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柚子果胶的制备实验
作者：杨德晗 伍晓春
来源：《化学教学》2018年第06期
摘要： 为充分开发利用柚子皮中丰富的果胶资源，实验以柚子皮为原料，利用乙酸和柠檬酸的混合酸液作为果胶提取剂，根据乙醇对果胶的凝聚作用，选择其作为沉淀剂，经水浴、过滤、干燥等步骤制得果胶产品。实验操作简单，所用药品无毒无害，适合农村中学学生就地取材开展课外兴趣实验，在拓宽学生对乙醇物理性质认识的同时培养学生利用化学知识进行课外实践活动的能力。
关键词： 柚子皮； 果胶； 乙醇； 酸解醇沉法； 实验制备
文章编号： 1005-6629（2018）6-0065-03 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 问题的提出
人教版高中《化学2》第三章第三节关于乙醇的描述：“乙醇易挥发，能够溶解多种有机物和无机物，能与水以任意比例互溶”，造成多数学生对乙醇的溶解能力理解狭隘，认为乙醇是优良溶剂，能溶解所有物质，并不知道乙醇可以作沉淀剂，如用于沉淀果胶。通过本实验便可拓宽学生对乙醇物理性质的认识。
柚子多产于我国福建、江西、湖南、广东、广西、浙江、四川等南方地区，素有“天然水果罐头”之称，《本草纲目》记载：“饮食，去肠胃中恶气，解酒毒，治饮酒人口气，不思食口淡，化痰止咳”，但是柚子皮的价值并未被深刻认识到。
从柑橘类果皮果渣中提取果膠一直是重要的果胶来源，特别是柚皮中的果胶含量高且凝胶强度高，是提取果胶的良好原料，但往往作为垃圾被扔掉，造成资源的极大浪费[1]。本实验就地取材从柚皮中提取果胶可启发学生深入认识柚皮的价值，加大对柚皮的综合利用，不仅培养了学生资源再利用的意识，缓解环境污染，还可以让学生直观感受到乙醇作为沉淀剂的用途。本实验方法简单易行，可用于柚子产品的深加工，制得的果胶产品根据纯度市售价每千克200～1000人民币不等，创造高附加值的产品，为贫困地区改善落后现状和因地制宜精准扶贫提供了一条途径。 2 果胶的概述
果胶是一种天然线性高分子化合物，广泛存在于高等植物的细胞壁中，以果皮中含量最多。果胶无毒无害，具有良好的凝胶特性、乳化稳定性和生物可降解性，多用作食品的稳定剂、增稠剂。它还具有抗肿瘤、抗辐射、抗腹泻、调节血糖血脂、吸附重金属、抑制微生物生长等优良特性[2～5]。果胶在纺织工业中可作润滑剂，在电子工业中可作清洗剂，果胶优良的成膜性能也被应用到了制膜工业[6]和日用品工业中[7]。
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3 实验 3.1 仪器及药品
仪器： DF-101B型恒温磁力搅拌器（上海司乐）、DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱（上海捷呈）、BD124S型电子天平（上海京孚）、SHZ-C型循环水式多用真空泵（郑州长城）
药品： 新鲜的柚子皮（市售）、新鲜柠檬（市售）、乙醇（分析纯） 3.2 实验方法
果胶具有一定的水溶性，不溶于乙醇及其他有机溶剂。果胶提取方法主要是先酸水解后乙醇沉淀或金属盐沉淀法[8]。本文采用先酸水解后乙醇沉淀法，依据果胶在稀酸及加热条件下水解成可溶性果胶的实验原理而进行，即用乙酸和柠檬酸的混合液处理柚子皮，使之水解，再用纱布过滤，用乙醇进行沉淀，最后分离，烘干，即得产品。
柚子皮中果胶提取工艺流程： 柚子皮切碎→入水加热至90℃ 10min→清洗→混合酸液调pH→恒温水浴→抽滤→加乙醇→静置→过滤→60℃烘干→称重。 3.3 实验步骤
预处理： 将新鲜柚子皮切成3～5mm大小颗粒，称取15g放入250mL烧杯中，加入60mL水加热到90℃保温10分钟。把柚皮用纱布挤干，用热水漂洗三遍再挤干。
酸水解： 将上述柚皮放入烧杯中加水70mL，滴加混合酸液调pH至3～4，用水浴加热到90℃并保温半小时（期间不断搅拌）。趁热用纱布抽滤，收集滤液。
乙醇沉淀： 滤液冷却后缓缓加入95%乙醇40mL，静置10min，用四层纱布挤压，得到湿果胶。
干燥： 将湿果胶放入表面皿，在60℃烘箱中烘干，制得干果胶。 称重： 用电子天平称量所得的产品，记录数据。 3.4 实验结果
果胶提取量及得率： 用95%的乙醇洗涤烘干后，取适量样品于干燥的白瓷盘中，在自然光线下观察果胶呈淡黄色粉末状，无异味，干燥减量为10%。15g柚皮中可提取果胶2.8650g，得率19.1%。
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3.5 果胶的性状和部分理化指标的测定
首先，将制得的果胶样品0.5g置于清洁干燥的白瓷盘中，自然光线下，观察其色泽和外观，所得果胶外观色泽为淡黄色，组织状态为粉末状固体，符合国家标准中果胶的感官要求[9]。
接着，对果胶的干燥减量指标进行理化测定，按照GB5009.3要求在105℃干燥2小时后，进行称量，减重未超过12%，达到国家标准中对干燥减重指标的要求[9]。
在相同条件下，乙醇浓度越高，提取出的果胶越多。乙醇浓度太低时，几乎提取不出果胶。原果胶充分水解需要一定的时间，开始果胶产量随水浴时间延长而增大，到后面趋于稳定。如果在90℃水解时间越短，则会导致原果胶水解不完全，造成产率偏低；但如果水解时间过长，则可能会使生成的果胶继续水解生成果胶酸，同样使果胶的产率有降低趋势。 4 实验注意事项
（1） 提取果胶必须达到一定的温度，达到90℃时即可获取高产率和很好的表观质量。温度太低，水解度太小，必然产率低且色度较差；而温度太高，水解度也高，同样会造成果胶产率的降低和色度的降低。因此合适的提取温度为90℃。
（2） 用乙醇沉淀果胶时必须快速冷却滤液，这样可以减少因果胶脱脂而受到破坏，又可以减少沉淀剂的用量。应当尽量缩短沉淀到提取之间的时间，因为酸对果胶分子的酯键有破坏作用，随着作用时间的延长，其破坏性增大，结果会使果胶分子量逐渐变小，导致果胶的胶凝度下降，质量变差[10]。
（3） 实验蒸馏后得到的乙醇可以进行回收利用，以降低果胶的制作成本。
（4） 果胶如果用作食品添加剂，还应该按国家标准进行胶凝度、干燥失重、灰分、pH，鉛、砷等重金属指标的检测。
（5） 因柚子皮中钙、镁等离子含量比较高，这些离子对果胶有封闭作用，影响果胶转化为水溶性果胶，同时也因皮中杂质含量高，而影响胶凝度，从而导致提取率较低。 5 结语
柚子皮富含果胶，是制取果胶的理想原料，本文采用的酸解醇沉法，工艺简单，提取果胶纯度高，且乙醇为低沸点溶剂，可将过滤后的乙醇蒸发回收循环利用降低成本。通过实验拓宽并加深了学生对乙醇性质的理解，并促进学生积极将化学知识与实际生产生活相结合，综合利用自然资源创造价值。 参考文献：