CN114712426A - 一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，属于苹果多酚提取技术领域。本发明以疏果后的废弃苹果为原料，经过榨汁、酶解、醇沉处理后得到浓缩苹果汁，再将浓缩苹果汁通过大孔树脂吸附、真空浓缩得到高纯度的苹果多酚浓缩液，将苹果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过搅拌，剪切，均质，得到苹果多酚乳状液。本发明是通过乳状液包埋的方法实现对苹果多酚的保护，该方法实现了苹果疏果后废弃物的再利用，吸附纯化后的多酚纯度最高可达67.18%，经过包埋以后，稳定性得到了极大的提升，包埋率最高达到84%左右。
Description
技术领域
本发明属于苹果多酚的提取技术领域，特别涉及一种从苹果疏果中提取多酚并包埋保护的方法。
背景技术
苹果疏果后产生大量废弃物，除少量干燥后用作饲料，其余都被废弃，不仅造成巨大的浪费，而且在生产旺季，疏果堆积如山，腐烂变臭，严重污染环境，苹果疏果的开发利用迫在眉睫。苹果疏果主要由果皮、果核和残余果肉所组成，含有蛋白质、脂肪、维生素和膳食纤维等，对其进行食品化综合开发，不仅可以提高苹果加工企业的经济效益，而且还能解决环境污染问题。
苹果多酚是苹果中所含多元酚类物质的通称，苹果多酚含量因果实成熟度而异，未熟果的多酚含量为成熟果的10倍，故提取苹果多酚采用未熟果为宜。苹果多酚中含有根皮苷、根皮素、原花青素、表儿茶素、儿茶素、苹果缩合丹宁、绿原酸等成分，具有很强的抗氧化作用，有很高的保健功效，如修复肝损伤、降血脂、预防高血压、降血糖、预防龋齿、预防过敏反应、抗突变、抑制肿瘤等功能。然而，其在水相和油相中的溶解度非常低，并且对环境因素敏感，在光照、高温、高氧的条件下，容易被氧化变性，失去原有功效，影响了其在功能性食品当中的应用。
将苹果多酚提取物，与蛋白、多糖混合以后，经过剪切和均质，实现苹果多酚提取物在乳状液的包埋与保护，具有一定的可行性与现实意义，并为其相关功能性产品的开发提供了技术支持。
发明内容
本发明提供了一种通过一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，以苹果疏果后的未成熟的苹果作为原料，经酶解、醇沉、浓缩、乳化后，实现了对多酚的提取和包埋保护。
本发明的技术方案如下：
一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，包括以下步骤：
(1)挑拣无腐烂的苹果，进行清洗，去除表面附着的泥沙和污物；
(2)榨汁：将苹果榨汁，经过滤后得到苹果汁；
(3)酶解处理：将苹果汁升温至45～55℃，加入果胶酶和淀粉酶，酶解2h，通过超滤分离机进行固液分离，除去果汁中的沉淀物，得到清澈的苹果汁；
(4)醇沉处理：将苹果汁蒸发浓缩，加入乙醇，离心，除去多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入水，得到浓缩苹果汁；
(5)将浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂的吸附柱，吸附饱和，加入去离子水清洗杂质，再用乙醇进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
(6)将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果多酚浓缩液；
(7)将苹果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过搅拌，剪切，均质，得到苹果多酚乳状液。
优选的，(1)中，苹果为苹果疏果后的废弃苹果。
优选的，(3)中，果胶酶的加入量为20mL/t苹果汁；淀粉酶的加入量为30mL/t苹果汁。
优选的，(4)中，醇沉处理时，乙醇为食品级乙醇，醇沉的乙醇浓度为95％(体积)；(5)中，解析洗脱时，所述乙醇浓度为40％～100％(体积)。
优选的，(5)中，大孔吸附树脂型号为AB-8、XAD-16和XAD-5中的任一种。
优选的，(7)中，苹果多酚乳状液中苹果多酚的含量为0.5～1.0％(质量)，乳清分离蛋白含量为5～10％(质量)，阿拉伯胶含量为0.5～2.0％(质量)，余量为水；
搅拌速率为200～800r/min，搅拌时间为2h，剪切时间为30min，剪切后调节pH为7；
均质条件为：初步均质压力为100～300bar，均质时间为2～8min；接着高压均质，高压均质压力为500～800bar，均质时间为5～10min。
优选的，(7)中，苹果多酚乳状液为乳白色，呈规整圆球形，粒径分布为200～800nm。
优选的，(3)酶解处理：将苹果汁升温至50℃左右，加入果胶酶和淀粉酶，果胶酶加入量为20mL/t苹果汁；淀粉酶的加入量为30mL/t苹果汁，酶解2h，通过超滤分离机固液分离，除去果汁中的沉淀物，得到清澈的苹果汁；
(4)醇沉处理：苹果汁蒸发浓缩，加入95％体积浓度的乙醇，离心，除去多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入水，得到浓缩苹果汁；
(5)将浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂的吸附柱，吸附饱和，加入去离子水清洗杂质，再用体积浓度为80～100％的乙醇进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
(6)将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果多酚浓缩液；
(7)将苹果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过搅拌，剪切，均质，得到苹果多酚乳状液，其中，苹果多酚浓缩液含量为0.8wt％，乳清分离蛋白含量为8wt％，阿拉伯胶含量为0.8wt％，余量为水。
本发明中，将苹果疏果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶相混合，利用乳清分离蛋白的乳化特性、配体结合特性实现苹果多酚的包埋，通过添加阿拉伯胶来提高苹果多酚的包埋率和改善多酚的抗氧化能力，构建出最佳的蛋白-多糖-多酚包埋体系。
本发明的有益效果在于：
1.实现了苹果疏果后废弃物的再利用，原料成本低；
2.苹果多酚的提取率为0.78％，初始的苹果多酚纯度为0.86％，经过大孔树脂吸附纯化后，苹果多酚的纯度最高可达67.18％；
3.本发明的多酚提取率高，且提取后以乳液包埋，提高了苹果疏果的长期稳定性，有利于保存；
4.长时间储存之后，多酚的含量仍然很高，例如储存30天后，苹果多酚的含量还能达到70％左右。
附图说明
图1为乳清分离蛋白浓度对苹果多酚包埋率的影响；
图2为阿拉伯胶浓度对苹果多酚包埋率的影响；
图3为苹果多酚储藏实验对比。
具体实施方式
本发明的实质特点和显著效果可以从下述的实施例中得以体现，但它们并不对本发明作任何限制，本领域的技术人员根据本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均属于本发明的保护范围。下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种苹果多酚乳状液的制备方法，其步骤如下：
(1)以苹果疏果为原料，将苹果疏果挑拣，去除其中的杂质及腐烂果，经过清洗，去除表面附着的泥沙和污物；
(2)榨汁：用榨汁机对苹果疏果进行榨汁处理，并经过过滤离心处理，得到苹果疏果汁；
(3)酶解处理：将得到的苹果疏果汁升温至45℃后，加入20mL/t果胶酶和30mL/t淀粉酶，酶解2h，然后通过超滤分离机进行固液分离，除去果汁中的络合物，得到清澈的苹果汁；
(4)醇沉处理：将得到的苹果汁进行浓缩，浓缩后加入95％(体积)食品级乙醇，经过离心，除去苹果汁中的多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入水，得到浓缩苹果汁；
(5)将得到的浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂XAD-16的吸附柱，吸附饱和，再加入去离子水清洗杂质，用90％乙醇(体积)进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
(6)将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果疏果多酚浓缩液；
(7)将得到的苹果疏果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过300r/min搅拌、剪切、均质、得到苹果多酚乳状液；其中，苹果疏果多酚浓缩液含量的质量百分比为0.5％，乳清分离蛋白含量的质量百分比5％，阿拉伯胶含量的质量百分比为0.5％，余量为水。
具体的混合方式为：将乳清分离蛋白在水相中溶解，然后加入苹果多酚浓缩液，磁力搅拌器搅拌2h，保证两者完全形成配体复合物，然后加入阿拉伯胶，并调节pH为7，磁力搅拌器搅拌2h，保证完全溶解。然后用剪切机，剪切30min。进行均质处理，初步均质压力为280bar，均质时间为2min；接着高压均质，高压均质压力为600bar，均质时间为6min。制备成苹果多酚乳状液包埋液。
表1中，本发明进行了3个实验，在其它条件不变的情况下，分别采用50mL/t果胶酶、50mL/t淀粉酶、20mL/t果胶酶与30mL/t淀粉酶复合的方式酶解；苹果多酚的提取率如下：
表1果胶酶和淀粉酶处理下的多酚提取率
| 酶种类 | 提取率(％) |
| 果胶酶 | 0.59 |
| 淀粉酶 | 0.67 |
| 果胶酶+淀粉酶 | 0.78 |
由表1可知，仅仅采用果胶酶或淀粉酶来酶解处理，多酚的提取率均低于采用复合酶的提取率；
采用果胶酶与淀粉酶同时酶解，多酚提取率达到了0.78％，这说明采用两种酶酶解有利于提高苹果多酚的提取率。
实施例2
一种苹果多酚乳状液的制备方法，其步骤如下：
(1)以苹果疏果为原料，将苹果疏果挑拣，去除其中的杂质及腐烂果，经过清洗，去除表面附着的泥沙和污物；
(2)榨汁：用榨汁机对苹果疏果进行榨汁处理，并经过过滤离心处理，得到苹果疏果汁；
(3)酶解处理：将得到的苹果疏果汁升温至50℃后，加入20mL/t果胶酶和30mL/t淀粉酶，酶解2h，然后通过超滤分离机进行固液分离，除去果汁中的络合物，得到清澈的苹果汁；
(4)醇沉处理：将得到的苹果汁进行浓缩，浓缩后加入95％(体积)食品级乙醇，经过离心，除去苹果汁中的多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入适量的水，得到浓缩苹果汁；
(5)将得到的浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂AB-8的吸附柱，吸附饱和，再加入去离子水清洗杂质，用90％乙醇(体积)进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
(6)将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果疏果多酚浓缩液；
(7)将得到的苹果疏果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过500r/min搅拌、剪切、均质、得到苹果多酚乳状液。其中，苹果多酚含量的质量百分比为1％，乳清分离蛋白含量的质量百分比8％，阿拉伯胶含量的质量百分比1.5％，水为余量。
具体的混合方式为：将乳清分离蛋白在水相中溶解，然后加入苹果多酚浓缩液，磁力搅拌器搅拌2h，保证两者完全形成配体复合物，然后加入阿拉伯胶，并调节pH为7，磁力搅拌器搅拌2h，保证完全溶解。然后用剪切机，剪切30min。进行均质处理，初步均质压力为100bar，均质时间为2min；接着高压均质，高压均质压力为500bar，均质时间为5分钟。制备成苹果多酚乳状液包埋液。
表2中自上而下分别为：经过100bar下初步均质2min后，高压均质阶段时，继续在100bar下均质5min；在500bar下均质5min；在800bar下均质5min；包埋率的结果如表2所示：
表2均质压力对多酚包埋率的影响
| 均质压力(bar) | 包埋率(％) |
| 100 | 55.13 |
| 500 | 70.33 |
| 800 | 71.78 |
以上表格中的均质压力是指高压均质阶段时的压力。
当均质压力为100bar时，多酚的包埋率仅为55.13％，当压力为500bar，包埋率显著提升，继续提高压力，对苹果多酚包埋率提升不大。均质压力选择500bar相对比较合适。
同样的，关于均质时间，本发明人进行了如下的实验：
表3中，自上至下分别为：仅经过2分钟100bar的初步均质后，再经过500bar的高压均质2分钟、经过500bar的高压均质5分钟、500bar的高压均质8分钟；
表3均质时间对多酚包埋率的影响
| 均质时间(min) | 包埋率(％) |
| 2 | 65.34 |
| 5 | 70.33 |
| 8 | 71.86 |
在高压均质阶段，当均质时间为2min时，乳液对多酚的包埋率为65.34％，均质时间为5min，多酚包埋率提升为70.33％，继续增加均质时间，对苹果多酚包埋率提升不大。
实施例1～2中，多酚包埋率的检测结果具体如下：
表4实施例1～2中的产品多酚包埋率(％)
| 具体方案 | 多酚包埋率(％) | |
| 实施例1 | 蛋白5％+0.5％阿拉伯胶 | 58.26 |
| 实施例2 | 蛋白8％+1.5％阿拉伯胶 | 75.67 |
以上表格中“蛋白”为“乳清分离蛋白”的浓度。
以上表4中的数据，是采用了20mL/t果胶酶与30mL/t淀粉酶复合的方式进行酶解的案例；
实施例2中是指的采用初步均质压力为100bar，均质时间为2min；接着高压均质，高压均质压力为500bar，均质时间为5min的方式的案例。
实施例3
按照实施例1的步骤，考察了步骤(5)中的大孔树脂型号、乙醇浓度、步骤(7)阿拉伯胶浓度的单因素试验，检测结果如下：
实验数据：
表5不同树脂对苹果疏果多酚的解析率
从表5中可以看出，选择XAD-5树脂，苹果多酚的解析率是最高的，达到了85.78％；采用AB-8效果次之，采用D-101树脂，解析率仅仅为60.12％。这说明树脂的选择会影响到解析率。
表6乙醇的体积浓度对苹果多酚的解析率的影响
| 乙醇浓度(％) | 解析率(％) |
| 40 | 62.24 |
| 60 | 68.12 |
| 80 | 80.67 |
| 90 | 85.66 |
| 100 | 89.27 |
从表6中可以看出，乙醇浓度对于解析率也产生了一定的影响，当乙醇浓度为90～100％时，苹果多酚的解析率较高。
表7不同树脂对苹果疏果多酚纯度的影响
| 大孔树脂种类 | 多酚纯度(％) |
| XAD-5 | 56.82 |
| AB-8 | 67.18 |
| D-101 | 43.21 |
| XAD-16 | 65.22 |
从表7中可以看出，不同树脂处理下，苹果疏果多酚纯度相差较大，多酚纯度最高的是采用AB-8树脂，其次是XAD-16，然后是XAD-5，而采用D-101，多酚纯度是最低的。
如附图1所示，当乳清分离蛋白浓度为5％时，未加入阿拉伯胶，苹果多酚的包埋率仅为45％，随着蛋白浓度的提高，苹果多酚包埋率逐步提高，当蛋白浓度为8％时，多酚的包埋率为70.23％，再提高乳清分离蛋白的浓度，对多酚包埋率的提升不大，并且蛋白浓度越高，乳状液的稳定性较差。因此，用8％浓度的乳清分离蛋白来包埋苹果多酚效果最佳。
如附图2所示，当乳清分离蛋白浓度为8％时，在一定范围内，随着阿拉伯胶浓度的增加，苹果多酚的包埋率逐渐增加，当阿拉伯胶浓度为1.2％时，苹果多酚的包埋率最大达到84％，继续增加阿拉伯胶的浓度，多酚的包埋率下降。因此，选择的最佳阿拉伯胶的浓度为1.2％。
对比实验
本发明人在实验过程中，还进行了如下的比较：
对比例1～6中，步骤(7)仅采用了不同浓度的乳清蛋白，未加入阿拉伯胶；其余与实施例1相同；如附图1所示；
对比例7～12中，步骤(7)采用了浓度为8％的乳清蛋白，不同浓度(0.2％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、2.0％)的阿拉伯胶；其余与实施例1相同；如附图2所示；
对比例13～16中，调整了乳清分离蛋白与阿拉伯胶的用量，其余与实施例1相同；
对比例17～18中，将阿拉伯胶替换为其它种类的胶，其余与实施例1相同。
结果见表8：
表8各对比例中产品的多酚包埋率(％)比较
| 方案 | 多酚包埋率(％) | |
| 对比例1 | 蛋白5％ | 45.12 |
| 对比例2 | 蛋白6％ | 48.23 |
| 对比例3 | 蛋白7％ | 65.90 |
| 对比例4 | 蛋白8％ | 70.33 |
| 对比例5 | 蛋白9％+ | 71.89 |
| 对比例6 | 蛋白10％ | 73.21 |
| 对比例7 | 蛋白8％+阿拉伯胶0.5％ | 72.22 |
| 对比例8 | 蛋白8％+阿拉伯胶0.8％ | 76.45 |
| 对比例9 | 蛋白8％+阿拉伯胶1.0％ | 80.01 |
| 对比例10 | 蛋白8％+阿拉伯胶1.2％ | 84.65 |
| 对比例11(实施例2) | 蛋白8％+阿拉伯胶1.5％ | 75.67 |
| 对比例12 | 蛋白8％+阿拉伯胶2％ | 65.25 |
| 对比例13 | 蛋白3％+阿拉伯胶0.4％ | 38.16 |
| 对比例14 | 蛋白3％+阿拉伯胶2.0％ | 46.17 |
| 对比例15 | 蛋白14％+阿拉伯胶0.4％ | 乳液沉淀 |
| 对比例16 | 蛋白14％+阿拉伯胶1.2％ | 乳液沉淀 |
| 对比例17 | 蛋白9％+黄原胶0.5％ | 70.23 |
| 对比例18 | 蛋白9％+果胶0.5％ | 69.35 |
以上表格中“蛋白”为“乳清分离蛋白”的浓度。以上的对比例，均基于实施例1中的步骤，仅在于“乳清分离蛋白”与阿拉伯胶的种类或用量发生了改变。
结果证明，当蛋白用量过多时，容易导致乳液沉淀(如对比例15、16所示)；而仅采用阿拉伯胶则无法实现包埋。仅采用“乳清分离蛋白”时，包埋率最高才仅能达到73％左右，采用的阿拉伯胶为1.2％时、乳清蛋白为8％时，包埋率高达84.65％，这说明两者具有协同作用。
实施例4
按照实施例1的步骤，检测了乳清分离蛋白和胶乳状液对多酚保护效果，检测结果如下：
如图3所示，为苹果多酚在常温条件下，储藏30天内多酚降解情况变化。其中：
经过30天的储藏实验后，水溶液中的多酚仅剩余15％左右，而经过乳清分离蛋白包埋保护的乳状液中多酚，30天后，还有40％左右。而同时加入阿拉伯胶与乳清分离蛋白制备的多酚乳状液，30天后，苹果多酚剩余60％左右，说明苹果多酚经过乳清分离蛋白、阿拉伯胶包埋保护以后，稳定性得到了显著提高。
Claims (10)
1.一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）挑拣无腐烂的苹果，进行清洗，去除表面附着的泥沙和污物；
（2）榨汁：将苹果榨汁，经过滤后得到苹果汁；
（3）酶解处理：将苹果汁升温至45~55℃，加入果胶酶和淀粉酶，酶解2h，通过超滤分离机进行固液分离，除去果汁中的沉淀物，得到清澈的苹果汁；
（4）醇沉处理：将苹果汁蒸发浓缩，加入乙醇，离心，除去多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入水，得到浓缩苹果汁；
（5）将浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂的吸附柱，吸附饱和，加入去离子水清洗杂质，再用乙醇进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
（6）将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果多酚浓缩液；
（7）将苹果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过搅拌，剪切，均质，得到苹果多酚乳状液。
2.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（1）中，所述的苹果为苹果疏果后的废弃苹果。
3.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（3）中，果胶酶的加入量为20 mL/t苹果汁；淀粉酶的加入量为30 mL/t苹果汁。
4.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（4）中，醇沉处理时，乙醇为食品级乙醇，醇沉的乙醇浓度为95%（体积）。
5.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（5）中，解析洗脱时，所述乙醇浓度为80~100%（体积）；大孔吸附树脂型号为AB-8、XAD-16和XAD-5中的任一种。
6.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（7）中，通过乳状液包埋的方法对（6）中苹果多酚浓缩液中的苹果多酚进行保护。
7.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（7）中，苹果多酚浓缩液含量为0.5~1.0wt%，乳清分离蛋白含量为5~10 wt %，阿拉伯胶含量为0.5~2.0 wt %，余量为水。
8.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（7）中，搅拌速率为200～800r/min，搅拌时间为2h，剪切时间为30min，剪切后调节pH为7；
均质条件为：初步均质压力为100～300 bar，均质时间为2～8min；接着高压均质，高压均质压力为500～800 bar，均质时间为5～10min。
9.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，其特征在于，（7）中，苹果多酚乳状液为乳白色，呈规整圆球形，粒径分布为200～800 nm。
10.如权利要求1所述的一种从苹果中提取多酚并包埋保护的方法，包括以下的步骤：
（1）挑拣无腐烂的苹果，进行清洗，去除表面附着的泥沙和污物；
（2）榨汁：将苹果榨汁，经过滤后得到苹果汁；
（3）酶解处理：将苹果汁升温至45~55℃，加入果胶酶和淀粉酶，果胶酶加入量为20 mL/t苹果汁；淀粉酶的加入量为30 mL/t苹果汁，酶解2h，通过超滤分离机固液分离，除去果汁中的沉淀物，得到清澈的苹果汁；
（4）醇沉处理：苹果汁蒸发浓缩，加入95%体积浓度的乙醇，离心，除去多糖沉淀，将上清液真空浓缩，除去乙醇，并加入水，得到浓缩苹果汁；
（5）将浓缩苹果汁通过装有大孔吸附树脂的吸附柱，吸附饱和，加入去离子水清洗杂质，再用体积浓度为80~100%的乙醇进行解析洗脱，得到含有苹果多酚的乙醇溶液；
（6）将含有苹果多酚的乙醇溶液进行真空浓缩，去除其中的乙醇，加入水，得到苹果多酚浓缩液；
（7）将苹果多酚浓缩液与乳清分离蛋白溶液、阿拉伯胶混合，经过搅拌，剪切，均质，得到苹果多酚乳状液，其中，苹果多酚浓缩液为0.5~1.0wt%，乳清分离蛋白含量为5~10 wt %，阿拉伯胶含量为0.5~2.0 wt %，余量为水。
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