黄水的预处理及成分含量测定研究

朱开宪，赵金松，胡春玲

（1.四川化工职业技术学院，四川泸州646000； 2.四川理工学院，四川自贡643000）

黄水的预处理及成分含量测定研究

朱开宪1，赵金松2，胡春玲1

（1.四川化工职业技术学院，四川泸州646000； 2.四川理工学院，四川自贡643000）

黄水是粮食酒发酵过程中渗于窖池底部的一种黄色液体，含有较多经长期驯化的有益微生物、糖类物质、含氮化合物、酸、酯、醛、酮等风味物质，同时还含有少量的单宁和色素等。研究了直接离心、蒸馏、活性炭过滤和膜过滤等预处理方式对黄水成分的影响。结果表明，直接离心检测的黄水组分最多，能真实反映黄水组分。

黄水； 直接离心； 预处理； 成分检测； 白酒

黄水除富含酸、酯、醛、酮及含氮类化合物外，还有大量的呈香呈味组分，尤其含有的有机酸，可赋予酒体醇厚感，增强酒体的后味。黄水的COD和BOD含量较高，如果不处理就排放会远远超过国家允许的废水排放指标［1］。经过处理后，可应用到白酒的勾兑中，如果将其直接倒掉，既浪费资源，又造成环境污染［2］。

开窖后，从浓香型白酒窖底抽出的黄水，表面上经常漂有稻壳、红粮壳等杂物，下层沉积着部分未被液化的粮食颗粒和其他固形物。若黄水直接用于养窖或底锅，可不需要预处理。若用于制取酯化液，为便于萃取工序的处理，则应通过预处理方式［3］。因为黄水的固形物含量较高，在超临界萃取中一些固体杂质容易残留在萃取柱中，给超临界萃取柱中杂质的清理操作带来不便，同时也使得超临界萃取的效率下降，所以在萃取前需要对黄水进行预处理。

1　材料与方法

1.1样品和试剂

黄水取自国内某知名酒厂，取样时间为2015年5月15日，试剂为分析纯，购于成都某化学试剂厂。

1.2主要仪器设备

气相色谱仪，安捷伦7890；离心机，GL-20G-C型，上海安亭科学仪器有限公司；电热恒温箱，上海一恒；721分光光度计，上海元析；TG326型分析天平，上海元析。

1.3实验方法

1.3.1黄水预处理方法

常用预处理方法通常有直接离心、CTAB处理、蒸馏、活性炭过滤和膜过滤5种方式。直接离心法，要求将其以10000 r/min离心4 min；CTAB处理要求加入10 mL含量为5%的CTAB试剂，摇匀反应30 min；蒸馏处理是加入旋转蒸馏仪的蒸馏烧瓶中，设定水浴加热温度为85℃，蒸馏15 min后，获得蒸馏后黄水样品冷藏备用；过滤处理，是将20 mL新鲜黄水，用一次性过滤膜过滤，收集滤液备用；活性炭处理即加入10 g活性炭处理30 min，冷藏备用。为了比较预处理方法的影响，实验中取60 mL黄水，分别用上述5种方法对黄水进行预处理。

1.3.2黄水微量成分检测方法

HP-INNOWax交联石英毛细管柱（30 m×0.32 mm× 0.25 μm），柱流量：1 mL/min，分流比：10∶1，进样口温度：250℃，检测器温度：280℃。柱温条件：初始温度50℃，维持4 min，再以5℃/min升到80℃，维持10 min，再以20℃/min升到200℃，维持10 min，进样量：1 μL。

电离方式：EI源，电离电压：70 eV，离子源温度：230℃，接口温度：260℃，检测器电压：1.27 kV，质量范围：20～450。

2　结果与分析

2.1黄水预处理结果分析

采用上述的直接离心、蒸馏等5种方法分别对黄水进行预处理后进行分析测试，结果见图1。通过测定处理后黄水的吸光度，可看出黄水的澄清效果。吸光度越小，液体中大分子物质含量越少；透光率越高，溶液越清澈。

图1　不同预处理方式对黄水中具有紫外吸收物质的去除效果比较

由图1可知，CTAB处理、直接离心和活性炭吸附对吸收峰在400～900 nm的物质具有较明显的去除效果，过滤方法对黄水中物质去除效果较差。虽然CTAB在黄水预处理过程中可以起到去除杂质的效果，但其价格昂贵，且CTAB可以吸附的物质较多，可能对黄水成分检测的影响较大。

2.2黄水中的微量成分分析

国标GB/T 10345—2007推荐使用FFAP、PEG、毛细管柱或DNP、GDX102填充柱，但针对黄水这方面的报道较少［4］。本研究所采用的CPWAX 57 CB毛细管柱，柱长50 m。

分流比和进样量对于组分的定量和分离有较大的影响，出峰保留值的变化会影响定量结果的准确性。我们对不同分流比和进样量进行了对比试验，最后优化出了分流比为20∶1时，进样量为1 μL，乙缩醛与乙酸乙酯可基本分离，甲醇峰明显（见图2）。

图2　混合标样在气相色谱上的分离色谱图

由图2可以看出，经过优化后的方法得到的微量组分的峰分离效果很好，峰形基本对称、无拖尾现象。

为了测定该方法的准确性，我们进行了加标测定，即在已知浓度的样品中添加标准溶液进行测定，各组分的回收率在94.3%～100.3%之间，证明本方法的测定结果准确可靠，可满足测定要求。

由于黄水样品中有些成分含量较低且成分较多，为减少误差，对同一样品在相同条件下重复测定6次。结果见表1，几种组分的变异系数均小于5%，表明该方法有较好的精度。

表1　部分组分的测试精度（n=6）　（g/L）

通过对黄水的色谱分析，发现黄水中有机物种类很多，分析出主要组分共24种（表2）。其中酸含量较高，尤其是乳酸的含量。所以这些有益成分不仅可以应用在养窖、护窖、培养人工窖泥等方面，还可以用于制作功能调味液。通过某些有效手段还可以提取黄水中的酸类、酯类等风味物质，或者通过其他浓缩的方法来提取酸酯以外的其他组分。

表2　黄水中的主要微量成分含量

由表2可知，黄水中含有的醇、醛、酸、酯类物质是白酒酿造过程中的窖内发酵产物，种类特别丰富，是构成白酒风味的重要呈香呈味物质，具有重要的应用和研究开发价值。

2.3不同预处理对黄水气相色谱检测结果的影响

处理好的黄水，按上述方法进行上机检测。结果见图3、图4、图5及表3。由此结果可知，不同预处理方法中采用蒸馏处理的出峰数最少，出峰不完全。由表1可知，不同预处理方法中活性炭吸附和蒸馏都只能检测到15种组分。蒸馏处理不能检测乙醛、乙酸乙酯、正己醇，但检测的丁酸乙酯含量明显高于另外3种预处理方式。采用活性炭处理方法不能检测到异丁醇的含量；而采用直接离心法检测的戊酸乙酯明显高于其他预处理方式。

图3　黄水经蒸馏处理后的色谱图

蒸馏处理的黄水，即是将黄水直接加热蒸馏，如图3所示，检测到了2种酸、7种醇和8种酯，但没有检测到醛类物质，可以看出蒸馏的处理方法对黄水中醛类和酸类敏感度较低。由于该处理方法能检测出的黄水组分较少，特别是不能检测出白酒四大酯中的乳酸乙酯和丁酸乙酯，无法真实反映黄水组分，因此，不宜用此方法来对黄水进行预处理。利用此法可回收黄水中的酒精及少量低沸点酸、酯，但馏出液中黄水的苦、怪、杂味无法除去，不能直接利用。

图4　黄水经活性炭处理后的气相色谱图

由图4可知，经活性炭处理的黄水，可检测到7种酯、4种醇、4种酸和1种醛。该预处理后可以检测到庚酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、丁酸及醇类物质，含量少于其他处理方法，可能由于活性炭对上述物质有一定吸附作用，因此，活性炭吸附不适宜黄水预处理。选择吸附剂，除了活性炭，还有其他方式，如明胶、纤维素、淀粉、海藻酸钠等都可对黄水进行处理，可去除黄水中的浑浊物和苦杂味，去除黄水的颜色，但处理效果不理想，且黄水中酒的风味物质也会有所损失。

图5　黄水经直接离心后的色谱图

表3　不同预处理黄水可检测的组分及其含量　（g/L）

直接离心方法可以检测到1种醛、4种酸、5种醇和7种酯，如图5所示，可检测的风味组分是4种预处理方法中最多的，且检测到的乙酸和戊酸乙酯含量明显高于采用活性炭和蒸馏2种方法（见表3），该方法对醛类物质、酸类及酯类的灵敏度都较高。由此可知，黄水采用直接离心的方法处理，处理效果较好，此结果与张岩等［5］的研究结论类似。

3　结论

采用固定相为CPWAX 57 CB交联石英毛细管柱能够检测出黄水中的主要组分，分流比为20∶1时，进样量为1 μL，回收率在94.3%～100.3%之间，证明该方法的测定结果准确可靠，可满足测定要求。

5种预处理方法中，CTAB处理、直接离心和活性炭吸附对黄水色素具有较明显的效果，过滤方法去除效果最差。CTAB方法处理价格太贵，其吸附性较强，可能对黄水成分检测影响较大。直接离心、活性炭吸附和蒸馏方法对黄水进行预处理，色谱检测结果表明，直接离心检测的黄水组分最多，为17种，能较真实反映黄水组分。

［1］杨瑞，周江.白酒生产副产物黄水及其开发利用现状［J］.酿酒科技，2008（3）：90-92.

［2］封明振，张国杰，王贤.浓香型曲酒生产副产物的综合利用［J］.酿酒科技，1999（2）：72-73.

［3］张晓磊，史潜玉，王化斌，等.白酒酿造副产物黄水中挥发性化合物的研究［J］.酿酒，2010（2）：41-43.

［4］王延云，胡强，李超豪，等.气相色谱测定白酒中乙酸乙酯含量的方法［J］.食品研究与开发，2013（6）：91-93.

［5］张岩，陈茂彬，徐前景，等.预处理方法对黄水气相色谱分析的影响［J］.酿酒科技，2009（4）：105-107.

The Pretreatment of Yellow Water and the Measurement of Its Components

ZHU Kaixian1，ZHAO Jinsong2and HU Chunling1
（1.Sichuan Vocational College of Chemical Technology，Luzhou，Sichuan 646000；2.Sichuan University of Science&Engineering，Zigong，Sichuan 643000，China）

Yellow water is the yellow fluid at the bottom of the pits seeped in liquor fermentation process.It contains lots of long-term domesticated beneficial microbes，sugars，nitrogen-containing compounds，acids，esters，aldehydes，ketenes and other flavoring compounds.Meanwhile，it also contains small amount of tannins and pigments.In this paper，the effects of different pretreatment methods including direct centrifugation，distillation，filtration with activated carbon，and membrane filtration on the detection rates of yellow water components were investigated.The results showed that，more components could be detected in yellow water by direct centrifugation，which could accurately reflect the real status of yellow water components.

yellow water；direct centrifugation；pretreatment；component detection；Baijiu

TS262.3；TS261.4；X797

A

1001-9286（2016）08-0105-03

10.13746/j.njkj.2016079

2016-03-09

朱开宪（1984-），女，四川成都人，讲师，主要从事化学工艺及提取技术的科研和教学研究工作。

优先数字出版时间：2016-05-12；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1555.009.html。