引言
柚是芳香科柑橘屬水果,我國具有豐富的柚資源,廣東梅州和廣西已成為全國zui大的沙田柚生產基地。據(jù)測定,柚皮中含有豐富柚皮苷、*、類檸檬苷素、胡蘿L素、果膠和
香精油等,具有較高的保健和藥用價值。目前,柚皮一般作為垃圾處理,不僅造成資源極大浪費,而且污染了環(huán)境,所以進行該資源的綜合利用具有良好的社會效益和經濟效益。
近年來,國內許多學者對柑桔類果皮的綜合利用做過許多探索和嘗試,但柑桔類果皮的綜合利用仍缺乏多級加工和深度加工,特別是柚皮的綜合利用尚未引起足夠的重視。國外柑桔加工業(yè)發(fā)達國家的經驗表明,搞好皮渣綜合利用,不僅可提高原料綜合利用率,降低生產成本,提高附加值和經濟效益,而且可以減少環(huán)境污染;這已成為現(xiàn)代化柑桔加工中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。為了加強對柚皮的綜合利用,本文對柚皮有效成分的功效、用途和提取方法等方面進行了介紹。
1、柚皮中香精油的提取
柚果的外皮中含豐富的精油。柚皮精油具有祛痰、止咳、平喘、促進胃腸蠕動、促進消化液分泌、鎮(zhèn)痛、溶解膽結石、抗菌消炎和去除自由基等作用,可作醫(yī)藥、食品、
飲料、化妝品的香原料。據(jù)文獻報道,柚皮精油的組成主要有萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物等。
對柚皮精油的制作目前采用的方法主要有:壓榨法、溶劑提取法和超臨界CO2提取法等。壓榨法是zui傳統(tǒng)的方法,具體過程就是對新鮮柚皮進行壓榨處理,收集榨取物去除水分后即可得到柚皮精油,該法精油收率較低,但投資省,為目前一些企業(yè)所采用。超臨界提取法得到的精油質量高,收率較高,但設備投資大,目前尚未有企業(yè)采用此法提取柚皮精油。溶劑提取法,精油質量較高,精油收率也比壓榨法高得多,但投資比壓榨法稍高,是目前主要的提取方法,具體工藝流程如下:柚皮——粉碎——石油醚提取——過濾——濾液——真空濃縮——精油粗產品——無水乙醇溶解——冷凍——抽濾——濾液——真空濃縮——精油
柚皮用
粉碎機粉碎,加入石油醚作提取劑,在60℃下加熱提取6min后,過濾,重復提取一次。合并提取液,真空濃縮至不再有溶劑蒸出,得精油粗產品。往精油粗產品中加入乙醇,溶解,放入-5℃冰箱中冷凍過夜,抽濾,濾液真空濃縮至不再有溶劑蒸出,即得柚皮精油。
例如:龔盛昭等人采用石油醚為提取溶劑,m ( 石油醚): m(柚皮)=24:1,回流提取兩次,每次提取60 min 。提取液進行真空濃縮,得精油粗產品往精油粗產品中加入乙醇溶解。放人-5℃ 冰箱中冷凍過夜,抽濾,濾液進行真空濃縮,即得精油,產率約1.96% , φ(精油) =99.2%,實驗得到的柚皮精油為*仙子香味的黃色油狀液體,難溶于水,易溶于乙醇等有機溶劑,物理參數(shù)為:相對密度d2030=0.857,旋光度為α=+97,折光率n=1.4765。
張晨等人利用超臨界CO2萃取的方法從沙田柚皮中提取了精油,其*條件為13MPa,40℃,萃取時間為1小時,為批量生產提供了依據(jù)。
2、柚皮中黃酮類化合物的提取
柚皮中黃酮類化合物含量約為1%—6%,分布于柚皮的不同部位,主要為柚皮苷、新*、柚皮素蕓香苷等二氫黃酮類化合物,其中柚皮苷占80%以上。柚皮苷全稱為柚皮素—7—0—新橙皮糖苷,其生物活性高,具有如下作用:很好的抗氧化作用;對雜環(huán)胺類物質、1—甲基—1,2,3,4—四氫—6—咔琳—3—羧酸和N—甲基—N’—硝基—N—亞硝基胍的致突變性具有抑制作用;能抑制亞硝胺、黃曲霉素和其他致癌物質的致癌作用而發(fā)揮抗癌功能,對乳腺癌、肺癌等腫瘤有一定的預防作用,對胃潰瘍有防治作用;對金黃葡萄球菌、沙門氏菌等有抑制作用,對某些毒物有拮抗作用;另外,還有抗炎、降血脂、降血*、解痙、鎮(zhèn)痛等功能。可用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè),在食品工業(yè)中柚皮苷可作為天然色素、風味改良劑和苦味劑用于食品和飲料的生產,也可作為合成新型甜味劑二氫柚苷查耳酮的原料;在醫(yī)藥工業(yè)上,可用于生產防治心腦血管疾病和消炎的藥物。柚皮中黃酮類物質一般采用70%左右的乙醇水溶液提取,具體提取工藝流程如下: 柚皮——粉碎——70%乙醇提取——棄去膠狀不溶物——溶液——通過聚酰胺拄——洗脫——棄去水洗脫液——95%乙醇洗脫液——濃縮——總黃酮
將柚皮粉碎,用70%乙醇回流提取45min,真空濃縮,將濃縮物中的膠狀物(為樹脂等親脂性雜質)棄去,濃縮物溶液通過聚酰胺柱,分別用水和95%乙醇洗脫,將水洗脫液(含有糖類物質)棄去,95%乙醇洗脫液濃縮后即可得柚皮總黃酮。賈冬英等人采用此法得到了柚皮苷。
楊洋等人也用90%的乙醇提取了柚皮黃酮。結果表明:乙醇濃度90%,固液比1:10,在70℃條件下提取1小時的工藝條件較好。
3、柚皮中果膠的提取
果膠是一種以半乳糖醛酸為主的復合多糖類物質,它是由α—半乳糖醛酸中的C1和C4通過α—14苷鍵連接而形成的直鏈高分子鏈。果膠具有良好的膠凝化和乳化穩(wěn)定作用,廣泛應用于食品和醫(yī)藥行業(yè),作為膠凝劑、增稠劑、乳化劑和穩(wěn)定劑等。柚皮中果膠主要存在于內果皮中,果膠含量高,而且提取果膠的凝膠強度高。因此,從柚皮中提取果膠產率高,成本低,質量好,具有較高的經濟效益和社會效益。
果膠提取基本原理是在酸性條件下將植物體中的水不溶性果膠原分解為水溶性果膠,并使之與植物中的纖維素、淀粉、天然色素等分離,從而獲得一定純度的果膠,果膠生產具體工藝流程如下: 柚皮——預處理——滅酶——漂洗——瀝干、粉碎——*提取——過濾——棄去濾渣——95%乙醇或飽和明礬溶液濃縮——沉淀——干燥——粉碎——果膠粉。
去除柚皮外皮層,將白色的內皮層浸入沸水中處理5—7min滅酶,用水反復漂洗以去除色素、糖類和苦味物質,瀝干后用打漿機絞成3—5mm粒度的物料,加入25倍柚皮質量的水,用*調節(jié)pH2—3,90℃下加熱提取60min,過濾除渣得提取液,真空濃縮后加入95%乙醇或飽和明礬溶液進行沉淀處理,過濾得沉淀物,在60℃下干燥,用粉碎機粉碎,過60—80目篩,即可得干果膠粉。
果膠的沉淀有乙醇法和鹽析法兩種,據(jù)報道,柚皮果膠的提取采用鹽析法比乙醇法收率高,成本低。目前國內多采用沉淀干燥法,即對濃縮物用乙醇法和鹽析法沉淀后進行干燥和粉碎,國外果膠干燥多采用噴霧干燥法,將濃縮物在200℃左右進行噴霧干燥,工藝簡單,連續(xù)化程度較高。另外,利用柚皮可制備低甲氧基果膠,主要方法有堿法、酸法和酶法三種。廣東果樹研究所成功研究了從柚皮中提取低甲氧基果膠的工業(yè)化生產技術,與傳統(tǒng)堿法和酸法相比,其工藝技術具有易于控制、收率高、能耗低、成本低等優(yōu)點。
例如:張玲華等人采用高價鐵鹽沉淀法從柚皮中提取了果膠,得到*條件為:磷酸與鹽酸的混合酸對柚皮進行提取,磷酸與鹽酸的比例為1:3(體積比),萃取過濾后,高價鐵鹽10%FeCL3的用量為40ml/100g,除鐵劑采用HN和鹽酸的混合酸,其比例為1:3(摩爾比),當HN的加入量為果皮的3.74%、HCL的加入量為果皮量的0.62%(體積:重量)時,果膠的產量高,而且質量也較好。
張晨等人采用乙醇沉淀和硫酸鋁鹽析的方法從柚皮中提取了果膠,為工業(yè)生產提供了依據(jù)。曾凡芝在酸水解乙醇沉析法從柚皮中制得了果膠。
特別是何晉浙等人采用85%乙醇同時從柚皮中提取了黃酮和果膠,其工藝實驗表明:提取黃酮的較佳工藝條件是:85%的乙醇,固液比1:15、溫度85%、時間lh,黃酮提取后的柚皮渣中提取果膠的較佳工藝條件是:溫度100℃、pH1.5、固液比1:16、時間1.5h。50g柚皮中可提取粗黃酮13.5g,其濾渣中可得果膠4.36g,純度為89.31%。此法對提高柚皮的綜合利用率、降低生產成本、提高附加經濟價值和企業(yè)經濟效益有積極作用。
4、柚皮中天然色素的提取
柚皮中含有兩類性質不同的天然色素物質,一類為脂溶性類胡蘿卜素,另一類為水溶性黃色色素(主要為黃酮類化合物)。柚皮中的這兩類色素安全性高,而且還有一定的營養(yǎng)價值和藥用價值,可用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè),具有較大的開發(fā)利用價值。
對于水溶性色素的提取與前述黃酮類化合物方法的提取一致。在此主要介紹脂溶性色素的提取,具體工藝流程如下: 柚皮——粉碎——石油醚提取精油——濾渣——95%乙醇提取——亮黃色色素提取液——真空濃縮——橙黃色色素膠
將柚皮外皮層粉碎,加入石油醚提取柚皮精油后,濾渣用95%乙醇回流提取1h,過濾得到亮黃色色素提取液,經真空濃縮回收乙醇后,得到橙黃色色素膠,為柚皮脂溶性色素。曹艷萍[11]等人用95%酸性乙醇回流提取了柚皮黃色素,且證明該色素對光、熱、氧化劑、還原劑有一定的穩(wěn)定性。
另外,李巧玲等人以水為介質在高頻電磁場下從柚皮中浸取了天然食用色素,與傳統(tǒng)的方法相比,具有提取率高、節(jié)省時間、能源消耗小、安全無污染等特點。經電子顯微技術分析證明,該法的浸取機理與傳統(tǒng)加熱浸取的機理是不同的。
5、柚皮中膳食纖維的提取
膳食纖維因其具有較強的持油、持水力,及具有增溶和誘導微生物的作用而引起各國營養(yǎng)學家的關注。它雖不具營養(yǎng)價值,但與人體的營養(yǎng)和疾病有著密切關系。能預防和治療多種疾病,如直腸癌、糖尿病、高血壓、闌尾炎、痔瘡等。而柚子皮中含有大量膳食纖維。梁敏[13]等人通過正交實驗確定了柚子皮水溶性膳食纖維的*提取工藝條件為:溫度100℃、pH 5.0、時間15min、提取液用量10 ml•g-1。此條件下產率為7.10%。同時分別采用化學法、酶法、酶與化學結合法從柚子皮中提取水不溶性膳食纖維,并且對3種方法所得到的水不溶性膳食纖維產品進行了分析比較。結果表明,采用酶與化學結合法提取得到的水不溶性膳食纖維產品純度zui高、生理活性,產率50.98%,蛋白質含量1.35%,持水力和膨脹力分別為2.092g•g-1、3.25ml•g-1。
柚子皮中的大量膳食纖維無粗糙感,口感良好,還帶有柚子*的香味,顏色為白色。可廣泛應用于糕點、餅干、面包等食品中,可作為新型的食品添加劑。
6、柚皮中香豆素的提取
馮寶民等人用有機溶劑從柚皮中分離得到了7個香豆素成分,其中葡萄內酯、marmin acetonide、 pranferin及 isomerancin從該種植物中分離得到。工藝流程:柚皮——干燥——粉碎——乙醇提取3次——乙醇濃縮——乙醇浸膏——石油醚超聲提取——乙酸乙酯超聲提取——丙酮超聲提取——重結晶——香豆素。
7、 結束語
柚果實食用或加工后,大約剩下50%果皮,這些果皮棄而不用既污染環(huán)境,而且也是資源的浪費。進行柚皮的綜合利用,對柚皮進行深度加工,生產出高附加值的產品如香精油、黃周類化合物、果膠、色素等,可拓展柚果的利用途徑,對發(fā)展農村經濟具有重要意義,經濟效益和社會效益顯著。
與國外相比,我國在柑桔類果皮的綜合利用方面還存在較大差距,從事柑桔類果皮綜合利用的企業(yè)還較少,國內市場所需的果膠大部分從國外進口,就其原因主要有三個方面,一是生產工藝落后,生產成本較高;二是精制純化方面做得不夠,產品質量相對較低;三是對果膠資源末進行有效利用。要改變這種現(xiàn)狀,應從改進生產工藝,加大精制純化方面研究,以降低生產成本,提高產品質量,拓展果膠資源的有效利用等方面著手