葡萄皮渣中提取酒石酸的主要影响因素分析

摘要：研究了提取时间、提取温度、提取料液比（g/mL，下同）3因素对葡萄皮渣中酒石酸提取结果的影响。结果表明，在其他条件一定的情况下，随提取时间的增加，酒石酸提取量呈先急后缓的增长趋势；随提取温度的增加，酒石酸提取量呈先增加后减少趋势；随提取料液比的增加，酒石酸提取量呈先急后缓的增长趋势。说明提取时间、提取温度、提取料液比是影响葡萄皮渣中酒石酸提取量的重要因素。

关键词：葡萄皮渣；酒石酸；影响因素

中图分类号：TS261.9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）01-0168-03

Factors Analysis on Tartaric Acid Extraction from Grape Residue

LI Yan-li

（College of Agriculture and Forestry， Hebei North University， Zhangjiakou 075000， Hebei， China）

Abstract： Three factors such as extraction time， extraction temperature and extraction fluid to material ratio， which affect the extracting of tartaric acid process from grape residue， were studied through fitting analysis and a statistic model for each factor was built. The results showed that with 5 h as boundary the extraction time and tartaric acid average value showed linear function relationship and constant function relationship， respectively. The extraction temperature and tartaric acid average value showed quadratic function relationship. The extraction fluid to material ratio and tartaric acid average value presented logarithm function relationship. It indicated that the extraction time， extraction temperature and extraction fluid to material ratio were three important factors which affect the extraction of tartaric acid from grape residue.

Key words： grape residue； tartaric acid； effect factors

收稿日期：2013-06-09

基金项目：河北省教育厅科学技术研究计划项目（Z2009411）；河北省张家口市科学技术研究与发展计划项目（0911014C-5）

作者简介：李艳丽（1979-），女，河北衡水人，讲师，硕士，主要从事农林产品开发利用研究，（电话）18931315861（电子信箱）。

葡萄是世界上普遍种植的水果，几乎占全部水果产量的1/4。中国年产葡萄约140万t，其中80%以上的葡萄用于酿酒，每年产出十几万吨的葡萄皮渣，这些葡萄皮渣中富含大量的酒石酸。酒石酸（2，3-二羟基丁二酸）是一种多羟基有机酸，用途广泛，可作为食品中添加的抗氧化剂，也可用于饮料添加剂或制药工业原料。常规物理状态为无色半透明晶体或白色细结晶粉末，有酸味，在葡萄中含量约为0.43%～0.74%。从葡萄皮渣中提取酒石酸，成本低廉，而且能够废物利用、保护环境。曹熙敏等[1]、袁博等[2]、冯昕炜等[3]利用单因素试验和正交试验对葡萄酒废弃物中酒石酸的提取条件进行了优化研究；谢耽等[4]、王珍等[5]、等[6]完成了酒石酸衍生物萃取试验；刘鑫[7]、王照科[8]、周鸿凯等[9]、李莹等[10]完成了在葡萄酒废弃物中提取营养成分及分析试验等。已有文献表明，提取时间、提取温度、提取料液比、提取溶液pH是影响葡萄皮渣中酒石酸提取效率的主要因素。本试验从主要影响因素入手，分析了提取时间、提取温度、提取料液比对酒石酸提取量的影响，确定了3个主要影响因素与酒石酸提取量之间的数量关系，建立了酒石酸提取量影响因素的统计模型，为葡萄皮渣中酒石酸提取工艺的改进提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄皮渣：由河北省容辰庄园葡萄酒厂提供。为经初次压榨、发酵后的残渣，较粗糙，可见葡萄皮和葡萄子。

试剂：浓硫酸，碳酸钙，氯化钙。

1.2 仪器

旋转蒸发仪，布氏漏斗，WX-2型真空泵，LXJ-64-01型台式高速离心机，电子天平，电热恒温水浴锅等。

1.3 试验方法

葡萄皮渣中酒石酸的提取工艺流程：葡萄皮渣浸泡加热分离滤液加CaCO3中和加CaCl2澄清分离粗酒石酸钙加稀硫酸酸解沉淀过滤滤液浓缩结晶酒石酸干燥称重。

具体操作如下：称取30 g葡萄渣粉末（葡萄渣粉末的含水量为5.91%），放入200 mL烧杯中，按比例加入0.5 mol/L的稀硫酸，调节pH为4，搅匀，用塑料薄膜封口。将烧杯放入恒温水浴锅中，调节温度为75 ℃，浸提3 h后，趁热用垫有滤纸的布氏漏斗抽滤，得到水溶性酒石酸盐提取液。弃去滤渣，将滤液倒入100 mL的烧杯中，放入恒温水浴锅中，调节温度至92 ℃。待滤液温度到达92 ℃后，在充分搅拌下加入适量的碳酸钙进行转化，观察滤液中的转化反应，待反应平稳后加入适量的氯化钙，静置30 min。待滤液温度降至室温后，弃去上清液，在充分搅拌下将蒸馏水倒入沉淀中，搅拌洗涤10 min，静置30 min后仔细倾去上清液，如此重复3次并过滤后，将沉淀在80 ℃下迅速烘干。将烘干后的沉淀加入4倍量的蒸馏水进行搅溶，然后将硫酸缓慢加入溶液中，静置4 h后进行离心分离，所得上清液即为酒石酸溶液。将酒石酸溶液放入旋转蒸发仪中进行减压浓缩后进行冷却结晶。次日，对析出的晶体进行称重。

葡萄皮渣中酒石酸提取影响因素的研究试验过程中，分别设置不同的提取时间（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h）、提取温度（55、60、65、70、75、80、85、90 ℃）、提取料液比（g/mL，下同）（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8），考察其对酒石酸提取结果的影响。每个水平3次重复，结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 提取时间对葡萄皮渣中酒石酸提取结果的影响

设定提取温度为70 ℃，料液比为1∶5，提取时间分别设为2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h，考察提取时间对葡萄皮渣中酒石酸提取量的影响。其结果见表1。由表1可见，酒石酸提取量随提取时间的延长呈现分段变化趋势：2.5～5.0 h时间段，酒石酸提取量随提取时间延长而逐渐增加，5.0～6.0 h时间段，随提取时间延长，酒石酸提取量几乎不再变化。提取时间与葡萄皮渣中酒石酸提取量均值的关系见图1。由图1可见，在提取温度、提取料液比等试验条件固定的情况下，提取时间在2.5～5.0 h范围时，酒石酸均值由0.106 g增加至0.116 g；提取时间在5.0～6.0 h范围时，酒石酸提取量几乎不再变化，平均值稳定在0.117 g。这可能是因为条件具备的情况下，酒石酸提取反应已经在2.5～5.0 h内充分完成，再增加反应时间，酒石酸提取反应几乎不再进行。

2.2 提取温度对葡萄皮渣中酒石酸提取结果的影响

设定提取时间为5.0 h，料液比为1∶5，提取温度分别设为55、60、65、70、75、80、85、90 ℃，考察提取温度对葡萄皮渣中酒石酸提取量的影响。其结果见表2。由表2可见，酒石酸提取量随提取温度升高呈现出先增加后减少趋势。提取温度与葡萄皮渣中酒石酸提取量的关系见图2。由图2可见，在提取时间、提取料液比等试验条件固定的情况下，酒石酸提取量在55～70 ℃范围内随提取温度的增加而增加，并且在提取温度为75 ℃时达到最大值（0.122 g），超过75 ℃后，酒石酸提取量不再上升，反而呈现微弱的下降趋势。这可能是由于酒石酸在长时间较高温度提取过程中出现了一定程度的降解造成的。

2.3 提取料液比对葡萄皮渣中酒石酸提取结果的影响

设定提取时间为5.0 h，提取温度为70 ℃，提取料液比分别设为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8。考察提取料液比对葡萄皮渣中酒石酸提取量的影响。其结果见表3。由表3可见，酒石酸提取量随料液比的增加呈现先急后缓的增长趋势。提取料液比与葡萄皮渣中酒石酸提取量的关系见图3。由图3可见，在提取温度、提取时间等试验条件固定情况下，提取料液比从1∶8增加至1∶3，酒石酸提取量由0.098 g增加至0.121 g，并且增加迅速，之后随着料液比的继续增加，酒石酸提取量增速放缓，平均值稳定在0.124 g左右，呈现出一定的稳定性。这可能是因为在反应条件具备的情况下，酒石酸提取反应能够在料液比为1∶3时充分完成，之后继续增大料液比对酒石酸提取反应影响不明显。

3 小结与讨论

在提取温度、提取料液比等因素固定的情况下，酒石酸提取量随提取时间延长呈先急后缓的增长趋势，提取时间在2.5～5.0 h范围时，酒石酸提取量增加迅速；在提取时间超过5.0 h后，酒石酸提取量增速放缓，平均值稳定在0.117 g。在提取时间、提取料液比等因素固定的情况下，酒石酸提取量随提取温度的增加呈先增加后减少趋势，且在提取温度为75 ℃时，酒石酸提取量达到最大值（0.122 g），之后随提取温度的进一步提高，酒石酸提取量开始减少。在提取时间、提取温度等因素固定的情况下，酒石酸提取量随提取料液比的增加呈先急后缓的增加趋势，并且在提取料液比为1∶3以下时，酒石酸提取量增加迅速，之后继续增大料液比，对酒石酸提取反应影响不大。在提取葡萄皮渣中酒石酸的试验过程中，除提取时间、提取温度、提取料液比外，提取溶液pH也是影响提取结果的重要因素，本研究未作讨论，将在今后的研究工作中进行补充。

参考文献：

[1] 曹熙敏，吕爱枝.葡萄渣中酒石酸的提取条件优化[J].湖北农业科学，2011，50（14）：2930-2933.

[2] 袁 博，曹熙敏.葡萄渣中提取酒石酸影响因素的多元回归分析[J].广东农业科学，2011，40（2）：118-120.

[3] 冯昕炜，许贵善，刘昱成.酵母菌发酵葡萄渣发酵效果研究[J].江苏农业科学，2012，40（2）：222-223.

[4] 谢 耽.刺葡萄皮渣中三种有效成分联产工艺的研究[D].长沙：湖南农业大学，2007.

[5] 王 珍，陈晓青，焦飞鹏，等.二（2-乙基己基）磷酸与酒石酸衍生物复合萃取拆分扁桃酸外消旋体[J].化学通报，2009（6）：554-559.

[6] 周 强，汪秋安，贾超华.酒石酸水溶液提取柚皮果胶的工艺[J].食品研究与开发，2010， 31（1）：26-28.

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[10] 李 莹，苏婷婷，王战勇.葡萄加工副产品的综合利用研究[J]. 食品科学，2006，22（4）：106-108.