第5期(总第208期) 2010年5月农产品加工·学刊
Academic Periodical of Farm Products Processing No.5May.
文章编号：1671-9646(2010) 05-0061-03
食品添加剂果胶的研究进展
李敏1，李拖平2，赵中胜2，王淑华2，贾友峰2
1. 沈阳红梅生物科技有限公司，辽宁沈阳110026；2. 辽宁大学食品科学系，辽宁沈阳110036（）
摘要：果胶是以半乳糖醛酸为基本构成单位的高分子多糖，其基本结构分为半乳糖醛酸富集的平滑型区域和中性糖
富集的分枝型区域。果胶由于独特的理化性质及多样的生理功能，在食品、化工、医药等领域被广泛应用。对近年来果胶的化学构造特征及其功能特性与应用的研究进展作了较为系统的分析与综述。关键词：果胶；构造；功能；鼠李半乳糖醛苷I ；鼠李半乳糖醛苷II 中图分类号：TS202.3文献标志码：A doi ：10.3969/jissn.1671-9646(X).2010.05.018
Research Advances on Pectin of Food Additives
Li M in 1，Li Tuoping 2，Zhao Zhongsheng 2，Wang Shuhua 2，Jia Youfeng 2
1. Shenyang Hongmei Biotechnology Co. ，Ltd ，Shenyang ，Liaoning 110026，China ；（
2. Department of Food Science ，Liaoning University ，Shenyang ，Liaoning 110036，China ）
Abstract ：Pectin is one of important plant cell wall polysaccharide and it has two basic structural regions ，a smooth region and a hairy region. Pectin has been widely used in some fields such as food ，chemical and medical industry due to its physicochemical properties and biological functionalities. In this paper ，structure ，functionalities and the utilizations of pectin were summarized.
Key words ：pectin ；structure ；function ；rhamnogalacturonan-I ；rhamnogalacturonan-II
果胶由于独特的理化性质以及多样的生理功能，越来越受到消费者与生产者的高度重视，我国及世界市场对果胶的需求量也在不断增加。近年来，随着现代分析手段的提高，以及食品科学、植物科学和生命科学研究的进步，有关果胶构造与功能的研究取得了一系列新的进展。本文就目前国内外关于果胶的功能与性质的研究进展进行了综述。1
果胶化学构造的研究进展
果胶是以α-1,4结合的半乳糖醛酸为基本结构的链状聚合物。在植物体中，这一聚合物以3个半乳糖醛酸为一个基本单位而卷曲为单螺旋构象。大分子果胶之所以具有很强的吸附能力与胶凝作用，可能与螺旋状的空间构造及一些二价阳离子在这些螺旋状分子之间的架桥作用有关。
果胶分子根据糖组成及其结合样式的不同，可分为2个区域，即半乳糖醛酸富集的平滑区（smooth region hairy region ）与中性糖富集的分枝区（）[1]。分枝区域中由于构成糖及其结合样式的不同，分为鼠李
RG-）I 和鼠李半乳糖醛酸聚糖II 半乳糖醛酸聚糖I （
RG-II （）2种结构[2]。习惯上，把半乳糖醛酸富集的
HGA 区域也叫作同半乳糖醛酸聚糖（）。HGA 是半乳
糖醛酸经α-(1→4) 结合的、结构比较单一的聚合物，
聚合度一般为100~200[3]，这也是果胶最基本的分子结构。其聚合物中部分半乳糖醛酸的C-6位又可被甲酯化，同时，不常见的从甜菜与马铃薯块茎中得到的果胶，其HGA 半乳糖醛酸的C-2或C-3位也可被部分的乙酰酯化[4]。HGA 的另一结构特征是分子中半乳糖醛酸的C-3位被木糖所取代而形成木半乳糖醛
XGA 酸聚糖（）[5]，这也是人们通常所认识的植物细
胞壁多糖结构特征的一个重要组成部分。
RG-I 的主要结构特征是半乳糖醛酸与鼠李糖经α-1,2结合而形成分子的主链，在鼠李糖的C-4位上又有以阿拉伯糖（α-Araf ）、半乳糖（β-Galp ）等中性糖而形成的支链（有Arabinan ，Galactan ，Arabinogalantan 三种基本构造形式）[6]。关于RG-I 在植物细胞壁中的作用目前研究不多，它也许是半乳糖醛酸聚糖的骨骼构造发生改变的一个生物合成控制开关，其结构的改变与植物的生长与发育有关[7]。
RG-II 主要的构造特征是至少7个以上α-1,4结合的半乳糖醛酸为一个重复单位构成其主链，而在半乳糖醛酸的C-2或C-3位上又含有4条由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖、海藻糖以及一些稀少糖类（如芹菜糖，3-deoxy-D-lyxo-2-heptulosonic
收稿日期：2010-01-11作者简介：李敏（1969-），女，辽宁人，工程师，硕士，研究方向：食品添加剂。
62··农产品加工·学刊2010年第5
期
acid, 3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid 等）组成的结构非常复杂的侧链[8]。在植物体中，RG-II 常以侧链上的芹菜糖为介质通过硼酸以酯化联结borate-diol diester （）的二聚体形式存在[9]。据说这种存在形式对高等植物的生长非常重要。
果胶分子的结构特征[10]见图1。
目前，没有足够的证据来说明HGA ，RG-I ，RG-II 这3种结构在果胶分子中的分布状态。2
果胶的食品学性质与应用
凝胶化作用是果胶性质的一大特点。在一定条件下，果胶分子间可以交链成一种网状结构，水和可溶性固性物被封入其网目之中，从而完成凝胶作用。果胶的化学构造、pH 值、温度、糖、钙离子等许多因素，影响着果胶的凝胶作用与凝胶强度。果胶根据酯
HM LM 化度的不同有高酯果胶（）与低酯果胶（）之
分。甲酯化程度是影响果胶流变学性质的重要因素，同时也决定着果胶的应用途径。
果胶的性质与用途[11]见表1。
由表1可知，不同甲酯化度果胶的凝胶化能力不尽相同，即使相同甲酯化度的果胶，如果甲氧基在果
表1
分类
类型
酯化度/%
果胶的性质与用途
凝胶化温度
θ/℃
主要用途
果酱，果冻（充填时间短或凝胶化温度
凝胶化所需最低
可溶性固形物含量
/%
55
速凝
高酯果胶
72~8080~95
高），番茄酱，乳制品、果汁饮料等的稳定剂等
果酱，果冻（凝胶时间中，适于连续加工），果汁乳饮料或果汁饮料等的稳定剂等
果酱，果冻（充填时间长或凝胶化温度低），蛋糕乳脂、蛋白乳液等的稳定剂等
中速慢凝
65~7254~6545~55
5555
70~8060~65
中酯果胶
酸脱酯型（凝胶要
求Ca 2+）碱脱酯型（凝胶对2+
Ca 要求不严格）
性质介于HM 与LM 之间，具有Ca 2+感受性。作为增黏稳定剂或胶凝剂可单独或与其他糊料并用
00
热可逆性热可逆性
低糖果酱，含乳果冻，番茄酱、布丁、蛋糕、乳制品、甜点酱、冰果等的稳定剂等
低糖果酱，热可逆性面包果酱，各种果冻，巧克力浆、吐司等
20~4020~40
低酯果胶
胶分子中的分布状态不同，所形成凝胶的流变学性质
也不相同，如柠檬果胶经脱酯化处理调制的甲酯化度几乎相同但甲氧基分布状态不同的2种果胶，其流变学性质完全不同。
果胶的构造与其凝胶性质的关系[10]见图2。
由图2可知，P41凝胶脆而易碎，而F43具有良好的塑性。
增黏与稳定化作用也是果胶重要的食品学性质。其中作为酸性乳饮料的稳定剂是果胶在食品工业中的主要用途之一。乳蛋白的主要成分酪蛋白在pH 值4.0的酸性领域易发生凝集而产生沉淀。酸性乳饮料中加入果胶后，由于果胶分子与酪蛋白之间的静电作用，使得果胶分子吸附在酪蛋白胶束上而起到稳定酸性乳的作用。这一稳定化作用的效果也与果胶的种类、分子的甲酯化程度及甲氧基的分布状态有关。
2010年第5期
李敏，等：食品添加剂果胶的研究进展63··
3果胶的生理功能与应用
[6]
果胶是一种很好的水溶性食物纤维。利用其食物
纤维功能可作为整肠或减肥[12]的健康食品材料，应用于生产功能食品。果胶经口摄取可以降低血液中胆固醇与肝脏中脂肪的含量[13]。果胶由于其大分子空间构象所具有的吸附能力及其离子特性，作为肠道的机能调节剂或排除毒素、抗病毒[14]等治疗药品。在一些抗原制剂中添加果胶可以促进动物体中抗体的形成[15]。果胶也可刺激人体或动物肉芽组织的形成，同时又起着杀菌作用而促进伤口愈合。把果胶添加于一些特殊的酶制剂或医药品中，可以延缓这些物质在机体内活性的衰减[16]。这些特性有望使果胶在医药领域得到广泛的应用。另外，果胶寡糖可促进烟叶组织培养的形态形成[17]与植物幼苗和幼根的伸长[18]，此性质有望使果胶作为一种绿色的植物生长调节剂应用到植物组织培养或植物细胞工程之中。笔者对山楂与柠檬果胶分解物的抗菌性进行检测的结果表明，果胶对食品腐败微生物具有很强的抗菌作用，在食品防腐保鲜领域表现出很好的应用前景。4
结语
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
果胶是一种结构非常复杂的多糖。目前我们所认识到的果胶构造还只是从部分植物细胞壁中得到的信息，随着分析化学与植物化学等学科的发展，其构造的多样性与分子全貌将会得到进一步的认识，随之将推动果胶在轻化、食品或医药等领域的应用。另一方面，目前很多研究表明，果胶及其分解物对人体结肠癌细胞的死亡具有诱导作用。果胶分子中的一些中性糖侧链也具有很强的抗癌活性。相信随着生命科学与食品加工技术的发展，果胶的潜在功能特性与应用方式也将会被进一步的开发出来。参考文献：
[1]
Ridley B L ，O'Neill M A ，Mohnen D. Pectins ：structure ，biosynthesis ，and oligogalacturonide-related signaling [J]. Phytochemistry ，2001，57：929-967.
P érez S ，Mazeau K ，Penhoat C H. The Three-Dimensional Structure of the Pectic Polysaccharides [J]. Plant Physiol. Biochem ，2000，38：37-55.
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Ishii T. O-Acetylated oligosaccharides from pectins of potato tuber cells [J]. Plant Physiol ，1997，113：1265-1272. Le Goff A ，Renard C M G C ，Bonnin E ，et al. Ectraction ，
[12]
[13]
[14]
[15]
[16][17]
[2]
[3]
[18]
[4][5]
purification and chemical characterization of xylogalacturo －nans from pea hulls [J]. Carbohydr Res ，2001，45：325-334.
Oomen R J F J ，Doeswijk-Voragen C H L ，Bush M S ，et al. In muro fragmentation of the rhamnogalacturonan I backbone in potato （Solanum tuberosum ）results in a reduction and re -location of the galactan and arabinan side chains and abnormal periderm development [J]. Plant J ，2002，30：403-413.
Darvill A G ，McNeil M ，Albersheim P. Structure of plant cell walls. VIII. A new pectic polysaccharide [J]. Plant Physiol ，1978，62：418-422.
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William G T W ，Knox J P ，Mikkelsenc J D. Pectin ：new insights into an old polymer are starting to gel [J]. Trends Food Sci Technol ，2006，17：97-104.
Hayashi Y ，Hoshino T. Use of pectin for fruit contaning processed food products [J]. Foods Food ingredients J Jpn ，2003，11：903-913.
Tazawa K ，Okami H ，Kazaharu K ，et al. Inhibitory effects and fuctions of apple pectin on colon carcinogenesis and scavenging activity [J]. IGAKU NO AYUMI ，2003，204：85-90.
Vergara-Jimenez M ，Furr H ，Fernandez M L. Pectin and psyllium decrease the susceptibility of LDL to oxidation in guinea pigs [J]. J Nutr Biochem ，1999，10：118-24. Inoue K ，Rinat SM ，Makino K. Simple method for removing lead ion using orange juice residue [J]. J Jap soc waste management experts ，2002，13：216-222.
Sakurai M H ，Matsumoto T ，Kiyohara H ，et al. B -cell proliferation activity of pectic polysaccharide from a medicinal herb ，the roots of Bupleurum falcatum L. and its structural requirement [J]. Immunology ，1999，97：540-547.
Sande S A. Pectin -based oral drug delivery to the colon [J]. Expert Opin Drug Deliv ，2005，2：441-50.
Van K T T ，Toubart P ，Cousson A ，et al. Manipulation of the morphogenetic pathways of tobacco explants by oligosaccharins [J]. Nature ，1985，314：615-617.
Suzuki T ，Tomita -Yokotani K ，Yoshida S ，et al. Preparation and Isolation of Oligogalacturonic Acids and Their Biological Effects in Cockscomb （Celosia argentea L. ）Seedlings [J]. J Plant Growth Regul ，2002，21：209-215.
第5期(总第208期) 2010年5月农产品加工·学刊
Academic Periodical of Farm Products Processing No.5May.
文章编号：1671-9646(2010) 05-0061-03
食品添加剂果胶的研究进展
李敏1，李拖平2，赵中胜2，王淑华2，贾友峰2
1. 沈阳红梅生物科技有限公司，辽宁沈阳110026；2. 辽宁大学食品科学系，辽宁沈阳110036（）
摘要：果胶是以半乳糖醛酸为基本构成单位的高分子多糖，其基本结构分为半乳糖醛酸富集的平滑型区域和中性糖
富集的分枝型区域。果胶由于独特的理化性质及多样的生理功能，在食品、化工、医药等领域被广泛应用。对近年来果胶的化学构造特征及其功能特性与应用的研究进展作了较为系统的分析与综述。关键词：果胶；构造；功能；鼠李半乳糖醛苷I ；鼠李半乳糖醛苷II 中图分类号：TS202.3文献标志码：A doi ：10.3969/jissn.1671-9646(X).2010.05.018
Research Advances on Pectin of Food Additives
Li M in 1，Li Tuoping 2，Zhao Zhongsheng 2，Wang Shuhua 2，Jia Youfeng 2
1. Shenyang Hongmei Biotechnology Co. ，Ltd ，Shenyang ，Liaoning 110026，China ；（
2. Department of Food Science ，Liaoning University ，Shenyang ，Liaoning 110036，China ）
Abstract ：Pectin is one of important plant cell wall polysaccharide and it has two basic structural regions ，a smooth region and a hairy region. Pectin has been widely used in some fields such as food ，chemical and medical industry due to its physicochemical properties and biological functionalities. In this paper ，structure ，functionalities and the utilizations of pectin were summarized.
Key words ：pectin ；structure ；function ；rhamnogalacturonan-I ；rhamnogalacturonan-II
果胶由于独特的理化性质以及多样的生理功能，越来越受到消费者与生产者的高度重视，我国及世界市场对果胶的需求量也在不断增加。近年来，随着现代分析手段的提高，以及食品科学、植物科学和生命科学研究的进步，有关果胶构造与功能的研究取得了一系列新的进展。本文就目前国内外关于果胶的功能与性质的研究进展进行了综述。1
果胶化学构造的研究进展
果胶是以α-1,4结合的半乳糖醛酸为基本结构的链状聚合物。在植物体中，这一聚合物以3个半乳糖醛酸为一个基本单位而卷曲为单螺旋构象。大分子果胶之所以具有很强的吸附能力与胶凝作用，可能与螺旋状的空间构造及一些二价阳离子在这些螺旋状分子之间的架桥作用有关。
果胶分子根据糖组成及其结合样式的不同，可分为2个区域，即半乳糖醛酸富集的平滑区（smooth region hairy region ）与中性糖富集的分枝区（）[1]。分枝区域中由于构成糖及其结合样式的不同，分为鼠李
RG-）I 和鼠李半乳糖醛酸聚糖II 半乳糖醛酸聚糖I （
RG-II （）2种结构[2]。习惯上，把半乳糖醛酸富集的
HGA 区域也叫作同半乳糖醛酸聚糖（）。HGA 是半乳
糖醛酸经α-(1→4) 结合的、结构比较单一的聚合物，
聚合度一般为100~200[3]，这也是果胶最基本的分子结构。其聚合物中部分半乳糖醛酸的C-6位又可被甲酯化，同时，不常见的从甜菜与马铃薯块茎中得到的果胶，其HGA 半乳糖醛酸的C-2或C-3位也可被部分的乙酰酯化[4]。HGA 的另一结构特征是分子中半乳糖醛酸的C-3位被木糖所取代而形成木半乳糖醛
XGA 酸聚糖（）[5]，这也是人们通常所认识的植物细
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RG-I 的主要结构特征是半乳糖醛酸与鼠李糖经α-1,2结合而形成分子的主链，在鼠李糖的C-4位上又有以阿拉伯糖（α-Araf ）、半乳糖（β-Galp ）等中性糖而形成的支链（有Arabinan ，Galactan ，Arabinogalantan 三种基本构造形式）[6]。关于RG-I 在植物细胞壁中的作用目前研究不多，它也许是半乳糖醛酸聚糖的骨骼构造发生改变的一个生物合成控制开关，其结构的改变与植物的生长与发育有关[7]。
RG-II 主要的构造特征是至少7个以上α-1,4结合的半乳糖醛酸为一个重复单位构成其主链，而在半乳糖醛酸的C-2或C-3位上又含有4条由阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、甘露糖、海藻糖以及一些稀少糖类（如芹菜糖，3-deoxy-D-lyxo-2-heptulosonic
收稿日期：2010-01-11作者简介：李敏（1969-），女，辽宁人，工程师，硕士，研究方向：食品添加剂。
62··农产品加工·学刊2010年第5
期
acid, 3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid 等）组成的结构非常复杂的侧链[8]。在植物体中，RG-II 常以侧链上的芹菜糖为介质通过硼酸以酯化联结borate-diol diester （）的二聚体形式存在[9]。据说这种存在形式对高等植物的生长非常重要。
果胶分子的结构特征[10]见图1。
目前，没有足够的证据来说明HGA ，RG-I ，RG-II 这3种结构在果胶分子中的分布状态。2
果胶的食品学性质与应用
凝胶化作用是果胶性质的一大特点。在一定条件下，果胶分子间可以交链成一种网状结构，水和可溶性固性物被封入其网目之中，从而完成凝胶作用。果胶的化学构造、pH 值、温度、糖、钙离子等许多因素，影响着果胶的凝胶作用与凝胶强度。果胶根据酯
HM LM 化度的不同有高酯果胶（）与低酯果胶（）之
分。甲酯化程度是影响果胶流变学性质的重要因素，同时也决定着果胶的应用途径。
果胶的性质与用途[11]见表1。
由表1可知，不同甲酯化度果胶的凝胶化能力不尽相同，即使相同甲酯化度的果胶，如果甲氧基在果
表1
分类
类型
酯化度/%
果胶的性质与用途
凝胶化温度
θ/℃
主要用途
果酱，果冻（充填时间短或凝胶化温度
凝胶化所需最低
可溶性固形物含量
/%
55
速凝
高酯果胶
72~8080~95
高），番茄酱，乳制品、果汁饮料等的稳定剂等
果酱，果冻（凝胶时间中，适于连续加工），果汁乳饮料或果汁饮料等的稳定剂等
果酱，果冻（充填时间长或凝胶化温度低），蛋糕乳脂、蛋白乳液等的稳定剂等
中速慢凝
65~7254~6545~55
5555
70~8060~65
中酯果胶
酸脱酯型（凝胶要
求Ca 2+）碱脱酯型（凝胶对2+
Ca 要求不严格）
性质介于HM 与LM 之间，具有Ca 2+感受性。作为增黏稳定剂或胶凝剂可单独或与其他糊料并用
00
热可逆性热可逆性
低糖果酱，含乳果冻，番茄酱、布丁、蛋糕、乳制品、甜点酱、冰果等的稳定剂等
低糖果酱，热可逆性面包果酱，各种果冻，巧克力浆、吐司等
20~4020~40
低酯果胶
胶分子中的分布状态不同，所形成凝胶的流变学性质
也不相同，如柠檬果胶经脱酯化处理调制的甲酯化度几乎相同但甲氧基分布状态不同的2种果胶，其流变学性质完全不同。
果胶的构造与其凝胶性质的关系[10]见图2。
由图2可知，P41凝胶脆而易碎，而F43具有良好的塑性。
增黏与稳定化作用也是果胶重要的食品学性质。其中作为酸性乳饮料的稳定剂是果胶在食品工业中的主要用途之一。乳蛋白的主要成分酪蛋白在pH 值4.0的酸性领域易发生凝集而产生沉淀。酸性乳饮料中加入果胶后，由于果胶分子与酪蛋白之间的静电作用，使得果胶分子吸附在酪蛋白胶束上而起到稳定酸性乳的作用。这一稳定化作用的效果也与果胶的种类、分子的甲酯化程度及甲氧基的分布状态有关。
2010年第5期
李敏，等：食品添加剂果胶的研究进展63··
3果胶的生理功能与应用
[6]
果胶是一种很好的水溶性食物纤维。利用其食物
纤维功能可作为整肠或减肥[12]的健康食品材料，应用于生产功能食品。果胶经口摄取可以降低血液中胆固醇与肝脏中脂肪的含量[13]。果胶由于其大分子空间构象所具有的吸附能力及其离子特性，作为肠道的机能调节剂或排除毒素、抗病毒[14]等治疗药品。在一些抗原制剂中添加果胶可以促进动物体中抗体的形成[15]。果胶也可刺激人体或动物肉芽组织的形成，同时又起着杀菌作用而促进伤口愈合。把果胶添加于一些特殊的酶制剂或医药品中，可以延缓这些物质在机体内活性的衰减[16]。这些特性有望使果胶在医药领域得到广泛的应用。另外，果胶寡糖可促进烟叶组织培养的形态形成[17]与植物幼苗和幼根的伸长[18]，此性质有望使果胶作为一种绿色的植物生长调节剂应用到植物组织培养或植物细胞工程之中。笔者对山楂与柠檬果胶分解物的抗菌性进行检测的结果表明，果胶对食品腐败微生物具有很强的抗菌作用，在食品防腐保鲜领域表现出很好的应用前景。4
结语
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
果胶是一种结构非常复杂的多糖。目前我们所认识到的果胶构造还只是从部分植物细胞壁中得到的信息，随着分析化学与植物化学等学科的发展，其构造的多样性与分子全貌将会得到进一步的认识，随之将推动果胶在轻化、食品或医药等领域的应用。另一方面，目前很多研究表明，果胶及其分解物对人体结肠癌细胞的死亡具有诱导作用。果胶分子中的一些中性糖侧链也具有很强的抗癌活性。相信随着生命科学与食品加工技术的发展，果胶的潜在功能特性与应用方式也将会被进一步的开发出来。参考文献：
[1]
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[12]
[13]
[14]
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[16][17]
[2]
[3]
[18]
[4][5]
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Oomen R J F J ，Doeswijk-Voragen C H L ，Bush M S ，et al. In muro fragmentation of the rhamnogalacturonan I backbone in potato （Solanum tuberosum ）results in a reduction and re -location of the galactan and arabinan side chains and abnormal periderm development [J]. Plant J ，2002，30：403-413.
Darvill A G ，McNeil M ，Albersheim P. Structure of plant cell walls. VIII. A new pectic polysaccharide [J]. Plant Physiol ，1978，62：418-422.
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