年生物科技者利用了微波，超声波提取时间缩短、使用容剂量小、操作简便、选择组分产率高、分离的有效成分保留得多[4]。超声波是频率大于200000Hz的超声波,现已被大面积应用于医药生产领域、手机通讯行业以及家庭用电器方面。超声波能有效的提取出菠萝皮渣中的果胶。超声波提取法能使提取时间减少，节约时间，对萃取剂的用量也比其它提取方法少，节约能源，受热方面也相对优于其它提取方法，超声波提取法是值得我们利用与借鉴的提取法。
1.2 菠萝的概述
1.2.1 菠萝的起源
菠萝的原产地是在美洲的巴西，哥伦布和水手们在公元1492年登上西印度群岛的一个岛屿时，就已看到岛上村庄种植有大片菠萝园。印第安人是栽培菠萝的开拓者。后来，菠萝逐步从美洲的巴西传播到印度、菲律宾、马来西亚、澳大利等60多个国家，目前夏威夷种的最多，总产量位居全球第一位。在16世纪中期中国的澳门从葡萄牙传教士得到后开始种植，后来又相继引种到我国的华南地区和台湾地区等地。这是我国的菠萝种植起源。
1.2.2 菠萝的分类
菠萝的栽培品种有4类，分为：卡因类、皇后类、西班牙类和杂交种类。
卡因类：又名沙捞越，在美洲的圭亚那卡因栽培种植，所以就用种植地将其命名为卡因类菠萝。卡因类菠萝的产量大概是全世界菠萝产量的五分之四，产量大、栽培面积广。卡因类的菠萝躯干高大，叶片边缘没有刺或者叶片尖端的刺也很少。果实硕大，有着圆筒型的形状以及扁平的小果，而且果眼相对较浅，苞片短、宽；单个菠萝果实的平均重量都在大约1.1kg以上。卡因类菠萝的果汁口味适中，果汁量丰富，果肉显现为淡黄色，品相极佳。卡因类菠萝的果实中酸含量大概0.5%~0.6%，之间，是水果罐头的主要品种之一。
皇后类：栽培最早的品种，栽培历史达到400年以上，是非洲和亚洲的主药栽培品种之一。躯干中等大小，叶子比卡因类品种短，而且叶片边缘有刺；皇后类的菠萝形状大多为圆筒形和圆锥形。，单个果实的重量达到400~1500克，和卡因类不同的是它的果眼深，糖含量也十分可观，果汁多而且味香甜，以鲜食为主。
西班牙类：躯干较大，叶片较软，呈黄绿色，有红色刺的叶片边缘品种和无刺品种；果实中等大小，单个果实重量大概在500~1000克之间，可以用来制作菠萝果汁和水果罐头。
杂交种类：是生物工作者通过有性杂交等手段从而来培育杂交育种的良种。杂交种类菠萝躯干又高又大并且直立挺拔,叶片边缘没有刺,花的颜色显示为淡紫色,果实的形状呈不规则形状,单个果实的重量大概在1.21.5kg左右，果肉的颜色则为黄色，口感香甜爽脆，纤维的含量比较少，是美味的水果。能溶的固体物质大概在9%13%，菠萝果汁中的酸的比例约在0.4%0.7%之间，可以鲜食亦可用来加工水果罐头。
1.2.3 菠萝中含有的有效成分及其药理作用
目 录
1 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 菠萝的概述 2
1.2.1菠萝的起源 2
1.2.2菠萝的分类 2
1.2.3 菠萝中含有的有效成分及其药理作用 3
1.3 果胶的概述 3
1.3.1 果胶的性质 3
1.3.2果胶的药效功能 3
1.3.3 果胶的应用 4
1.3.3.1果胶在医药工业的应用 4
1.3.3.2果胶在食品工业的应用 5
1.3.3.3果胶在水处理中的应用 5
1.4菠萝皮渣中果胶的提取方法 6
1.4.1酸提取法 6
1.4.2离子交换树脂法 6
1.4.3超声波提取法 6
1.4.4微波提取法 6
1.5果胶的研究的进展 6
1.6研究目的及内容 7
2 实验部分 8
2.1 材料与试剂 8
2.2 仪器与设备 8
2.3实验方法 8
2.3.1 样品的前处理 8
2.3.2质量法测定果胶含量 9
2.3.3测定方法 9
2.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
单因素试验 9
2.4.1不同的萃取剂对果胶提取的影响 9
2.4.2料液比对果胶提取的影响 9
2.4.3超声波功率对果胶提取的影响 10
2.4.4加热时间对果胶提取的影响 10
2.4.5提取温度对果胶提取的影响 10
2.5 正交试验 10
2.6 结果与讨论 10
2.6.1标准曲线 10
2.6.2单因素实验结果 11
2.6.2.1 不同萃取剂对果胶提取的影响 11
2.6.2.2 料液比对果胶提取的影响 11
2.6.2.3超声波波长对果胶提取的影响 12
2.6.2.4 加热时间对果胶提取的影响 12
2.6.2.5 提取温度对果胶提取的影响 13
2.7 正交试验 14
2.8验证试验 15
结论 16
参考文献 17
致 谢 19
1 文献综述
1.1 引言
菠萝，是凤梨科水果，著名的热带水果之一。菠萝的果实是肉质肥硕的花序轴和外周呈螺旋状的花排列而成。但是花有时候不是很坚实，花被裂片包围在一个空腔之内，空腔内含有藏在其中的雄蕊和花柱。叶片中的纤维非常坚实，耐用，在生活中可以用来纺织物品，制造工农业所用的绳子以及网，最重要的是其还可以用来造纸。菠萝作为人们最喜爱的水果之一，其拥有优良的果实品质，极其丰富的营养物质。亲水性植物菠萝中含有果胶而果胶中呢又含有D毗喃半乳糖醛酸，该物质能发生甲酯化，甲酯化的聚合物是果胶的主要的结合单元[1]。人体需要的必须营养素有七种，其中果胶中的纤维素就是重要的一种。果胶能有效的治疗腹泻，以及癌症，糖尿病等人类常见的生理以及身体疾病，其中最受广大女性同志欢迎的是果胶还有减肥的功效。果胶在日常的食品工业，医药工业，化妆品工业中也得到极其重要的利用，这是因为果胶中拥有有凝胶性和乳化稳定性。倍受人们喜爱的冰淇凌，果汁，果酱以及果冻类的制作中添加的辅料果胶。也是利用果胶作为乳化剂，增稠剂，稳定剂[2]。对于铅、汞和钴等金属中毒，还可以用果胶来作为解毒剂和预防剂，果胶及果胶的铝盐可抑制肠道对胆固醇和三酸甘油酯的吸收,可用作动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗[3]。
常用的提取方法有醇析法、盐沉淀法和离子交换树脂法以及微生物法,但是这些方法提取时间都比较长，而且提取果胶的提取率以及提取质量也得不到保证，所以近年来已经逐渐减少利用这些提取法提取。最近几年生物科技者利用了微波，超声波提取时间缩短、使用容剂量小、操作简便、选择组分产率高、分离的有效成分保留得多[4]。超声波是频率大于200000Hz的超声波,现已被大面积应用于医药生产领域、手机通讯行业以及家庭用电器方面。超声波能有效的提取出菠萝皮渣中的果胶。超声波提取法能使提取时间减少，节约时间，对萃取剂的用量也比其它提取方法少，节约能源，受热方面也相对优于其它提取方法，超声波提取法是值得我们利用与借鉴的提取法。
1.2 菠萝的概述
1.2.1 菠萝的起源
菠萝的原产地是在美洲的巴西，哥伦布和水手们在公元1492年登上西印度群岛的一个岛屿时，就已看到岛上村庄种植有大片菠萝园。印第安人是栽培菠萝的开拓者。后来，菠萝逐步从美洲的巴西传播到印度、菲律宾、马来西亚、澳大利等60多个国家，目前夏威夷种的最多，总产量位居全球第一位。在16世纪中期中国的澳门从葡萄牙传教士得到后开始种植，后来又相继引种到我国的华南地区和台湾地区等地。这是我国的菠萝种植起源。
1.2.2 菠萝的分类
菠萝的栽培品种有4类，分为：卡因类、皇后类、西班牙类和杂交种类。
卡因类：又名沙捞越，在美洲的圭亚那卡因栽培种植，所以就用种植地将其命名为卡因类菠萝。卡因类菠萝的产量大概是全世界菠萝产量的五分之四，产量大、栽培面积广。卡因类的菠萝躯干高大，叶片边缘没有刺或者叶片尖端的刺也很少。果实硕大，有着圆筒型的形状以及扁平的小果，而且果眼相对较浅，苞片短、宽；单个菠萝果实的平均重量都在大约1.1kg以上。卡因类菠萝的果汁口味适中，果汁量丰富，果肉显现为淡黄色，品相极佳。卡因类菠萝的果实中酸含量大概0.5%~0.6%，之间，是水果罐头的主要品种之一。
皇后类：栽培最早的品种，栽培历史达到400年以上，是非洲和亚洲的主药栽培品种之一。躯干中等大小，叶子比卡因类品种短，而且叶片边缘有刺；皇后类的菠萝形状大多为圆筒形和圆锥形。，单个果实的重量达到400~1500克，和卡因类不同的是它的果眼深，糖含量也十分可观，果汁多而且味香甜，以鲜食为主。
西班牙类：躯干较大，叶片较软，呈黄绿色，有红色刺的叶片边缘品种和无刺品种；果实中等大小，单个果实重量大概在500~1000克之间，可以用来制作菠萝果汁和水果罐头。
杂交种类：是生物工作者通过有性杂交等手段从而来培育杂交育种的良种。杂交种类菠萝躯干又高又大并且直立挺拔,叶片边缘没有刺,花的颜色显示为淡紫色,果实的形状呈不规则形状,单个果实的重量大概在1.21.5kg左右，果肉的颜色则为黄色，口感香甜爽脆，纤维的含量比较少，是美味的水果。能溶的固体物质大概在9%13%，菠萝果汁中的酸的比例约在0.4%0.7%之间，可以鲜食亦可用来加工水果罐头。
1.2.3 菠萝中含有的有效成分及其药理作用
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