本論文研究酸度、溫度、時間、鈣化合物添加量等因素對桔皮果膠鈣產量的影響，從而為桔皮資源的開發、果膠鈣的生產和應用、桔皮果膠的提取等方面提供理論基礎和技術依據。

材料與方法

1.材料與儀器

桔皮：新鮮柑橘購于廣州石牌東農貿市場，桔皮烘干后粉碎，過20目篩、密封備用；濃氨水、鹽酸、氯化鈣、氫氧化鈣、乙醇均為分析純。內徑8cm，長度100cm的玻璃柱廣州精科化玻儀器有限公司；FC204型電子天平上海精科天平廠；PL602-S型電子天平梅利勒-托利多中國地區；DHG-9070電熱恒溫鼓風干燥箱上海一恒科技有限公司；KDC-1044低速離心機科大創新股份有限公司；精密pH計上海安亭雷磁儀器廠；冷凍干燥機北京博醫康實驗儀器有限公司。

2.實驗方法

1）工藝流程桔皮過篩（20目）→滲漉脫色→晾干→酸法提取→過濾→調節濾液pH→鹽析沉淀→離心→冷凍干燥→果膠鈣成品。

2)操作要點

①滲漉:將桔皮粉裝入玻璃柱中，以60%乙醇滲漉，直至滲出液為淡黃色，將桔皮粉取出晾干后備用。此過程用以除去桔皮中的色素、橙皮苷等物質。

②提取:稱取一定量經過滲漉的干燥桔皮粉，按質量體積比加入20倍蒸餾水，用濃鹽酸調節pH=2，加熱微沸1h，趁熱用紗布過濾。提取兩次，合并濾液，得到果膠提取液。

③鹽析沉淀:濃氨水調節果膠提取液的pH，以0.013molCa/100g干桔皮的比例加入一定量氯化鈣，不同溫度水浴一定時間。選擇鹽析pH、水浴時間、水浴溫度、氯化鈣用量為研究對象，通過單因素實驗，觀察不同因素對果膠鈣產量的影響。④離心3500r/min離心15min后，分別收集上清液和沉淀，測上清液的可溶性固形物含量并記下體積。

⑤冷凍干燥:將沉淀于-70℃凍結后進行冷凍干燥。

3.實驗設計

1)單因素實驗設計

①pH對果膠鈣產量的影響:將由25g桔皮提取得到的果膠提取液均分為8等份，分別調節提取液的pH為8.25、8.50、8.75、9.00、9.25、9.50、9.75、10.00，固定其余各因素為：60℃水浴3h，每份加入4.0mL1.0mol/LCaCl2，考察pH對果膠鈣產量的影響。②溫度對果膠鈣產量的影響:將由25g桔皮提取得到的果膠提取液調節pH后，均分為6等份，分別于20、30、40、50、60、70℃水浴，固定其余各因素為：pH=9.0，水浴3h，每份加入4.5mL1.0mol/LCaCl2，考察溫度對果膠鈣產量的影響。③時間對果膠鈣產量的影響:由25g桔皮提取得到的果膠提取液調節pH后，均分為5等份，分別水浴2、4、6、8、10h，固定其余各因素為：pH=9.0，60℃水浴，每份加入6.5mL1.0mol/LCaCl2，考察時間對果膠鈣產量的影響。④CaCl2用量對果膠鈣產量的影響:將由25g桔皮提取得到的果膠提取液調節pH后，均分為6等份，分別加入0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2mol/LCaCl2溶液4.5mL，固定其余各因素為：pH=9.0，60℃水浴3h，考察CaCl2用量對果膠鈣產量的影響。

2)正交試驗設計根據單因素實驗結果，以pH、溫度、時間、CaCl2用量為實驗因素，果膠鈣產量為實驗指標，進行正交試驗，其因素水平見表1(略)。1.4果膠鈣產量果膠鈣產量的計算公式如下：1010()100mVVm果膠鈣產量/%=式中：m1為凍干果膠鈣的質量，g；V0為離心前提取液體積，mL；V1為離心后上清液體積，mL；ρ為離心上清液的可溶性固形物含量，%；m0為干燥桔皮的重量，g。1.5數據處理本實驗數據均為3個平行樣的平均值，采用Excel軟件作圖，利用SPSS17.0對實驗數據進行方差分析。

結果與分析

1)鹽析pH對果膠鈣產量的影響:鹽析pH對桔皮果膠鈣產量得影響如圖1所示。圖1表明，當pH為8.25~8.75時，果膠鈣產量迅速增加；pH=8.75~9.75時，隨著pH的升高，果膠鈣產量增加趨勢變緩，在pH=9.75達到最高；繼續提高pH，產量下降。在一定范圍內pH越高，越有利于果膠鈣形成。其原因應當是在堿性條件下，桔皮中的高甲氧基果膠能夠脫去甲氧基，暴露出更多的羧基陰離子而與陽離子鈣結合，最大限度地使所有半乳糖醛酸鏈的游離羧基與鈣離子絡合形成“蛋箱結構”（圖2，略），進而形成凝膠[11]。有研究表明，在中性或微酸性條件下，高甲氧基果膠容易發生β-消除反應，糖苷鍵斷裂、果膠分子量變小，不利于分子間交聯[12-13]。因此，堿性條件下形成果膠鈣與有關理論是一致的。但是pH過高，果膠脫酯反應更迅速，果膠酯化度降低[14]，這雖然有助于果膠鈣形成，但是得到的果膠的膠凝力降低。所以，初步選定鹽析pH為9.75。

2)鹽析溫度對果膠鈣產量的影響:鹽析溫度對桔皮果膠鈣產量的影響如圖3(略)所示。由圖3可知，隨溫度升高，果膠鈣產量先升后降，溫度過高不利于果膠的鹽析，因此，初步選取鹽析溫度為50℃。該現象不符合溫度越高、分子運動越快而提高提取率的一般規律。這是因為在低溫和堿性介質中，果膠發生皂化反應被脫酯，加鈣離子容易凝膠；溫度較高的堿性條件下，半乳糖醛酸鏈的α-1,4糖苷鍵的斷裂更容易發生。這點與CatherineGarnier等[11]的研究結果一致。為了減少這一情況的發生，鹽析溫度不宜過高。

3)鹽析時間對果膠鈣產量的影響:鹽析時間關系到果膠與鈣離子是否能充分結合，該因素對桔皮果膠鈣產量的影響如圖4(略)所示。圖4表明，鹽析時間在2-10h內，隨著時間的延長，果膠鈣產量呈增長后下降的趨勢，8h時產量最高，因此初步選定鹽析時間為8h。

4)CaCl2用量的影響:氯化鈣用量對果膠鈣產量的影響如圖5(略)所示，圖5表明，果膠鈣產量隨氯化鈣添加量的增加而提高。在果膠溶液中，隨著體系鈣離子濃度的提高，果膠與鈣離子形成越來越多的“蛋箱”結合區，易構成凝膠的三維結構。同時，鈣離子結合兩條果膠分子鏈上的羧基離子，這樣疏水的甲酯基暴露在凝膠體外表面，協助果膠分子間脫水，更有助于果膠鈣結合區的穩定[13,15]，這兩方面的作用使更多的果膠被分離出來。但是，當果膠鏈上與鈣離子的結合區飽和后，再添加鈣離子只是增加了一些微弱的靜電力，對果膠鈣凝膠的貢獻非常小[16]。所以，初步選定氯化鈣用量為9.6g/100g桔皮。

5)正交實驗分析：根據以上單因素實驗得出的條件，設計L9(34)正交試驗以優化提取條件。由于正交設計中沒有空白列，因此實驗誤差只能通過重復實驗獲得[17-18]。實驗結果見表2和表3（略）。根據表2，各因素水平的優劣順序為A3＞A2＞A1，B1＞B3＞B2，C1＞C2＞C3，D1＞D2＞D3，影響因素主次順序為C＞A＞B＞D，確定的最佳組合為A3B1C1D1，即pH為10，鹽析溫度40℃，鹽析時間為6h，氯化鈣用量7.2g/100g桔皮。由表3的方差分析結果可知，pH、溫度、時間三個因素對實驗結果的影響均達到極顯著水平（p＜0.01），CaCl2對實驗結果影響不顯著（p＞0.05）。驗證實驗得果膠鈣的產量為19.67%，優于正交實驗中的9組實驗最高值（17.60%），說明優化后的組合為最佳組合。