姚可及(沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院生物工程專業(yè)，遼寧 沈陽 251699)

0 引言

原花青素廣泛存在于植物的皮、核以及種子之中，是一大類多酚化合物的總稱。研究表明，原花青素抗氧化作用明顯，在人體內(nèi)經(jīng)過充分氧化之后可使人體清除自由基的能力得到極大提升，還可以起到降血壓、降血脂等重要作用。其抗氧化作用明顯，在人體內(nèi)氧化后清除自由基的能力是VC的20倍，是VE的50倍，同時，具有降低血壓、降低血脂的作用。因此，原花青素在醫(yī)藥產(chǎn)品、保健品、化妝品以及食品業(yè)中廣泛應(yīng)用。如何發(fā)現(xiàn)和萃取原花青素成為重要的研究課題。葡萄在釀酒過程中，其種子和皮占到總加工量的15%～20%，棄之無用，大多數(shù)用于飼養(yǎng)、肥料等，造成環(huán)境污染以及浪費行為。但針對釀酒葡萄后渣粕的研究發(fā)現(xiàn)，其原花青素含量極高，普遍超過其他果類食物[1]。因此，采用先進的工藝萃取原花青素，將具有很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

1 原花青素提取的材料和方法

我國幅員遼闊、地大物博，在葡萄酒行業(yè)的興起和發(fā)展過程中有著得天獨厚的地域條件，像我國的寧夏、河北、山東、甘肅等多地在葡萄酒行業(yè)的發(fā)展中均有著極為顯著的地理優(yōu)勢，上述各地區(qū)將葡萄酒行業(yè)作為了當(dāng)?shù)氐闹鞔蚪?jīng)濟行業(yè)。隨著我國各地葡萄酒企業(yè)的不斷興起和發(fā)展，我國的年葡萄酒產(chǎn)量不斷得到提升，因此伴隨著葡萄酒行業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的巨量渣粕問題也逐漸顯露出來。渣粕的主要成分是釀酒過程中產(chǎn)生的大量葡萄籽和葡萄皮，其可以占到葡萄架工數(shù)量的五分之一之多，傳統(tǒng)形式下的釀酒工藝，會將渣粕當(dāng)做廢物進行廢棄或者作為肥料和飼料進行一定的加工，這樣的處理方式使得渣粕中的資源產(chǎn)生了浪費，同時還對自然生態(tài)環(huán)境造成了破壞?，F(xiàn)針對葡萄酒行業(yè)在釀酒過程中產(chǎn)生的渣粕萃余物質(zhì)進行再次有效物質(zhì)的提取試驗為研究方向，進行原花青素提取試驗的工藝分析和研究。以單因素試驗作為基礎(chǔ)，通過正交試驗方法，將原花青素的提取獲得率以及相關(guān)含量作為實驗的綜合性考察數(shù)據(jù)指標(biāo)，同時對試驗中回流提取相關(guān)工藝進行優(yōu)化選擇，經(jīng)分析研究得出原花青素溶劑在回流提取過程中的最佳參數(shù)[2]。

1.1 材料與試劑

試驗過程中所需要的材料就是葡萄酒釀制過程中產(chǎn)生的葡萄渣粕。試驗過程中所用到的試劑為原花青素的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，主要有：甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、鹽酸、香草醛等，這些試劑均為分析純[3]。

1.2 儀器與設(shè)備

試驗過程中需要用的儀器與設(shè)備有：多用型植物粉碎機、紫外可見分光光度計、電子天平、恒溫水浴鍋、超聲清洗機。所選用的儀器與設(shè)備均具有儀器合格試驗報告且均在試驗周期內(nèi)，以確保試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 試驗方法

1.3.1 原花青素的試驗提取

將葡萄渣粕通過標(biāo)準(zhǔn)要求下的60目篩的粉碎之后經(jīng)過精密的重量稱取，以10 g為標(biāo)準(zhǔn)，加入石油醚回流提取30 min之后，去掉石油醚，將殘渣進行蒸干。然后分別使用水、一定體積的乙醇、無水乙醇、丙酮、甲醇作為試驗溶劑進行浸提，選擇出提取溶媒，之后確定溶媒所需的體積標(biāo)準(zhǔn)。分別將提取時間、溫度、料液比以及次數(shù)等作為影響因素，進行原花青素的提取效果分析和研究。具體方法是對試驗后的提取液進行過濾，使殘渣得到濃縮且蒸干直至質(zhì)量達到恒定，對其質(zhì)量進行精密的稱量，計算其得率，進而可以測得相應(yīng)的原花青素的含量。

1.3.2 原花青素具體含量測定

(1)配制標(biāo)準(zhǔn)的儲備液。將蒸干后達到質(zhì)量恒定狀態(tài)的原花青素稱取試驗所需的相應(yīng)重量與容量器皿中，并加入適應(yīng)甲醇進行超聲溶解，待甲醇定容之后進行搖勻，即可獲得相應(yīng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)儲備液體，并將其濃度具體數(shù)據(jù)進行詳細(xì)記錄。

(2)配置標(biāo)準(zhǔn)的溶液。將上述過程中獲得的標(biāo)準(zhǔn)儲備液體按不同容量進行分別稱取，分別放置在不同容量器皿之中，加入甲醇待定容后搖勻，可獲得不同質(zhì)量濃度的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

(3)繪制工作曲線圖。將上述不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行分別取樣，同時另取一定量的甲醇液為空白液，再分別加入顯色劑，進行搖勻，避光放置。并在25 ℃的水浴中進行加熱25 min，進而進行保溫比較色差變化。在波長為500 nm處進行比色，測量其不同的吸光度值，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制出標(biāo)準(zhǔn)的曲線圖。

(4)制備試品溶液。按實驗標(biāo)準(zhǔn)進行原花青素的粗提物稱取相應(yīng)質(zhì)量，放置于容量器皿中，比照上述過程中所獲取的標(biāo)準(zhǔn)曲線進行操作，可以得到相應(yīng)的供試品溶液，通過精密測定吸取一定量的供試品溶液并放置于容器器皿中，再加入甲醇待定容之后搖勻，吸取一定量的溶液在波長500 nm處，對其吸光度值進行分別測定。

2 釀酒葡萄渣粕原花青素提取工藝結(jié)果分析與研究

2.1 試驗中標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與提取溶劑的結(jié)果分析

通過繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的方式進行結(jié)果分析和研究，曲線圖的橫坐標(biāo)是原花青素的標(biāo)準(zhǔn)溶液中的各質(zhì)量濃度，縱坐標(biāo)是吸光度值。通過上述試驗過程中所獲得的相應(yīng)數(shù)值進行曲線繪制，可以從曲線中發(fā)現(xiàn)當(dāng)原花青素的質(zhì)量濃度在50.5至504 mg/mL的濃度范圍內(nèi)時，可以獲取到最佳的線性關(guān)系。

將提取溶劑的體積分?jǐn)?shù)定位60%的情況下，將乙醇、丙酮、乙酸乙酯、無水乙醇、甲醇、蒸餾水等溶劑，在料液為1∶10的情況下，將提取時間設(shè)定為60 min，提取次數(shù)設(shè)定為1次作為前提條件進行浸提，來考察原花青素的考察指標(biāo)，來對不同溶劑條件下對于原花青素造成的影響結(jié)果進行分析。通過繪制圖表可以看到溶劑的不同會對原花青素的提取率有較大程度上的影響，其中甲醇溶劑下提取率最高，但是甲醇具有較強的毒性，而乙醇作為溶劑的提取率也較高，相對而言其他溶劑的提取率就很低了，因此可以確定將乙醇作為浸提溶劑。在此基礎(chǔ)上研究不同的溶劑比例下對原花青素的提取率造成的影響，從試驗結(jié)果可以看到隨著乙醇的體積分?jǐn)?shù)不斷變大，原花青素的提取率逐漸上升，但是當(dāng)乙醇的體積分?jǐn)?shù)大于50%時，原花青素的提取率則出現(xiàn)了下降趨勢。因此可以確定乙醇的最佳體積分?jǐn)?shù)為50%。

2.2 試驗中溫度帶來的影響

在試驗過程中將提取溫度從50～95 ℃作為試驗溫度，使用料液比為1∶10，體積分?jǐn)?shù)設(shè)定為百分之五的乙醇提取溶劑情況下，設(shè)定浸提時間為60 min，1次提取次數(shù)，將所獲得的原花青素提取率作為考察研究指標(biāo)。通過試驗結(jié)果可以看到當(dāng)溫度在50～60 ℃的范圍內(nèi)，原花青素的提取率是處于上升狀態(tài)；60～80 ℃范圍內(nèi)，提取率出現(xiàn)了下降；當(dāng)溫度超過80 ℃后，則出現(xiàn)了急劇下降。因此可以得出60 ℃為最佳的提取溫度。

2.3 試驗中料液造成的影響

將料液比分別進行不同的設(shè)定，提取溶劑是百分之五十的乙醇，溫度為60 ℃，提取時間為60 min，提取1次，將所得的原花青素提取率作為考慮指標(biāo)。從試驗結(jié)果可以看到當(dāng)料液比小于1∶8時，原花青素的提取率會隨著溶媒量的加大而不斷增加；在料液比為1∶8時達到最大；而后會隨容積量的增加而趨于平穩(wěn)。因此可見將料液比設(shè)定為1∶8則可實現(xiàn)最佳經(jīng)濟的考量。

2.4 試驗中提取時間的影響

將試驗提取時間進行不同設(shè)定，同樣以體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇設(shè)定為提取溶劑，60 ℃為提取溫度，料液比設(shè)定成1∶8，提取1次，將所獲得的原花青素作為考察指標(biāo)。從試驗結(jié)果可以看到，提取時間小于45 min時，提取率隨時間增長而加大，60 min時提取率到達最大值，之后隨時間增加而出現(xiàn)降低。因此可以得出60 min是最佳的提取時間。

2.5 試驗中提取次數(shù)的影響

稱取多份的渣粕，分別用50%體積分?jǐn)?shù)下的乙醇為溶劑，60 ℃為溫度，1∶8的料液比，提取時間為60 min，進行不同次數(shù)的提取試驗，以考察相應(yīng)的提取次數(shù)下的原花青素的提取率指標(biāo)。通過試驗可以總結(jié)出當(dāng)提取次數(shù)為兩次時，原花青素的提取率為最大值，再增加次數(shù)之后，提取率沒有出現(xiàn)較為明顯的提升，因此考慮經(jīng)濟因素，可以得出兩次為最佳提取次數(shù)的結(jié)論。

2.6 釀酒葡萄渣粕原花青素提取工藝的試驗優(yōu)化策略研究

根據(jù)上述單因素下的試驗結(jié)果可以看到原花青素的提取率受到提取次數(shù)的影響不大，可以考慮料液比、時間、提取問題、提取溶劑四個方面的影響因素，將原花青素的具體含量以及提取率當(dāng)作試驗考察指標(biāo)，進行4因素3水平方式的正交試驗。通過試驗可以得出結(jié)論為：將釀酒葡萄渣粕作為原料，乙醇水溶液作為提取溶劑，經(jīng)過單因素以及正交試驗之后可以最終確定50%的乙醇作為提取溶劑、60 ℃作為提取溫度、1∶10料液比、45 min提取時間，此條件是最佳條件，可以使原花青素的含量達到78.5%，提取率可以達到15.2%。

3 結(jié)語

葡萄酒一般會在每年的第三四季度為集中的釀制時間，我國的葡萄酒行業(yè)發(fā)展規(guī)模和數(shù)量巨大，因此會產(chǎn)生大量的葡萄渣粕，其資源利用不當(dāng)或者處理不當(dāng)，不僅是對再生資源的浪費還會對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，因此在提升釀酒技術(shù)的同時還要加強對葡萄渣粕有用物質(zhì)的提取，實現(xiàn)資源的充分利用，從而為保護自然生態(tài)環(huán)境做出一定的貢獻。文章通過具體的試驗和結(jié)果分析，進行原花青素的提取研究，可以很大程度上提升釀酒過程中產(chǎn)生的葡萄渣粕的利用率，可以為相關(guān)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟收益以及良好的社會效益，是實現(xiàn)資源充分利用和減少環(huán)境污染的有效途徑。