吸附劑對(duì)豆?jié){中嘌呤物質(zhì)的吸附

毛玉濤 王明力 張 洪 和 岳

（1.貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.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(yáng) 550003；3.貴州大學(xué)喀斯特山地果樹(shù)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550003）

豆?jié){中含有豐富的植物蛋白，磷脂，維生素B1、B2，煙酸和鐵、鈣等礦物質(zhì)［1］，長(zhǎng)期以來(lái)備受?chē)?guó)人青睞，被譽(yù)為21世紀(jì)“餐桌明星”，在歐美享有“植物奶”的美譽(yù)［2］。盡管豆?jié){和豆制品屬于高營(yíng)養(yǎng)低價(jià)位的食物，但患有消化性潰瘍和痛風(fēng)病的患者［3］卻因大豆中嘌呤含量較高（180mg／100g左右）而不宜長(zhǎng)期食用［4，5］，因?yàn)猷堰视写龠M(jìn)胃液分泌的作用，且在人體內(nèi)最終代謝為尿酸，若嘌呤代謝紊亂使得過(guò)多尿酸沉積在體內(nèi)就會(huì)引起痛風(fēng)及其并發(fā)癥。因此去除豆?jié){中的嘌呤類(lèi)物質(zhì)，使其適合特殊人群食用，具有重要的研究意義。

嘌呤是一類(lèi)帶堿性有兩個(gè)相鄰碳氮環(huán)的含氮有機(jī)大分子物質(zhì)，含有極性基團(tuán)，可被某些吸附劑作用［6］。食品工業(yè)中常見(jiàn)的吸附劑有硅藻土、活性炭、沸石、殼聚糖和分子篩等。前人［7－9］曾分別成功應(yīng)用活性炭和殼聚糖吸附飼料和啤酒中的嘌呤類(lèi)物質(zhì)，取得了較為顯著的成果。但是對(duì)于豆?jié){中嘌呤物質(zhì)脫除的研究卻未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)比較了不同的吸附劑對(duì)嘌呤物質(zhì)的吸附性能，篩選出效果最佳的吸附劑，并深入研究其對(duì)豆?jié){中嘌呤類(lèi)物質(zhì)的吸附效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃豆：產(chǎn)地安徽蚌埠；

腺嘌呤標(biāo)樣、鳥(niǎo)嘌呤標(biāo)樣、黃嘌呤標(biāo)樣、次黃嘌呤標(biāo)樣：色譜純，鼎國(guó)生化試劑有限公司；

食品級(jí)硅膠、硅藻土、尼龍66（聚己二酰己二胺）、PVPP（交聯(lián)聚維酮）、活性炭、殼聚糖、分子篩及人造沸石：天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；

甲酸、三氟乙酸、氫氧化鉀、磷酸：分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；

甲醇、異丙醇：色譜純，天津市登科化學(xué)試劑有限公司；

高效液相色譜儀：Agilent 1100，美國(guó) Applied Biosystems公司；

超聲波清洗器：SG2200HPT，上海冠特超聲儀器有限公司；

豆?jié){機(jī)：JYL－B050，九陽(yáng)豆?jié){機(jī)有限公司；

恒溫磁力攪拌器：CJJ－781，江蘇省金壇市恒豐儀器廠；

電子精密天平：AL204，奧豪斯儀器有限公司；

精密酸度計(jì)：PHS－25B，上海大普儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫水浴鍋：DF－101S，金壇市正基儀器有限公司；

離心機(jī)：TDL－40B型，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 吸附劑的篩選 分別精確稱(chēng)量50mg腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、黃嘌呤和次黃嘌呤標(biāo)準(zhǔn)品溶于溶于1 000mL 0.1mol／L的鹽酸溶液中，取上述各溶液100mL，加入100mg吸附劑，振蕩均勻，靜置一定時(shí)間，過(guò)濾，比較不同吸附劑對(duì)4種嘌呤物質(zhì)的吸附效果。選出效果最佳的吸附劑對(duì)豆?jié){進(jìn)行嘌呤吸附的研究。

1.2.2 豆?jié){中嘌呤物質(zhì)的脫除工藝 取50mL研磨好的豆?jié){于100mL燒瓶中，加入一定量的吸附劑，攪拌均勻，在一定的pH下吸附一段時(shí)間，冷卻后離心（2 500r／min），過(guò)濾，待分析。

分別考察吸附劑添加量、吸附時(shí)間、吸附溫度及反應(yīng)pH值對(duì)豆?jié){嘌呤物質(zhì)吸附率的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件。

1.2.3 分析方法 利用高效液相色譜［10，11］對(duì)豆?jié){中嘌呤的含量進(jìn)行測(cè)定。色譜分離條件：Zorbax C18反相柱（4.6mm×250mm，5.0μm）色譜柱，以0.02mol／L磷酸二氫鉀緩沖液（pH 3.6）作為流動(dòng)相，流速0.8mL／min，柱溫25℃，進(jìn)樣量10μL，檢測(cè)波長(zhǎng) （λ1）為254nm［11，12］。

取10mL樣品于50mL燒瓶中，加入10mL三氟乙酸與甲酸1∶1的混合液，在98～101℃油浴鍋中水解1h，然后冰浴冷卻，并用15mol／L KOH溶液中和，直至pH調(diào)至7，再用H3PO4調(diào)pH至3，定容至50mL，用0.22μm濾膜過(guò)濾，在254nm波長(zhǎng)處測(cè)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線求出嘌呤的含量［13－16］。

根據(jù) GB 5009.5——2010《食品中蛋白質(zhì)測(cè)定方法》，利用半微量凱氏定氮法分別對(duì)吸附處理前后的豆?jié){進(jìn)行蛋白質(zhì)含量的測(cè)定，并與QB／T 2132——2008《植物蛋白飲料 豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照。

1.2.4 嘌呤吸附率的計(jì)算 據(jù)報(bào)道［3］大豆中含腺嘌呤0.732 3mg／g，鳥(niǎo)嘌呤0.821 2mg／g，黃嘌呤0.020 2mg／g，次黃嘌呤0.031 8mg／g。由此可見(jiàn)大豆中的嘌呤物質(zhì)主要以腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤為主，黃嘌呤和次黃嘌呤的含量微乎極微，因此本試驗(yàn)主要考察處理前后腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤的含量變化。

吸附處理前后腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤含量總和的變化量稱(chēng)為嘌呤吸附率。根據(jù)樣品中腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤的峰面積，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其濃度，豆?jié){中嘌呤物質(zhì)的吸附率按式（1）計(jì)算：

式中：

X——豆?jié){中嘌呤物質(zhì)的吸附率，%；

C0—— 處理前豆?jié){中嘌呤的濃度，mg／mL；

C——處理后豆?jié){中嘌呤的濃度，mg／mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同吸附劑對(duì)4種嘌呤的吸附結(jié)果

8種吸附劑對(duì)4種嘌呤的吸附效果見(jiàn)表1。

表1 不同吸附劑對(duì)4種嘌呤的吸附效果Table 1 Different types of sorbments on the removal of purine ／%

由表2可知，8種吸附劑對(duì)4種嘌呤都具有一定的吸附效果，活性炭的吸附效果尤其顯著，特別是對(duì)黃嘌呤和次黃嘌呤的吸附效果更加明顯，吸附效果次于活性炭的是殼聚糖。其它6種吸附劑對(duì)4種嘌呤物質(zhì)的吸附效果都不理想。故選擇活性炭作為豆?jié){嘌呤物質(zhì)的吸附劑，進(jìn)行深入研究。

2.2 活性炭添加量對(duì)豆?jié){嘌呤吸附率的影響

活性炭的添加量對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 活性炭的添加量對(duì)豆?jié){中嘌呤脫除率的影響Figure 1 Effect of removal yield of purine in Soya bean milk on the addition of activated carbon

由圖1可知，隨著活性炭加入量的不斷增大，嘌呤的去除率逐漸增大，當(dāng)活性炭濃度達(dá)到1.5g／L時(shí)，去除效果達(dá)到最大。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)豆?jié){嘌呤吸附率的影響

反應(yīng)溫度對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響Figure 2 Effect of removal yield of purine in Soya bean milk on temperature

由圖2可知，隨著溫度的不斷升高，豆?jié){中嘌呤的去除率呈現(xiàn)先增加后減少的狀態(tài)，在70℃時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)升高溫度，吸附率反而下降。這是由于活性炭吸附為物理吸附，吸附過(guò)程是放熱過(guò)程，溫度過(guò)高反而不利于吸附，因此，70℃時(shí)吸附效果最好。

2.4 反應(yīng)pH對(duì)豆?jié){嘌呤吸附率的影響

反應(yīng)pH對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 反應(yīng)pH對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響Figure 3 Effect of removal yield of purine in Soya bean milk on pH

由圖3可知，隨著pH的逐漸增大，嘌呤的吸附率先增大后減小，在pH為8時(shí)達(dá)到最大，但趨勢(shì)并不是很明顯，考慮到豆?jié){本身的pH為6.8左右，與最大值間差距不大，因此在深入活性炭對(duì)豆?jié){嘌呤進(jìn)行去除的探索中，可維持反應(yīng)pH值在豆?jié){本身pH值（6.8）左右來(lái)進(jìn)行研究。

2.5 反應(yīng)時(shí)間豆?jié){嘌呤吸附率的影響

反應(yīng)時(shí)間對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，嘌呤吸附率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在50min時(shí)達(dá)到最大。

2.6 正交試驗(yàn)結(jié)果

選擇活性炭作為豆?jié){嘌呤物質(zhì)的吸附劑，分別考察活性炭的添加量、反應(yīng)溫度、pH值和反應(yīng)時(shí)間4個(gè)因素對(duì)豆?jié){中嘌呤物質(zhì)吸附率的影響。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定各因素對(duì)應(yīng)水平見(jiàn)表2。

根據(jù)表2確定的各個(gè)因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到結(jié)果見(jiàn)表3。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)豆?jié){中嘌呤吸附率的影響Figure 4 Effect of removal yield of purine in Soya bean milk on time

表2 因素水平表Table 2 Different Levels of Fators

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Orthogonal experiment and results analysis

由表3可知，影響豆?jié){中嘌呤去除率的因素主次為D＞A＞B＞C，最佳配比為A3B1C1D3，但由單因素試驗(yàn)可知，當(dāng)活性炭的添加量大于1.5g／L時(shí)，嘌呤吸附率的增加趨勢(shì)已不明顯，且考慮到活性炭濃度越高，其對(duì)豆?jié){的品質(zhì)影響也越大，所以確定最佳添加量為1.5g／L，pH值為6.0，60℃恒溫靜置60min。在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，最終得到豆?jié){中嘌呤的平均去除率為48.878%。經(jīng)過(guò)凱氏定氮測(cè)得未經(jīng)處理的豆?jié){蛋白質(zhì)含量為6.826%，處理過(guò)的豆?jié){蛋白質(zhì)含量為5.122%，僅降低了1.135%。

3 結(jié)論

通過(guò)吸附作用的機(jī)理，采用不同的吸附劑對(duì)4種嘌呤物質(zhì)進(jìn)行吸附，活性炭的吸附效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它吸附劑。選擇活性炭作為吸附劑，對(duì)豆?jié){中的嘌呤類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行吸附研究。結(jié)果表明，在活性炭添加濃度為1.5g／L，pH值為6.0，60℃恒溫靜置60min時(shí)，能有效去除豆?jié){中的嘌呤物質(zhì)，吸附率達(dá)到48.878%。經(jīng)過(guò)凱氏定氮測(cè)得處理過(guò)的豆?jié){蛋白質(zhì)含量?jī)H降低了1.135%。可考慮采用該方法，為痛風(fēng)及其并發(fā)癥患者研制低嘌呤保健豆?jié){，并擴(kuò)大豆制品的消費(fèi)市場(chǎng)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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