葡萄皮渣中酒石酸的提取工藝優化

摘要：采用溶劑法對釀酒后的葡萄皮渣中酒石酸的提取工藝進行了研究。試驗以酒石酸的提取率為考察指標，通過單因素和正交試驗對酒石酸提取工藝進行優化。結果表明，最佳提取工藝為：料液比1∶12（g/mL），提取溫度85 ℃，提取時間4.0 h，提取劑pH 4.0，在此條件下，葡萄皮渣中酒石酸平均提取率為1.079%。

關鍵詞：葡萄皮渣；酒石酸；正交試驗；溶劑提取法

中圖分類號：TQ914.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）21-5276-03

Optimization of Tartaric Acid Extraction from Grape Pomace

LI Li

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Beifang University of Nationalities， Yinchuan 750021，China）

Abstract： The tartaric acid was extracted from the grape pomace after brewing by solvent method. Using the extraction rate of tartaric acid as indicators， the extraction processes were optimized with single-factor and orthogonal test. The results showed that the optimal extraction processes were as follows： solid and liquid ratio 1∶12（g/mL）， extraction for 4 hours at 85 ℃ and under pH 4.0. Under thoptimal condition， the average extraction rate of tartaric acid was 1.079%.

Key words： grape pomace； tartaric acid； orthogonal test； solvent extraction

隨著中國釀酒葡萄產量的增長和葡萄加工業的發展，每年產生約占葡萄加工量20%的皮渣廢棄物[1]，主要是葡萄皮、種子和果梗等[2]。目前在中國葡萄皮渣通常被當作肥料、飼料甚至垃圾處理，造成很大的浪費[3]，而且由于不加處理直接作為垃圾傾倒，形成了很大的環保壓力，這已經成為葡萄加工業亟待解決的問題。

酒石酸（Tartaric acid，2，3-二羥基丁二酸）是一種多羥基有機酸，為無色半透明晶體或白色細結晶粉末，有酸味，有左旋、右旋、外消旋、內消旋4種同分旋光異構體[4]。主要用于制備醫藥、媒染劑、靴劑等精細化學品，也有一部分用于食品添加劑，以右旋酒石酸最為重要，因其溶解度大，其鹽類也較其他3種構型穩定。通常用化學方法合成的酒石酸均屬于外消旋型，而利用富含酒石酸氫鉀的葡萄皮渣為原料所提取的酒石酸，不僅生產成本低，而且全部為右旋型[5]。所以，從葡萄皮渣中提取酒石酸具有顯著的經濟效益和社會效益。本試驗采用溶劑法對釀酒后的葡萄皮渣中酒石酸的提取工藝進行了研究，旨在為葡萄皮渣的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

釀酒葡萄皮渣（購于寧夏葡萄釀酒廠，過50目篩）；標準酒石酸溶液：準確稱取0.500 0 g酒石酸 （AR），蒸餾水溶解定容至100 mL；1%的偏釩酸鈉溶液：稱取1.0 g偏釩酸鈉（AR）溶于15 mL 1 mol/L氫氧化鈉溶液中，蒸餾水定容至100 mL；氫氧化鈉、氫氧化鈣、無水氯化鈣、碳酸鈣、乙酸均為分析純。

1.2 儀器

722型可見分光光度計、PHS-3C型酸度計、JY3002型電子天平、FA1004型電子分析天平（上海精密科學儀器有限公司）；SHB-111型循環水式多用真空泵（鄭州長城科工貿有限公司）；KA-1000型臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）。

1.3 方法

1.3.1 酒石酸含量的測定[6]

1）標準曲線的制作。取6支25 mL比色管，分別加入酒石酸標準溶液0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL，用蒸餾水定容至1.00 mL，各加入7.5 mL 30%乙酸溶液，10 mL 1%偏釩酸鈉顯色劑，搖勻，靜置15 min，用分光光度計在波長500 nm處測定其吸光度，繪制標準曲線。結果表明，酒石酸濃度在0.054～0.270 mg/mL之間有良好的線性關系。回歸方程為y=3.359 3x-0.017 0，r=0.998 7。

2）酒石酸含量的測定。準確吸取1.00 mL樣品溶液，置25 mL比色管中，加入7.5 mL 30%乙酸溶液，10 mL 1%偏釩酸鈉顯色劑，搖勻，放置15 min，用分光光度計在波長500 nm處測定其吸光度，根據回歸方程計算樣品中酒石酸含量。

1.3.2 酒石酸的提取工藝[7，8] 稱取20.00 g釀酒后的葡萄皮渣粉，置燒杯中，加入提取劑（用H2SO4酸化至一定pH的蒸餾水），一定的溫度下浸提數小時，紗布過濾和離心分離，浸提2次，合并濾液。濾液升溫至90 ℃，在充分攪拌下，緩緩加入碳酸鈣（稍微過量，出現白色粉末狀的沉淀），加入氫氧化鈣飽和溶液至pH為7.0，沉淀即為酒石酸鈣。將上清液轉移至另一容器中，在充分攪拌下加入氯化鈣，攪拌15 min，靜置4 h，棄上清液，沉淀即為酒石酸鈣，合并沉淀。酒石酸鈣沉淀加入2倍蒸餾水洗滌3次，80 ℃烘干，得純酒石酸鈣。加入4倍蒸餾水進行攪溶后再緩緩加入98%的H2SO4，靜置4 h，離心分離，以除去硫酸鈣沉淀。將酒石酸液用活性炭在75 ℃加熱脫色10 min，冷卻后抽濾，濾液真空濃縮結晶，50 ℃真空干燥，即得酒石酸產品。

1.3.3 單因素及正交試驗設計[9] 為優化酒石酸提取工藝條件，進行了料液比（g/mL，下同）、提取溫度、提取時間和提取劑pH的單因素試驗，在單因素試驗的基礎上，選擇料液比（A）、提取溫度（B）、 提取時間（C）、提取劑pH（D）為考察因素，進行L9（34） 正交試驗。正交試驗因素與水平見表1。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 料液比對酒石酸提取率的影響 料液比分別為1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14，提取劑pH 4.0，提取溫度85 ℃，提取時間2.0 h，考察不同料液比對酒石酸提取率的影響，結果見圖1。由圖1可以看出，隨著溶劑的增加，酒石酸提取率呈先升后降的趨勢，在料液比為1∶12時其提取率達到最大。因此，料液比以1∶12為最佳。

2.1.2 提取溫度對酒石酸提取率的影響 料液比1∶12，提取劑pH 4.0，提取時間2.0 h，考察不同提取溫度（55、65、75、85、95 ℃）對酒石酸提取率的影響，結果見圖2。由圖2可以看出，隨著提取溫度的升高，酒石酸的提取率也逐漸增加，至75～95 ℃時變化緩慢，提取率趨于平穩。因此，選擇75 ℃為最佳提取溫度[10]。

2.1.3 提取時間對酒石酸提取率的影響 提取劑pH 4.0，料液比1∶12，提取溫度75 ℃，考察不同提取時間（2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 h）對酒石酸提取率的影響，結果見圖3。由圖3可以看出，隨提取時間的增加，酒石酸的提取率呈先升后降的趨勢，4.0 h時達到最高。因此，選擇4.0 h為最佳提取時間。

2.1.4 提取劑pH對酒石酸提取率的影響 料液比1∶12，提取溫度75 ℃，提取時間4.0 h，考察提取劑不同pH（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0）對酒石酸提取率的影響，結果見圖4。由圖4可以看出，隨著提取劑pH的增大，酒石酸的提取率呈先升后降的趨勢，在pH 4.0時達到最大，所以選擇提取劑的最佳pH為4.0。

2.2 正交試驗結果

由表2可知，影響酒石酸提取率的因素排序為A>C>B>D，即料液比>提取時間>提取溫度>提取劑pH，最佳的因素水平組合為A2B3C2D2，即提取葡萄皮渣中酒石酸的最佳工藝條件為：料液比1∶12、提取溫度85 ℃、提取時間4.0 h、提取劑pH 4.0。

2.3 驗證試驗

按優選工藝提取葡萄皮渣中酒石酸，重復3次。酒石酸提取率分別為1.078%、1.073%、1.087%，平均提取率1.079%，RSD=0.659%（n=3），表明該提取工藝合理、穩定、可行。

3 結論

采用溶劑法提取釀酒后的葡萄皮渣中的酒石酸，雖然方法傳統，但該法有其他現代化提取方法不可比擬的優勢，如設備簡單、工藝簡便、投資少、噪音小、安全無毒等優點。通過單因素試驗結合正交試驗對影響酒石酸提取率的主要因素進行了考察，得出葡萄皮渣中酒石酸最佳提取工藝為料液比1∶12，提取溫度85 ℃，提取時間4.0 h，提取劑pH 4.0。在此條件下，葡萄皮渣中酒石酸平均提取率為1.079%。

參考文獻：

[1] 曹熙敏，呂愛枝.葡萄渣中酒石酸的提取條件優化[J].湖北農業科學，2011，50（14）：2930-2933.

[2] 彭麗霞，黃彥芳，劉翠平，等.釀酒葡萄皮渣的綜合利用[J].釀酒科技，2010，96（l0）：93-96.

[3] 陳江萍.葡萄廢棄物的開發利用研究[J].浙江柑橘，2005，22（1）：40-43.

[4] 張秀玲，祝義偉，孫佳平.釀酒后的葡萄渣的綜合利用[J].食品工業科技，2008，29（7）：284-285.

[5] 秦玉楠.利用葡萄皮渣生產酒石酸[J].釀酒科技，1995，72（6）：58-59.

[6] 龐玉珍，齊風蘭.比色法測定葡萄酒中酒石酸的條件試驗[J].天津輕工業學院學報，1991，11（1）：74-78.

[7] 謝 耽.刺葡萄皮、渣中三種有效成分聯產工藝的研究[D].長沙：湖南農業大學，2007.

[8] 秦玉楠.葡萄皮渣提取酒石酸[J].應用科技，1992（2）：8-9.

[9] 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2004.79-112.

[10] 王照科.葡萄酒酒石酸穩定性試驗[J].中外葡萄與葡萄酒，2007（1）：62-63.