果胶研究和应用进展

摘 要：果胶是一种结构复杂的天然植物多糖，具有多种功能，在食品工业、生物医药及保健品领域发挥着重要作用。本文从果胶的来源、分类、功能和复配等方面介绍了果胶的最新研究和应用进展。

关键词：果胶;来源;复配

Abstract：Pectin is a complex natural plant polysaccharide with multiple functions. It plays an important role in the food industry， biomedicine and health products. This article introduces the latest research and application progress of pectin from the aspects of source， classification， function and compounding of pectin.

Key words：Pectin; Source; Compound

中图分类号：Q539+.8

果胶是一种结构复杂的天然植物多糖，呈弱酸性，耐热性强，其与纤维素结合以原果胶、果胶、果胶酸的形态存在于植物的初生细胞壁和胞间层。果胶广泛应用于食品行业，常用作增稠剂、凝胶剂和乳化剂等。果胶还能促进肠道蠕动、防辐射、吸附重金属离子、增强饱腹感等。适量摄入果胶可降低高血脂、高血压等病症的发病率，同时降低患结肠癌的机率。

1 果胶的来源

我国是水果生产和消费的大国，为减少资源浪费，有效利用在加工过程中被废弃的果皮，可以将果皮收集起来进行再加工。目前，水果皮渣主要用来提取果胶，柑橘、苹果、甘薯和甜菜等是提取果胶的常用原料。

1.1 柑橘果胶

柑橘果膠是指从柑橘、柚子、柠檬和橙子等水果的果皮中提取的果胶。我国作为柑橘生产大国，在生产柑橘制品时，其副产物柑橘皮可作为柑橘果胶的原料，柑橘果皮中果胶含量约占干重的20%。柑橘果胶的乳化特性易受结构因素的影响，可通过采用乙酰化反应来增加疏水性基团的数量、酶法和热处理等方法来降低分子量等提高乳化性[1]。刘佳等[2]对5种果胶进行了理化分析和对比，发现柠檬果胶和橙皮果胶属于高酯果胶，具有非常理想的蛋白质稳定性和黏度表现，在提供稳定性的同时，还能提供良好口感。田宝明等[3]对柚皮果胶进行研究，发现柚皮果胶的理化性质与柑橘果胶类似，但乳化性和粘度比柑橘果胶更好。

1.2 苹果果胶

苹果果胶作为增稠剂被广泛应用于乳制品的制作中，同时也可作为果酱、果冻中的胶凝剂，果汁饮料中的混合剂及各种食品加工中的稳定剂等[4]。在苹果加工过程中，先将苹果加工成果汁，剩下的苹果渣用来加工苹果果胶，研究表明，苹果渣是果汁生产过程中的废弃物，约占加工量的20%～25%，干苹果渣中含有15%～18%的果胶[5]。

1.3 甘薯果胶

果胶在甘薯渣中约占干渣重量的20%，Takamine[6]等使用磷酸氢二钠法提取甘薯果胶，对凝胶形成和其质构进行分析，结果显示甘薯果胶的酯化度约为1.4%、半乳糖醛酸含量为69.4%，在Ca2+（>10 mmol·L-1）和蔗糖（>30%）存在的条件下加热能形成较稳定的凝胶。甘薯果胶有较好的水溶性，具备作为乳化稳定剂的条件。木泰华等[7]将甘薯果胶、柑橘果胶和苹果果胶进行对比试验，结果表明甘薯果胶与牛乳清蛋白按照1∶1的比例混合能使溶液保持较好的稳定性，其溶解度、黏度都明显高于苹果果胶。田亚红[8]通过微生物发酵法制成甘薯果胶，得出果胶的最佳添加量0.2%，能增强凝固型酸奶结构的稳定性。

1.4 甜菜果胶

将甜菜制糖后的副产品甜菜粕回收利用，作为提取果胶的原料。甜菜果胶的含量占其干基的15%～30%。

Mesbahi等[9]研究得出甜菜果胶的乳化能力强于其他种类果胶。Dea等[10]通过实验表明乙酰基使甜菜果胶的乳化能力增强。Zhao等[11]人的实验得出，带负电的甜菜果胶加大了脂滴表面的排斥力，从而增加了乳液的稳定性。因此，甜菜果胶可以用来制备水包油乳化剂。

2 果胶的分类

根据果胶分子链上的半乳糖醛酸甲酯化的程度，将果胶分为低甲氧基果胶（甲氧基含量小于7%）和高甲氧基果胶（甲氧基含量大于7%），其中低甲氧基果胶中还分成普通低甲氧基果胶和酰胺化果胶。高甲氧基果胶主要从天然水果与植物的组织中提取，而低甲氧基果胶主要通过工业制取而来。

2.1 高甲氧基果胶

高甲氧基果胶一般酯化度大于50%，主要用于生产高糖分高热量的食品，其发挥凝胶作用的原理是分子间的氢键和疏水基之间的相互作用。高甲氧基果胶的凝胶过程受许多条件的影响，形成凝胶的主要条件为pH为2.0～3.8，可溶性固形物≥55%。当pH小于3.6时，分子间作用力较小、氢键形成，降低了整体的水分活度，使体系的结构更加趋于稳定。果胶的酯化度越高，亲水性就越小，所以高甲氧基果胶的亲水性不及低甲氧基果胶，其在水中不易溶解甚至会结块，在食品制作过程中通过提高溶解的温度或将其煮沸解决结块问题。此外，果胶的凝胶过程与果胶的浓度和离子强度等因素有关。果胶的稳定性与环境的pH值有关，高酯果胶在pH值2.5～4.5的环境中可稳定存在，而低酯果胶仅能在酸性较低的溶液中稳定存在，当环境中酸性较强时，高甲氧基可以脱脂变成低甲氧基果胶[12]。

2.2 低甲氧基果胶

低甲氧基果胶的酯化度一般为25%～50%，该果胶包含普通低甲氧基果胶和酰胺化果胶。低甲氧基果胶主要的凝胶条件为pH值2.6～2.8、固形物含量10%～80%，在凝胶时游离基团数量多造成凝胶结合在一起难度较大，但其受离子的影响，能与其形成整体结构，所以在凝胶过程中添加Ca2+十分重要。此外，低甲氧基果胶的凝胶温度与酯化度成反比，酯化度越高凝胶温度越低，凝胶时受固形物含量的影响较小，食品加工中常用其来加工低糖分低热量的功能性保健食品。酰胺化果胶相比普通的低甲氧基果胶的显著优势是其先加热融化再冷却之后仍然可形成凝胶，具有较好的热可逆性，可应用于制作糖果的糖衣等产品[13-14]。

低甲氧基果胶的天然来源较少，可用草酸盐和无机盐结合提取法从向日葵去籽花盘中提取天然果胶形成凝胶。高建华等[15]通过研究果胶的结构特性，得出向日葵盘果胶为低甲氧基果胶，分子量最小，得率较高。目前，国内外主要使用酸法、碱法、酶催化法和酰胺化法等制备低甲氧基果胶[16]。

3 果胶的功能

果胶作为一种功能多样的水溶性膳食纤维，广泛应用于食品加工、生物医药和保健品领域。吴莎极等[17]发现改性后的佛手皮渣果胶吸收镉的能力增强，可缓解镉引起的肝肾损伤。李志平等[18]研究果胶阿霉素大分子前药纳米传递体系的体外抗肿瘤效果，结果发现PDC-M对SMMC7721肝癌细胞的增殖具有明显的抑制作用，呈剂量依赖性和时间依赖性，并有一定的缓释效果。

果胶可增加消化液的黏稠程度，使食物在人体内的消化时间延长。低甲氧基果胶中含有较多羧基，其易与钙离子等金属离子结合从而减缓消化速度。果胶对消化酶的影响在于其易与脂肪酶结合，使胰脂酶无法完全发挥作用[19]。带负电的果胶会将脂滴包裹起来，增加静电排斥力，使整体结构较为稳定[20]。果胶分解产物丙酸会减少肝脏胆固醇的合成，降低肾小管的重吸收来促进机体排泄，从而抑制对胆固醇的吸收[21]。

4 果胶的复配

复配是结合各种食用胶不同的功能与特性，得到功能互补或性质更加优良的复配物，比原本单一食用胶的效果更显著，还能强化食品的品质，节约成本的同时扩大使用范围[22]。王丽霞[23]等以果胶、卡拉胶、刺槐豆胶和玫瑰茄粉为主要原料，研究各种影响果糕感官性质的因素得出最佳配方：果胶、卡拉胶、刺槐豆胶质量比为2∶1∶1、0.05 g·mL-1玫瑰茄浸提液4 mL、胶凝剂总量2 g、白砂糖、麦芽糖质量比1∶2、总糖量5 g時，在此条件下制作的果糕软硬度以及弹性适中，光滑度好，且有一定韧劲，符合大众的口感。茅周祎[24]为提高混合果蔬汁的稳定性筛选出羟丙基淀粉（HPS）、果胶、CMC进行复配研究，得到稳定剂的最佳配方为：CMC 1.40 g·kg-1、果胶0.36 g·kg-1、羟丙基淀粉2.24 g·kg-1。汪倩等[25]为提高酸奶的感官性状，通过复配明胶、低甲氧基果胶以及谷氨酰胺转氨酶，得到最佳配方：明胶0.477 5%、果胶0.068 5%、谷氨酰胺转氨酶0.067 5%，与分别单独使用低甲氧基果胶、谷氨酰胺转氨酶和明胶相比，三者复配使酸奶具有更强的凝胶度与稳定性，使酸奶的各项感官性状均达到最优。

5 结语

近年来，随着人们对果胶研究的日益深入，对这种从天然植物中提取的植物多糖越来越关注，不断发掘出许多新的来源和用途。目前，柑橘果胶、苹果果胶等的乳化特性易受结构因素影响，造成乳化特性较差，因此加强研究作为乳化剂的新型果胶可以拓宽果胶的使用范围。果胶在市场上需求量大，且原料价格低廉，通过继续研究将其作用发挥到最大，使其应用于更多新领域，从而推动果胶行业的发展。

参考文献：

[1]杨金姝，木泰华，马梦梅.果胶结构，提取方法及乳化特性研究进展[J].食品工业科技，2018，39（14）：315-332.

[2]刘 佳，张书文，宋广巍，等.五种不同来源果胶类多糖的提取及其蛋白质稳定性测定[J].中国食品添加剂，2016（5）：157-163.

[3]田宝明，彭 林，吴金松，等.柚皮果胶理化性质的研究[J].食品工业科技，2014，35（8）：313-317，363.

[4]杨本华，要晓丽.苹果果胶提取工艺研究[J].山东化工，2015，44（22）：45-46，51.

[5]刘少阳，丁秀玲，曾伟丽.从苹果渣中提取果胶工艺条件研究[J].北方园艺，2013（20）：126-128.

[6]Kazunori T，Jun-Ichi A，Kaori S，et al. Physicochemical and gelling characterizations of pectin extracted from sweetpotato pulp[J]. Journal of Applied Glycoscience，2007，54（4）：211-216.

[7]木泰华，魏海香，曹媛媛，等.甘薯果胶物化特性的研究[J].食品工业科技，2007（9）：178-180，208.

[8]田亚红.微生物发酵法提取甘薯渣果胶及其对凝固型酸奶稳定性的研究[J].食品工业，2012，33（6）：55-57.

[9]Mesbahi G，Jamalian J，Farahnaky A.A comparative study on functional properties of beet and citrus pectins in food systems[J].Food Hydrocolloids，20054，19（4）：731-738.

[10]Dea I C M，Madden J K.Acetylated pectic polysaccharides of sugar beet[J]. Food Hydrocolloids，1986，1（1）：71-88.

[11]Zhao J J，Wei T，Wei Z H，et al.Influence of soybean soluble polysaccharides and beet pectin on the physicochemical properties of lactoferrin-coated orange oil emulsion[J].Food Hydrocolloids，2015（44）：443-452.

[12]刘丽平，张淑华，雪 敏.果胶的提取及应用研究进展[J].江苏农业科学，2016，44（8）：30-34.

[13]黄来发.食品增稠剂，第二版[M].中国轻工业出版社，2009.

[14]李巧巧，雷 激，税永红，等.酰胺化低酯果胶凝胶破碎强度的影响因素[J].中国食品添加剂，2009（1）：146-151.

[15]高建华，戴思齐，刘家明，等.六种果皮原料果胶的理化及凝胶特性比较[J].农业工程学报，2012，28（16）：288-292.

[16]刘 刚，雷 激，曾剑超，等.低甲氧基果胶的制备及果胶碱法脱酯应用发展概况[J].食品研究与开发，2008，29（9）：150-153.

[17]吴莎极.佛手皮渣果胶提取、改性及其镉吸附能力的研究[D].无锡：江南大学，2018.

[18]李志平，陈 波，蒋明超，等.果胶阿霉素大分子前药纳米传递体系的体外抗肿瘤作用评价[J].南华大学学报（自然科学版），2018，32（2）：13-18.

[19]刘 璇，刘嘉宁，毕金峰，等.果胶对脂类和类胡萝卜素消化利用影响研究进展[J].农业工程学报，2018，34（13）：311-318

[20]Verrijssen T A.J，Verkempinck S H.E，Christiaens S，et al.The effect of pectin on invitro，β-carotene bioaccessibility and lipid digestion in low fat emulsions[J].Food Hydrocolloids，2015（49）：73-81

[21]Gronde T V D，Hartog A，Hees C V，et al.Systematic review of the mechanisms and evidence behind the hypocholesterolaemic effects of HPMC，pectin and chitosan in animal trials[J].Food chemistry，2016，199：746-759.

[22]曾瑞琪，李葦舟，赵 欣，等.魔芋胶-黄原胶复配体系流变学特性及其凝胶形成动力学分析[J].食品科学，2018，39（9）：39-46.

[23]王丽霞，潘嘉佳，王玉玲，等.玫瑰茄果糕加工工艺的研究[J].食品工业，2017，38（10）：59-62.

[24]茅周祎.混合果蔬汁稳定性的研究[J].食品工业，2018，39（6）：13-17.

[25]汪 倩，咸 娜，胡国华.明胶复合胶在酸奶中的应用研究[J].中国食品添加剂，2018（10）：162-172.