葡萄皮渣中提取酒石酸的主要影響因素分析

摘要：研究了提取時間、提取溫度、提取料液比（g/mL，下同）3因素對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響。結果表明，在其他條件一定的情況下，隨提取時間的增加，酒石酸提取量呈先急后緩的增長趨勢；隨提取溫度的增加，酒石酸提取量呈先增加后減少趨勢；隨提取料液比的增加，酒石酸提取量呈先急后緩的增長趨勢。說明提取時間、提取溫度、提取料液比是影響葡萄皮渣中酒石酸提取量的重要因素。

關鍵詞：葡萄皮渣；酒石酸；影響因素

中圖分類號：TS261.9 文獻標識碼：A 文章編號：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

基金項目：河北省教育廳科學技術研究計劃項目（Z2009411）；河北省張家口市科學技術研究與發展計劃項目（0911014C-5）

作者簡介：李艷麗（1979-），女，河北衡水人，講師，碩士，主要從事農林產品開發利用研究，（電話）18931315861（電子信箱）nkxcxm@163.com。

葡萄是世界上普遍種植的水果，幾乎占全部水果產量的1/4。中國年產葡萄約140萬t，其中80%以上的葡萄用于釀酒，每年產出十幾萬噸的葡萄皮渣，這些葡萄皮渣中富含大量的酒石酸。酒石酸（2，3-二羥基丁二酸）是一種多羥基有機酸，用途廣泛，可作為食品中添加的抗氧化劑，也可用于飲料添加劑或制藥工業原料。常規物理狀態為無色半透明晶體或白色細結晶粉末，有酸味，在葡萄中含量約為0.43%～0.74%。從葡萄皮渣中提取酒石酸，成本低廉，而且能夠廢物利用、保護環境。曹熙敏等[1]、袁博等[2]、馮昕煒等[3]利用單因素試驗和正交試驗對葡萄酒廢棄物中酒石酸的提取條件進行了優化研究；謝耽等[4]、王珍等[5]、周強等[6]完成了酒石酸衍生物萃取試驗；劉鑫[7]、王照科[8]、周鴻凱等[9]、李瑩等[10]完成了在葡萄酒廢棄物中提取營養成分及分析試驗等。已有文獻表明，提取時間、提取溫度、提取料液比、提取溶液pH是影響葡萄皮渣中酒石酸提取效率的主要因素。本試驗從主要影響因素入手，分析了提取時間、提取溫度、提取料液比對酒石酸提取量的影響，確定了3個主要影響因素與酒石酸提取量之間的數量關系，建立了酒石酸提取量影響因素的統計模型，為葡萄皮渣中酒石酸提取工藝的改進提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄皮渣：由河北省容辰莊園葡萄酒廠提供。為經初次壓榨、發酵后的殘渣，較粗糙，可見葡萄皮和葡萄子。

試劑：濃硫酸，碳酸鈣，氯化鈣。

1.2 儀器

旋轉蒸發儀，布氏漏斗，WX-2型真空泵，LXJ-64-01型臺式高速離心機，電子天平，電熱恒溫水浴鍋等。

1.3 試驗方法

葡萄皮渣中酒石酸的提取工藝流程：葡萄皮渣→浸泡→加熱→分離→濾液→加CaCO3中和→加CaCl2澄清分離→粗酒石酸鈣→加稀硫酸酸解→沉淀→過濾→濾液濃縮→結晶→酒石酸→干燥→稱重。

具體操作如下：稱取30 g葡萄渣粉末（葡萄渣粉末的含水量為5.91%），放入200 mL燒杯中，按比例加入0.5 mol/L的稀硫酸，調節pH為4，攪勻，用塑料薄膜封口。將燒杯放入恒溫水浴鍋中，調節溫度為75 ℃，浸提3 h后，趁熱用墊有濾紙的布氏漏斗抽濾，得到水溶性酒石酸鹽提取液。棄去濾渣，將濾液倒入100 mL的燒杯中，放入恒溫水浴鍋中，調節溫度至92 ℃。待濾液溫度到達92 ℃后，在充分攪拌下加入適量的碳酸鈣進行轉化，觀察濾液中的轉化反應，待反應平穩后加入適量的氯化鈣，靜置30 min。待濾液溫度降至室溫后，棄去上清液，在充分攪拌下將蒸餾水倒入沉淀中，攪拌洗滌10 min，靜置30 min后仔細傾去上清液，如此重復3次并過濾后，將沉淀在80 ℃下迅速烘干。將烘干后的沉淀加入4倍量的蒸餾水進行攪溶，然后將硫酸緩慢加入溶液中，靜置4 h后進行離心分離，所得上清液即為酒石酸溶液。將酒石酸溶液放入旋轉蒸發儀中進行減壓濃縮后進行冷卻結晶。次日，對析出的晶體進行稱重。

葡萄皮渣中酒石酸提取影響因素的研究試驗過程中，分別設置不同的提取時間（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h）、提取溫度（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），考察其對酒石酸提取結果的影響。每個水平3次重復，結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取溫度為70 ℃，料液比為1∶5，提取時間分別設為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h，考察提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表1。由表1可見，酒石酸提取量隨提取時間的延長呈現分段變化趨勢：2.5～5.0 h時間段，酒石酸提取量隨提取時間延長而逐漸增加，5.0～6.0 h時間段，隨提取時間延長，酒石酸提取量幾乎不再變化。提取時間與葡萄皮渣中酒石酸提取量均值的關系見圖1。由圖1可見，在提取溫度、提取料液比等試驗條件固定的情況下，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸均值由0.106 g增加至0.116 g；提取時間在5.0～6.0 h范圍時，酒石酸提取量幾乎不再變化，平均值穩定在0.117 g。這可能是因為條件具備的情況下，酒石酸提取反應已經在2.5～5.0 h內充分完成，再增加反應時間，酒石酸提取反應幾乎不再進行。

2.2 提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，料液比為1∶5，提取溫度分別設為55、60、65、70、75、80、85、90 ℃，考察提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表2。由表2可見，酒石酸提取量隨提取溫度升高呈現出先增加后減少趨勢。提取溫度與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖2。由圖2可見，在提取時間、提取料液比等試驗條件固定的情況下，酒石酸提取量在55～70 ℃范圍內隨提取溫度的增加而增加，并且在提取溫度為75 ℃時達到最大值（0.122 g），超過75 ℃后，酒石酸提取量不再上升，反而呈現微弱的下降趨勢。這可能是由于酒石酸在長時間較高溫度提取過程中出現了一定程度的降解造成的。

2.3 提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，提取溫度為70 ℃，提取料液比分別設為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8。考察提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表3。由表3可見，酒石酸提取量隨料液比的增加呈現先急后緩的增長趨勢。提取料液比與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖3。由圖3可見，在提取溫度、提取時間等試驗條件固定情況下，提取料液比從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，之后隨著料液比的繼續增加，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.124 g左右，呈現出一定的穩定性。這可能是因為在反應條件具備的情況下，酒石酸提取反應能夠在料液比為1∶3時充分完成，之后繼續增大料液比對酒石酸提取反應影響不明顯。

3 小結與討論

在提取溫度、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取時間延長呈先急后緩的增長趨勢，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸提取量增加迅速；在提取時間超過5.0 h后，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.117 g。在提取時間、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取溫度的增加呈先增加后減少趨勢，且在提取溫度為75 ℃時，酒石酸提取量達到最大值（0.122 g），之后隨提取溫度的進一步提高，酒石酸提取量開始減少。在提取時間、提取溫度等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取料液比的增加呈先急后緩的增加趨勢，并且在提取料液比為1∶3以下時，酒石酸提取量增加迅速，之后繼續增大料液比，對酒石酸提取反應影響不大。在提取葡萄皮渣中酒石酸的試驗過程中，除提取時間、提取溫度、提取料液比外，提取溶液pH也是影響提取結果的重要因素，本研究未作討論，將在今后的研究工作中進行補充。

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] 袁 博，曹熙敏.葡萄渣中提取酒石酸影響因素的多元回歸分析[J].廣東農業科學，2011，40（2）：118-120.

[3] 馮昕煒，許貴善，劉昱成.酵母菌發酵葡萄渣發酵效果研究[J].江蘇農業科學，2012，40（2）：222-223.

[4] 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.

[5] 王 珍，陳曉青，焦飛鵬，等.二（2-乙基己基）磷酸與酒石酸衍生物復合萃取拆分扁桃酸外消旋體[J].化學通報，2009（6）：554-559.

[6] 周 強，汪秋安，賈超華.酒石酸水溶液提取柚皮果膠的工藝[J].食品研究與開發，2010， 31（1）：26-28.

[7] 劉 鑫.葡萄酒廢棄物營養成分分析及果膠的提取[J].河北科技師范學院學報，2008，22（4）：8-9.

[8] 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.

[9] 周鴻凱，葉昌輝，劉桂富.甘蔗實生苗的數量性狀相關及選種標準的數學模型研究[J].生物數學學報，2009，24（1）：183-191.

[10] 李 瑩，蘇婷婷，王戰勇.葡萄加工副產品的綜合利用研究[J]. 食品科學，2006，22（4）：106-108.

葡萄皮渣中酒石酸提取影響因素的研究試驗過程中，分別設置不同的提取時間（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h）、提取溫度（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），考察其對酒石酸提取結果的影響。每個水平3次重復，結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取溫度為70 ℃，料液比為1∶5，提取時間分別設為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h，考察提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表1。由表1可見，酒石酸提取量隨提取時間的延長呈現分段變化趨勢：2.5～5.0 h時間段，酒石酸提取量隨提取時間延長而逐漸增加，5.0～6.0 h時間段，隨提取時間延長，酒石酸提取量幾乎不再變化。提取時間與葡萄皮渣中酒石酸提取量均值的關系見圖1。由圖1可見，在提取溫度、提取料液比等試驗條件固定的情況下，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸均值由0.106 g增加至0.116 g；提取時間在5.0～6.0 h范圍時，酒石酸提取量幾乎不再變化，平均值穩定在0.117 g。這可能是因為條件具備的情況下，酒石酸提取反應已經在2.5～5.0 h內充分完成，再增加反應時間，酒石酸提取反應幾乎不再進行。

2.2 提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，料液比為1∶5，提取溫度分別設為55、60、65、70、75、80、85、90 ℃，考察提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表2。由表2可見，酒石酸提取量隨提取溫度升高呈現出先增加后減少趨勢。提取溫度與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖2。由圖2可見，在提取時間、提取料液比等試驗條件固定的情況下，酒石酸提取量在55～70 ℃范圍內隨提取溫度的增加而增加，并且在提取溫度為75 ℃時達到最大值（0.122 g），超過75 ℃后，酒石酸提取量不再上升，反而呈現微弱的下降趨勢。這可能是由于酒石酸在長時間較高溫度提取過程中出現了一定程度的降解造成的。

2.3 提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，提取溫度為70 ℃，提取料液比分別設為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8。考察提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表3。由表3可見，酒石酸提取量隨料液比的增加呈現先急后緩的增長趨勢。提取料液比與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖3。由圖3可見，在提取溫度、提取時間等試驗條件固定情況下，提取料液比從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，之后隨著料液比的繼續增加，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.124 g左右，呈現出一定的穩定性。這可能是因為在反應條件具備的情況下，酒石酸提取反應能夠在料液比為1∶3時充分完成，之后繼續增大料液比對酒石酸提取反應影響不明顯。

3 小結與討論

在提取溫度、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取時間延長呈先急后緩的增長趨勢，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸提取量增加迅速；在提取時間超過5.0 h后，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.117 g。在提取時間、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取溫度的增加呈先增加后減少趨勢，且在提取溫度為75 ℃時，酒石酸提取量達到最大值（0.122 g），之后隨提取溫度的進一步提高，酒石酸提取量開始減少。在提取時間、提取溫度等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取料液比的增加呈先急后緩的增加趨勢，并且在提取料液比為1∶3以下時，酒石酸提取量增加迅速，之后繼續增大料液比，對酒石酸提取反應影響不大。在提取葡萄皮渣中酒石酸的試驗過程中，除提取時間、提取溫度、提取料液比外，提取溶液pH也是影響提取結果的重要因素，本研究未作討論，將在今后的研究工作中進行補充。

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[10] 李 瑩，蘇婷婷，王戰勇.葡萄加工副產品的綜合利用研究[J]. 食品科學，2006，22（4）：106-108.

葡萄皮渣中酒石酸提取影響因素的研究試驗過程中，分別設置不同的提取時間（2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h）、提取溫度（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），考察其對酒石酸提取結果的影響。每個水平3次重復，結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取溫度為70 ℃，料液比為1∶5，提取時間分別設為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 h，考察提取時間對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表1。由表1可見，酒石酸提取量隨提取時間的延長呈現分段變化趨勢：2.5～5.0 h時間段，酒石酸提取量隨提取時間延長而逐漸增加，5.0～6.0 h時間段，隨提取時間延長，酒石酸提取量幾乎不再變化。提取時間與葡萄皮渣中酒石酸提取量均值的關系見圖1。由圖1可見，在提取溫度、提取料液比等試驗條件固定的情況下，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸均值由0.106 g增加至0.116 g；提取時間在5.0～6.0 h范圍時，酒石酸提取量幾乎不再變化，平均值穩定在0.117 g。這可能是因為條件具備的情況下，酒石酸提取反應已經在2.5～5.0 h內充分完成，再增加反應時間，酒石酸提取反應幾乎不再進行。

2.2 提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，料液比為1∶5，提取溫度分別設為55、60、65、70、75、80、85、90 ℃，考察提取溫度對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表2。由表2可見，酒石酸提取量隨提取溫度升高呈現出先增加后減少趨勢。提取溫度與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖2。由圖2可見，在提取時間、提取料液比等試驗條件固定的情況下，酒石酸提取量在55～70 ℃范圍內隨提取溫度的增加而增加，并且在提取溫度為75 ℃時達到最大值（0.122 g），超過75 ℃后，酒石酸提取量不再上升，反而呈現微弱的下降趨勢。這可能是由于酒石酸在長時間較高溫度提取過程中出現了一定程度的降解造成的。

2.3 提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取結果的影響

設定提取時間為5.0 h，提取溫度為70 ℃，提取料液比分別設為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8。考察提取料液比對葡萄皮渣中酒石酸提取量的影響。其結果見表3。由表3可見，酒石酸提取量隨料液比的增加呈現先急后緩的增長趨勢。提取料液比與葡萄皮渣中酒石酸提取量的關系見圖3。由圖3可見，在提取溫度、提取時間等試驗條件固定情況下，提取料液比從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，之后隨著料液比的繼續增加，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.124 g左右，呈現出一定的穩定性。這可能是因為在反應條件具備的情況下，酒石酸提取反應能夠在料液比為1∶3時充分完成，之后繼續增大料液比對酒石酸提取反應影響不明顯。

3 小結與討論

在提取溫度、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取時間延長呈先急后緩的增長趨勢，提取時間在2.5～5.0 h范圍時，酒石酸提取量增加迅速；在提取時間超過5.0 h后，酒石酸提取量增速放緩，平均值穩定在0.117 g。在提取時間、提取料液比等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取溫度的增加呈先增加后減少趨勢，且在提取溫度為75 ℃時，酒石酸提取量達到最大值（0.122 g），之后隨提取溫度的進一步提高，酒石酸提取量開始減少。在提取時間、提取溫度等因素固定的情況下，酒石酸提取量隨提取料液比的增加呈先急后緩的增加趨勢，并且在提取料液比為1∶3以下時，酒石酸提取量增加迅速，之后繼續增大料液比，對酒石酸提取反應影響不大。在提取葡萄皮渣中酒石酸的試驗過程中，除提取時間、提取溫度、提取料液比外，提取溶液pH也是影響提取結果的重要因素，本研究未作討論，將在今后的研究工作中進行補充。

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