羅光琳，譚曉輝，胡鵬剛*，龍運(yùn)忠，萬良鈺，王士超，趙瑩

（1.貴州大學(xué)貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；3.荔波昌輝食業(yè)，貴州荔波558400）

利用天然沸石處理技術(shù)降低柚子白蘭地中甲醇含量的應(yīng)用

羅光琳1，2，譚曉輝3，胡鵬剛1，2*，龍運(yùn)忠3，萬良鈺1，2，王士超1，2，趙瑩1，2

（1.貴州大學(xué)貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025；2.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；3.荔波昌輝食業(yè)，貴州荔波558400）

為了實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的柚子白蘭地的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，該試驗(yàn)采用天然沸石處理技術(shù)降低其生產(chǎn)中的甲醇含量。該文從天然沸石用量、天然沸石作用時(shí)間、天然沸石作用溫度三個(gè)方面對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，天然沸石用量60 g/500m L、天然沸石作用時(shí)間4 h、天然沸石作用溫度70℃時(shí)，最終獲得了相對(duì)較低的0.44 g/L甲醇含量的柚子白蘭地，比初始的甲醇含量0.73 g/L降低了39.73%。

柚子白蘭地；甲醇；天然沸石

柚子（grapefruit）又稱雷柚，為柑桔屬常綠果實(shí)，最早起源于東南亞和我國南方一帶，據(jù)文獻(xiàn)記載，在我國已有3 000多年的栽培歷史[1]，分布廣泛，主要省份為廣東、廣西、重慶、云南、貴州、四川等[2]。其果肉中含有非常豐富的維生素C以及類胰島素等成分，色香味美，既宜鮮食，又宜加工，是柑橘王國中的一支奇葩，被美譽(yù)為“天然罐頭”。其性味辛、甘、苦、溫，具有抗炎健胃、下氣消痰、輕身悅色、抗炎、解痙、抗高血壓、抗菌、降血糖、降血脂、減肥、美膚養(yǎng)容等功效[3-4]，已被我國藥典收載。

地處貴州南部的荔波縣被譽(yù)為地球上的“綠寶石”，其原生態(tài)的地理環(huán)境非常適合水果種植，地方政府也一直支持精品水果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前全縣蜜柚種植面積超過2000hm2，年產(chǎn)量4萬t左右。因技術(shù)障礙，目前柚子的產(chǎn)品開發(fā)仍停留在成品銷售上，柚子資源沒有得到進(jìn)一步的開發(fā)利用，且新鮮的柚子保質(zhì)期比較短，對(duì)農(nóng)民的收入產(chǎn)生了很大影響，從而嚴(yán)重影響果農(nóng)積極性，制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。為提高柚子的附加價(jià)值、帶動(dòng)果農(nóng)增收、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，利用當(dāng)?shù)靥赜械蔫肿訛樵?，?jīng)過發(fā)酵、蒸餾、調(diào)配、陳釀等技術(shù)釀制成柚子白蘭地，其具有果香優(yōu)雅怡人、營養(yǎng)保健的特點(diǎn)，備受消費(fèi)者的青睞。

柚子白蘭地在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生一定量的甲醇，甲醇主要來源于原料中果膠的水解、甘氨酸脫羧亞硝酸化[5]、氨基酸脫氨脫羧和發(fā)酵原料的霉變等途徑，其中果膠由果膠酶進(jìn)行分解，生成了果膠酸和甲醇，是產(chǎn)生甲醇的主要來源[6-9]。不同的果酒，甲醇含量不一樣，主要是由于果膠含量及果膠分子的差異決定的，而柑橘、檸檬、柚子等果皮中果膠含量多，制成產(chǎn)品時(shí)如果甲醇含量偏高，它對(duì)人體會(huì)帶來一定毒害作用[10-13]，同時(shí)也會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。天然沸石處理技術(shù)具有吸附性能良好、資源豐富、可再生利用、成本低、對(duì)酒的風(fēng)味和品質(zhì)影響小等特點(diǎn)。

為了確保柚子白蘭地的品質(zhì)，給消費(fèi)者提供優(yōu)質(zhì)健康的產(chǎn)品，本試驗(yàn)采用天然沸石處理技術(shù)處理柚子白蘭地，從天然沸石用量、作用時(shí)間及作用溫度等方面對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討，為發(fā)展地方柚子資源產(chǎn)業(yè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柚子白蘭地：由貴州荔波昌輝食業(yè)提供；天然沸石：市售；乙醇、甲醇（色譜純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent7890A氣相色譜儀（帶氫火焰離子化檢測(cè)器、毛細(xì)管柱）：美國安捷倫公司；JJ224BC型電子天平：常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；DH5000Ⅱ型電熱恒溫培養(yǎng)箱、202—20臺(tái)式電熱恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；79-1磁力攪拌器：金壇市中大儀器廠；DFD-700恒溫水浴鍋：邢臺(tái)潤聯(lián)機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 天然沸石對(duì)柚子白蘭地甲醇含量影響的單因素試驗(yàn)

（1）天然沸石用量對(duì)白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個(gè)1 000m L的錐形瓶中，分別加入45 g、50 g、55 g、60 g、65 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，在65℃的水浴條件下靜置3 h，到時(shí)間后進(jìn)行過濾，取樣分別檢測(cè)其甲醇含量，考察天然沸石不同用量對(duì)甲醇的去除效果。

（2）天然沸石作用時(shí)間對(duì)白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個(gè)1 000m L的錐形瓶中，然后分別加入60 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，在65℃的水浴條件下分別靜置1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，到時(shí)間后進(jìn)行過濾，取樣分別檢測(cè)其甲醇含量，考察天然沸石不同作用時(shí)間對(duì)甲醇的去除效果。

（3）天然沸石作用溫度對(duì)白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個(gè)1 000m L的錐形瓶中，然后分別加入60 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，分別在50℃、55℃、60℃、65℃、70℃的水浴條件下靜置3 h，到時(shí)間后進(jìn)行過濾，取樣分別檢測(cè)其甲醇含量，考察天然沸石不同作用溫度對(duì)甲醇的去除效果。

1.3.2 天然沸石對(duì)柚子白蘭地甲醇含量影響的正交試驗(yàn)結(jié)果，分別選擇3個(gè)水平，參照L9（33）正交試驗(yàn)表，設(shè)計(jì)天然沸石對(duì)低甲醇柚子白蘭地生產(chǎn)工藝處理的正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

表1 低甲醇柚子白蘭地生產(chǎn)工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonalexperiments for low m ethanolgrapefruit brandy process optim ization

為了獲取柚子白蘭地生產(chǎn)中低甲醇類物質(zhì)的最佳工藝條件，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)天然沸石用量、天然沸石作用時(shí)間和天然沸石作用溫度3個(gè)單因素的試驗(yàn)

1.3.3 甲醇檢測(cè)

本試驗(yàn)樣品柚子白蘭地中甲醇含量的檢測(cè)采用氣相色譜法[14-17]，利用氫火焰離子化檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，以標(biāo)樣中甲醇色譜峰保留時(shí)間對(duì)待測(cè)樣品中甲醇進(jìn)行定性，以樣品與標(biāo)樣的峰面積比較對(duì)待測(cè)樣品中甲醇進(jìn)行定量。在貴州師范大學(xué)分析測(cè)試中心進(jìn)行檢測(cè)。

色譜條件：分流比100∶1，柱流速1m L/min，進(jìn)樣量1μL，載氣流速：40 m L/m in，氫氣流速：40m L/m in，空氣流速：400m L/min。氣化室溫度：250℃，檢測(cè)器溫度：310℃，柱溫采用程序升溫的方法：初始溫度45℃（保持2m in），以5℃/m in的速率上升至100℃（保持5m in），然后以40℃/m in的速率升至240℃（保持2m in）。

甲醇標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：以乙醇溶液為溶劑，將甲醇溶液配制成0.10 g/L、0.20 g/L、0.40 g/L、0.60 g/L、0.80 g/L系列質(zhì)量濃度的溶液，分別取1μL進(jìn)樣分析，得到甲醇對(duì)應(yīng)質(zhì)量濃度的峰面積，以甲醇溶液質(zhì)量濃度（x）為橫坐標(biāo)、峰面積（y）為縱坐標(biāo)進(jìn)行直線回歸，得線性方程為y=243.52x+6.35，相關(guān)系數(shù)R=0.998 9。表明二者在0～0.80 g/L范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)中所有試驗(yàn)進(jìn)行3組平行，單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2016進(jìn)行處理，正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)用M initable軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 天然沸石用量對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響

各取500m L柚子白蘭地置于5個(gè)1000m L的錐形瓶中，在65℃水浴鍋中先攪拌30m in，然后分別保溫3 h，考察天然沸石用量對(duì)柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 天然沸石用量對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.1 Effect of naturalzeolite addition on methanol contentof grapefruit brandy

由圖1可知，隨著天然沸石用量的增加，柚子白蘭地中甲醇含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在天然沸石量60 g/500m L時(shí)甲醇含量的降低效果最佳，之后變化不太明顯，最終趨于平緩，這可能是因?yàn)檫^量的天然沸石對(duì)柚子白蘭地中甲醇的吸收已達(dá)到飽和，致使柚子白蘭地中甲醇含量保持在一定的值附近。因此，選擇天然沸石用量為60 g/500m L。

2.1.2 天然沸石作用時(shí)間對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響

各取500m L柚子白蘭地和60 g的天然沸石置于5個(gè)1000m L的錐形瓶中，在水浴鍋中，65℃條件下先攪拌30min，然后分別保溫不同時(shí)間，考察天然沸石作用時(shí)間對(duì)柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 天然沸石作用時(shí)間對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.2 Effect of naturalzeolite treatm ent tim e on methanol content of grapefruit brandy

由圖2可知，隨著天然沸石作用時(shí)間的增加，在作用時(shí)間1～3 h范圍內(nèi)，柚子白蘭地中甲醇含量急劇下降；而在作用時(shí)間3～5 h范圍內(nèi)，甲醇含量變化不大，最終趨于平緩，這可能是因?yàn)殡S著作用時(shí)間的增加，一定用量的天然沸石對(duì)甲醇的吸附性能已經(jīng)達(dá)到最佳。因此，選擇天然沸石作用時(shí)間為3 h。

2.1.3 天然沸石作用溫度對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響

圖3 天然沸石作用溫度對(duì)柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.3 Effectof naturalzeolite treatment tem perature on methanol content o f grapefruit brandy

各取500m L柚子白蘭地和60 g的天然沸石置于5個(gè)1 000m L的錐形瓶中，在水浴鍋中，在不同作用溫度下先攪拌30m in，然后分別保溫作用3 h，考察天然沸石作用溫度對(duì)柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著天然沸石作用溫度的升高，在作用溫度50～65℃時(shí)，柚子白蘭地中甲醇含量急劇下降；而在作用溫度＞65℃后，甲醇含量沒有變化，這可能是因?yàn)榧状嫉姆悬c(diǎn)為64.5℃，當(dāng)作用溫度越來越靠近甲醇的沸點(diǎn)時(shí)，大部分甲醇被蒸發(fā)掉，當(dāng)作用溫度超過甲醇沸點(diǎn)時(shí)，其含量趨于平緩。因此，選擇天然沸石作用溫度為65℃。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

以天然沸石用量、作用時(shí)間和作用溫度為評(píng)價(jià)因素，以柚子白蘭地中甲醇含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)的結(jié)果及分析見表2，方差分析見表3。

表2 低甲醇柚子白蘭地生產(chǎn)工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and ana lysis of orthogonalexperiments for low methanolgrapefruit brandy process optim ization

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonalexperiments results

根據(jù)表2數(shù)據(jù)顯示，3個(gè)因素對(duì)降低柚子白蘭地中甲醇含量的影響程度的大小為天然沸石用量（A）＞天然沸石作用溫度（C）＞天然沸石作用時(shí)間（B）。由表3方差分析可以看出，天然沸石用量對(duì)降低柚子白蘭地中甲醇含量影響顯著（P＜0.05），天然沸石作用時(shí)間及作用溫度對(duì)降低柚子白蘭地中甲醇含量影響不顯著（P＞0.05）。由直觀分析可知，第5組效果最好，得到白蘭地酒的甲醇含量為0.45 g/L。由極差分析可以得出最優(yōu)水平組合為A2B3C3，即天然沸石用量60 g/500m L，天然沸石作用時(shí)間4 h，天然沸石作用溫度70℃。由于最優(yōu)組合沒有出現(xiàn)在正交表中，為驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果，重復(fù)最優(yōu)組合，最終甲醇含量為0.44g/L。3結(jié)論

為了進(jìn)一步降低柚子白蘭地中甲醇的含量，給消費(fèi)者提供綠色健康的產(chǎn)品，本試驗(yàn)采用天然沸石處理技術(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)獲得了天然沸石降低柚子白蘭地中甲醇含量的最佳工藝技術(shù)條件，即天然沸石用量為60 g/500m L，天然沸石作用時(shí)間為4 h，天然沸石作用溫度為70℃。在此條件下進(jìn)行處理可將柚子白蘭地中甲醇含量降至0.44g/L，比初始的甲醇含量0.73g/L降低了39.73%，且品質(zhì)和風(fēng)味明顯有了進(jìn)一步的提高。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單可行，生產(chǎn)成本低，處理效果好，適用于產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)處理。

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Application ofnaturalzeolite treatment technology in the reduction of methanolcontent in grapefruitbrandy

LUOGuanglin1,2,TAN Xiaohui3,HU Penggang1,2*,LONG Yunzhong3,WAN Liangyu1,2,WANG Shichao1,2,ZHAO Ying1,2
(1.Key Laboratory ofFermentation Engineering and Bio-Pharmacy ofGuizhou Province,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.SchoolofLiquorand Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 3.The Food Industry ofLibo ChangHui,Libo 558400,China)

In order to realize the industrial production of higher quality grapefruitbrandy,methanol contentwas reduced in the production process by natural zeolite treatment technology.The processing technology was discussed from three aspects:natural zeolite addition,natural zeolite treatment time and temperature.The results showed thatwhen the naturalzeolite addition was60 g/500m l,naturalzeolite treatment timewas 4 h,temperature was70℃,a relatively low methanol content(0.44 g/L)ofgrapefruitbrandywasobtained,whichwas39.73%lower than the initialmethanolcontent (0.73 g/L).

grapefruitbrandy;methanol;naturalzeolite

TS262.3

0254-5071（2017）08-0049-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.011

2017-04-11

科技成果應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃（黔科合成果[2017]4414）；貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目

羅光琳（1989-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

*通訊作者：胡鵬剛（1964-），男，教授，本科，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代食品發(fā)酵工程專業(yè)技術(shù)應(yīng)用與工程項(xiàng)目研究；現(xiàn)代生物物質(zhì)分離科學(xué)技術(shù)應(yīng)用。