利用天然沸石處理技術降低柚子白蘭地中甲醇含量的應用

羅光琳，譚曉輝，胡鵬剛*，龍運忠，萬良鈺，王士超，趙瑩

（1.貴州大學貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室，貴州貴陽550025；2.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；3.荔波昌輝食業，貴州荔波558400）

利用天然沸石處理技術降低柚子白蘭地中甲醇含量的應用

羅光琳1，2，譚曉輝3，胡鵬剛1，2*，龍運忠3，萬良鈺1，2，王士超1，2，趙瑩1，2

（1.貴州大學貴州省發酵工程與生物制藥重點實驗室，貴州貴陽550025；2.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；3.荔波昌輝食業，貴州荔波558400）

為了實現更高品質的柚子白蘭地的產業化生產，該試驗采用天然沸石處理技術降低其生產中的甲醇含量。該文從天然沸石用量、天然沸石作用時間、天然沸石作用溫度三個方面對生產工藝進行了探討。結果表明，天然沸石用量60 g/500m L、天然沸石作用時間4 h、天然沸石作用溫度70℃時，最終獲得了相對較低的0.44 g/L甲醇含量的柚子白蘭地，比初始的甲醇含量0.73 g/L降低了39.73%。

柚子白蘭地；甲醇；天然沸石

柚子（grapefruit）又稱雷柚，為柑桔屬常綠果實，最早起源于東南亞和我國南方一帶，據文獻記載，在我國已有3 000多年的栽培歷史[1]，分布廣泛，主要省份為廣東、廣西、重慶、云南、貴州、四川等[2]。其果肉中含有非常豐富的維生素C以及類胰島素等成分，色香味美，既宜鮮食，又宜加工，是柑橘王國中的一支奇葩，被美譽為“天然罐頭”。其性味辛、甘、苦、溫，具有抗炎健胃、下氣消痰、輕身悅色、抗炎、解痙、抗高血壓、抗菌、降血糖、降血脂、減肥、美膚養容等功效[3-4]，已被我國藥典收載。

地處貴州南部的荔波縣被譽為地球上的“綠寶石”，其原生態的地理環境非常適合水果種植，地方政府也一直支持精品水果產業發展，目前全縣蜜柚種植面積超過2000hm2，年產量4萬t左右。因技術障礙，目前柚子的產品開發仍停留在成品銷售上，柚子資源沒有得到進一步的開發利用，且新鮮的柚子保質期比較短，對農民的收入產生了很大影響，從而嚴重影響果農積極性，制約農村經濟的快速發展。為提高柚子的附加價值、帶動果農增收、促進地方經濟發展，利用當地特有的柚子為原料，經過發酵、蒸餾、調配、陳釀等技術釀制成柚子白蘭地，其具有果香優雅怡人、營養保健的特點，備受消費者的青睞。

柚子白蘭地在生產中會產生一定量的甲醇，甲醇主要來源于原料中果膠的水解、甘氨酸脫羧亞硝酸化[5]、氨基酸脫氨脫羧和發酵原料的霉變等途徑，其中果膠由果膠酶進行分解，生成了果膠酸和甲醇，是產生甲醇的主要來源[6-9]。不同的果酒，甲醇含量不一樣，主要是由于果膠含量及果膠分子的差異決定的，而柑橘、檸檬、柚子等果皮中果膠含量多，制成產品時如果甲醇含量偏高，它對人體會帶來一定毒害作用[10-13]，同時也會影響產品品質。天然沸石處理技術具有吸附性能良好、資源豐富、可再生利用、成本低、對酒的風味和品質影響小等特點。

為了確保柚子白蘭地的品質，給消費者提供優質健康的產品，本試驗采用天然沸石處理技術處理柚子白蘭地，從天然沸石用量、作用時間及作用溫度等方面對生產工藝進行了探討，為發展地方柚子資源產業提供了基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

柚子白蘭地：由貴州荔波昌輝食業提供；天然沸石：市售；乙醇、甲醇（色譜純）：天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Agilent7890A氣相色譜儀（帶氫火焰離子化檢測器、毛細管柱）：美國安捷倫公司；JJ224BC型電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；DH5000Ⅱ型電熱恒溫培養箱、202—20臺式電熱恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；79-1磁力攪拌器：金壇市中大儀器廠；DFD-700恒溫水浴鍋：邢臺潤聯機械設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 天然沸石對柚子白蘭地甲醇含量影響的單因素試驗

（1）天然沸石用量對白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個1 000m L的錐形瓶中，分別加入45 g、50 g、55 g、60 g、65 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，在65℃的水浴條件下靜置3 h，到時間后進行過濾，取樣分別檢測其甲醇含量，考察天然沸石不同用量對甲醇的去除效果。

（2）天然沸石作用時間對白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個1 000m L的錐形瓶中，然后分別加入60 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，在65℃的水浴條件下分別靜置1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，到時間后進行過濾，取樣分別檢測其甲醇含量，考察天然沸石不同作用時間對甲醇的去除效果。

（3）天然沸石作用溫度對白蘭地中甲醇含量的影響

分別取500m L柚子白蘭地置于5個1 000m L的錐形瓶中，然后分別加入60 g的天然沸石，攪拌30m in，混合均勻后，分別在50℃、55℃、60℃、65℃、70℃的水浴條件下靜置3 h，到時間后進行過濾，取樣分別檢測其甲醇含量，考察天然沸石不同作用溫度對甲醇的去除效果。

1.3.2 天然沸石對柚子白蘭地甲醇含量影響的正交試驗結果，分別選擇3個水平，參照L9（33）正交試驗表，設計天然沸石對低甲醇柚子白蘭地生產工藝處理的正交試驗，正交試驗因素與水平見表1。

表1 低甲醇柚子白蘭地生產工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonalexperiments for low m ethanolgrapefruit brandy process optim ization

為了獲取柚子白蘭地生產中低甲醇類物質的最佳工藝條件，在單因素試驗的基礎上，根據天然沸石用量、天然沸石作用時間和天然沸石作用溫度3個單因素的試驗

1.3.3 甲醇檢測

本試驗樣品柚子白蘭地中甲醇含量的檢測采用氣相色譜法[14-17]，利用氫火焰離子化檢測器進行檢測，以標樣中甲醇色譜峰保留時間對待測樣品中甲醇進行定性，以樣品與標樣的峰面積比較對待測樣品中甲醇進行定量。在貴州師范大學分析測試中心進行檢測。

色譜條件：分流比100∶1，柱流速1m L/min，進樣量1μL，載氣流速：40 m L/m in，氫氣流速：40m L/m in，空氣流速：400m L/min。氣化室溫度：250℃，檢測器溫度：310℃，柱溫采用程序升溫的方法：初始溫度45℃（保持2m in），以5℃/m in的速率上升至100℃（保持5m in），然后以40℃/m in的速率升至240℃（保持2m in）。

甲醇標準曲線繪制：以乙醇溶液為溶劑，將甲醇溶液配制成0.10 g/L、0.20 g/L、0.40 g/L、0.60 g/L、0.80 g/L系列質量濃度的溶液，分別取1μL進樣分析，得到甲醇對應質量濃度的峰面積，以甲醇溶液質量濃度（x）為橫坐標、峰面積（y）為縱坐標進行直線回歸，得線性方程為y=243.52x+6.35，相關系數R=0.998 9。表明二者在0～0.80 g/L范圍內呈良好線性關系。

1.3.4 數據處理

本試驗中所有試驗進行3組平行，單因素試驗數據用Excel2016進行處理，正交試驗數據用M initable軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 天然沸石用量對柚子白蘭地甲醇含量的影響

各取500m L柚子白蘭地置于5個1000m L的錐形瓶中，在65℃水浴鍋中先攪拌30m in，然后分別保溫3 h，考察天然沸石用量對柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結果見圖1。

圖1 天然沸石用量對柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.1 Effect of naturalzeolite addition on methanol contentof grapefruit brandy

由圖1可知，隨著天然沸石用量的增加，柚子白蘭地中甲醇含量總體呈現下降趨勢，在天然沸石量60 g/500m L時甲醇含量的降低效果最佳，之后變化不太明顯，最終趨于平緩，這可能是因為過量的天然沸石對柚子白蘭地中甲醇的吸收已達到飽和，致使柚子白蘭地中甲醇含量保持在一定的值附近。因此，選擇天然沸石用量為60 g/500m L。

2.1.2 天然沸石作用時間對柚子白蘭地甲醇含量的影響

各取500m L柚子白蘭地和60 g的天然沸石置于5個1000m L的錐形瓶中，在水浴鍋中，65℃條件下先攪拌30min，然后分別保溫不同時間，考察天然沸石作用時間對柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結果見圖2。

圖2 天然沸石作用時間對柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.2 Effect of naturalzeolite treatm ent tim e on methanol content of grapefruit brandy

由圖2可知，隨著天然沸石作用時間的增加，在作用時間1～3 h范圍內，柚子白蘭地中甲醇含量急劇下降；而在作用時間3～5 h范圍內，甲醇含量變化不大，最終趨于平緩，這可能是因為隨著作用時間的增加，一定用量的天然沸石對甲醇的吸附性能已經達到最佳。因此，選擇天然沸石作用時間為3 h。

2.1.3 天然沸石作用溫度對柚子白蘭地甲醇含量的影響

圖3 天然沸石作用溫度對柚子白蘭地甲醇含量的影響Fig.3 Effectof naturalzeolite treatment tem perature on methanol content o f grapefruit brandy

各取500m L柚子白蘭地和60 g的天然沸石置于5個1 000m L的錐形瓶中，在水浴鍋中，在不同作用溫度下先攪拌30m in，然后分別保溫作用3 h，考察天然沸石作用溫度對柚子白蘭地中甲醇含量的影響，結果見圖3。

由圖3可知，隨著天然沸石作用溫度的升高，在作用溫度50～65℃時，柚子白蘭地中甲醇含量急劇下降；而在作用溫度＞65℃后，甲醇含量沒有變化，這可能是因為甲醇的沸點為64.5℃，當作用溫度越來越靠近甲醇的沸點時，大部分甲醇被蒸發掉，當作用溫度超過甲醇沸點時，其含量趨于平緩。因此，選擇天然沸石作用溫度為65℃。

2.2 正交試驗結果分析

以天然沸石用量、作用時間和作用溫度為評價因素，以柚子白蘭地中甲醇含量為評價指標，進行3因素3水平正交試驗。正交試驗的結果及分析見表2，方差分析見表3。

表2 低甲醇柚子白蘭地生產工藝優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and ana lysis of orthogonalexperiments for low methanolgrapefruit brandy process optim ization

表3 正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonalexperiments results

根據表2數據顯示，3個因素對降低柚子白蘭地中甲醇含量的影響程度的大小為天然沸石用量（A）＞天然沸石作用溫度（C）＞天然沸石作用時間（B）。由表3方差分析可以看出，天然沸石用量對降低柚子白蘭地中甲醇含量影響顯著（P＜0.05），天然沸石作用時間及作用溫度對降低柚子白蘭地中甲醇含量影響不顯著（P＞0.05）。由直觀分析可知，第5組效果最好，得到白蘭地酒的甲醇含量為0.45 g/L。由極差分析可以得出最優水平組合為A2B3C3，即天然沸石用量60 g/500m L，天然沸石作用時間4 h，天然沸石作用溫度70℃。由于最優組合沒有出現在正交表中，為驗證正交試驗結果，重復最優組合，最終甲醇含量為0.44g/L。3結論

為了進一步降低柚子白蘭地中甲醇的含量，給消費者提供綠色健康的產品，本試驗采用天然沸石處理技術，根據實驗結果顯示，經過單因素試驗和正交試驗獲得了天然沸石降低柚子白蘭地中甲醇含量的最佳工藝技術條件，即天然沸石用量為60 g/500m L，天然沸石作用時間為4 h，天然沸石作用溫度為70℃。在此條件下進行處理可將柚子白蘭地中甲醇含量降至0.44g/L，比初始的甲醇含量0.73g/L降低了39.73%，且品質和風味明顯有了進一步的提高。該技術操作簡單可行，生產成本低，處理效果好，適用于產業化大規模生產處理。

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Application ofnaturalzeolite treatment technology in the reduction of methanolcontent in grapefruitbrandy

LUOGuanglin1,2,TAN Xiaohui3,HU Penggang1,2*,LONG Yunzhong3,WAN Liangyu1,2,WANG Shichao1,2,ZHAO Ying1,2
(1.Key Laboratory ofFermentation Engineering and Bio-Pharmacy ofGuizhou Province,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.SchoolofLiquorand Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 3.The Food Industry ofLibo ChangHui,Libo 558400,China)

In order to realize the industrial production of higher quality grapefruitbrandy,methanol contentwas reduced in the production process by natural zeolite treatment technology.The processing technology was discussed from three aspects:natural zeolite addition,natural zeolite treatment time and temperature.The results showed thatwhen the naturalzeolite addition was60 g/500m l,naturalzeolite treatment timewas 4 h,temperature was70℃,a relatively low methanol content(0.44 g/L)ofgrapefruitbrandywasobtained,whichwas39.73%lower than the initialmethanolcontent (0.73 g/L).

grapefruitbrandy;methanol;naturalzeolite

TS262.3

0254-5071（2017）08-0049-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.08.011

2017-04-11

科技成果應用及產業化計劃（黔科合成果[2017]4414）；貴州大學研究生創新基金項目

羅光琳（1989-），男，碩士研究生，研究方向為發酵工程。

*通訊作者：胡鵬剛（1964-），男，教授，本科，研究方向為現代食品發酵工程專業技術應用與工程項目研究；現代生物物質分離科學技術應用。