CN110477403A - 一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，直接以柑橘属果皮为原料，通过化学处理进行改性，破坏水不溶性膳食纤维的结构，使之部分转化为水溶性膳食纤维，并释放与水不溶性膳食纤维结合较为紧密的部分果胶，制得了富含果胶的柑橘纤维；本发明工艺操作简单，生产周期短，成本较低，且得率较高。本发明适当地增大柑橘纤维中的果胶的含量，从而进一步改善柑橘纤维的持水性、膨胀性，通过本发明制得的富含果胶的柑橘纤维，对柑橘纤维的加工适应性、分散稳定性、生理活性等性能均有积极的影响，使得柑橘纤维在食品工业中的应用范围更加广泛，具有良好的工业应用前景。

Description

一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法
技术领域
本发明属于食品添加剂技术领域，特别涉及一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法。
背景技术
我国盛产柑橘，除鲜食外，柑橘还被制成柑橘类罐头、果汁、果酱和果脯等产品，与此同时，大量的柑橘皮渣也随之产生。这些柑橘皮渣如果不能得到合理的利用，不仅造成了资源的浪费，还会对环境产生不利影响。
膳食纤维是指不被人体消化吸收的植物性多糖类物质，按照水溶性可分为水溶性膳食纤维(Water-soluble Dietary Fiber，SDF)和水不溶性膳食纤维(Water-insolubleDietary Fiber，IDF)，具有降血压和血糖、预防结肠癌和乳腺癌等癌症、预防心血管疾病以及一定的减肥作用等生理功能。
柑橘皮渣的总膳食纤维含量高达50％，是提取膳食纤维的理想原料。另外，柑橘皮渣中含有10～20％的果胶。在柑橘纤维中，果胶起吸水、提供黏性等作用，IDF则提供持水的网络结构。研究表明，果胶等SDF的生理活性、胶凝性、乳化性和加工适应性均优于IDF，但天然膳食纤维中的果胶含量远低于IDF含量。目前对膳食纤维的改性研究主要强调增大可溶性膳食纤维的含量可以提高生理活性，如促进肠道蠕动、减少肥胖、影响脂类代谢等，鲜有对果胶与膳食纤维之间相互关系的研究报道，两者间的作用尚不明确。因此，如何提高柑橘纤维加工适应性、拓宽应用范围还有相当大的未知空间等待研究探索。
目前，国内对柑橘纤维的研究还处于起步阶段，主要集中在单独提取果胶或IDF方面，关于制备富含果胶的柑橘纤维的研究极少。研究发现，果皮中的部分果胶可能与纤维素、半纤维素、木质素等IDF共价结合。然而，膜分离、挤压处理和超微粉碎等物理改性方法对于设备的要求较高，磷酸氢二钠处理、酒石酸处理等方法可能造成残留，而酶解、微生物发酵等方法成本较高，且适用范围不够广泛。因此，需要一种易操作、低成本的制备富含果胶、性能优异的柑橘纤维的方法。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，可制得富含果胶的柑橘纤维。
本发明的另一目的在于提供一种富含果胶的柑橘纤维。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，包括如下步骤：
(1)将柑橘属果皮粉碎后与过氧化氢溶液混合，调节pH至8.5～12.5，在30～70℃的条件下反应；
(2)在步骤(1)反应得到的悬浮液中加入乙醇进行醇沉，固液分离后取沉淀，干燥，即得所述的柑橘纤维。
所述的柑橘纤维富含果胶。
所述的柑橘属果皮包括柑橘、柠檬、橙子、柚子等水果的果皮，可以是新鲜水果榨汁后经干燥所得的水果皮渣。
优选地，步骤(1)中所述的粉碎为粉碎至可过40～80目筛。
优选地，步骤(1)中所述的过氧化氢溶液浓度为0.5～2％(w/v)；更优选为1～1.5％(w/v)。
优选地，步骤(1)中所述的柑橘属果皮粉与过氧化氢溶液按照料液比1:15～1:35进行混合。
优选地，步骤(1)中所述的反应的时间为0.5～4h；更优选为2～4h。
优选地，步骤(1)中所述的调节pH为10.5～12.5。
优选地，步骤(2)中所述的醇沉为调节pH至6.5～7.5后加入乙醇进行醇沉。
优选地，步骤(2)醇沉的时间为静置20～60min。
优选地，步骤(2)中所述的乙醇为无水乙醇或体积分数为95％的乙醇；乙醇的加入量为悬浮液体积的1～2倍。
优选地，步骤(2)中所述的固液分离为过滤或离心。
优选地，所述的过滤为用200～400目滤布过滤。
优选地，所述的离心的条件为在6000～8000rpm转速下离心10～15min。
优选地，步骤(2)中所述的干燥是指在55～65℃的条件下烘干。
一种柑橘纤维，通过所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法制得，所述的柑橘纤维富含果胶。
本发明直接以柑橘属果皮为原料，通过过氧化氢改性破坏IDF的结构，使柑橘属果皮中的部分IDF转化为SDF，以及释放与IDF结合较为紧密的部分果胶，制得了富含果胶的柑橘纤维。在所述的富含果胶的柑橘纤维中，果胶等SDF可能与IDF相互作用形成一种更为疏松、表面积更大的空间结构，本发明适当地增大柑橘纤维中的果胶的含量，从而进一步改善柑橘纤维的持水性、膨胀性，使得柑橘纤维在食品工业中的应用范围更加广泛。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、采用上述工艺，可得到持水力和膨胀力较高的柑橘纤维，拓宽了柑橘纤维的应用范围。
2、该工艺操作简单，生产周期短，成本较低，且得率较高。
3、过氧化氢对柑橘纤维有一定的漂白效果，且过氧化氢易分解，不会残留在柑橘纤维中。
4、该工艺直接对柑橘皮进行处理，制备的柑橘纤维富含果胶，果胶对柑橘纤维的加工适应性、分散稳定性、生理活性等性能有积极的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中得率计算以及柑橘纤维性质测定方法如下：
(1)得率计算：
柑橘纤维得率(％)＝柑橘纤维的质量(g)/柑橘皮的质量(g)×100％。
(2)持水力测定：
称取0.100g柑橘纤维于15mL离心管中，加入10mL蒸馏水，振荡使其混合均匀，在室温下放置12h，在1000r/min的条件下离心15min，弃上清液称重。持水力计算方式如下：
持水力(g/g)＝[样品吸水后与离心管的总质量(g)-离心管的质量(g)]/样品干重(g)。
(3)膨胀力测定：
称取0.200g柑橘纤维于10mL量筒中，记录初始体积，加入10mL蒸馏水，振荡使其混合均匀，在室温下静置24h，读取最终体积。膨胀力计算方式如下：
膨胀力(mL/g)＝[最终体积(mL)-初始体积(mL)]/样品干重(g)。
(4)果胶含量测定：
果胶含量的测定根据《NY/T 2016-2011水果及其制品中果胶含量的测定分光光度法》进行。
实施例1
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过40目筛，将其与0.5％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:20混合，并调节pH至8.5，混匀，在30℃的条件下保温2h，冷却至室温，调节pH至7.0，并加入等体积的无水乙醇，静置20min，在6000rpm转速下离心15min并除去上清液，在55℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为60.92％，所测得的柑橘纤维持水力为16.36g/g，膨胀力为21.14mL/g。
实施例2
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过60目筛，将其与1％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:25混合，并调节pH至10.5，混匀，在70℃的条件下保温3h，冷却至室温，调节pH至7.0，并加入等体积的无水乙醇，静置30min，在7000rpm转速下离心15min并除去上清液，在60℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为65.27％，所测得的柑橘纤维持水力为18.55g/g，膨胀力为23.63mL/g。
实施例3
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过80目筛，将其与1％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:25混合，并调节pH至11.5，混匀，在50℃的条件下保温3h，冷却至室温，调节pH至7.0，并加入等体积的无水乙醇，静置30min，在8000rpm转速下离心10min并除去上清液，在65℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力、膨胀力和果胶含量。
此条件下柑橘纤维的得率为67.02％，所测得的柑橘纤维持水力为23.16g/g，膨胀力为29.58mL/g，果胶含量为20.92％。
实施例4
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过80目筛，将其与1.5％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:25混合，并调节pH至11.5，混匀，在60℃的条件下保温4h，冷却至室温，调节pH至6.5，并加入2倍体积的无水乙醇，静置40min，用400目滤布过滤，弃去液体，固体在65℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为64.05％，所测得的柑橘纤维持水力为20.75g/g，膨胀力为26.35mL/g。
实施例5
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过80目筛，将其与2％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:25混合，并调节pH至12.5，混匀，在60℃的条件下保温3h，冷却至室温，调节pH至7.5，并加入2倍体积的95％乙醇，静置60min，用200目滤布过滤，弃去液体，固体在65℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为66.27％，所测得的柑橘纤维持水力为19.77g/g，膨胀力为25.08mL/g。
实施例6
将柑橘皮(新鲜柑橘榨汁后经干燥所得的柑橘皮渣，包含约12％的果胶)粉碎后过80目筛，将其与2％(w/v)过氧化氢溶液按照料液比1:35混合，并调节pH至11.5，混匀，在60℃的条件下保温0.5h，冷却至室温，调节pH至7.5，并加入2倍体积的95％乙醇，静置60min，用200目滤布过滤，弃去液体，固体在65℃的条件下干燥至恒重，得到柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为61.83％，所测得的柑橘纤维持水力为16.03g/g，膨胀力为20.49mL/g。
对比例1
在实施例2的实验条件下，将柑橘皮粉与2.5％(w/v)过氧化氢溶液混合后调节pH并反应。除了过氧化氢溶液浓度条件外，其他操作与条件与实施例2相同，制得柑橘纤维。测定其持水力和膨胀力。
此条件下柑橘纤维的得率为60.21％，所测得的柑橘纤维持水力为14.52g/g，膨胀力为19.18mL/g。
对比例2
在实施例3的实验条件下，使用柑橘纤维渣(即柑橘皮经常规提取果胶后的柑橘膳食纤维渣)粉碎过筛后进行试验。
由于本对比例中柑橘纤维渣已经过提取果胶的处理，该处理已去除了部分杂质，其总膳食纤维含量比未经处理的柑橘皮高。此条件下柑橘纤维的得率为70.23％，所测得的柑橘纤维持水力为16.09g/g，膨胀力为15.12mL/g。
以上实施例和对比例所得的柑橘纤维及未经化学处理的柑橘纤维的持水力和膨胀力测定结果如表1所示。
表1
样品 得率(％) 持水力(g/g) 膨胀力
实施例1 60.92 16.36 21.14
实施例2 65.27 18.55 23.63
实施例3 67.02 23.16 29.58
实施例4 64.05 20.75 26.35
实施例5 66.27 19.77 25.08
实施例6 61.83 16.03 20.49
对比例1 60.21 14.52 19.18
对比例2 70.23 16.09 15.12
未经化学处理 - 10.08 8.10
由表1可知，利用柑橘皮经化学处理制备柑橘纤维，得率较高，所得柑橘纤维的持水力和膨胀力较高，果胶含量可达20.92％，有利于其应用于乳制品、面制品、肉制品及饮料等产品中。
通过实施例与对比例可见，过氧化氢溶液浓度过高不利于持水力和膨胀力的提高，这可能是由于较高浓度的过氧化氢溶液对果胶有不利影响。另外，本发明所得基于柑橘皮的柑橘纤维相比柑橘纤维渣所得的柑橘纤维在持水力和膨胀力上有明显的优势，加工适应性更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将柑橘属果皮粉碎后与过氧化氢溶液混合，调节pH至8.5～12.5，在30～70℃的条件下反应；
(2)在步骤(1)反应得到的悬浮液中加入乙醇进行醇沉，固液分离后取沉淀，干燥，即得所述的柑橘纤维。
2.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的过氧化氢溶液浓度为0.5～2％(w/v)。
3.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的柑橘属果皮包括柑橘、柠檬、橙子、柚子的果皮；
步骤(1)中所述的反应的时间为0.5～4h；
步骤(1)中所述的过氧化氢溶液浓度为1～1.5％(w/v)。
4.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的柑橘属果皮粉与过氧化氢溶液按照料液比1:15～1:35进行混合；
步骤(1)中所述的反应的时间为2～4h。
5.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的粉碎为粉碎至可过40～80目筛；
步骤(1)中所述的调节pH为10.5～12.5。
6.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的醇沉为调节pH至6.5～7.5后加入乙醇进行醇沉；
步骤(2)醇沉的时间为静置20～60min。
7.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的固液分离为过滤或离心；
步骤(2)中所述的乙醇为无水乙醇或体积分数为95％的乙醇。
8.根据权利要求7中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
所述的过滤为用200～400目滤布过滤；
所述的离心的条件为在6000～8000rpm转速下离心10～15min。
9.根据权利要求1中所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的乙醇的加入量为悬浮液体积的1～2倍；
步骤(2)中所述的干燥是指在55～65℃的条件下烘干。
10.一种柑橘纤维，其特征在于：
通过权利要求1～9任一项所述的利用柑橘属果皮制备柑橘纤维的方法制得。
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