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摘 要：用废弃物作为原料生产果胶可降低成本，不仅充分利用了植物中的资源，还提高了社会效益和经济效益。简述果胶的性质及其应用，重点综述废弃物中提取果胶工艺的研究进展，为果胶的提取工艺提供理论依据。
关键词：废弃物 果胶 性质 提取
果胶是一种复杂的天然高分子多糖，其主要成分是D-半乳糖醛酸，还含有鼠李糖、木糖[1]、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶在植物组织中主要以原果胶、果胶脂酸和果胶酸三种形式存在，呈白色、黄色至浅黄色，具有特殊的香味。果胶根据酯化程度的不同可分为高脂果胶、普通低脂果胶和酰胺化低脂果胶。
香蕉、柑橘、柚子、柿子、柠檬等水果的果皮中都含有丰富的果胶，其他如向日葵盘、马铃薯渣中也含有丰富的果胶。近年来，食品工业发展迅猛，生产过程中产生了大量的上述废弃物，如何充分利用这些废弃物并从中提取果胶成为生产加工过程日益关注的热点问题。
1 果胶的性质及其应用
果胶具有良好的凝胶、乳化、增稠及稳定作用[2]，其生物活性广泛，如抗癌、降血压、降血脂、抗过敏、保肝护胆等[3]。还可增强肠胃蠕动、促进营养物质的吸收。低脂果胶具有健胃、解除铅中毒的功效，果胶还是一种天然的多功能性食品添加剂[4]。
果胶在医药、食品及冶金等领域被广泛的应用。果胶用于化妆品，有一定的美容养颜、防止紫外线辐射和护肤作用，果胶还可以作为一种施胶剂应用于造纸和纺织业。
研究发现，从苹果皮中提取的苹果果胶，具有特殊的保健作用和药用价值，可预防过敏症，还可明显的抑制致癌氧自由基。血管硬化病人每天坚持吃300g苹果，可以使体内的胆固醇含量大大下降，血管硬化症状得到好转，还可以调节血糖，预防血糖骤升骤降的情况发生，糖尿病人可在两餐中间食用。
果胶还可以防止有毒离子中毒，特别是防止铅中毒，在研究果胶对小鼠体内铅的移除的影响时，结果表明果胶对降低体内的铅的含量有明显的疗效。果胶有很多重要的生理功能，在汪多仁的研究中表明[5]，果胶可以通过静脉注射的方法缩短流血的凝结时间，达到控制血液流出的效果，果胶还可以与其他胶结合来治疗婴幼儿腹泻疾病。
剑麻渣中提取出来的剑麻果胶属于低脂果胶[6]，研究表明它有降低胆固醇、抗菌等作用。果胶制成的药用胶囊具有良好的增效性，制成的果胶铋是胃病的良药。在肠道中，果胶通过限制肠道酶而影响对食物的吸收，同时果胶具有一定的吸水能力，使人具有饱腹感，降低食品的消耗率。果胶的药用价值是非常值得开发和利用的。
2 从废弃物中提取果胶的工艺研究
2.1 酸提取沉淀法
酸提取沉淀法是工业上传统的提取方法，可以用硫酸、盐酸、磷酸等，为了提高果胶的产率和色泽，也可用混合酸、亚硫酸。果胶可分为水溶性和非水溶性两种，而非水溶性果胶可在酸、碱、盐等化学试剂下转化为水溶性果胶。酸提取沉淀法是在用酸提取得到的果胶溶液中加入多价金属盐离子（盐析）或者乙醇（醇沉淀）从而得到果胶。
醇沉淀是最早的工业化方法，其原理是用果胶不溶于醇类溶剂的特点，在果胶水溶液中加入大量的醇溶液形成醇-水混和物，使果胶沉淀出来。储君等[7]采用乙醇沉淀法提取柚皮果胶，结果表明，果胶的沉淀得率为98.55%。乙醇沉淀法得出果胶灰分较少，质量高，胶凝度高。但乙醇用量大和耗费高，若再生产过程中回收乙醇，将会大大减少成本。
在盐析中，果胶的提取率与其质量和盐离子的用量有着很大的关系。刘月英等[8]研究表明：用3～6mL的饱和硫酸铝时，果胶的提取率迅速上升，当超过6mL时，果胶的提取率增长缓慢。用量过少会使果胶沉淀不完全，用量过多会造成资源浪费并且会对脱盐部分造成影响。盐析的生产成本低，但生产出的果胶中杂质较多，产品的质量不高。
目前，为了提高果胶产品的色泽和质量，用混合酸来提取果胶是酸提取沉淀法的一个技术上的突破。如费建明等[9]在提取桑枝皮中的果胶研究中得出：提取时间120min，提取液以pH2.0的盐酸为主，辅以少量磷酸时，提取率为7%。
酸提取沉淀法的生产成本低，用乙醇沉淀时，虽然得出的果胶质量高，但乙醇用量大、耗费高，因此在生产过程中如果能回收乙醇，将会节省大量资源；盐析时，盐离子的种类和用量对果胶的质量和提取率都有很重要的影响，在研究过程中应注意这两个问题。在传统的酸提取法过程中，果胶容易发生部分水解，降低了果胶的相对分子质量，并且果胶的质量和产率也受到了严重的影响。所以用混合酸提取果胶将会成为今后研究的重点。
2.2 微波提取法
微波提取法即微波辅助提取[10]。微波具有很强的热效应和化学效应，可加速有效化合物的快速溶出。用微波辅助法提取果胶可以缩短时间、提高产率、并且降低溶剂量的使用。如李勇慧等[11]采用微波法提取柚子皮中的果胶，最佳条件为：微波加热7min，料液比为1：15（g/mL），盐酸浓度为0.1mol/L。岳贤田[12]在用微波法提取苹果皮中的果胶时，最佳工艺条件：pH1.8，料液比1：20，微波辐射功率为600W，辐射时间4min，乙醇浓度为60%，提取率达到了12.9%。
与常规的水浴加热法相比，微波法不仅可以提高果胶产率和质量，还可以保护环境、降低生产成本。微波法的操作过程容易控制，劳动强度小，耗能低。与传统的酸提取法比较，提取时间由1～2小时缩短为几分钟；目标组果酸产率高，溶剂用量小。因此微波法是一种可行性很高的方法。在研究过程中，微波时间和功率[13]对果胶提取率的影响较大，如果时间太长或功率太高，会破坏所提取的物质，时间过短或功率过低导致有效成分不能完全溶出。所以在微波过程中要设置合理的时间和功率。另外，由于微波过程温度升温过快，如何掌控好温度是今后研究的一个重点。
2.3 超声波法
超声波法又称超声波辅助提取法。超声波是一种机械波，超声波频率一般在20kHz以上，在水中传播可以产生巨大能量的激发和突发。超声波法提取天然产物的成分是根据超声波产生的空化、粉碎、振动、搅拌等综合效应[14]而产生的。超声波通过破坏细胞壁，增加溶剂的穿透率，从而提高提取率和缩短时间，使细胞内的有效成分更高效、更快速的溶出进入溶剂中，然后再将提取液用适当的方法分离、精制、纯化，最后得到所需产物。
利用超声波法提取果胶能大大缩短提取时间、降低成本、节约资源。另外，超声波法不受成分极性、分子量大小的限制，适用于绝大部分有效成分的提取。如王芳等[15]研究表明，超声波法提取西柚皮中果胶的最佳工艺：料液比1：20、pH2.5、提取温度为65℃、超声功率150W、超声时间为30min、果胶得率为18.21%。而酸提取法的最佳工艺：料液比为1：20（g/mL）、提取温度60℃、提取时间1.5h、pH2.0、果胶得率15.84%。很明显可以看出，超声波法提取果胶可以缩短时间、提高产率。
超声波法与传统的提取方法相比较具有提取物杂质少、温度低、有效成分易于分离、纯化等优点，综合效益显著，是一种辅助传统浸取，实现高效、节能的新技术。超声波提取出的果胶色泽浅、灰度低、粘度高、安全无毒，而且过程无需加热。但由于超声波的种类和指标各不相同，所以不同超声波处理设备对提取果胶的功率也不尽相同。超声功率过强，其空化作用就越强，这会导致溶出的果胶分解，致使产率降低。比如用超声波在马铃薯渣中提取果胶时[16]，功率较低时提取率最高，而功率过高时，提取率会下降。所以在试验过程中应注意提取功率的控制。
2.4 酶提取法
由于果胶分子与钙镁及铁离子结合，纤维素和半纤维素等细胞壁多糖与果胶分子结合形成共价键，使果胶以原果胶的形式存在。原果胶酶可以催化原果胶水解的一类酶，具有释放高度聚合果胶的能力。酶提取法[5]利用的就是原果胶酶催化原果胶水解成果胶的性质。目前，已从细菌、霉菌、酵母中筛选出产酶菌株。
酶提取法生产出的果胶具有分子质量较大，果胶提取完全，质量稳定的优点。在提取过程中的需要的温度较低，而且产品容易分离。如张娜等[17]采用纤维素酶法提取柿皮果胶，可极大的提高果胶产率。
酶提取法提取果胶时，果皮不易破碎、过程简便，并且产量高，避免了传统工业中生产果胶量不足的问题。但由于酶具有专一性，所以不同的原料需用不同的酶类，给试验带来难度。另外，酶活性受温度的影响较大，在试验中应该控制好温度，以尽可能的提高果胶产率。由于酶制剂的成本高，并且试验过程中需要的时间长，这在一定程度上阻碍了它的发展。如何找到合适、成本低的酶制剂、将酶提取法和其他法相结合来来提取果胶，已成为现在的研究重点。
3 展望
天然果胶是一种安全无毒的新型产品，从废弃物中提取果胶成本低且能有效的利用废弃资源，提高社会效益和经济效益。随着可持续发展观念的深入普及，人们的环保和绿色观念逐渐提升，从废弃物中提取果胶将是今后生产果胶的一条新途径。酶提取法、微波提取法、超声波法是目前应用最广泛的方法。这三种方法都具有各自独特的优点，比如，酶法的产量高，微波法能缩短时间，超声波法的产物易分离，但也有各自的不足。因此，在对不同的原料时应用合适的方法，以使果胶产率最高，从而获得更高的经济效益。
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