葡萄皮渣中有效成分——酒石酸的提取.doc

葡萄皮渣中有效成分 酒石酸的提取摘要：葡萄皮渣对于现今的化学工艺来说有着重要意义及作用，随着葡萄酿酒工业的蓬勃发展，葡萄皮中的有效成分也逐渐被开发出来。葡萄中含有多种化学成分，在这里主要研究葡萄皮中的有效成分酒石酸的提取。关键词：葡萄皮渣；酒石酸；提取方法；比较葡萄在全世界水果类生产量几占四分之一。葡萄是当今世界上人们喜食的第二大果品，在全世界的果品生产中，葡萄的产量及栽培面积一直居于首位。葡萄中含有很高的营养价值。葡萄中的多量果酸有助于消化，适当多吃些葡萄，能健脾和胃。葡萄中含有矿物质钙、钾、磷、铁、蛋白质以及多种维生素B1.B2.B6.C和P等，还含有多种人体所需的氨基酸。葡萄中含较多酒石酸，更有帮助消化的作用。适当多吃些葡萄能健脾和胃，对身体大有益处。葡萄皮对于平常人来讲它没有实在价值，但是于研究上来说它具有很大的实际意义。在化学工艺中我们可以从葡萄皮中提取单宁、花色素和酒石酸等化工原料。张桂荣等13利用单因素试验和正交实验对葡萄酒废弃物中果胶的提取条件进行了优化研究；秦玉楠4完成葡萄皮渣中酒石酸提取试验以及矿物元素的含量测定；王珍等14完成酒石酸衍生物萃取试验；周强等完成在葡萄酒废弃物提取营养成分和分析试验等15。一、石酸的介绍酒石酸(tartaric acid,学名2，3-二羟基丁二酸)是一种多羟基有机酸。由葡萄皮渣提取的酒石酸系d-酒石酸，是一种无色透明的白色结晶细粉，无嗅，有酸味，在葡萄糖中含量约为0.43%0.74%1。通常用化学方法合成的酒石酸均属于外消旋型，而在实际应用中以右旋型酒石酸最为重要2。酒石酸存在于多种植物中，如葡萄和罗望子，也是葡萄酒中主要的有机酸之一。酒石酸的结构为二、酒石酸的提取工艺 我国主要由氧化法合成酒石酸，但生产成本较高3。有些地方也利用葡萄酒贮存过程中因温度变化而沉淀析出的粗酒石来生产酒石酸，但其量甚微。而利用富含酒石酸氢钾的葡萄皮渣为原料所提取的酒石酸，不仅生产成本低，而且全部为右旋型，所以从葡萄皮渣提取酒石酸具有显著的经济效益和社会效益4。长用的提取方法是溶剂提取法，也有人用离子交换树脂法和超声波提取法等方法进行提取。1). 溶剂提取法（钙盐沉淀法） 陈江萍1研究发现葡萄皮渣中的酒石酸盐在高温条件下能大量溶解，在低温下则结晶析出。研究得出葡萄皮渣中提取酒石酸的工艺流程10：葡萄皮渣浸泡加热分离清液Ca(OH)2中和加CaCl2澄清分离粗酒石酸钙加稀硫酸酸解沉淀过滤结晶酒石酸。其中，葡萄皮渣可浸提两次，使其中所含酒石酸（盐）充分溶解，提高酒石酸的提取率。毛富春，杜淳美等5从葡萄皮渣中提取酒石酸的工艺流程如下图所示：葡萄皮渣的加工过程，即先用硫酸酸化的热水进行萃取，萃取出糖、色素和酒石酸化合物。发酵蒸馏出粗酒精后，将剩下的含酒精的悬浮液过滤，澄清。再次过滤分出固相和液相。固相经过干燥可榨油、提取单宁等。液相加入氯化钙和10%碳酸钙谁悬浮液，之后发生沉降，分离出来就是酸钙，加入硫酸溶液可制得酒石酸。吉宏武6介绍了一种从葡萄皮中提取酒石酸的工艺（如下图），且更加注重了对工艺流程中副产物的处理。 2).离子交换树脂法为了进一步提高生产过程中的酒石酸钙的产率，秦玉楠4开发出离子交换树脂法提取葡萄皮渣中酒石酸的新工艺。其主要操作程序是：葡萄皮渣经过预处理，发酵蒸出粗酒精，将含有酒槽的发酵胶液趁热（液温不低于80）压滤、澄清，澄清的滤液加入助沉降剂，等进一步澄清后进行冷却，导入装有国产氯型阴离子交换树脂的吸附柱内，料液中的酒石酸钙被阴离子树脂交换吸附，再用一定浓度的食盐溶液洗脱，再用CaCl2沉淀出酒石酸钙。3).超声波提取法葡萄皮渣中酒石酸的提取，也可用超声波法3对酒精进行振荡处理，超声波的频率为22.1万赫兹，强度为4.55.5千伏。国外在废料处理过程中，正广泛采用生物化学法、离子交换法和超声波振荡法相配合，以提高产品质量和降低能耗。4).溶剂萃取法利用有机溶剂有选择地将处于发酵液中的L(+)-酒石酸萃取至有机相，而将其它杂质留在萃余液中，负载有机相用热水反萃，即可获得纯净的L(+)-酒石酸溶液，再按要求蒸发、浓缩结晶得到产品。5).再提取蒸馏过白兰地的葡萄皮渣可再次利用提取酒石。方法是将葡萄皮渣放入热水中煮沸20min，得结晶槽内冷却, 静置12d，得晶状的粗酒石, 母液可用于下一批煮沸和结晶工序。粗酒石中含有杂质, 需精制提纯。方法是：将粗酒石放人罐中, 加15倍的水搅拌, 加入1.01.5%的盐酸, 煮沸溶解,过滤, 滤液转入结晶槽中冷却, 静置1d，结晶析出。重复上述步骤得二次结晶, 产物是酒石酸氢钾。精制的酒石酸氢钾加人碳酸钠可制成酒石酸钾钠；加入碳酸钙等可制成酒石酸产品6。6).联产工艺葡萄皮渣中酒石酸的提取8葡萄皮渣中的酒石酸盐在高温条件下能大量溶解，在低温下则呈洁净状态析出，可以稀硫酸为提取剂，在高温状态对葡萄皮渣中的酒石酸进行提取。联产工艺中酒石酸提取的工艺流程为：以0.05mol/L稀硫酸为提取剂，将提取果胶后的皮渣按照正交实验11设定的料液比、pH值、提取温度和提取时间，进行酒石酸的提取，如下三、提取方法的比较以上方法中的溶剂提取法（钙盐沉淀法）、离子交换法、溶剂萃取法、联产工艺法是常用的方法，但各种提取方法有各自的优缺点。钙盐沉淀法可以得到纯净的酒石酸溶液，蒸发结晶得到产品。但其主要的缺点有：酸化时消耗大量H2SO4，且产生大量难以处理的CaSO4废渣。酒石酸的发酵过程常有其它有机酸共生，且都能形成钙盐沉淀，所以钙盐沉淀本身不能实现酒石酸的分离，而须借助于离子交换，会大大降低树脂的交换容量，再生次数增多。物料损耗大，提取收率低，一般只有70%左右。对于离子交换法值得一提的是，料液在澄清前需用碱处理，使其pH值调整为5.25.5，可提高澄清速率1.52倍。新工艺已通过中试规模，产品全程收率可提高20%25%，具有显著的技术、经济效果。对于溶剂萃取法可循环使用，具有以下优点：可节省大量工业原料，提高得率降低能耗、改善劳动条件等。但同时又存在不足之处：食品级酒石酸萃取剂在生产中残留问题。发酵法酒石酸，萃取过程的乳化及污染问题。连续化生产时，萃取剂的循环使用及萃取设备的合理选型问题。通过联产工艺，可获得性质稳定，含量较高（15.35%），品质较好的右旋酒石酸产品，既丰富了酒石酸的提取途径，又提高了葡萄皮、渣利用率，具有较好的生产实践意义8。对于不同规模的化工生产，可以选择不同的生产方法，使其具有高生产量、低废弃物、满足国内国外的需求，成为一个国民生产、生活中发挥巨大作用的生物合成有机酸7。有些地方也利用葡萄酒贮存过程中因温度变化而沉淀析出的粗酒石来生产酒石酸，但其量甚微。通常用化学方法合成的酒石酸均属于外消旋型，如要由其拆分出在实际应用中最为重要的右旋型酒石酸， 则因收率低，而导致生产成本较高12。四、酒石酸的作用酒石酸对与人体来说可以很好地促进消化，可用作药物。酒石酸有机合成中是非常重要的手性配体和手性子，可以用来制备许多著名的手性催化剂，以及作为手性源来合成复杂的天然产物分子。酒石酸也是一种抗氧化剂，在食品工业中可用作食品添加剂（如酸味剂、膨化剂），生化试验中可利用其作为除氧剂，在纺织工业用作感光剂，在医药工业也有广泛的用途。在制镜工业中，酒石酸是一个重要的助剂和还原剂，可以控制银镜的形成速度，获得非常均一的镀层。结语：酒石酸是一种用途广泛， 社会需求量大的多羟基有机酸。利用葡萄皮洼为原料所提取的酒石酶， 不仅生产成本低， 且全部均为右旋型， 经济效益显著9。现在人们逐渐认识到这些废弃物含有大量的生物活性物质，如维生素、蛋白质、糖类、游离氨基酸、果胶、原花色素、酒石酸等。因此，对葡萄加工副产物的综合利用研究，具有十分重要的意义。它既可避免环境污染，又可提高经济效益，变废为宝3。参考文献： 1陈江萍.葡萄废弃物的开发利用研究J.浙江柑橘,2005,22(1):4043.2康明丽.牟德华.李艳等.葡萄皮槽的综合利用J.中国果菜,2003.(5):38.3赵荒.葡萄皮残渣中酒石酸的提取J.科技信息,1994,(2):14.4秦玉楠.利用葡萄皮渣提取酒石酸J.酿酒科技.1995.(6):58595毛富春.杜淳美等.葡萄皮渣中酒石酸的提取J.中国食品信息,1990, (3):66.6聂理.南京农业大学林业科技开发.1994年第1期.7聂毅.生物法酒石酸的合成与应用D.化学工程师.1990,01,16.8谢聃. 刺葡萄皮、渣中三种有效成分联产工艺的研究D.湖南农业大学.2007.06. 9秦玉楠.利用葡萄皮渣提取酒石酸.成都化学制药厂 10 魏福祥.韩菊.葡萄废渣的综合利用研究J.河北工业科技,2001,18（2）:2730 11 李春喜.生物统计学M.北京：科学出版社，2005177181 12 李莹,苏婷婷,王战勇.葡萄加工副产品的综合利用研究J.食品科学，2006,22（4）：10