CN108383926B

CN108383926B - 一种利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法

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Publication number: CN108383926B
Application number: CN201810258498.XA
Authority: CN
Inventors: 孟赫诚; 郭晓明; 于淑娟; 皮芳
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: US20210024658A1; CN108383926A; WO2019184320A1

Abstract

本发明公开了一种利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，包括原料预处理、浸提、过滤、浓缩、醇析、干燥等步骤。根据菊/芋苣粕的细胞壁结构与组织特性，本发明针对性地采用盐法、稀酸法进行提取，依次生产凝胶型、乳化型两种果胶产品；其中，凝胶型菊苣/芋果胶具有分子结构单一、纯度高、乙酰化度低、凝胶强度大的特点，乳化型菊苣/芋果胶则具有良好的乳化性能。本发明的菊苣/芋果胶提取方法可同时提供两种类型的果胶，拓宽菊苣/芋果胶的应用范围，并提高菊苣/芋粕的加工利用率。

Description

一种利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法

技术领域

本发明涉及一种果胶，具体涉及一种利用菊苣/菊芋粕同时生产凝胶型果胶和乳化型果胶的方法，属于食品加工领域。

背景技术

菊苣(Cichorium intybus L)富含低聚果糖(菊粉)，是一种著名的经济作物。菊苣适合栽培于土质肥沃且偏酸性的土壤。我国拥有全亚洲最大的菊苣产区。菊芋的学名：Helianthus tuberosus(L.1753)，又名洋姜、鬼子姜，是一种多年宿根性草本植物。高1‐3米，有块状的地下茎及纤维状根。茎直立，有分枝，被白色短糙毛或刚毛。原产北美洲，十七世纪传入欧洲，后传入中国。其地下块茎富含淀粉、菊糖等果糖多聚物，可以食用，煮食或熬粥，腌制咸菜，晒制菊芋干，或作制取淀粉和酒精原料。

长期以来种植菊苣/菊芋主要为采摘菊苣叶以食用和用菊苣/菊芋块根生产菊粉。菊苣/菊芋生产菊粉过程中产生了大量的副产物——菊苣/菊芋粕。目前，这些由蛋白、碳水化合物、无机灰分等组成的菊苣/菊芋粕主要用于饲料加工。然而，菊苣/菊芋饲料加工耗能大、附加值低。如何进一步开发和利用，为提高菊苣/菊芋粕的附加值寻找新的加工途径，已成为菊苣/菊芋加工业的重要问题。

菊苣/菊芋粕富含膳食纤维。果胶是菊苣/菊芋粕膳食纤维的主要成分，依品种不同菊苣/菊芋粕果胶含量为11～29％，且品质良好。作为一种潜在的果胶生产原料，近年来，菊苣/芋果胶的加工技术受到广泛关注。例如，中国发明专利200910018964.8公开了一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法；中国发明专利201410157396.0公开了一种利用菊芋和/或菊苣连续制备菊粉和果胶的方法。上述发明均采用传统热酸法以生产菊苣/芋果胶，由于热酸法提取存在选择性差的问题，产品容易引入杂多糖，从而降低了产品的纯度与均一性，导致产品特点不鲜明、性能不突出。研究发现，菊苣果胶的甲酯化度较低，而乙酰化度却较商品化橘皮、苹果渣果胶高。国外学者Rober等(doi:10.1021/jf061992g)采用热酸法制备菊苣/芋果胶时，他们发现菊苣/芋的乙酰化度可高达16％。由于乙酰化度不利于低酯果胶与Ca²⁺形成凝胶网络结构，故低酯菊苣/芋果胶的凝胶性能将大打折扣。可见，若能开发一种低乙酰化度的菊苣/芋果胶的生产方法，将有助于改善菊苣/芋果胶的凝胶性能，对于提高菊苣/芋果胶品质具有重要作用。

发明内容

本发明目的在于克服传统热酸法导致菊苣/芋果胶乙酰化度高、结构均一性差、凝胶强度低的问题，提供一种低乙酰化度利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，同时再利用二次菊苣/芋废粕生产乳化型菊苣/芋果胶。

本发明先采用盐法提取凝胶型低酯菊苣/芋果胶，在微酸性(pH5.5‐6.0)环境中溶解果胶并同时诱导、控制脱乙酰反应，从而修饰菊苣/芋果胶的乙酰化度以改善产品凝胶性能；随后，对二次菊苣/芋粕进行再利用，采用热酸法生产乳化型低酯菊苣/芋果胶。本发明提供一种利用菊苣/芋粕同时生产凝胶型和乳化型低酯果胶的方法，既提高了原料的利用率，且产品的结构特性、性能突出，具有良好的应用前景。

本发明方法生产的凝胶型菊苣/芋果胶具有乙酰化度低、甲酯化度低、纯度与均一性好的特点，在含Ca²⁺食品体系中具有良好的凝胶强度，而乳化型低酯菊苣/芋果胶则具有乙酰化度高、蛋白含量高、甲酯化度低的特点，对水包油乳液具有良好的稳定效果。

本发明的原理在于分别以螯合剂、稀酸解除钙离子、细胞壁物质对凝胶型果胶、乳化性果胶的束缚；具有强选择性，并同时保持果胶分子的结构完整性。

本发明原料易得、操作简单，能有效提高菊苣/菊芋粕加工程度和附加值，便于规模化生产推广，具有良好的应用前景。本发明以菊苣/菊芋生产低聚果糖、菊粉后的菊苣/菊芋粕为原料，果胶产品无需漂白脱色，具有良好的色泽品质，果胶不残留漂白剂。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：菊苣粕除杂后，用清水漂洗至水清，烘干后，粉碎过20～60目筛，备用；

(2)凝胶型果胶制备：

2a.螯合剂浸泡：将菊苣粕与螯合剂溶液混合，分别以kg和L为质量与体积单位，控制料液比为1:20～1:30，浸泡温度为60～90℃，提取pH 5.5‐6.0，浸泡时间为1～4h，浸泡过程中气流式搅拌形成转速60～500rpm；所述的螯合剂为草酸铵或三聚磷酸钠；

2b.液渣分离：过滤机过滤或离心分离果胶清液，残渣备用；

2c.浓缩：将果胶清液浓缩至原体积的1/3～1/5；

2d.醇析：果胶浓缩液与1～5倍体积80～95％的乙醇混合，搅拌10～30min后，静置1～6h；

2e.洗涤：收集果胶沉淀，采用乙醇溶液洗涤果胶；

2f.干燥：除去乙醇，得凝胶型果胶；

(3)乳化型果胶的制备

3a.原料预处理：将步骤2b所得残渣用湿磨机研磨成糊状，研磨机固态物料粒径1～1000μm，再与稀酸溶液混合，分别以kg和L为质量与体积单位，控制料液比为：1～10～1:30；60～600rpm机械搅拌下浸泡1～3h，浸泡温度为60～80℃，浸泡液pH为2～3.5，静置1～2h；

3b.液渣分离：取步骤3a的上清液离心分离或过滤机过滤得果胶清液，备用；

3c.浓缩：将果胶清液用滤膜浓缩至原体积的1/4～1/5；滤膜的孔径为1～200KD；

3d.干燥：将果胶浓缩液用喷雾干燥的方式除去水分，得乳化型果胶。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的螯合剂溶液的浓度为0.2～1％mol或体积浓度。

优选地，步骤2b、3b中的过滤机为板框或叶滤过滤机。

优选地，步骤2b、3b中的离心为间歇式或连续式离心机离心处理，离心转速为1000～10000rpm，离心时间为10～60min。

优选地，步骤2c、3c中的浓缩方式为真空浓缩，浓缩温度为50～80℃，真空度为0.01～0.05MPa。

优选地，步骤2e、3e中的洗涤用乙醇溶液的浓度为70％～90v/v。

优选地，步骤3a中的稀酸为盐酸、硝酸、硫酸和柠檬酸中的一种。

优选地，步骤2f、3f中，果胶干燥采用喷雾干燥机干燥、气流干燥机干燥或流化床与气流干燥机中的一种或多种。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

(1)本发明采用不同提取溶剂依次生产凝胶型、乳化型菊苣/菊芋粕果胶，可充分利用菊苣/菊芋粕粕中的不同果胶组分，并大幅提高菊苣/菊芋粕加工利用率和附加值。

(2)本发明采用盐法生产凝胶型菊苣/菊芋粕果胶，提取条件温和，避免剧烈热酸作用导致果胶分子降解，产品具有分子量大、乙酰化度低、凝胶强度好的优点。

(3)本发明生产的乳化型菊苣/菊芋粕果胶含有乙酰基、糖链蛋白等疏水性结构，具有稳定水包油乳液的能力，在酸性蛋白饮料中具有良好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1-3所得凝胶型菊苣果胶的凝胶效果图。

图2为实施例1所得凝胶型菊苣果胶的储存模量、损耗模量扫描图。

图3为实施例1-3所得乳化型菊苣果胶的乳液平均粒度分布。

图4为乳化型菊苣果胶的乳液效果图。

图5为测试方法中半乳糖醛酸标准曲线。

图6为凝胶型、乳化型菊苣果胶的分子量分布曲线(应用实施例1)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，但以下实施例而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

实施例涉及的表1～3中，有关检测方法说明如下：

1)水分含量测定方法采用直接干燥法，按GB 5009.3‐2016执行；

2)半乳糖醛酸含量测定方法采用3‐苯基酚显色法。

(1)GalA标准曲线：配制GalA标品溶液(50μg/mL)，分别取40、120、240、360、400μL标品置于10mL带塞消化管中，再相应加入360、280、160、40、0μL去离子水，冰浴条件下加入2.5mL浓硫酸溶液，涡旋振荡使其充分混匀后，置于100℃水浴中5min使其多糖完全水解。随后加入50μL显色剂，空白样加入50μL 0.5％NaOH溶液，静置一段时间后，以两个空白样校零，520nm波长下测其吸光值。标准曲线方程：y＝0.032x+0.0055(式中：y为吸光度；x为D‐半乳糖醛酸的含量(μg)，R²＝0.9999)，如图5所示。

(2)果胶样品GalA的测定：称取果胶样品5mg充分溶解后定容到100mL，取400μL样品到10mL带塞消化管中，其余步骤同上，每个样品做三次平行。

3)蛋白质含量测定方法采用凯氏定氮法，蛋白质换算系数为6.25，按GB 5009.5‐2016执行。

4)灰分含量测定方法采用灼烧法，按GB 5009.4‐2016执行。

5)甲酯化度、乙酰化度测定方法采用高效液相色谱法。

以异丙醇：水＝1：1作为皂化液。称取25mg果胶样品在2mL离心管中，加入1mL皂化液，将混合物在4℃下皂化3h。皂化后以10000r/min转速离心5min，取上清液过0.22μm滤膜后，用高效阴离子交换色谱测定。色谱条件：柱子：Aminex HPX‐87H，美国伯乐公司；流动相：5mmol/L H₂SO₄；柱温：25℃；流速：0.5mL/min等度洗脱。

6)重均分子量测定方法采用高效液相色谱体积排阻色谱法。

果胶重均分子量(Mw)的测定，利用尺寸排阻凝胶色谱(HPSEC)测定。果胶样品配制成1mg/mL溶液，样品过0.45μm滤膜后测定。色谱条件：Ultrahydragel Guard(40mm×6mm)、Ultrahydrogel 2000(300mm×7.5mm)和Ultrahydrogel 1000(300mm×7.5mm)串联；流动相为100mmol/L NaNO3；流速0.6mL/min；检测器采用示差折光检测器，柱温35℃；进样量100μL。采用葡聚糖标品(Mw＝11.6‐608kDa)建立分子量回归曲线，并通过Empower软件(Version2.0，美国Waters公司)计算Mw。

7)凝胶储存模量、损耗模量的测定采用旋转流变仪法。

采用哈克流变仪(型号：RHEOSTRESS 600)测定菊苣果胶凝胶的G’、G”。通过振动测试进行形变扫描，85℃条件下配置1％的果胶溶液，将p H调节成3.5，吸取2ml样品迅速滳至流变仪转盘，调整好转盘间隙后滳上硅油，转盘温度设置85℃，保温2min，开始温度扫描。剪切形变：0.001‐100％，剪切频率：1Hz，降温速率：5℃/min，目标温度：25℃。记录储存模量G’与损失模量G”的变化。

实施例1

(1)原料预处理：将新鲜菊苣洗净、切丝放入80℃的纯净水中浸泡1小时，渣液分离，滤液供提取菊粉和低聚果糖用，滤渣用清水漂洗至水清、滤干，除去糖分和其它杂质，烘干，得菊苣粕，所得干基菊苣粕的主要成分为：纤维素21％，半纤维素23％；木质素1％；果胶27％，蛋白质8％，灰分0.35％；将菊苣粕粉碎至细小颗粒，过20目筛后备用；

(2)凝胶型果胶制备：

2a.螯合剂浸泡：将15kg预处理后的菊苣粕与300L草酸铵溶液(0.5g/L)混合，料液比为1:20kg/L，浸泡温度为80℃，提取pH5.8，浸泡时间为2h，气流式搅拌，转速120rpm；

2b.液渣分离：经过螯合剂浸泡后的渣液装入SS300型三足式离心机，在1900rpm下进行固液分离15min，得果胶清液，残渣备用；

2c.浓缩：将果胶清液在真空浓缩罐内浓缩至原体积的1/4，浓缩温度和压力分别为60℃、和‐0.08Mpa；

2d.醇析：果胶浓缩液与3倍体积的90％(体积浓度)乙醇混合，搅拌15min后，静置4h；

2e.洗涤：收集果胶沉淀，采用体积分数为70％的乙醇溶液洗涤果胶，乙醇溶液的体积为果胶沉淀的3倍；

2f.干燥：除去乙醇和水分，45℃干燥10h，得凝胶型果胶；

凝胶制备方法

配置1％(质量浓度)的果胶溶液，调节pH为3.5，将果胶溶液加热至70℃，再加入适量CaCl₂溶液(质量浓度1％)，调节Ca²⁺浓度为5mM。室温静置，待温度降至30℃后，凝胶形成。

测试结果如表1，该凝胶型果胶含有76.3％半乳糖醛酸，果胶纯度高，其甲酯化度、乙酰化度分别为34％、7％。因此，该果胶为低酯果胶。在质量浓度为0.5～3％、温度为30℃时，该凝胶型果胶能与2～50mM Ca²⁺形成无色、透明的凝胶(见附图1)。

储存模量(G’)、损耗模量(G”)的测定方法：

本实施例所形成凝胶强度好，其储存模量(G’)、损耗模量(G”)分别为38Pa、7.7Pa(见附图2)。

(3)乳化型果胶的制备

3a.原料预处理：将步骤2b所得残渣用湿磨机研磨成糊状，研磨机固态物料粒径500μm，再与稀酸溶液混合，料液比为：1:20(g/L)；浸泡温度为75℃，浸泡pH为2.5，150rpm机械搅拌下浸泡时间2h，静置2h；

3b.液渣分离：取3a的上清液过滤得果胶清液，备用；

3c.浓缩：将果胶清液用滤膜浓缩至原体积的1/4；滤膜的孔径为80KD；

3d.干燥：将果胶浓缩液用喷雾干燥的方式除去水分，得乳化型果胶；

检测结果如表1，该乳化型果胶含有68％半乳糖醛酸、5.1％蛋白质，其甲酯化度、乙酰化度分别为32％、16％。

乳液制备方法：

乳液配方：1％果胶(质量浓度)，玉米油含量15％(质量浓度)。

用1M氢氧化钠溶液调节果胶溶液pH为3.5后，采用纳米微射流均质机(NanoDeBEE，美国BEE公司)制备水包油乳液，均质压力为50MPa，循环2次。

乳液平均粒度测定方法：采用MS3000激光粒度仪测定乳液的平均粒度。将乳液缓慢分散至去离子水中，至遮光度为6％时，测定乳液的平均粒度。

玉米油的折射率、吸收率分别为1.45、0.001；连续相为水，其折光系数、吸光系数分别为1.33、0.01。

由于乙酰基、糖链蛋白等疏水性结构的存在，本实施例果胶具有良好的乳化性能。在玉米油质量浓度为5～20％的水包油乳液中，添加0.5～2％(质量浓度)的乳化型菊苣果胶能够达到良好的乳化效果，乳液的平均粒度为0.426μm(附图3)。与商品化苹果、橘皮果胶相比，本发明生产乳化型菊苣果胶在室温下储藏1个月后，乳液不分层(附图4)，具有更强的乳化性能。

表1实施例1所得凝胶型、乳化型菊苣果胶的化学成分、分子量

传统热酸法提取条件为：提取溶剂为HNO₃，体系pH 1.5，料液比为1：20，提取温度为80℃，提取时间为60min。

如表1所示，传统热酸法制得的产品相比，本实施例方法生产的凝胶型菊苣/芋果胶的乙酰化度从14％下降至7％，有助于产品与Ca²⁺形成更强的凝胶网络结构。如附图2所示，采用本实施例生产的凝胶型菊苣/芋果胶属于冷致凝胶，当体系温度低于60℃时，储藏模量G’显著高于损耗模量G”；在25℃时，溶液转变为典型的凝胶，此时储藏模量G’约为损耗模量G”的5倍。与传统热酸法生产的产品相比，本实施例得到的凝胶型产品的储存模量G’从27Pa升高至38Pa，损耗模量G”从9.2Pa下降至7.7Pa，成胶能力得到显著改善。

表1测试结果可见，本发明有助于提高产品的纯度，所得凝胶型果胶的半乳糖醛酸从71.1％提高至76.3％、重均分子量从350kg/mol提高至440kg/mol、灰分含量从3.2％下降至2.4％。乳化型菊苣/芋果胶蛋白含量高(5.1％)、乙酰化度大(16％)、分子量较低(213kg/mol)，具有不俗的乳化性能。目前国内外尚未有关于乳化型菊苣/芋果胶的报道。

为比较本发明所得产品与传统热酸法产品的分子结构均一性，采用高效液相色谱体积排阻色谱法测定了产品的分子量分布曲线。如图6所示，实施例1凝胶型产品、乳化型产品与传统热酸法产品的分子量分布曲线具有显著的差异，表明本发明方法与传统热酸法具有不同的生产效果。与传统热酸法产品相比，实施例1凝胶型产品的分子量分布曲线较窄，表明其分子结构均一性更高。另一方面，实施例1乳化型果胶的分子量分布曲线与传统热酸法产品具有截然不同的特征。实施例1乳化型果胶中，除溶剂峰以外，分子量分布曲线由三个峰组成，从左到右依次代表分子尺寸大、中、小的果胶组分，不同组分对乳化特性具有不同的贡献。大分子组分存在糖‐蛋白结构，这些与糖链共价键合的蛋白是赋予产品乳化活性的关键因素；而其他两个组分则含有少量游离蛋白，这部分游离蛋白有助于降低油/水界面的表面张力。

本实施例用同一种原料同时得到乳化型和凝胶型两种果胶，做到物尽其用。与传统热酸法相比，本实施例采用盐法和气流搅拌方法生产凝胶型菊苣果胶，提取条件温和，提取pH波动小，避免热酸作用和机械剪切导致果胶分子降解，所得凝胶型产品具有更强的凝胶强度和。

本实施例使用膜浓缩和浓缩液直接喷雾干燥的方法制备乳化型果胶，改变传统工艺中使用酒精沉淀—洗涤—沉淀、过滤干燥的方法，该技术节省大量乙醇和水，节省酒精回收的高耗能和釜底液排放，保证生产的安全性和绿色环保。

实施例2

(1)原料预处理：将新鲜菊芋洗净、切丝放入80℃的纯净水中浸泡1小时，用板框过滤机进行渣液分离，滤渣再用清水漂洗至水清，除去糖分和其它杂质，滤干、烘干得菊芋粕，所得干基菊芋粕的主要成分为：纤维素23％，半纤维素23％；木质素0.9％；果胶29％，蛋白质6％，灰分0.45％；将菊苣粕粉碎至细小颗粒，过20目筛后备用；将菊芋粕粉碎，过60目筛后备用；

(2)凝胶型果胶制备：

2a.螯合剂浸泡：将20kg菊苣粕与600L六偏磷酸钠溶液(质量浓度0.35％)混合，料液比为1:30w/v(g/L)，浸泡温度为90℃，提取pH5.5，浸泡时间为1.5h，气流式搅拌形成转速200rpm；

2b.液渣分离：经过螯合剂浸泡后的渣液进入板框过滤机，进行固液分离25min，得果胶清液，残渣备用；

2c.浓缩：将果胶清液在真空浓缩罐内浓缩至原体积的1/4，浓缩温度和压力分别为61℃、和‐0.075Mpa；

2d.醇析：果胶浓缩液与2.5倍体积的93％(体积浓度)乙醇混合，搅拌20min后，静置3h；

2e.洗涤：收集果胶沉淀，采用体积分数为75％的乙醇溶液洗涤果胶，乙醇溶液的体积为果胶沉淀的2.5倍；

2f.干燥：除去乙醇和水分，50℃干燥7h得凝胶型果胶；

该凝胶型果胶含有77％半乳糖醛酸，果胶纯度高，其甲酯化度、乙酰化度分别为36％、8％(附表2)。因此，该果胶为低酯果胶。在质量浓度为0.8％、温度为35℃时，该凝胶型果胶能与30mM Ca²⁺形成无色、透明的凝胶(见附图1)；所形成凝胶强度好，其储存模量(G’)、损耗模量(G”)分别为43Pa、7.8Pa。

(3)乳化型果胶的制备

3a.稀酸提取：将11kg由2b所得残渣与200L稀硝酸溶液混合；浸泡温度为80℃，浸泡pH为1.5，浸泡时间1.5h；

3b.液渣分离：用ZD300型板框过滤机在0.3Mpa下过滤得到果胶清液和残渣，清液备用；

3c.浓缩：将果胶清液用滤膜浓缩至原体积的1/4；滤膜的孔径为20KD；

该乳化型果胶含有67％半乳糖醛酸、5.6％蛋白质，其甲酯化度、乙酰化度分别为33％、18％(表2)。由于乙酰基、糖链蛋白等疏水性结构的存在，该果胶具有良好的乳化性能。在玉米油质量浓度为10％的水包油乳液中，添加0.5％(质量浓度)的乳化型菊苣果胶能够达到良好的乳化效果，乳液的平均粒度为0.320μm(附图3)，在室温下储藏1个月后，乳液不分层(附图4)。

表2实施例2所得凝胶型、乳化型菊芋果胶的化学成分、分子量

本实施例用菊芋粕为原料同时得到乳化型和凝胶型两种果胶。本实施例采用盐法和气流搅拌方法生产凝胶型菊芋果胶，提取条件温和，避免热酸作用和机械剪切导致果胶分子降解，所得凝胶型产品分子量从440增加到460KD，乳化型果胶的分子量从213增加到235KD，具有较好的凝胶性和乳化性。

实施例3

(1)原料预处理：将新鲜菊苣洗净、切丝放入80℃的纯净水中浸泡1.5小时，经三足离心机(2000rpm，20min)将滤渣分离，滤渣再用清水漂洗至水清，除去糖分和其它杂质，滤干、烘干得菊苣粕，所得干基菊苣粕的主要成分为：纤维素22％，半纤维素24％；木质素1.2％；果胶26.7％，蛋白质9％，灰分0.33％；将菊苣粕粉碎至细小颗粒，过20目筛后备用；将菊苣粕粉碎，过20目筛后备用；

(2)凝胶型果胶制备：

2a.螯合剂浸泡：将18kg预处理后的菊苣粕与500L草酸铵溶液(0.4g/L)混合，料液比为1:25w/v，浸泡温度为82℃，提取pH5.6，浸泡时间为2.5h，机械搅拌转速250rpm；

2b.液渣分离：经过螯合剂浸泡后的渣液装入吊篮式离心机，在1800rpm下进行固液分离15min，得果胶清液，残渣备用；

2c.浓缩：将果胶清液在真空浓缩罐内浓缩至原体积的1/5，浓缩温度和压力分别为58℃、和‐0.085Mpa；

2d.醇析：果胶浓缩液与2倍体积的95％(体积浓度)乙醇混合，搅拌20min后，静置3h；

2f.干燥：除去多余乙醇，45℃干燥10h，得凝胶型果胶；

该凝胶型果胶含有73％半乳糖醛酸，果胶纯度高，其甲酯化度、乙酰化度分别为37％、8％(附表3)。因此，该果胶为低酯果胶。在质量浓度为0.6％、温度为28℃时，该凝胶型果胶能与36mM Ca²⁺形成无色、透明的凝胶(见附图1)；所形成凝胶强度好，其储存模量(G’)、损耗模量(G”)分别为41Pa、8Pa。

(3)乳化型果胶的制备

3a.原料预处理：将步骤2b所得残渣用湿磨机研磨成糊状，研磨机固态物料粒径700μm，再与稀酸溶液混合，料液比为：1:25(g：L)；浸泡温度为72℃，浸泡pH为2.3，100rpm机械搅拌下浸泡时间2h，静置3h；

3b.液渣分离：取3a的上清液过滤得果胶清液，备用；

经检测，该乳化型果胶含有68％半乳糖醛酸、5.3％蛋白质，其甲酯化度、乙酰化度分别为33％、15％(附表3)。由于乙酰基、糖链蛋白等疏水性结构的存在，该果胶具有良好的乳化性能。在玉米油质量浓度为5～20％的水包油乳液中，添加62％(质量浓度)的乳化型菊苣果胶能够达到良好的乳化效果，乳液的平均粒度为0.580μm(附图3)，在室温下储藏1个月后，乳液不分层(附图4)。

表3实施例3所得凝胶型、乳化型菊苣果胶的化学成分、分子量

Claims

1.一种利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）原料预处理：菊苣/芋粕除杂后，用清水漂洗至水清，烘干后，粉碎过20~60目筛，备用；

（2）凝胶型果胶制备：

2a. 螯合剂浸泡：将菊苣/芋粕与螯合剂溶液混合，分别以kg和L为质量与体积单位，控制料液比为1:20~1:30，浸泡温度为60~90℃，提取pH 5.5-6.0，浸泡时间为1~4h，浸泡过程中气流式搅拌形成转速60~500rpm；所述的螯合剂为草酸铵；

2b. 液渣分离：过滤机过滤或离心分离果胶清液，残渣备用；

2c. 浓缩：将果胶清液浓缩至原体积的1/3~1/5；

2d. 醇析：果胶浓缩液与1~5倍体积80~95%的乙醇混合，搅拌10~30min后，静置1~6h；

2e. 洗涤：收集果胶沉淀，采用乙醇溶液洗涤果胶；

2f. 干燥：除去乙醇，得凝胶型果胶；

（3）乳化型果胶的制备

3a.原料预处理：将步骤2b所得残渣用湿磨机研磨成糊状，研磨机固态物料粒径1~1000µm，再与稀酸溶液混合，分别以kg和L为质量与体积单位，控制料液比为：1：10~1:30；60~600rpm机械搅拌下浸泡1~3h，浸泡温度为60~80℃，浸泡液pH为2~3.5，静置1~2h；

3b. 液渣分离：取步骤3a的上清液离心分离或过滤机过滤得果胶清液，备用；

3c. 浓缩：将果胶清液用滤膜浓缩至原体积的1/4~1/5；滤膜的孔径为1~200KD;

3d. 干燥：将果胶浓缩液用喷雾干燥的方式除去水分，得乳化型果胶。

2.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤2b、3b中的过滤机为板框或叶滤过滤机。

3.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤2b、3b中的离心为间歇式或连续式离心机离心处理，离心转速为1000~10000rpm，离心时间为10~60min。

4.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤2c、3c中的浓缩方式为真空浓缩，浓缩温度为50~80℃，真空度为0.01~0.05MPa。

5.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤2e中的洗涤用乙醇溶液的浓度为70~90 v/v%。

6.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤3a中的稀酸为盐酸、硝酸、硫酸和柠檬酸中的一种。

7.根据权利要求1所述的利用菊苣/芋粕联产凝胶型和乳化型果胶的方法，其特征在于，步骤2f、3d中，果胶干燥采用喷雾干燥机干燥、气流干燥机干燥或流化床干燥机干燥中的一种或多种。