百香果果皮主要有效成分连续提取工艺_陈雪梅.pdf

热带作物学报 2023,44(2):405-418 Chinese Journal of Tropical Crops 收稿日期 2022-04-24；修回日期 2022-06-30 基金项目 福建省科技厅引导性项目（No.2018N0023）；龙岩学院博士科研启动基金项目（No.LB20202002）。作者简介 陈雪梅（1977），女，硕士，讲师，研究方向：农副产品精深加工与利用。*通信作者（Corresponding author）：黎 英（LI Ying），E-mail：。百香果果皮主要有效成分连续提取工艺 陈雪梅，刘夏蕾，林标声，陈小红，黎 英*龙岩学院，福建龙岩 364012 摘 要：百香果是西番莲科西番莲属的芳香热带水果，其果皮约占鲜果的 55%，富含膳食纤维、维生素、花色苷及果胶等多种有效成分，加强对百香果皮的产业化利用具有重要的环境价值和商业潜力。为充分利用百香果皮资源，提高百香果皮有效成分的利用率，先后采用微波辅助、超声波辅助和微生物发酵技术，从百香果皮中提取果胶、花色苷和膳食纤维等有效成分，通过单因素试验和响应面分析对提取过程的各阶段关键环节进行优化。结果表明：百香果果皮中果胶最佳提取条件为液料比 651（mL/g）、pH 2.5、微波功率 450 W、微波时间 5.0 min；从提取果胶后的滤渣中提取花色苷的最佳提取条件为乙醇浓度 50%，液料比 601（mL/g），pH 3.5，超声功率 550 W，超声时间 35 min；从提取果胶和花色苷后的百香果皮渣中提取膳食纤维最佳提取条件为液料比 12.51（mL/g），接种量 5.0%，发酵温度 35，发酵时间 20 h，在此工艺条件下，百香果皮中果胶、花色苷和膳食纤维的得率分别为 12.45%0.06%、1.21%0.03%和55.56%0.05%。联产工艺中，花色苷、膳食纤维的得率虽然与单产相比分别减少了 15.39%、11.43%，但从总效益来看，联产工艺节约了原料，且一次工艺流程可获得 3 种产品，粗略估算，联产工艺的效益分别是单产果胶、花色苷和膳食纤维的 2.67 倍、14.99 倍、0.31 倍。该百香果果皮联产工艺探索了一次性连续提取果胶、花色苷和膳食纤维 3 种有效成分，减少了资源浪费、环境污染、提取剂消耗，既可使废弃的天然有机资源得到合理的研究、利用及开发，有效降低生产成本，提高百香果皮利用率和附加值，使百香果果皮变废为宝，增加农民收入；又可使工艺更加接近实际生产应用，拓宽百香果生产加工的产业链条，为百香果果皮的精深加工和高值化利用提供示范。关键词：百香果皮；果胶；花色苷；膳食纤维；连续提取 中图分类号：S667.9 文献标识码：A Continuous Extraction Technology of Main Active Components of Passion Fruit Peel CHEN Xuemei,LIU Xialei,LIN Biaosheng,CHEN Xiaohong,LI Ying*Longyan University,Longyan,Fujian 364012,China Abstract:Passion fruit is an aromatic tropical fruit of the Passiflorat family Passiflora genus.The peel,accounting for 55%of the whole fresh fruit,is rich in dietary fiber,vitamins,anthocyanins,pectin and other active ingredients.The industrial utilization has high environmental value and commercial potential.To make full use of the waste passion fruit peel resources and improve the utilization rate of the active components of passion fruit peel,microwave-assisted,ul-trasonic-assisted and microbial fermentation technologies were used to successively extract the effective components such as pectin,anthocyanins and dietary fiber from passion fruit peel,and the process conditions of each stage of co-production were optimized by the response surface methodology.The optimal extraction conditions for pectin from passion fruit peel were liquid to solid ratio of 651(mL/g),pH 2.5,microwave power of 450 W,and microwave time of 5.0 min.The optimal extraction condition for anthocyanins from the residue after extracted pectin were ethanol con-centration 50%,liquid to material ratio 601(mL/g),pH 3.5,ultrasonic power 550W,ultrasonic time 35 min.The op-timal extraction condition for dietary fiber from the residue after extracted pectin and anthocyanin was liquid to material 406 热带作物学报 第 44 卷 ratio 12.51(mL/g),inoculum amount 5.0%,the fermentation temperature was 35,and the fermentation time was 20 h.Under the process condition,the yield of pectin,anthocyanin and dietary fiber in passion fruit peel was 12.45%0.06%,1.21%0.03%and 55.56%0.05%,respectively.Compared with single producing,the yield of antho-cyanins and dietary fiber from co-produce was reduced by 15.39%and 11.43%,but the material was economized by co-produce,and three products could be obtained through technology process at the same time.Compared with single producing pectin,anthocyanins and dietary fiber,the benefit of co-produce was approximately increased by 2.67,14.99 and 0.31 times correspondingly.It reduces resources waste,environmental pollution,extractant consumption,and in-crease the income of farmers.Keywords:passion fruit peel;pectin;anthocyanins;dietary fiber;continuous extraction DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2023.02.020 百香果（Passiflora edulis Sims.）为一种多年生常绿草质或半木质藤本攀缘植物，属于西番莲科，主产于我国福建、广东、海南、台湾等亚热带及热带地区，因其独特浓郁的风味与香气而深受消费者喜爱。其果实不仅富含果胶、多酚类、膳食纤维、维生素、微量元素等 160 多种有益成份，还含有具有生津止咳、养颜抗衰、抑菌抗炎、安神抗焦虑作用的活性成分，因而被广泛应用于医药、餐饮和保健领域1-5。龙岩市由于特殊的土壤、气候条件，逐渐成为中国最大、最优的百香果基地，目前全市百香果种植面积约 0.14 万 hm2，年产值过亿元。由于百香果一年陆续挂果、多次成熟，采收期长达 9个月，单产收益高，且当年种植当年受益，是一项投资少、见效快、效益高的扶贫攻坚项目。百香果产业已成为福建省的新兴特色产业。由于百香果栽培面积已迅速扩增，而市场上还主要以百香果鲜果进行流通销售，百香果果皮水分含量高，导致其易腐烂变质，贮藏困难。目前，百香果产品存在品种类型较为单一，开发利用不足，加工技术含量低，附加值不高的情况，如对于百香果果肉的开发主要集中在果汁饮料加工，百香果果皮主要生产果脯、果酱及蜜饯类等初加工产品6-7。近年来，有关百香果果皮中有效成分提取工艺方面的相关研究已有不少报道，但是众多提取方法均存在一些不足，例如，用石油醚、无水乙醇等有机溶剂分别浸提油溶性色素、水溶性色素的工艺存在耗时长、操作工艺繁杂、部分溶剂不能回收循环利用、能耗大等问题8-10。而有关果胶提取工业化生产大部分采用酸解沉淀法，在强酸高温或长时间加热过程中，原料中的果胶不可避免地发生分解或变性，其粘度、凝胶性等理化性能下降；且经酸法处理后果皮中的多价金属离子、低分子物质等杂质仍会残留于果胶中，造成提取的果胶数量和质量也不理想11-14。而从百香果果皮中提取膳食纤维一般采用浸泡或热提取法，浸提率均不理想，存在生产率低和产品纯度不高等问题15-18。此外，目前国内外对百香果果皮中有效成分的研究大多是单提研究，成本较高，往往是提取出了产品得不到效益，鲜有2 种或 2 种以上提取物产品的联产研究，更未见一次性连续提取百香果果皮中果胶、花色苷和膳食纤维 3 种有效成分的文献报道。因此，本研究将建立一次性连续从百香果果皮中提取果胶、花色苷和膳食纤维 3 种有效成分的联产工艺，通过单因素实验和响应面分析对果胶、花色苷和膳食纤维的提取工艺关键环节进行优化，使工艺更加接近实际生产应用。以减少资源浪费、环境污染、提取剂消耗及降低生产成本，同时为百香果果皮的精深加工和高值化利用提供示范。1 材料与方法 1.1 材料 百香果果皮由龙岩道心农业发展有限公司提供，果皮为紫红色，清洗、干燥、烘干、粉碎过筛后备用；咔唑（P），D-(+)-半乳糖醛酸：北京博奥拓科技有限公司；矢车菊素-3-O-葡萄糖苷：成都曼斯特生物科技有限公司；MRS 培养基：北京奥博星；嗜热链球菌（S.thermophilus）、保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）：中国微生物菌种保藏中心。真空冷冻干燥机（FD-1-50 型，北京博医康实验仪器有限公司）；真空干燥箱（DZF-6050 型，上海一恒科学仪器有限公司）；实验室微波炉（JOYN-HIC1 型上海乔跃电子有限公司）；旋转蒸发仪（EYELA N-1300，日本东京理化公司）。1.2 方法 1.2.1 联产工艺技术路线图设计 连续从百香果第 2 期 陈雪梅等：百香果果皮主要有效成分连续提取工艺 407 果皮中提取果胶、花色苷和膳食纤维 3