黃水的預處理及成分含量測定研究

朱開憲，趙金松，胡春玲

（1.四川化工職業技術學院，四川瀘州646000； 2.四川理工學院，四川自貢643000）

黃水的預處理及成分含量測定研究

朱開憲1，趙金松2，胡春玲1

（1.四川化工職業技術學院，四川瀘州646000； 2.四川理工學院，四川自貢643000）

黃水是糧食酒發酵過程中滲于窖池底部的一種黃色液體，含有較多經長期馴化的有益微生物、糖類物質、含氮化合物、酸、酯、醛、酮等風味物質，同時還含有少量的單寧和色素等。研究了直接離心、蒸餾、活性炭過濾和膜過濾等預處理方式對黃水成分的影響。結果表明，直接離心檢測的黃水組分最多，能真實反映黃水組分。

黃水； 直接離心； 預處理； 成分檢測； 白酒

黃水除富含酸、酯、醛、酮及含氮類化合物外，還有大量的呈香呈味組分，尤其含有的有機酸，可賦予酒體醇厚感，增強酒體的后味。黃水的COD和BOD含量較高，如果不處理就排放會遠遠超過國家允許的廢水排放指標［1］。經過處理后，可應用到白酒的勾兌中，如果將其直接倒掉，既浪費資源，又造成環境污染［2］。

開窖后，從濃香型白酒窖底抽出的黃水，表面上經常漂有稻殼、紅糧殼等雜物，下層沉積著部分未被液化的糧食顆粒和其他固形物。若黃水直接用于養窖或底鍋，可不需要預處理。若用于制取酯化液，為便于萃取工序的處理，則應通過預處理方式［3］。因為黃水的固形物含量較高，在超臨界萃取中一些固體雜質容易殘留在萃取柱中，給超臨界萃取柱中雜質的清理操作帶來不便，同時也使得超臨界萃取的效率下降，所以在萃取前需要對黃水進行預處理。

1　材料與方法

1.1樣品和試劑

黃水取自國內某知名酒廠，取樣時間為2015年5月15日，試劑為分析純，購于成都某化學試劑廠。

1.2主要儀器設備

氣相色譜儀，安捷倫7890；離心機，GL-20G-C型，上海安亭科學儀器有限公司；電熱恒溫箱，上海一恒；721分光光度計，上海元析；TG326型分析天平，上海元析。

1.3實驗方法

1.3.1黃水預處理方法

常用預處理方法通常有直接離心、CTAB處理、蒸餾、活性炭過濾和膜過濾5種方式。直接離心法，要求將其以10000 r/min離心4 min；CTAB處理要求加入10 mL含量為5%的CTAB試劑，搖勻反應30 min；蒸餾處理是加入旋轉蒸餾儀的蒸餾燒瓶中，設定水浴加熱溫度為85℃，蒸餾15 min后，獲得蒸餾后黃水樣品冷藏備用；過濾處理，是將20 mL新鮮黃水，用一次性過濾膜過濾，收集濾液備用；活性炭處理即加入10 g活性炭處理30 min，冷藏備用。為了比較預處理方法的影響，實驗中取60 mL黃水，分別用上述5種方法對黃水進行預處理。

1.3.2黃水微量成分檢測方法

HP-INNOWax交聯石英毛細管柱（30 m×0.32 mm× 0.25 μm），柱流量：1 mL/min，分流比：10∶1，進樣口溫度：250℃，檢測器溫度：280℃。柱溫條件：初始溫度50℃，維持4 min，再以5℃/min升到80℃，維持10 min，再以20℃/min升到200℃，維持10 min，進樣量：1 μL。

電離方式：EI源，電離電壓：70 eV，離子源溫度：230℃，接口溫度：260℃，檢測器電壓：1.27 kV，質量范圍：20～450。

2　結果與分析

2.1黃水預處理結果分析

采用上述的直接離心、蒸餾等5種方法分別對黃水進行預處理后進行分析測試，結果見圖1。通過測定處理后黃水的吸光度，可看出黃水的澄清效果。吸光度越小，液體中大分子物質含量越少；透光率越高，溶液越清澈。

圖1　不同預處理方式對黃水中具有紫外吸收物質的去除效果比較

由圖1可知，CTAB處理、直接離心和活性炭吸附對吸收峰在400～900 nm的物質具有較明顯的去除效果，過濾方法對黃水中物質去除效果較差。雖然CTAB在黃水預處理過程中可以起到去除雜質的效果，但其價格昂貴，且CTAB可以吸附的物質較多，可能對黃水成分檢測的影響較大。

2.2黃水中的微量成分分析

國標GB/T 10345—2007推薦使用FFAP、PEG、毛細管柱或DNP、GDX102填充柱，但針對黃水這方面的報道較少［4］。本研究所采用的CPWAX 57 CB毛細管柱，柱長50 m。

分流比和進樣量對于組分的定量和分離有較大的影響，出峰保留值的變化會影響定量結果的準確性。我們對不同分流比和進樣量進行了對比試驗，最后優化出了分流比為20∶1時，進樣量為1 μL，乙縮醛與乙酸乙酯可基本分離，甲醇峰明顯（見圖2）。

圖2　混合標樣在氣相色譜上的分離色譜圖

由圖2可以看出，經過優化后的方法得到的微量組分的峰分離效果很好，峰形基本對稱、無拖尾現象。

為了測定該方法的準確性，我們進行了加標測定，即在已知濃度的樣品中添加標準溶液進行測定，各組分的回收率在94.3%～100.3%之間，證明本方法的測定結果準確可靠，可滿足測定要求。

由于黃水樣品中有些成分含量較低且成分較多，為減少誤差，對同一樣品在相同條件下重復測定6次。結果見表1，幾種組分的變異系數均小于5%，表明該方法有較好的精度。

表1　部分組分的測試精度（n=6）　（g/L）

通過對黃水的色譜分析，發現黃水中有機物種類很多，分析出主要組分共24種（表2）。其中酸含量較高，尤其是乳酸的含量。所以這些有益成分不僅可以應用在養窖、護窖、培養人工窖泥等方面，還可以用于制作功能調味液。通過某些有效手段還可以提取黃水中的酸類、酯類等風味物質，或者通過其他濃縮的方法來提取酸酯以外的其他組分。

表2　黃水中的主要微量成分含量

由表2可知，黃水中含有的醇、醛、酸、酯類物質是白酒釀造過程中的窖內發酵產物，種類特別豐富，是構成白酒風味的重要呈香呈味物質，具有重要的應用和研究開發價值。

2.3不同預處理對黃水氣相色譜檢測結果的影響

處理好的黃水，按上述方法進行上機檢測。結果見圖3、圖4、圖5及表3。由此結果可知，不同預處理方法中采用蒸餾處理的出峰數最少，出峰不完全。由表1可知，不同預處理方法中活性炭吸附和蒸餾都只能檢測到15種組分。蒸餾處理不能檢測乙醛、乙酸乙酯、正己醇，但檢測的丁酸乙酯含量明顯高于另外3種預處理方式。采用活性炭處理方法不能檢測到異丁醇的含量；而采用直接離心法檢測的戊酸乙酯明顯高于其他預處理方式。

圖3　黃水經蒸餾處理后的色譜圖

蒸餾處理的黃水，即是將黃水直接加熱蒸餾，如圖3所示，檢測到了2種酸、7種醇和8種酯，但沒有檢測到醛類物質，可以看出蒸餾的處理方法對黃水中醛類和酸類敏感度較低。由于該處理方法能檢測出的黃水組分較少，特別是不能檢測出白酒四大酯中的乳酸乙酯和丁酸乙酯，無法真實反映黃水組分，因此，不宜用此方法來對黃水進行預處理。利用此法可回收黃水中的酒精及少量低沸點酸、酯，但餾出液中黃水的苦、怪、雜味無法除去，不能直接利用。

圖4　黃水經活性炭處理后的氣相色譜圖

由圖4可知，經活性炭處理的黃水，可檢測到7種酯、4種醇、4種酸和1種醛。該預處理后可以檢測到庚酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、丁酸及醇類物質，含量少于其他處理方法，可能由于活性炭對上述物質有一定吸附作用，因此，活性炭吸附不適宜黃水預處理。選擇吸附劑，除了活性炭，還有其他方式，如明膠、纖維素、淀粉、海藻酸鈉等都可對黃水進行處理，可去除黃水中的渾濁物和苦雜味，去除黃水的顏色，但處理效果不理想，且黃水中酒的風味物質也會有所損失。

圖5　黃水經直接離心后的色譜圖

表3　不同預處理黃水可檢測的組分及其含量　（g/L）

直接離心方法可以檢測到1種醛、4種酸、5種醇和7種酯，如圖5所示，可檢測的風味組分是4種預處理方法中最多的，且檢測到的乙酸和戊酸乙酯含量明顯高于采用活性炭和蒸餾2種方法（見表3），該方法對醛類物質、酸類及酯類的靈敏度都較高。由此可知，黃水采用直接離心的方法處理，處理效果較好，此結果與張巖等［5］的研究結論類似。

3　結論

采用固定相為CPWAX 57 CB交聯石英毛細管柱能夠檢測出黃水中的主要組分，分流比為20∶1時，進樣量為1 μL，回收率在94.3%～100.3%之間，證明該方法的測定結果準確可靠，可滿足測定要求。

5種預處理方法中，CTAB處理、直接離心和活性炭吸附對黃水色素具有較明顯的效果，過濾方法去除效果最差。CTAB方法處理價格太貴，其吸附性較強，可能對黃水成分檢測影響較大。直接離心、活性炭吸附和蒸餾方法對黃水進行預處理，色譜檢測結果表明，直接離心檢測的黃水組分最多，為17種，能較真實反映黃水組分。

［1］楊瑞，周江.白酒生產副產物黃水及其開發利用現狀［J］.釀酒科技，2008（3）：90-92.

［2］封明振，張國杰，王賢.濃香型曲酒生產副產物的綜合利用［J］.釀酒科技，1999（2）：72-73.

［3］張曉磊，史潛玉，王化斌，等.白酒釀造副產物黃水中揮發性化合物的研究［J］.釀酒，2010（2）：41-43.

［4］王延云，胡強，李超豪，等.氣相色譜測定白酒中乙酸乙酯含量的方法［J］.食品研究與開發，2013（6）：91-93.

［5］張巖，陳茂彬，徐前景，等.預處理方法對黃水氣相色譜分析的影響［J］.釀酒科技，2009（4）：105-107.

The Pretreatment of Yellow Water and the Measurement of Its Components

ZHU Kaixian1，ZHAO Jinsong2and HU Chunling1
（1.Sichuan Vocational College of Chemical Technology，Luzhou，Sichuan 646000；2.Sichuan University of Science&Engineering，Zigong，Sichuan 643000，China）

Yellow water is the yellow fluid at the bottom of the pits seeped in liquor fermentation process.It contains lots of long-term domesticated beneficial microbes，sugars，nitrogen-containing compounds，acids，esters，aldehydes，ketenes and other flavoring compounds.Meanwhile，it also contains small amount of tannins and pigments.In this paper，the effects of different pretreatment methods including direct centrifugation，distillation，filtration with activated carbon，and membrane filtration on the detection rates of yellow water components were investigated.The results showed that，more components could be detected in yellow water by direct centrifugation，which could accurately reflect the real status of yellow water components.

yellow water；direct centrifugation；pretreatment；component detection；Baijiu

TS262.3；TS261.4；X797

A

1001-9286（2016）08-0105-03

10.13746/j.njkj.2016079

2016-03-09

朱開憲（1984-），女，四川成都人，講師，主要從事化學工藝及提取技術的科研和教學研究工作。

優先數字出版時間：2016-05-12；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1555.009.html。