大孔樹脂對木瓜酒單寧的吸附性能研究

楊艷紅，陳果，魯秀敏，張立，周永文

（1.重慶理工大學(xué)藥學(xué)與生物學(xué)院，重慶400054；2.重慶金立方酒業(yè)有限公司，重慶401420）

大孔樹脂對木瓜酒單寧的吸附性能研究

楊艷紅1，陳果1，魯秀敏1，張立1，周永文2

（1.重慶理工大學(xué)藥學(xué)與生物學(xué)院，重慶400054；2.重慶金立方酒業(yè)有限公司，重慶401420）

以木瓜酒中單寧含量為指標(biāo)，通過靜態(tài)吸附試驗(yàn)從5種大孔樹脂中篩選出HPD-100樹脂，其吸附容量為每克干樹脂吸附72.15 mg單寧?？疾霩PD-100樹脂的吸附、解吸效果及其影響因素。結(jié)果表明，吸附最佳條件為pH 6.0，靜態(tài)吸附4 h；動態(tài)吸附流速為2.0 BV/h，吸附體積達(dá)到5 BV時為吸附終點(diǎn)，吸附率為89.5%。靜態(tài)解吸附最佳條件為洗脫液pH 7.0，洗脫時間6 h，洗脫乙醇濃度75%；動態(tài)解吸附流速為1.0 BV/h，解吸附體積達(dá)到1.6 BV時為解吸附終點(diǎn)，解吸附率為68.6%。HPD-100大孔吸附樹脂對木瓜酒單寧具有良好富集作用，適于木瓜酒澀味的去除或單寧的分離純化。

木瓜酒；大孔吸附樹脂；除澀

Abstract:Taking the contents of tannin as index,five types of macroporous absorbent resin were used for absorption of tannin from Chinese quince wine.Static adsorption experiments showed that macroporous resin HPD-100 had the highest adsorption capacity of 72.15 mg(tannin)/g(dry resin）.Effects of some factors on the adsorption and desorption ability were studied.The results showed that the optimal pH of adsorption was 6.0 and the static adsorption time was 4 h.In dynamic experiments,the optimal flow rate of Chinese quince wine was 2.0 BV/h and the adsorption volume was 5 BV with the adsorption rate of 89.5%attained.The optimum static desorption conditions were pH 7.0,elute-ethanol concentration 75%,elution time 6 h.Dynamic desorption experiments showed that the elution rate was 1.0 BV/h and elute volume was 1.6 BV.Under the conditions,desorption rate was 68.6%.It was showed that tannin could be adsorpted effectively by macroporous resin HPD-100 and that is suitable for removing and purification of tannin from Chinese quince wine.

Key words：Chinese quince wine;macroporous absorbent resin;removing of astringency

皺皮木瓜為薔薇科木瓜屬植物貼梗海棠Chaenaneles speciosa（Sweet）Nakai的干燥成熟果實(shí)，主要分布于華東、華中及西南各地。木瓜有“百益之果”之稱，被列為衛(wèi)生部2003年首批認(rèn)定的藥食兼用食品之一。皺皮木瓜味酸、微澀、性溫，含17種氨基酸、蛋白質(zhì)、超氧化物歧化酶、有機(jī)酸、維生素、黃酮、單寧及稀有成分硒等化合物。中醫(yī)認(rèn)為，皺皮木瓜有舒筋、活絡(luò)、健脾開胃、鎮(zhèn)痛、祛風(fēng)除濕等功效。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，皺皮木瓜對人體降糖、軟化血管、護(hù)肝降酶以及養(yǎng)顏抗衰、促進(jìn)血液循環(huán)、延年益壽、提高人體免疫力等具有顯著功效[1-4]。

皺皮木瓜作為一種營養(yǎng)豐富，利用價值高的果中珍品，更多地用于食品和保健品開發(fā)。為此，以皺皮木瓜為原料，利用發(fā)酵技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)生物活性高、保健功能強(qiáng)的木瓜酒。但由于皺皮木瓜中單寧含量較高，因此發(fā)酵后的木瓜酒的單寧含量超過了3.0 g/L，這就使得木瓜酒澀味較重，口感較差。一般木瓜酒中缺乏單寧，酒味就會平淡；含量過高又會使酒味發(fā)澀。木瓜酒作為淺色酒其單寧含量應(yīng)控制在0.1 g/L~0.4 g/L[5]。為了有效除去木瓜酒中的澀味物質(zhì)，以單寧吸附量為指標(biāo)，對5種常用大孔樹脂進(jìn)行篩選，并對吸附量較大的大孔樹脂的靜、動態(tài)吸附和解吸附性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木瓜酒：重慶金立方酒業(yè)有限公司；醫(yī)用大孔樹脂：安徽三星樹脂科技有限公司；單寧酸對照品（AR）：天津市巴斯夫化工有限公司；磷鉬鎢酸試劑按2005版藥典配制[6]；其它試劑均為分析純。

1.2 儀器

UV-2100紫外可見光分光光度計(jì)：上海尤尼柯儀器有限公司；HY-2恒溫水浴搖床。

1.3 方法

1.3.1 單寧含量測定

1.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線建立

采用分光光度法，參考王伽伯等[7]研究方法，以單寧酸為標(biāo)準(zhǔn)品，按照《中華人民共和國藥典》2005年版（一部）附錄XB項(xiàng)下操作[6]，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為：Y=0.0034X+0.0205，相關(guān)系數(shù)r=0.9996，線性范圍是2.5μg/mL～250 μg/mL。式中：X 為單寧酸濃度，（μg/mL）；Y為吸光度。

1.3.1.2 總酚測定

以新鮮木瓜酒為樣品，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線項(xiàng)下的方法，測定吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中讀出木瓜酒中單寧酸的含量，計(jì)算，即得。

1.3.1.3 非單寧多酚的測定

量取木瓜酒供試品溶液25 mL，加入1.8 g干酪素，并加水稀釋到100 mL，30℃水浴中保溫60 min，每10分鐘振搖1次，取出，放冷，搖勻，過濾，棄去初濾液，精密量取續(xù)濾液2 mL置50 mL棕色瓶，按照標(biāo)準(zhǔn)曲線項(xiàng)下的方法，測定吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中讀出供試品溶液中單寧酸的含量，計(jì)算，即得樣品被干酪素吸附后濾液中多酚量。

張笑穎等[8]研究發(fā)現(xiàn)，干酪素含有干擾實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)，在測定波長處有吸收，使得樣品單寧含量測定結(jié)果偏低，不能準(zhǔn)確反映單寧的實(shí)際含量。因此本實(shí)驗(yàn)增加了干酪素的空白實(shí)驗(yàn)，測得干酪素空白試驗(yàn)多酚量為：7.85 μg/mL。

非單寧多酚量＝樣品被干酪素吸附后濾液中多酚量－干酪素空白試驗(yàn)多酚量

單寧含量＝總酚量－非單寧多酚量＝總酚量－樣品被干酪素吸附后濾液中多酚量+干酪素空白試驗(yàn)多酚量

1.3.2 大孔樹脂篩選

稱取已經(jīng)預(yù)處理好的 AB-8、ADS-17、DM130、DM301、HPD-100干樹脂各1.0 g，分別加入到50 mL木瓜酒中，每種樹脂做3個平行試驗(yàn)，靜態(tài)吸附24 h后，測定溶液中殘留的單寧量。

1.3.3 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

pH對樹脂吸附性能影響：稱取處理好的12份已篩選的干樹脂各1.0 g，分別加入到50 mL pH分別為3.5（木瓜酒自然pH）、5.0、6.0、7.0的木瓜酒中，每個pH下做3個平行試驗(yàn)。室溫下，靜態(tài)吸附24 h后，測定木瓜酒溶液中殘留的單寧量。

時間對樹脂吸附性能影響：稱取處理好的21份已篩選的干樹脂各1.0 g，分別加入到50 mL的木瓜酒中。室溫下，分別在靜態(tài)吸附 1、2、3、4、6、8、10 h 時，每個時間點(diǎn)取3份木瓜酒樣品溶液做平行試驗(yàn)，測定其吸附后單寧的殘留量。

1.3.4 靜態(tài)解吸附實(shí)驗(yàn)

經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示影響樹脂解吸附的主要因素有洗脫液及洗脫液濃度、洗脫時間和洗脫pH，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以洗脫液濃度、洗脫pH和洗脫時間為因素，安排靜態(tài)解吸附的正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)的因素水平設(shè)計(jì)如表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 The design of orthogonal experiment

1.3.5 動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

動態(tài)吸附在室溫下層析柱中進(jìn)行，層析柱規(guī)格為：26 mm×300 mm，濕法裝柱；吸附流速分別為：0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 BV/h，分段收集各個吸附流速下的流出液，再分別測定流出液中的鞣質(zhì)含量。

1.3.6 動態(tài)解吸附實(shí)驗(yàn)

洗脫流速選擇最佳動態(tài)吸附流速的1/2，分段收集洗脫液，并測定其單寧含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 大孔樹脂的篩選

大孔樹脂的篩選，見表2。

表2 不同大孔樹脂對木瓜酒單寧的吸附特性Table 2 Absorption properties of 5 types of macroporous absorbent resin

由表2可知，經(jīng)大孔樹脂HPD-100吸附后，溶液中殘留的鞣質(zhì)量最少，AB-8和DM301對鞣質(zhì)吸附的效果其次，因此，選用樹脂HPD-100。

2.2 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

2.2.1 pH對樹脂吸附性能影響

丹寧又稱鞣質(zhì)，也叫鞣酸或丹寧酸，它是植物中廣泛存在的一類多元酚類化合物。通過一系列定性試驗(yàn)，初步鑒別木瓜酒中的鞣質(zhì)為縮合性鞣質(zhì)。縮合鞣質(zhì)的水溶液在空氣中久置能進(jìn)一步縮合，形成不溶于水的鞣紅沉淀。當(dāng)遇酸、堿時，鞣紅的形成更為迅速。經(jīng)試驗(yàn)表明，木瓜酒在pH范圍3~6較穩(wěn)定，當(dāng)pH超過7后，不但木瓜酒的口感受到很大影響，同時，其顏色急劇加深，變?yōu)楹诩t色。因此，選擇pH在3~7做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 不同pH對HPD-100吸附木瓜酒單寧的影響Table 3 Effect of different pH on adsorption capacity of HPD-100

從表3中可以看出，pH為7.0時，大孔樹脂HPD-100吸附后，溶液中殘留的單寧量最少，即吸附效果最好，但是考慮到木瓜酒的口感和色澤問題，選擇pH為6.0。

2.2.2 時間對樹脂吸附性能影響

隨著時間的延長，樹脂對單寧的吸附容量不斷增加，4 h時，吸附率達(dá)到79.22%，繼續(xù)延長時間，樹脂對單寧的吸附容量趨于穩(wěn)定，故靜態(tài)吸附時間控制在4 h左右，見圖1。

2.3 靜態(tài)解吸附實(shí)驗(yàn)

正交試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 4 The result of orthogonal design on static desorption experiments

由表4可知，選出最優(yōu)的組合為：A2B3C1。由極差R值可以看出，影響萃取因素大小排序?yàn)椋篊＞B＞A。靜態(tài)解吸附條件為：洗脫液pH 7.0，洗脫時間6 h，洗脫乙醇濃度75%。該最優(yōu)組合條件剛好是正交方案中的6號試驗(yàn)，并且是所有試驗(yàn)號中，洗脫效果最好的，因此，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。

2.4 動態(tài)吸附和解吸附實(shí)驗(yàn)

用層析柱作動態(tài)吸附可提高吸附劑的利用率，控制木瓜酒中的單寧含量，方便操作并減少吸附劑的破損。為了確定吸附流速和洗脫流速，繪制了滲漏曲線和洗脫曲線，見圖2和圖3。

從圖2滲漏曲線可以看出，當(dāng)吸附流速為0.5 BV/h和2.0 BV/h時，滲漏比其它吸附流速出現(xiàn)得晚，但由于達(dá)到滲漏點(diǎn)5 BV時，吸附流速為0.5 BV/h時所需吸附時間是2.0 BV/h所需時間的4倍，為提高吸附效率和速度，因此選擇吸附流速為2.0 BV/h，并選擇吸附體積達(dá)到5 BV時為吸附終點(diǎn)，吸附率為89.5%。

根據(jù)靜態(tài)解吸附實(shí)驗(yàn)，選用75%乙醇作為洗脫劑。常用洗脫流速是吸附流速的1/3~1/2。用吸附流速的1/2來考察，選擇洗脫劑流速為1.0 BV/h。

從洗脫曲線可以看出，當(dāng)洗脫體積達(dá)1.6 BV時，洗脫率達(dá)最大，洗脫峰集中，單寧總收率為68.6%，因此，洗脫液體積選擇1.6 BV。

其中，吸附飽和樹脂中解吸附獲得的單寧量是各分段收集的洗脫液中鞣質(zhì)量的總和。

3 結(jié)論

1）采用大孔吸附樹脂法能有效去除木瓜酒中的澀味物質(zhì)單寧。與常見的明膠沉淀法、活性炭吸附法、聚酰胺吸附法、鉛鹽沉淀法等相比，其選擇性強(qiáng)，在除去單寧的同時，其有效成分得到充分保留，并且具有設(shè)備和操作簡易，可反復(fù)使用等優(yōu)越性。因此，較適合于營養(yǎng)豐富的果酒類澀味物質(zhì)的去除。

2）HPD-100樹脂用于木瓜酒單寧吸附，pH 6.0，靜態(tài)吸附4 h；動態(tài)吸附流速為2.0 BV/h，吸附體積達(dá)到5 BV時為吸附終點(diǎn)，吸附率為89.5%。靜態(tài)解吸附洗脫液pH 7.0，洗脫時間6 h，洗脫乙醇濃度75%，動態(tài)解吸附流速為1.0 BV/h，解吸附體積達(dá)到1.6 BV時為解吸附終點(diǎn)，解吸附率為68.6%。試驗(yàn)表明，HPD-100大孔吸附樹脂對木瓜酒單寧具有良好富集作用，適于木瓜酒澀味物質(zhì)的去除。

3）近年來，隨著對鞣質(zhì)在鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、抗過敏、抗菌、抗病毒等多方面生物活性的深入研究，鞣質(zhì)的開發(fā)利用受到研究者們的日益重視。自然界中，雖然縮合鞣質(zhì)遠(yuǎn)比可水解鞣質(zhì)多，但研究得較多而且詳細(xì)的卻是可水解鞣質(zhì)。近年來，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明縮合鞣質(zhì)的毒性較低，對肝臟無損害或只有輕度損害，但是可水解鞣質(zhì)的毒性較高，對肝臟有嚴(yán)重的損害作用。本實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過鞣質(zhì)定性鑒別研究表明，木瓜酒中鞣質(zhì)為縮合性鞣質(zhì)。本文采用大樹脂吸附法，不但達(dá)到有效去除木瓜酒澀味的目的，同時還可以用于木瓜和木瓜酒中鞣質(zhì)的分離純化，為木瓜鞣質(zhì)類化合物的生物活性的深入研究提供參考。

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Research on Absorption of Tannin from Chinese Quince Wine by Magropous Absorbent Resins

YANG Yan-hong1,CHEN Guo1,LU Xiu-min1,ZHANG Li1,ZHOU Yong-wen2
(1.School of Pharmacy&Bioengineering,Chongqing University of Technology,Chongqing 400054,China;2.Chongqing Golden Gube Winery Co.,Ltd.,Chongqing 401420,China)

2011-12-03

去除木瓜酒澀味的工藝研究（2010Q35）

楊艷紅（1977—），女（漢），講師，博士，研究方向：天然產(chǎn)物的研究與開發(fā)。