基于田口方法的菠萝皮果胶提取工艺优化：生物活性成分、功能性特性、能耗以及工艺绿色性评估，以实现可持续的废弃物资源化利用

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Taguchi-based optimization of pectin extraction from pineapple peel: bioactive content, functional properties, energy consumption, and process greenness assessment for sustainable waste valorization

菠萝皮果胶提取工艺优化及绿色性研究：采用Taguchi方法优化时间（120min）、温度（90℃）、溶剂（柠檬酸）和比例（1:15 w/v），显著提升果胶产量至0.77%，降低能耗至24.40 kWh/g，并通过酚类物质（DPPH IC50 1.52-8.58 mg/mL）与自由基清除能力关联分析，验证了绿色提取的可持续价值。

　　

摘要

菠萝加工副产品通常被视为废弃物，但实际上其中含有有价值的成分，例如果胶，果胶是食品工业中广泛使用的一种原料。为了可持续地利用这些废弃物，需要采用绿色提取方法。本研究首次采用田口法（Taguchi method）优化了从菠萝皮中提取果胶的条件，并对提取产物和提取过程的环保性进行了分析。独立参数包括废弃物与溶剂的比例（1:10、1:15、1:20）、提取时间（60分钟、90分钟、120分钟）、温度（70℃、80℃、90℃）以及溶剂类型（无机溶剂与有机溶剂）。最终确定的最佳提取条件为：提取时间120分钟、温度90℃、使用柠檬酸作为溶剂，并保持废弃物与溶剂的比例为1:15（重量比）。在这些条件下，果胶的提取率从0.25%提高到了0.77%，半乳糖醛酸（GalA）的含量从41.22%增加到了80.60%，同时单位果胶的能耗（SEC）从81.28千瓦时降低到了24.40千瓦时。果胶的酯化程度（DE）在40.46%到58.58%之间，且主要为低甲氧基类型的果胶。总酚含量（TPC）的范围为3.68–11.88毫克GAE/克，2,2-二苯基-1-picrylhydrazyl（DPPH）的半最大抑制浓度（IC₅₀）的范围为1.52–8.58毫克/毫升，这表明酚类化合物与自由基清除能力之间存在高度相关性。此外，菠萝皮提取物的持水能力（WHC）在3.98–10.36克/克之间，持油能力（OHC）在1.01–1.46克/克之间，这些数据突显了提取条件在获得具有理想功能特性的果胶过程中的重要性。在最佳条件下进行的工艺环保性分析显示，由于使用了环保的有机溶剂（柠檬酸），整体工艺的环保性提高了39.17%，同时能耗降低了1.14倍，从而有助于实现可持续发展目标7、12和13，即减少能源消耗、实现负责任的生产方式并降低对环境的影响。

图形摘要