從化學(xué)領(lǐng)域分析葡萄皮是否能吃

1、從化學(xué)領(lǐng)域分析葡萄皮是否能吃？葡萄皮中有效成分-酒石酸摘要：葡萄皮渣對于現(xiàn)今的化學(xué)工藝來說有著重要意義及作用，隨著葡萄釀酒工業(yè)的蓬勃發(fā)展，葡萄皮中的有效成分也逐漸被開發(fā)出來。葡萄中含有多種化學(xué)成分，在這里主要研究葡萄皮中的有效成分酒石酸的提取。關(guān)鍵詞：葡萄皮渣；酒石酸；提取方法；比較葡萄在全世界水果類生產(chǎn)量幾占四分之一。葡萄是當(dāng)今世界上人們喜食的第二大果品，在全世界的果品生產(chǎn)中，葡萄的產(chǎn)量及栽培面積一直居于首位。葡萄中含有很高的營養(yǎng)價值。葡萄中的多量果酸有助于消化，適當(dāng)多吃些葡萄，能健脾和胃。葡萄中含有礦物質(zhì)鈣、鉀、磷、鐵、蛋白質(zhì)以及多種維生素B1.B2.B6.C和P等，還含有多種人體所需的氨

2、基酸。葡萄中含較多酒石酸，更有幫助消化的作用。適當(dāng)多吃些葡萄能健脾和胃，對身體大有益處。葡萄皮對于平常人來講它沒有實在價值，但是于研究上來說它具有很大的實際意義。在化學(xué)工藝中我們可以從葡萄皮中提取單寧、花色素和酒石酸等化工原料。張桂榮等13利用單因素試驗和正交實驗對葡萄酒廢棄物中果膠的提取條件進行了優(yōu)化研究；秦玉楠4完成葡萄皮渣中酒石酸提取試驗以及礦物元素的含量測定；王珍等14完成酒石酸衍生物萃取試驗；周強等完成在葡萄酒廢棄物提取營養(yǎng)成分和分析試驗等15。一、石酸的介紹酒石酸(tartaric acid,學(xué)名2，3-二羥基丁二酸)是一種多羥基有機酸。由葡萄皮渣提取的酒石酸系d-酒石酸，是一種無

3、色透明的白色結(jié)晶細粉，無嗅，有酸味，在葡萄糖中含量約為0.43%0.74%1。通常用化學(xué)方法合成的酒石酸均屬于外消旋型，而在實際應(yīng)用中以右旋型酒石酸最為重要2。酒石酸存在于多種植物中，如葡萄和羅望子，也是葡萄酒中主要的有機酸之一。酒石酸的結(jié)構(gòu)為二、酒石酸的提取工藝 我國主要由氧化法合成酒石酸，但生產(chǎn)成本較高3。有些地方也利用葡萄酒貯存過程中因溫度變化而沉淀析出的粗酒石來生產(chǎn)酒石酸，但其量甚微。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(chǎn)成本低，而且全部為右旋型，所以從葡萄皮渣提取酒石酸具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益4。長用的提取方法是溶劑提取法，也有人用離子交換樹脂法和超聲波提取

4、法等方法進行提取。1). 溶劑提取法（鈣鹽沉淀法） 陳江萍1研究發(fā)現(xiàn)葡萄皮渣中的酒石酸鹽在高溫條件下能大量溶解，在低溫下則結(jié)晶析出。研究得出葡萄皮渣中提取酒石酸的工藝流程10：葡萄皮渣浸泡加熱分離清液Ca(OH)2中和加CaCl2澄清分離粗酒石酸鈣加稀硫酸酸解沉淀過濾結(jié)晶酒石酸。其中，葡萄皮渣可浸提兩次，使其中所含酒石酸（鹽）充分溶解，提高酒石酸的提取率。毛富春，杜淳美等5從葡萄皮渣中提取酒石酸的工藝流程如下圖所示：葡萄皮渣的加工過程，即先用硫酸酸化的熱水進行萃取，萃取出糖、色素和酒石酸化合物。發(fā)酵蒸餾出粗酒精后，將剩下的含酒精的懸浮液過濾，澄清。再次過濾分出固相和液相。固相經(jīng)過干燥可榨油、提

5、取單寧等。液相加入氯化鈣和10%碳酸鈣誰懸浮液，之后發(fā)生沉降，分離出來就是酸鈣，加入硫酸溶液可制得酒石酸。吉宏武6介紹了一種從葡萄皮中提取酒石酸的工藝（如下圖），且更加注重了對工藝流程中副產(chǎn)物的處理。 2).離子交換樹脂法為了進一步提高生產(chǎn)過程中的酒石酸鈣的產(chǎn)率，秦玉楠4開發(fā)出離子交換樹脂法提取葡萄皮渣中酒石酸的新工藝。其主要操作程序是：葡萄皮渣經(jīng)過預(yù)處理，發(fā)酵蒸出粗酒精，將含有酒槽的發(fā)酵膠液趁熱（液溫不低于80）壓濾、澄清，澄清的濾液加入助沉降劑，等進一步澄清后進行冷卻，導(dǎo)入裝有國產(chǎn)氯型陰離子交換樹脂的吸附柱內(nèi)，料液中的酒石酸鈣被陰離子樹脂交換吸附，再用一定濃度的食鹽溶液洗脫，再用CaCl2

6、沉淀出酒石酸鈣。3).超聲波提取法葡萄皮渣中酒石酸的提取，也可用超聲波法3對酒精進行振蕩處理，超聲波的頻率為22.1萬赫茲，強度為4.55.5千伏。國外在廢料處理過程中，正廣泛采用生物化學(xué)法、離子交換法和超聲波振蕩法相配合，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗。4).溶劑萃取法利用有機溶劑有選擇地將處于發(fā)酵液中的L(+)-酒石酸萃取至有機相，而將其它雜質(zhì)留在萃余液中，負載有機相用熱水反萃，即可獲得純凈的L(+)-酒石酸溶液，再按要求蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品。5).再提取蒸餾過白蘭地的葡萄皮渣可再次利用提取酒石。方法是將葡萄皮渣放入熱水中煮沸20min，得結(jié)晶槽內(nèi)冷卻, 靜置12d，得晶狀的粗酒石, 母液可用

7、于下一批煮沸和結(jié)晶工序。粗酒石中含有雜質(zhì), 需精制提純。方法是：將粗酒石放人罐中, 加15倍的水?dāng)嚢? 加入1.01.5%的鹽酸, 煮沸溶解,過濾, 濾液轉(zhuǎn)入結(jié)晶槽中冷卻, 靜置1d，結(jié)晶析出。重復(fù)上述步驟得二次結(jié)晶, 產(chǎn)物是酒石酸氫鉀。精制的酒石酸氫鉀加人碳酸鈉可制成酒石酸鉀鈉；加入碳酸鈣等可制成酒石酸產(chǎn)品6。6).聯(lián)產(chǎn)工藝葡萄皮渣中酒石酸的提取8葡萄皮渣中的酒石酸鹽在高溫條件下能大量溶解，在低溫下則呈潔凈狀態(tài)析出，可以稀硫酸為提取劑，在高溫狀態(tài)對葡萄皮渣中的酒石酸進行提取。聯(lián)產(chǎn)工藝中酒石酸提取的工藝流程為：以0.05mol/L稀硫酸為提取劑，將提取果膠后的皮渣按照正交實驗11設(shè)定的料液比、

8、pH值、提取溫度和提取時間，進行酒石酸的提取，如下三、提取方法的比較以上方法中的溶劑提取法（鈣鹽沉淀法）、離子交換法、溶劑萃取法、聯(lián)產(chǎn)工藝法是常用的方法，但各種提取方法有各自的優(yōu)缺點。鈣鹽沉淀法可以得到純凈的酒石酸溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到產(chǎn)品。但其主要的缺點有：酸化時消耗大量H2SO4，且產(chǎn)生大量難以處理的CaSO4廢渣。酒石酸的發(fā)酵過程常有其它有機酸共生，且都能形成鈣鹽沉淀，所以鈣鹽沉淀本身不能實現(xiàn)酒石酸的分離，而須借助于離子交換，會大大降低樹脂的交換容量，再生次數(shù)增多。物料損耗大，提取收率低，一般只有70%左右。對于離子交換法值得一提的是，料液在澄清前需用堿處理，使其pH值調(diào)整為5.25.5，可

9、提高澄清速率1.52倍。新工藝已通過中試規(guī)模，產(chǎn)品全程收率可提高20%25%，具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟效果。對于溶劑萃取法可循環(huán)使用，具有以下優(yōu)點：可節(jié)省大量工業(yè)原料，提高得率降低能耗、改善勞動條件等。但同時又存在不足之處：食品級酒石酸萃取劑在生產(chǎn)中殘留問題。發(fā)酵法酒石酸，萃取過程的乳化及污染問題。連續(xù)化生產(chǎn)時，萃取劑的循環(huán)使用及萃取設(shè)備的合理選型問題。通過聯(lián)產(chǎn)工藝，可獲得性質(zhì)穩(wěn)定，含量較高（15.35%），品質(zhì)較好的右旋酒石酸產(chǎn)品，既豐富了酒石酸的提取途徑，又提高了葡萄皮、渣利用率，具有較好的生產(chǎn)實踐意義8。對于不同規(guī)模的化工生產(chǎn)，可以選擇不同的生產(chǎn)方法，使其具有高生產(chǎn)量、低廢棄物、滿足國內(nèi)國外

10、的需求，成為一個國民生產(chǎn)、生活中發(fā)揮巨大作用的生物合成有機酸7。有些地方也利用葡萄酒貯存過程中因溫度變化而沉淀析出的粗酒石來生產(chǎn)酒石酸，但其量甚微。通常用化學(xué)方法合成的酒石酸均屬于外消旋型，如要由其拆分出在實際應(yīng)用中最為重要的右旋型酒石酸， 則因收率低，而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高12。四、酒石酸的作用酒石酸對與人體來說可以很好地促進消化，可用作藥物。酒石酸有機合成中是非常重要的手性配體和手性子，可以用來制備許多著名的手性催化劑，以及作為手性源來合成復(fù)雜的天然產(chǎn)物分子。酒石酸也是一種抗氧化劑，在食品工業(yè)中可用作食品添加劑（如酸味劑、膨化劑），生化試驗中可利用其作為除氧劑，在紡織工業(yè)用作感光劑，在醫(yī)藥工業(yè)

11、也有廣泛的用途。在制鏡工業(yè)中，酒石酸是一個重要的助劑和還原劑，可以控制銀鏡的形成速度，獲得非常均一的鍍層。結(jié)語：酒石酸是一種用途廣泛， 社會需求量大的多羥基有機酸。利用葡萄皮洼為原料所提取的酒石酶， 不僅生產(chǎn)成本低， 且全部均為右旋型， 經(jīng)濟效益顯著9?，F(xiàn)在人們逐漸認識到這些廢棄物含有大量的生物活性物質(zhì)，如維生素、蛋白質(zhì)、糖類、游離氨基酸、果膠、原花色素、酒石酸等。因此，對葡萄加工副產(chǎn)物的綜合利用研究，具有十分重要的意義。它既可避免環(huán)境污染，又可提高經(jīng)濟效益，變廢為寶3。參考文獻： 1陳江萍.葡萄廢棄物的開發(fā)利用研究J.浙江柑橘,2005,22(1):4043.2康明麗.牟德華.李艷等.葡萄皮

12、槽的綜合利用J.中國果菜,2003.(5):38.3趙荒.葡萄皮殘渣中酒石酸的提取J.科技信息,1994,(2):14.4秦玉楠.利用葡萄皮渣提取酒石酸J.釀酒科技.1995.(6):58595毛富春.杜淳美等.葡萄皮渣中酒石酸的提取J.中國食品信息,1990, (3):66.6聶理.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)科技開發(fā).1994年第1期.7聶毅.生物法酒石酸的合成與應(yīng)用D.化學(xué)工程師.1990,01,16.8謝聃. 刺葡萄皮、渣中三種有效成分聯(lián)產(chǎn)工藝的研究D.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué).2007.06. 9秦玉楠.利用葡萄皮渣提取酒石酸.成都化學(xué)制藥廠 10 魏福祥.韓菊.葡萄廢渣的綜合利用研究J.河北工業(yè)科技,2001,18（2）:2730 11 李春喜.生物統(tǒng)計學(xué)M.北京：科學(xué)出版社，2005177181 12 李瑩,蘇婷婷,王戰(zhàn)勇.葡萄加工副產(chǎn)品的綜合利用研究J.食品科學(xué)，2006,22（4）：1