葡萄皮渣中酒石酸的提取研究

2016-04-07董稼的

中国食品工业 2016年5期

关键词：皮渣渣中酒石酸

董稼的

（甘肃工业职业技术学院化工学院甘肃天水 741025）

葡萄皮渣中酒石酸的提取研究

董稼的

（甘肃工业职业技术学院化工学院甘肃天水 741025）

以酿制葡萄酒废弃物葡萄皮渣为原料，用溶剂提取法，对葡萄皮渣中酒石酸的浸提进行的研究，确定其最佳料液比为1∶3（m∶V，g∶mL），提取温度为78℃，提取时间为5h，pH值为3。浸提研究为开发新的酒石酸资源提供了依据，对葡萄的综合利用有很高的参考价值，并且减少了环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。

葡萄皮渣；酒石酸；提取

作为榨汁和酿酒加工过程的大量副产物葡萄皮渣，主要包括葡萄皮、果梗、种子等，约占葡萄加工量的25%～30%。国外一些葡萄酒产业发达的国家，对葡萄废弃物的研究和利用很重视，从葡萄废弃物中提取有益的物质，包括酚类化合物、酒石酸盐、柠檬酸、葡萄籽油、膳食纤维等，并已应用到食品、医学等行业中，形成了一定的市场规模。

酒石酸即2,3-二羟基丁二酸，是一种用途广泛得多羟基有机酸，为无色半透明晶体或白色细结晶粉末，有酸味，在葡萄中含量约为0.43%～0.74%。常用作食品添加剂（酸味剂、膨化剂），在纺织工业用作感光剂，在医药工业也有广泛的用途。传统上是用氧化法或折分法制备右旋酒石酸，这些制备方法成本较高。对葡萄渣中酒石酸的提取条件进行了优化研究，利用葡萄皮中含有丰富的酒石酸盐来生产酒石酸，不仅成本低，而且得到的酒石酸全为右旋，能大大满足市场的需求，提高经济效益。

1、材料与方法

1.1 材料

葡萄渣：预处理的酒渣（初次压榨、发酵后残渣，较粗糙，可见葡萄皮和葡萄子），葡萄采自甘肃省天水市麦积区社棠镇东山葡萄基地，自酿葡萄酒所分离出的葡萄皮渣。

主要试剂：浓硫酸，碳酸钙，氯化钙。

主要设备：旋转蒸发仪，布氏漏斗，WX-2 真空泵，LXJ-64-01 台式高速离心机，电子天平，热恒温水浴锅等。

1.2 方法

1.2.1 葡萄渣中酒石酸的提取

1）葡萄渣的预处理

将葡萄渣（预处理的酒渣）置于室外风干，粉碎，装入塑料袋中保存备用。

2 ）操作

酒石酸生产工艺流程：葡萄渣→浸泡→加热→分离→清液CaCO3中和→加CaCl2→澄清分离→粗酒石酸钙→加稀硫酸酸解→沉淀→过滤→滤液浓缩→结晶→酒石酸→干燥→称重。

具体操作如下：称取30g葡萄渣粉末（葡萄渣粉末的含水量为5.91%），放入200mL烧杯中，按比例加入0.5mol／L的稀硫酸，调节pH值为4，搅匀，用塑料薄膜封口。将烧杯放入恒温水浴锅中，调节温度为75℃，浸提3h后，趁热用垫有滤纸的布氏漏斗抽滤，得到水溶性酒石酸盐提取液。弃去残渣，将滤液倒入100mL的烧杯中，放入恒温水浴锅中，调节温度到92℃。待滤液温度到达92℃后，在充分搅拌下加入适量的CaCO3进行转化，观察滤液中的转化反应，待反应平稳后加入适量的氯化钙，静置30min。待滤液温度降至室温后，弃去上清液，在充分搅拌下将去离子水倒入沉淀中，搅拌洗涤10min，放置30min后仔细倾去上清液，如此重复3次并过滤后，将沉淀在80℃下迅速烘干。将烘干后的沉淀加入4倍量的去离子水进行搅溶，然后计算加入硫酸的量。将硫酸缓慢加入溶液中，静置4h后进行离心分离。所得上清液即为酒石酸溶液，将酒石酸溶液放入旋转蒸发仪中进行减压浓缩后，进行冷却结晶。次日，将析出的晶体进行称量，计算提取率。

计算公式：应加硫酸溶液的质量（g）＝98.10×酒石酸钙质量/(188.10×硫酸质量分数）；提取率%＝(所得酒石酸质量/30)×100%，其中98.10是硫酸的摩尔浓度值，188.10是酒石酸的摩尔浓度值，30是葡萄渣粉末的质量值。

1.2.2 单因素试验

研究选用预处理的葡萄渣干粉，采用单因素方法研究了pH值、提取时间、料液比、提取温度对酒石酸提取率的影响。每个试验重复3次。工艺参数分别设定如下，在其他条件相同情况下，分别研究了pH值为 2、3、4、5对提取率的影响；提取时间分别为 3、4、5、6h对提取率的影响；料液比（m∶V，g∶mL，下同）分别为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4对提取率的影响；提取温度分别为 70、74、78、82℃ 对提取率的影响。

1.2.3 正交试验设计

在单因素试验的基础上，利用正交试验分析了上述4种因素在3个水平上对葡萄渣中酒石酸提取效果的影响。

2、结果与分析

通过酒石酸提取工艺条件的单因素试验，提取液的pH值为3时酒石酸的提取效果最好，葡萄中的酒石酸在酿酒的过程中容易与葡萄中的钙、钾等离子形成酒石酸盐，而酒石酸盐的溶解度是随着pH值升高而降低的。在78℃下，提取5h得到的酒石酸的量最大。因为在一定的温度条件下，提取时间过短，酒石酸盐不能彻底溶解，故得率较低；如果提取时间过长，会造成浸提液的蒸发，从而减少了酒石酸盐的溶解量。故在一定温度下，酒石酸的提取时间是一定的。料液比为1∶3时酒石酸的提取效果最好。葡萄渣与浸提液混合的比例既要考虑所加浸提液在数量上保证能使溶解出的酒石酸盐充分转移到浸提液中去，实现酒石酸盐与酒渣的分离，这时的料液比应是尽可能大的，又要考虑获得较高浓度的酒石酸盐溶液，以便减少浓缩时间和消耗，这时料液比应是尽可能小的。在78℃时酒石酸的提取效果最好，根据研究，酒石酸氢钾和酒石酸钙的溶解度都随温度的降低而降低。

为了全面考察影响因素，在单因素试验的基础上，选出了影响酒石酸提取的4个因素：提取时间，提取温度，pH值，料液比。设计了四因素三水平3次重复正交试验。

方差分析结果表明，提取时间对酒石酸提取量的影响达到了极显著水平，而提取温度达到了显著水平，而pH值与料液比对酒石酸提取量的影响均未达到显著水平。由表1可以看出，RA＞RD＞RB＞RC，即提取时间对酒石酸提取效果的影响最大，其次是提取温度，而提取液pH值与料液比对提取效果的影响较小，即提取时间对酒石酸提取效果的影响最大，其次是提取温度，而提取液pH值与料液比对提取效果的影响较小。提取最佳条件为料液比1∶3，提取温度78℃，提取时间5h，pH值3。通过上述分析，正交试验的最佳提取条件与单因素试验的最佳提取条件一致。