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高压蒸汽法提取香蕉皮中果胶与工艺设计.doc

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高压 蒸汽 提取 香蕉 果胶 工艺 设计
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吉林大学学士学位毕业论文本科生毕业论文中文题目 高压蒸汽法提取香蕉皮中的果胶 英文题目 High pressure steam extraction of pectin from banana peel学生姓名夏丽君班级 450904 班学号 45090413学 院 生物与农业工程学院 专 业 食品科学与工程 指导教师 李亚卓 职称 讲 师 吉林大学学士学位毕业论文摘要香蕉味香、富含营养,我国每年对香蕉的消费量极大,于此同时产生了大量废弃香蕉皮,造成了环境的污染和资源的浪费。为此,对香蕉皮进行处理,并从中提取出果胶的试验具有及其深远的意义。本文以新鲜香蕉皮为原料,采用高压蒸汽法并以草酸铵溶液为提取剂,乙醇作为沉淀剂提取果胶,通过控制不同的反应条件进行单因素实验,通过优化设计试验确定最佳提取工艺条件。本文主要研究内容如下:1.通过对单因素试验结果的分析发现:提取时间,乙醇浓度,料液比以及草酸铵浓度等因素对从香蕉皮中果胶的提取率有较大影响,醇沉时间影响较小。提取时间在 21min-23min,乙醇浓度在 90%-100%,料液比为 1:30-1:40 以及草酸铵浓度为 0.6%-1.0%时果胶提取效果较优。2.基于 Box-Behnken 设计,使用响应曲面分析优化得最优提取工艺参数为:提取时间为 23.00min,乙醇浓度为 95.00%,料液比为 1:30.99 以及草酸铵浓度为 0.79%。关键词:香蕉皮 果胶 高压蒸汽法 响应曲面分析 2AbstractBanana is the kind of fruit which is flavor and nutrient-rich. Chinese annual consumption of bananas is enormous. However, the amount of discarded banana peel causing environmental pollution and waste of resources. It is far-reaching significance to extract pectin from the wasted banana peels. In this article, we use fresh banana peel as raw material and choose high pressure steam method with ammonium oxalate solution as an extractant, by optimizing the design, optimization of extraction conditions of pectin. The main research contents are as follows: 1. Based on the single-factors experiments, we found that the fetch time, the concentration of alcohol, solid to liquid ratio, the concentration of ammonium oxalate monohydrate and other factors have greater impact on the rate of extraction of pectin from banana peel,however, alcohol precipitation time is less important. The restructured result will be better when the extraction time is between 21-23 minutes, the ethanol concentrations is between 90%-100%,the solid to liquid ratio is between 1:30-1:40 and the concentration of ammonium oxalate monohydrate is between 0.6%-1.0%.2. Based on Box-Behnken Design, optimizing the restructuring process parameters by using Response Surface Methodology. The results are: the extraction time is 23.00 minutes, the ethanol concentrations is 95.00%, the solid to liquid ratio is 1:30.99 and the concentration of ammonium oxalate monohydrate is 0.79%.Key Words: banana peel pectin high pressure steam method 吉林大学学士学位毕业论文3Surface Methodology 目 录第一章 绪论 .........................................11.1 研究目的和意义 ...............................11.1.1 果胶 ....................................11.1.2 果胶的应用 ..............................11.1.3 研究果胶提取工艺的重要意义 ..............21.2 果胶提取工艺的现状 ...........................31.2.1 酸提取法 ................................31.2.2 超声波提取法 ............................41.2.3 微波提取法 ..............................41.2.4 微生物提取法 ............................51.2.5 草酸铵提取法 ............................51.2.6 高压蒸汽提取法 ..........................61.3 课题研究的主要内容和理论依据 .................641.3.1 课题研究的理论依据 ......................61.3.2 研究的主要内容 ..........................7第二章 高压蒸汽法提取香蕉皮中果胶的单因素试验研究 ...72.1 香蕉皮中果胶的提取工艺 .......................82.1.1 材料的选择 ..............................82.1.2 主要设备 ................................82.1.3 工艺流程 ................................92.1.4 操作要点 ................................92.1.5 果胶提取得率计算 .......................102.2 影响果胶提取率的单因素试验分析 ..............102.2.1 乙醇浓度的单因素试验 ...................102.2.2 提取时间的单因素试验 ...................112.2.3 醇沉时间的单因素试验 ...................132.2.4 料液比的单因素试验 .....................152.2.5 草酸铵浓度的单因素试验 .................172.3 本章小结 ....................................19第三章 基于 BBD 的果胶提取工艺参数的优化 ............203.1Minitab 软件 .................................20吉林大学学士学位毕业论文53.2 响应曲面法 ..................................213.2Box-Behnken 设计方法 .........................223.3 响应曲面设计 ................................223.3.1 创建响应曲面 ...........................233.4 响应曲面优化果胶提取工艺参数 ................243.4.1 提取率的估计回归系数分析 ...............243.4.2 提取率的方差分析 .......................263.4.3 提取率的残差分析 .......................273.4.4 提取率的预测响应 .......................303.5 影响果胶提取率的各因素交互作用分析 ..........313.5.1 料液比与提取时间对果胶提取率的影响 .....313.5.2 草酸铵浓度与料液比对果胶提取率的影响 ...333.5.3 料液比与乙醇浓度对果胶提取率的影响 .....343.6 响应优化 ....................................35第四章 试验展望 ....................................37致 谢 ............................................37参考文献 ...........................................34吉林大学学士学位毕业论文第一章 绪论1.1 研究目的和意义1.1.1 果胶果胶作为一种亲水性植物胶,是由一些中性糖通过 α-1,4 糖苷键与半乳糖醛酸聚合而成的天然高分子化合物为基本结构的多糖类物质。果胶溶液在适宜的条件下能形成凝胶,并部分发生甲氧基化,其主要成分是部分甲酯化的 α(l,4)—D—聚半乳糖醛酸 [1]。部分甲酯化的果胶酸被称为果胶酯酸,是植物细胞间质的重要组成成分,主要存在于(几乎所有)高等植物的细胞壁和细胞内层中。果胶对组织起粘胶和软化的作用,是内部细胞的支撑物质,使各种细胞组织结构坚硬而呈现出固有的形态。一般情况下,果胶的口感各不相同,这是由不同种类的蔬菜和水果的果胶含量以及果胶分子的差异决定的。一般来说,同一株植物的各个部分的果胶含量不同:细胞壁中果胶含量最高;不同植物或同一植物的不同部位,果胶的含量相差很大 [2]。 对于不同种类植物而言,其果胶含量的差异也较大。果胶略带果香味,无异味。通常从柑橘的果皮中萃取果胶,其粗品为白色至淡黄色粉末,这种果胶稍带酸味,形成无味的粘稠溶液,带负电,工业上即可分离,其分子量约 1 万—40 万。果胶不溶于乙醇稀酸和其他有机溶剂,具有极好的凝胶特性和乳化稳定性,加糖和酸后形成半固形胶冻。1.1.2 果胶的应用果胶作为一种新型的纯天然的功能性食品添加剂被广泛应用于果冻、果2酱等食品加工生产以及生物培养基等各种领域。在食品方面用途广泛,可用作增稠剂、胶凝剂、悬浮剂、稳定剂;果胶也可应用于化妆品行业,其对保护皮肤、抗菌止血、防止紫外辐射等都存在一定的功效;果胶还是一种保健产品,不仅能增强胃肠蠕动,使营养更易被人体吸收,还作为药物制剂基质被应用于防治高血压、肥胖症、肠癌等病症且有很好的疗效,是维持身体健康的重要物质。随着近年来研究工作的深入,果胶的用途不断被开发出来,其发展潜力巨大,具有广阔的市场前景 [3]。以下是果胶在一些具体产品中的应用:1.果胶在果酱、果冻的制作中起胶凝作用,使其成品细腻,富有弹性、韧性、感爽滑并增加香味。2.果胶在棒冰、冰淇淋的制作中起乳化稳定作用,能改善质构,使成品口感细腻,滑爽,阻止风味物质和色素的逸出。3.果胶在酸奶,乳酸菌,果汁中起稳定、增稠作用,防止其内溶物沉淀,使口感滑流,可延长制品的保存期,增强制品的天然水果风味。 4.果胶在熔烤食品中主要用于增强热稳定性,保持原有形状完整,具有湿润亮责的外观,增强口感,延长保质期的作用。5.果胶软糖,使软糖晶莹透明,组织平顺光亮,富有弹性,不粘牙,具有天然水果风味,酸甜可口 [4]。1.1.3 研究果胶提取工艺的重要意义根据调查显示,预计全世界果胶的需求量在相当长的时间内仍将以每年l5%的速度增长。我国每年消耗约 1500 吨以上果胶,约 80%依靠进口,需求量与世界平均水平相比呈高速增长趋势 [5]。并且,随着人们对绿色食品理念认识的深入,果胶的提取与应用将受到更多的关注,果胶的研究、开发、生
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