酿酒葡萄渣粕原花青素提取工艺研究

姚可及(沈阳工学院生命工程学院生物工程专业，辽宁 沈阳 251699)

0 引言

原花青素广泛存在于植物的皮、核以及种子之中，是一大类多酚化合物的总称。研究表明，原花青素抗氧化作用明显，在人体内经过充分氧化之后可使人体清除自由基的能力得到极大提升，还可以起到降血压、降血脂等重要作用。其抗氧化作用明显，在人体内氧化后清除自由基的能力是VC的20倍，是VE的50倍，同时，具有降低血压、降低血脂的作用。因此，原花青素在医药产品、保健品、化妆品以及食品业中广泛应用。如何发现和萃取原花青素成为重要的研究课题。葡萄在酿酒过程中，其种子和皮占到总加工量的15%～20%，弃之无用，大多数用于饲养、肥料等，造成环境污染以及浪费行为。但针对酿酒葡萄后渣粕的研究发现，其原花青素含量极高，普遍超过其他果类食物[1]。因此，采用先进的工艺萃取原花青素，将具有很好的经济效益和环境效益。

1 原花青素提取的材料和方法

我国幅员辽阔、地大物博，在葡萄酒行业的兴起和发展过程中有着得天独厚的地域条件，像我国的宁夏、河北、山东、甘肃等多地在葡萄酒行业的发展中均有着极为显著的地理优势，上述各地区将葡萄酒行业作为了当地的主打经济行业。随着我国各地葡萄酒企业的不断兴起和发展，我国的年葡萄酒产量不断得到提升，因此伴随着葡萄酒行业的发展而产生的巨量渣粕问题也逐渐显露出来。渣粕的主要成分是酿酒过程中产生的大量葡萄籽和葡萄皮，其可以占到葡萄架工数量的五分之一之多，传统形式下的酿酒工艺，会将渣粕当做废物进行废弃或者作为肥料和饲料进行一定的加工，这样的处理方式使得渣粕中的资源产生了浪费，同时还对自然生态环境造成了破坏。现针对葡萄酒行业在酿酒过程中产生的渣粕萃余物质进行再次有效物质的提取试验为研究方向，进行原花青素提取试验的工艺分析和研究。以单因素试验作为基础，通过正交试验方法，将原花青素的提取获得率以及相关含量作为实验的综合性考察数据指标，同时对试验中回流提取相关工艺进行优化选择，经分析研究得出原花青素溶剂在回流提取过程中的最佳参数[2]。

1.1 材料与试剂

试验过程中所需要的材料就是葡萄酒酿制过程中产生的葡萄渣粕。试验过程中所用到的试剂为原花青素的标准产品，主要有：甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、盐酸、香草醛等，这些试剂均为分析纯[3]。

1.2 仪器与设备

试验过程中需要用的仪器与设备有：多用型植物粉碎机、紫外可见分光光度计、电子天平、恒温水浴锅、超声清洗机。所选用的仪器与设备均具有仪器合格试验报告且均在试验周期内，以确保试验数据和结果的准确性。

1.3 试验方法

1.3.1 原花青素的试验提取

将葡萄渣粕通过标准要求下的60目筛的粉碎之后经过精密的重量称取，以10 g为标准，加入石油醚回流提取30 min之后，去掉石油醚，将残渣进行蒸干。然后分别使用水、一定体积的乙醇、无水乙醇、丙酮、甲醇作为试验溶剂进行浸提，选择出提取溶媒，之后确定溶媒所需的体积标准。分别将提取时间、温度、料液比以及次数等作为影响因素，进行原花青素的提取效果分析和研究。具体方法是对试验后的提取液进行过滤，使残渣得到浓缩且蒸干直至质量达到恒定，对其质量进行精密的称量，计算其得率，进而可以测得相应的原花青素的含量。

1.3.2 原花青素具体含量测定

(1)配制标准的储备液。将蒸干后达到质量恒定状态的原花青素称取试验所需的相应重量与容量器皿中，并加入适应甲醇进行超声溶解，待甲醇定容之后进行摇匀，即可获得相应浓度的标准储备液体，并将其浓度具体数据进行详细记录。

(2)配置标准的溶液。将上述过程中获得的标准储备液体按不同容量进行分别称取，分别放置在不同容量器皿之中，加入甲醇待定容后摇匀，可获得不同质量浓度的相应标准溶液。

(3)绘制工作曲线图。将上述不同质量浓度的标准溶液进行分别取样，同时另取一定量的甲醇液为空白液，再分别加入显色剂，进行摇匀，避光放置。并在25 ℃的水浴中进行加热25 min，进而进行保温比较色差变化。在波长为500 nm处进行比色，测量其不同的吸光度值，然后根据所得数据绘制出标准的曲线图。

(4)制备试品溶液。按实验标准进行原花青素的粗提物称取相应质量，放置于容量器皿中，比照上述过程中所获取的标准曲线进行操作，可以得到相应的供试品溶液，通过精密测定吸取一定量的供试品溶液并放置于容器器皿中，再加入甲醇待定容之后摇匀，吸取一定量的溶液在波长500 nm处，对其吸光度值进行分别测定。

2 酿酒葡萄渣粕原花青素提取工艺结果分析与研究

2.1 试验中标准溶液浓度与提取溶剂的结果分析

通过绘制标准曲线的方式进行结果分析和研究，曲线图的横坐标是原花青素的标准溶液中的各质量浓度，纵坐标是吸光度值。通过上述试验过程中所获得的相应数值进行曲线绘制，可以从曲线中发现当原花青素的质量浓度在50.5至504 mg/mL的浓度范围内时，可以获取到最佳的线性关系。

将提取溶剂的体积分数定位60%的情况下，将乙醇、丙酮、乙酸乙酯、无水乙醇、甲醇、蒸馏水等溶剂，在料液为1∶10的情况下，将提取时间设定为60 min，提取次数设定为1次作为前提条件进行浸提，来考察原花青素的考察指标，来对不同溶剂条件下对于原花青素造成的影响结果进行分析。通过绘制图表可以看到溶剂的不同会对原花青素的提取率有较大程度上的影响，其中甲醇溶剂下提取率最高，但是甲醇具有较强的毒性，而乙醇作为溶剂的提取率也较高，相对而言其他溶剂的提取率就很低了，因此可以确定将乙醇作为浸提溶剂。在此基础上研究不同的溶剂比例下对原花青素的提取率造成的影响，从试验结果可以看到随着乙醇的体积分数不断变大，原花青素的提取率逐渐上升，但是当乙醇的体积分数大于50%时，原花青素的提取率则出现了下降趋势。因此可以确定乙醇的最佳体积分数为50%。

2.2 试验中温度带来的影响

在试验过程中将提取温度从50～95 ℃作为试验温度，使用料液比为1∶10，体积分数设定为百分之五的乙醇提取溶剂情况下，设定浸提时间为60 min，1次提取次数，将所获得的原花青素提取率作为考察研究指标。通过试验结果可以看到当温度在50～60 ℃的范围内，原花青素的提取率是处于上升状态；60～80 ℃范围内，提取率出现了下降；当温度超过80 ℃后，则出现了急剧下降。因此可以得出60 ℃为最佳的提取温度。

2.3 试验中料液造成的影响

将料液比分别进行不同的设定，提取溶剂是百分之五十的乙醇，温度为60 ℃，提取时间为60 min，提取1次，将所得的原花青素提取率作为考虑指标。从试验结果可以看到当料液比小于1∶8时，原花青素的提取率会随着溶媒量的加大而不断增加；在料液比为1∶8时达到最大；而后会随容积量的增加而趋于平稳。因此可见将料液比设定为1∶8则可实现最佳经济的考量。

2.4 试验中提取时间的影响

将试验提取时间进行不同设定，同样以体积分数为50%的乙醇设定为提取溶剂，60 ℃为提取温度，料液比设定成1∶8，提取1次，将所获得的原花青素作为考察指标。从试验结果可以看到，提取时间小于45 min时，提取率随时间增长而加大，60 min时提取率到达最大值，之后随时间增加而出现降低。因此可以得出60 min是最佳的提取时间。

2.5 试验中提取次数的影响

称取多份的渣粕，分别用50%体积分数下的乙醇为溶剂，60 ℃为温度，1∶8的料液比，提取时间为60 min，进行不同次数的提取试验，以考察相应的提取次数下的原花青素的提取率指标。通过试验可以总结出当提取次数为两次时，原花青素的提取率为最大值，再增加次数之后，提取率没有出现较为明显的提升，因此考虑经济因素，可以得出两次为最佳提取次数的结论。

2.6 酿酒葡萄渣粕原花青素提取工艺的试验优化策略研究

根据上述单因素下的试验结果可以看到原花青素的提取率受到提取次数的影响不大，可以考虑料液比、时间、提取问题、提取溶剂四个方面的影响因素，将原花青素的具体含量以及提取率当作试验考察指标，进行4因素3水平方式的正交试验。通过试验可以得出结论为：将酿酒葡萄渣粕作为原料，乙醇水溶液作为提取溶剂，经过单因素以及正交试验之后可以最终确定50%的乙醇作为提取溶剂、60 ℃作为提取温度、1∶10料液比、45 min提取时间，此条件是最佳条件，可以使原花青素的含量达到78.5%，提取率可以达到15.2%。

3 结语

葡萄酒一般会在每年的第三四季度为集中的酿制时间，我国的葡萄酒行业发展规模和数量巨大，因此会产生大量的葡萄渣粕，其资源利用不当或者处理不当，不仅是对再生资源的浪费还会对自然生态环境造成严重破坏，因此在提升酿酒技术的同时还要加强对葡萄渣粕有用物质的提取，实现资源的充分利用，从而为保护自然生态环境做出一定的贡献。文章通过具体的试验和结果分析，进行原花青素的提取研究，可以很大程度上提升酿酒过程中产生的葡萄渣粕的利用率，可以为相关企业带来可观的经济收益以及良好的社会效益，是实现资源充分利用和减少环境污染的有效途径。