橘皮果胶的提取及精制工艺研究

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我国每年的橘皮资源数量巨大,但均未得到有效的利用,反而成为废弃物污染环境。利用橘皮资源,生产应用广、需求高的果胶,具有很大的经济、社会意义。  本文以橘皮为原料,建立果胶的联合提取方法和生物提取法,并对果胶的精制工艺展开系统的研究,实现果胶的高效提取、清洁生产和质量控制。主要结果如下:  (1)建立了果胶的联合提取方法,即原料经过蒸汽爆破预处理后,使用盐酸与碳酸1:2配比后联合提取。获得联合提取法的最优工艺,即提取时间2.5 h、提取温度80℃、提取剂pH2.1、料液比1:30,在此条件下,果胶提取得率83.6%,果胶酯化度56%,有利于低酯果胶的制备,且提取所得污水中COD、BOD分别比传统单酸提取法降低了55%和30%以上,对实际生产应用十分有利。  (2)确定了无花果霉RBB-10为生物提取法制备果胶的适宜菌株。获得生物提取法的最优工艺条件,即提取时间36h,提取温度25℃、提取液pH6.0,料液比1:15,在此条件下,发酵液中原果胶酶酶活为668.50U/mL,果胶酶酶活为502.90U/mL,果胶的提取得率72.1%,所得果胶产品质量明显高于传统酸法提取所得果胶,且提取过程能耗低、成本低,对环境污染压力小,是一种高效环保型的果胶制备方法。  (3)系统研究了果胶的纯化和精制工艺,并建立果胶质量分析方法。根据产品质量要求不同,得到两条果胶精制工艺流程分别为:  精制工艺一:果胶提取液→过滤→AB-8大孔树脂脱色→真空减压浓缩→乙醇沉淀/金属盐沉淀→冷冻干燥;  AB-8大孔树脂最佳脱色工艺为:上柱液温度20℃,上柱液pH为6,上柱液流速4 BV/h。乙醇沉淀的最佳工艺为:体系乙醇浓度为65%,pH为6,沉淀温度为0℃;金属盐沉淀法的最佳工艺为:选用Al2(SO4)3为沉淀剂,处理1 L提取液所需沉淀剂用量为2.4-3.5 g,沉淀体系pH为6,温度为40℃。  精制工艺二:果胶提取液→过滤→AB-8大孔树脂脱色→超滤浓缩、纯化→喷雾干燥。  超滤浓缩、纯化的最佳工艺为:使用截留分子量为30 KDa的陶瓷膜,跨膜压力为0.16 MPa,最适温度为35℃。喷雾干燥的最佳工艺为:果胶浓度为15%,进风温度为220℃,进样速度为3 L/h。  采用精制工艺一和工艺二,果胶精制收率分别为84.9%和91.7%,所得果胶各项质量指标均达到或优于国家标准,不同批次间质量差异小于5%,可稳定地获得高品质果胶。
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