釀酒葡萄渣粕原花青素提取工藝研究

姚可及(沈陽工學院生命工程學院生物工程專業，遼寧 沈陽 251699)

0 引言

原花青素廣泛存在于植物的皮、核以及種子之中，是一大類多酚化合物的總稱。研究表明，原花青素抗氧化作用明顯，在人體內經過充分氧化之后可使人體清除自由基的能力得到極大提升，還可以起到降血壓、降血脂等重要作用。其抗氧化作用明顯，在人體內氧化后清除自由基的能力是VC的20倍，是VE的50倍，同時，具有降低血壓、降低血脂的作用。因此，原花青素在醫藥產品、保健品、化妝品以及食品業中廣泛應用。如何發現和萃取原花青素成為重要的研究課題。葡萄在釀酒過程中，其種子和皮占到總加工量的15%～20%，棄之無用，大多數用于飼養、肥料等，造成環境污染以及浪費行為。但針對釀酒葡萄后渣粕的研究發現，其原花青素含量極高，普遍超過其他果類食物[1]。因此，采用先進的工藝萃取原花青素，將具有很好的經濟效益和環境效益。

1 原花青素提取的材料和方法

我國幅員遼闊、地大物博，在葡萄酒行業的興起和發展過程中有著得天獨厚的地域條件，像我國的寧夏、河北、山東、甘肅等多地在葡萄酒行業的發展中均有著極為顯著的地理優勢，上述各地區將葡萄酒行業作為了當地的主打經濟行業。隨著我國各地葡萄酒企業的不斷興起和發展，我國的年葡萄酒產量不斷得到提升，因此伴隨著葡萄酒行業的發展而產生的巨量渣粕問題也逐漸顯露出來。渣粕的主要成分是釀酒過程中產生的大量葡萄籽和葡萄皮，其可以占到葡萄架工數量的五分之一之多，傳統形式下的釀酒工藝，會將渣粕當做廢物進行廢棄或者作為肥料和飼料進行一定的加工，這樣的處理方式使得渣粕中的資源產生了浪費，同時還對自然生態環境造成了破壞。現針對葡萄酒行業在釀酒過程中產生的渣粕萃余物質進行再次有效物質的提取試驗為研究方向，進行原花青素提取試驗的工藝分析和研究。以單因素試驗作為基礎，通過正交試驗方法，將原花青素的提取獲得率以及相關含量作為實驗的綜合性考察數據指標，同時對試驗中回流提取相關工藝進行優化選擇，經分析研究得出原花青素溶劑在回流提取過程中的最佳參數[2]。

1.1 材料與試劑

試驗過程中所需要的材料就是葡萄酒釀制過程中產生的葡萄渣粕。試驗過程中所用到的試劑為原花青素的標準產品，主要有：甲醇、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、鹽酸、香草醛等，這些試劑均為分析純[3]。

1.2 儀器與設備

試驗過程中需要用的儀器與設備有：多用型植物粉碎機、紫外可見分光光度計、電子天平、恒溫水浴鍋、超聲清洗機。所選用的儀器與設備均具有儀器合格試驗報告且均在試驗周期內，以確保試驗數據和結果的準確性。

1.3 試驗方法

1.3.1 原花青素的試驗提取

將葡萄渣粕通過標準要求下的60目篩的粉碎之后經過精密的重量稱取，以10 g為標準，加入石油醚回流提取30 min之后，去掉石油醚，將殘渣進行蒸干。然后分別使用水、一定體積的乙醇、無水乙醇、丙酮、甲醇作為試驗溶劑進行浸提，選擇出提取溶媒，之后確定溶媒所需的體積標準。分別將提取時間、溫度、料液比以及次數等作為影響因素，進行原花青素的提取效果分析和研究。具體方法是對試驗后的提取液進行過濾，使殘渣得到濃縮且蒸干直至質量達到恒定，對其質量進行精密的稱量，計算其得率，進而可以測得相應的原花青素的含量。

1.3.2 原花青素具體含量測定

(1)配制標準的儲備液。將蒸干后達到質量恒定狀態的原花青素稱取試驗所需的相應重量與容量器皿中，并加入適應甲醇進行超聲溶解，待甲醇定容之后進行搖勻，即可獲得相應濃度的標準儲備液體，并將其濃度具體數據進行詳細記錄。

(2)配置標準的溶液。將上述過程中獲得的標準儲備液體按不同容量進行分別稱取，分別放置在不同容量器皿之中，加入甲醇待定容后搖勻，可獲得不同質量濃度的相應標準溶液。

(3)繪制工作曲線圖。將上述不同質量濃度的標準溶液進行分別取樣，同時另取一定量的甲醇液為空白液，再分別加入顯色劑，進行搖勻，避光放置。并在25 ℃的水浴中進行加熱25 min，進而進行保溫比較色差變化。在波長為500 nm處進行比色，測量其不同的吸光度值，然后根據所得數據繪制出標準的曲線圖。

(4)制備試品溶液。按實驗標準進行原花青素的粗提物稱取相應質量，放置于容量器皿中，比照上述過程中所獲取的標準曲線進行操作，可以得到相應的供試品溶液，通過精密測定吸取一定量的供試品溶液并放置于容器器皿中，再加入甲醇待定容之后搖勻，吸取一定量的溶液在波長500 nm處，對其吸光度值進行分別測定。

2 釀酒葡萄渣粕原花青素提取工藝結果分析與研究

2.1 試驗中標準溶液濃度與提取溶劑的結果分析

通過繪制標準曲線的方式進行結果分析和研究，曲線圖的橫坐標是原花青素的標準溶液中的各質量濃度，縱坐標是吸光度值。通過上述試驗過程中所獲得的相應數值進行曲線繪制，可以從曲線中發現當原花青素的質量濃度在50.5至504 mg/mL的濃度范圍內時，可以獲取到最佳的線性關系。

將提取溶劑的體積分數定位60%的情況下，將乙醇、丙酮、乙酸乙酯、無水乙醇、甲醇、蒸餾水等溶劑，在料液為1∶10的情況下，將提取時間設定為60 min，提取次數設定為1次作為前提條件進行浸提，來考察原花青素的考察指標，來對不同溶劑條件下對于原花青素造成的影響結果進行分析。通過繪制圖表可以看到溶劑的不同會對原花青素的提取率有較大程度上的影響，其中甲醇溶劑下提取率最高，但是甲醇具有較強的毒性，而乙醇作為溶劑的提取率也較高，相對而言其他溶劑的提取率就很低了，因此可以確定將乙醇作為浸提溶劑。在此基礎上研究不同的溶劑比例下對原花青素的提取率造成的影響，從試驗結果可以看到隨著乙醇的體積分數不斷變大，原花青素的提取率逐漸上升，但是當乙醇的體積分數大于50%時，原花青素的提取率則出現了下降趨勢。因此可以確定乙醇的最佳體積分數為50%。

2.2 試驗中溫度帶來的影響

在試驗過程中將提取溫度從50～95 ℃作為試驗溫度，使用料液比為1∶10，體積分數設定為百分之五的乙醇提取溶劑情況下，設定浸提時間為60 min，1次提取次數，將所獲得的原花青素提取率作為考察研究指標。通過試驗結果可以看到當溫度在50～60 ℃的范圍內，原花青素的提取率是處于上升狀態；60～80 ℃范圍內，提取率出現了下降；當溫度超過80 ℃后，則出現了急劇下降。因此可以得出60 ℃為最佳的提取溫度。

2.3 試驗中料液造成的影響

將料液比分別進行不同的設定，提取溶劑是百分之五十的乙醇，溫度為60 ℃，提取時間為60 min，提取1次，將所得的原花青素提取率作為考慮指標。從試驗結果可以看到當料液比小于1∶8時，原花青素的提取率會隨著溶媒量的加大而不斷增加；在料液比為1∶8時達到最大；而后會隨容積量的增加而趨于平穩。因此可見將料液比設定為1∶8則可實現最佳經濟的考量。

2.4 試驗中提取時間的影響

將試驗提取時間進行不同設定，同樣以體積分數為50%的乙醇設定為提取溶劑，60 ℃為提取溫度，料液比設定成1∶8，提取1次，將所獲得的原花青素作為考察指標。從試驗結果可以看到，提取時間小于45 min時，提取率隨時間增長而加大，60 min時提取率到達最大值，之后隨時間增加而出現降低。因此可以得出60 min是最佳的提取時間。

2.5 試驗中提取次數的影響

稱取多份的渣粕，分別用50%體積分數下的乙醇為溶劑，60 ℃為溫度，1∶8的料液比，提取時間為60 min，進行不同次數的提取試驗，以考察相應的提取次數下的原花青素的提取率指標。通過試驗可以總結出當提取次數為兩次時，原花青素的提取率為最大值，再增加次數之后，提取率沒有出現較為明顯的提升，因此考慮經濟因素，可以得出兩次為最佳提取次數的結論。

2.6 釀酒葡萄渣粕原花青素提取工藝的試驗優化策略研究

根據上述單因素下的試驗結果可以看到原花青素的提取率受到提取次數的影響不大，可以考慮料液比、時間、提取問題、提取溶劑四個方面的影響因素，將原花青素的具體含量以及提取率當作試驗考察指標，進行4因素3水平方式的正交試驗。通過試驗可以得出結論為：將釀酒葡萄渣粕作為原料，乙醇水溶液作為提取溶劑，經過單因素以及正交試驗之后可以最終確定50%的乙醇作為提取溶劑、60 ℃作為提取溫度、1∶10料液比、45 min提取時間，此條件是最佳條件，可以使原花青素的含量達到78.5%，提取率可以達到15.2%。

3 結語

葡萄酒一般會在每年的第三四季度為集中的釀制時間，我國的葡萄酒行業發展規模和數量巨大，因此會產生大量的葡萄渣粕，其資源利用不當或者處理不當，不僅是對再生資源的浪費還會對自然生態環境造成嚴重破壞，因此在提升釀酒技術的同時還要加強對葡萄渣粕有用物質的提取，實現資源的充分利用，從而為保護自然生態環境做出一定的貢獻。文章通過具體的試驗和結果分析，進行原花青素的提取研究，可以很大程度上提升釀酒過程中產生的葡萄渣粕的利用率，可以為相關企業帶來可觀的經濟收益以及良好的社會效益，是實現資源充分利用和減少環境污染的有效途徑。