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为解决黑胡萝卜渣（BCP）浪费及传统果胶提取问题，研究人员开展微波辅助水热果胶提取（MAPE）研究。结果显示 MAPE 效率高、纯度高。该研究为 BCP 利用及果胶提取提供新方向。
在食品和医药领域，果胶有着广泛的应用，它既可以作为食品添加剂改善食品的质地和稳定性，又在药物制剂中发挥着重要作用。然而，传统的果胶提取方法存在诸多弊端。比如，常规提取过程通常需要使用大量的酸溶液，在高温下长时间提取，这不仅消耗大量的溶剂和能源，还会产生大量的废水，对环境造成较大压力。而且，在提取之前往往需要对原料进行干燥处理，这又增加了额外的成本。
黑胡萝卜作为一种重要的根菜类蔬菜，在加工成汁等产品后，会产生大量的黑胡萝卜渣（BCP）。这些 BCP 通常被当作废弃物处理，或者仅用于动物饲料，这不仅造成了资源的浪费，还带来了环境问题。实际上，BCP 中富含花青素和膳食纤维，是一种极具价值的副产品，从中提取高附加值的成分意义重大。
在此背景下，国外研究人员开展了一项关于从湿黑胡萝卜渣中提取果胶的研究。研究旨在探索一种更高效、环保的果胶提取方法，同时优化提取工艺条件，并对比新方法与传统方法提取的果胶在各项指标上的差异。该研究成果发表在《Food and Humanity》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是微波辅助水热果胶提取（MAPE）技术，利用微波的快速加热和穿透特性，在水作为溶剂的条件下从湿 BCP 中提取果胶；其次采用 Box - Behnken 响应面设计，研究微波功率、提取时间和液固比（LSR）对果胶提取率的影响并优化工艺条件；此外，还运用多种分析方法，如测定总花青素含量（TAC）、果胶提取率、水分、灰分、蛋白质含量、持水能力（WHC）、酯化度（DE）、半乳糖醛酸含量（GalA）以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析等，来对比 MAPE 和传统果胶提取（CPE）所得果胶的性质。
研究结果
- 花青素预提取：对黑胡萝卜渣进行花青素预提取，结果显示初始花青素含量为 11.45±0.37 mg CGE/g 干 BCP，提取后 TAC 含量为 7.15±0.31 mg CGE/g 干 BCP，约 62% db 的花青素得以成功回收。这表明花青素预提取能有效回收 BCP 中的花青素，是提高 BCP 附加值的重要步骤。
- 实验设计与 RSM 建模：通过回归分析研究模型的有效性和拟合度等。建立的模型具有高 F 值（41.86）和极低的 p 值（<0.0001），表明模型高度显著；缺乏拟合检验不显著（p>0.05），且 R2值高达 0.9617，说明模型能准确预测结果。
- 工艺变量对果胶提取的影响：研究发现所有工艺参数对果胶提取率都有显著线性影响。液固比（LSR）是影响提取率的最显著因素，其次是提取时间和微波功率，且各参数的二次效应也显著。从 3D 响应面图可知，随着微波功率、提取时间和 LSR 的增加，果胶提取率先升高后降低。例如，微波功率增加可使细胞壁破裂，提高提取率，但过高功率会导致果胶水解；提取时间延长到约 6.30 min 时提取率增加，之后过长时间会使果胶链分子降解；LSR 增加到 15:1 ml/g 时提取率上升，之后继续增加会因溶剂饱和等原因降低提取率 。
- 优化条件的实验验证：利用回归模型优化得到 MAPE 的最佳工艺条件为微波功率 79 W、提取时间 6.43 min、LSR 15:1 ml/g，此条件下预测提取率为 26.33% db。实验验证得到的实际提取率为 26.29±0.47% db，与预测值接近，证明了模型的有效性和准确性。
- MAPE 与 CPE 提取果胶的理化性质比较
- 提取率：MAPE 提取率（26.29±0.47% db，6.43 min）显著高于 CPE（23.77±0.52% db，90 min），这得益于微波能量的热和非热作用。
- 水分、蛋白质和灰分含量：MAPE 和 CPE 提取的果胶在水分和蛋白质含量上无显著差异，但 MAPE 提取的果胶灰分含量（6.51±0.26% db）显著低于 CPE（14.94±0.08% db），表明 MAPE 提取的果胶纯度更高，凝胶性能更强。
- DE：两种方法提取的果胶均为低甲氧基果胶，但 MAPE 提取的果胶 DE 值（47.50±1.54%）高于 CPE（25±1.83%），这可能是因为 CPE 过程中使用强酸和较长加热时间导致果胶多糖链断裂或去甲基化。
- GalA 含量：MAPE 提取的果胶 GalA 含量（61.34%）显著高于 CPE（46.09%），微波辐照可能使果胶结构中中性糖的键断裂，从而提高了 GalA 含量，GalA 含量高有利于凝胶形成。
- WHC：MAPE 提取的果胶 WHC（0.86±0.15 g 吸收 H2O/g 果胶）优于 CPE（0.57±0.18 g 吸收 H2O/g 果胶），DE 会影响 WHC 进而影响凝胶形成。
- FTIR 分析：FTIR 分析显示，两种方法提取的果胶在主要官能团吸收上具有相似性，都存在羟基、C - H 键、羧酸盐离子、酯羰基等官能团的吸收峰，证实了提取的物质为果胶，且化学结构与之前研究报道相似。
研究结论与讨论
本研究通过微波技术，以水为溶剂从黑胡萝卜渣中提取果胶，并对工艺条件进行优化。结果表明，MAPE 在较短时间内获得了更高的果胶提取率，且提取的果胶纯度更高。虽然不同提取方法对果胶蛋白质含量影响不大，但 MAPE 在其他方面展现出明显优势。该研究为黑胡萝卜渣的资源化利用和果胶提取提供了新的有效途径，在食品和医药行业具有潜在的应用价值，推动了相关领域的发展。
