葡萄酒副產(chǎn)品深度利用的研究進(jìn)展

1、葡萄酒副產(chǎn)品深度利用的研究進(jìn)展第22卷第2期2012年4月中國環(huán)境管理干部學(xué)院JOURNALOFEMCCV01.22N0.2Apr.201210.3969.issn.1008813X.2012.02.011葡萄酒副產(chǎn)品深度利用的研究進(jìn)展鄒磊,魏國印,魯鳳娟,王靜,劉野z(1.中國環(huán)境管理干部學(xué)院,河北秦皇島066004;2.北京工商大學(xué),北京100037)摘要:介紹了葡萄皮渣,葡萄籽,酒腳的深度利用途徑:葡萄皮渣可用于釀酒,釀醋,提取色素和多酚,吸附重金屬;葡萄籽可以提取葡萄籽油,葡萄籽蛋白和抗氧化物質(zhì);酒腳可以提取酒石酸鹽.開展葡萄酒副產(chǎn)品的深度利用,不僅可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益,而且可有效減

2、輕環(huán)保壓力,獲得巨大的社會效益.關(guān)鍵詞:葡萄皮渣;副產(chǎn)品;葡萄籽油;深度利用中圖分類號:X79文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1008813X(2012)02004204ResearchProgressontheDeepUtilizationofWineBy-productsZouLei,WeiGuoying,LuFengjuan,WangJing.,LiuYe(1.EnviromentalManagementCollegeofChina,QinhuangdaoHebei066004,China;2.BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing10003

3、7,China)Abstract:Thedeeputilizationofgrapepomace,grapeseedandwineleeswasintroduced:Grapepomacecanbeusedforwinebrewing,vinegarbrewing,polyphenolsandpigmentsextraction,metaladsorption.Grapeseedoil,proteinandantioxidantscanbeextractedfromgrapeseed.Wineleescanproducetartrate.Thedeeputilizationofwineby-p

4、roductscouldnotonlygainfavorableeconomicbenifitsbutalsolightenenvironmentalpressionandachievehugesocialbenefits.Keywords:winegrapepomace;by-product;grapeseedoil;deeputilization葡萄為世界普遍栽培的水果,全世界年產(chǎn)量約6500萬t,中國年產(chǎn)葡萄約200萬t.這些葡萄約80%用于葡萄酒釀造,13%用于鮮食,7%用于加工果汁及其他.葡萄酒作為世界第二大酒種,深受人們的喜愛.隨著人民生活水平的提高,我國的葡萄酒需求量在不斷增長,

5、葡萄酒釀造過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品主要有葡萄皮,葡萄籽以及酒腳.皮籽約占鮮果質(zhì)量的20%,目前,大多數(shù)葡萄酒廠都將葡萄籽作為廢物丟棄,不僅造成環(huán)境污染,對資源也是一種浪費(fèi).因此,積極開展葡萄酒釀造副產(chǎn)品再利用的研究具有十分重要的意義.筆者介紹了近年來葡萄酒副產(chǎn)品深度利用開發(fā)的最新研究進(jìn)展,包括利用葡萄酒副產(chǎn)品釀醋,提取色素和抗氧化劑,吸附重金屬,提取葡萄籽油等深度利用途徑.1葡萄皮渣的利用紅葡萄帶皮發(fā)酵,發(fā)酵結(jié)束后壓榨取汁液,殘留的廢渣為葡萄皮渣,由葡萄皮,葡萄籽及果梗組成.1.1釀酒葡萄皮渣中仍然含有不少糖和酒精,因此可以用來制造葡萄渣酒.方法有兩種:直接發(fā)酵和加糖發(fā)酵.直接發(fā)酵是將葡萄渣密封于桶

6、內(nèi),待一個月后取出蒸餾白蘭地(即葡萄皮白蘭地).收稿日期:20l1-12-06基金項(xiàng)目:河北省教育廳資助科研項(xiàng)目萄酒副產(chǎn)品的綜合利用研究(Z2011295)作者簡介:鄒磊(1983一),男,江西南豐人,畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)專業(yè),碩士,講師,主要研究現(xiàn)代食品加工技術(shù)及理論.2012年第2期鄒磊魏國印魯鳳娟等葡萄酒副產(chǎn)品深度利用的研究進(jìn)展43葡萄渣中加入糖漿,可以作為釀造桃紅葡萄酒的原料.在釀造優(yōu)質(zhì)干白葡萄酒時,把瀝干的果渣不經(jīng)壓榨,加入與自流汁相同體積的適當(dāng)糖漿的糖液,并補(bǔ)充適當(dāng)?shù)木剖岷?可用于釀造桃紅葡萄酒.1.2釀醋國內(nèi)有學(xué)者對葡萄皮渣制醋工藝進(jìn)行了研究,王艷等人以葡萄皮渣,麩皮,玉

7、米為原料,應(yīng)用馴化后的酵母菌和醋酸菌進(jìn)行固態(tài)酒精發(fā)酵及醋酸發(fā)酵11.醋酸發(fā)酵工藝條件為醋醅水分60%65%,接種量8%,玉米,葡萄皮渣與谷糠比例為1:2:l,發(fā)酵周期7天;李鳳英等人利用食用酒精浸提葡萄皮渣中的多酚物質(zhì)閉,工藝參數(shù)為:按1:7(m1)料液比,加入45%的食用酒精,在浸提溫度為60條件下浸提6h;對浸提液進(jìn)行酒度,糖度調(diào)整,接種醋酸菌進(jìn)行液態(tài)靜止醋酸發(fā)酵,最佳發(fā)酵條件為:浸提液的酒精度調(diào)整為8%.醋酸菌接種量15%,糖度為7%,發(fā)酵溫度為33.1.3提取色素葡萄色素屬于天然花色苷類色素,安全無毒,可作為食品及化妝品的著色劑.另外葡萄色素具有抗氧化和清除自由基的作用,有一定的營養(yǎng)保

8、健功效.高昌勇以釀酒葡萄皮渣為原料,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,利用正交設(shè)計(jì)優(yōu)化了葡萄皮色素提取的工藝,并對該色素的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:最佳工藝為用70%乙醇,pH值為3,固液比為1:20,提取溫度為60qC,浸提時間為50min,產(chǎn)率約為6.2%,該色素在酸性條件下對熱,光,常見金屬離子,食品添加劑,碳水化合物等物質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性,具有開發(fā)應(yīng)用價值嘲.蔣延軍研究了葡萄釀酒副產(chǎn)物葡萄皮渣中天然色素提取的影響因素,初步確定最佳提取條件為:5.00g樣品用40ml的80%乙醇加0.5%檸檬酸(5:1)混合液,pH值為2.0,80浸提60min,可以最有效地提取皮渣中的色素物質(zhì)41.1.4吸附重金

9、屬工業(yè)廢水中含有大量的重金屬,對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重影響,清除廢水中的重金屬成為企業(yè)發(fā)展必須面臨的問題.目前清除廢水中重金屬的方法包括化學(xué)沉淀,凝結(jié),溶劑提取,電解,膜分離,離子交換和吸附法.利用廢棄物作重金屬吸附劑具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)便宜,是其他方法無法比擬的.Yuanshen研究了釀酒后葡萄廢渣對廢水中三價鉻的吸附效果l5】,結(jié)果表明釀酒后的葡萄廢渣是一種有效的三價鉻吸附劑.Villaescusa研究表明葡萄梗渣對銅和鎳具有較好的吸附效果61.1.5提取多酚葡葡多酚是一種植物多酚類活性物質(zhì),主要存在于葡萄皮與葡萄籽中,籽中多酚含量可達(dá)50%70%,紅葡萄的果皮中可達(dá)25%50%,種類分

10、為:酚酸,類黃酮類,原花色素類,白藜蘆醇.研究證明:葡萄中的多酚物質(zhì)不僅能夠延緩動脈粥樣硬化,減少血栓的形成,還具有抗菌,抗癌,抗過敏,抗氧化等多種藥理活性,在醫(yī)藥領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價值.國內(nèi)有不少研究探討了從葡萄皮渣中提取多酚的方法,牛春艷等人通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn),確定溫浸法提取萄皮渣中多酚物質(zhì)的最佳條件為浸提溫度為60,乙醇濃度為50%,浸提時間為50min,料液比為1:12,提取率為13.482mg/g91.令博等人以釀酒葡萄皮渣為原料采用超聲輔助法提取葡萄皮渣多酚,依據(jù)回歸分析得到最佳提取工藝條件為液料比16:1(ml/g1,超聲提取時間57min,超聲溫度50ccr101.通

11、過DPPH法和鐵氰化鉀法對葡萄皮渣多酚的抗氧化活性進(jìn)行體外評價,發(fā)現(xiàn)葡萄皮渣多酚具有較強(qiáng)地清除DPPH自由基的能力和還原能力.由此可以得出,葡萄皮渣多酚具有一定的抗氧化活性,并在一定的范圍內(nèi),其抗氧化活性與提取液的質(zhì)量濃度具有較好的線性關(guān)系.袁春龍用乙醇作浸提劑,對葡萄皮渣中的多酚物質(zhì)進(jìn)行浸提_ll】,研究了乙醇濃度,溫度,浸提比例,時間,次數(shù)5個因素對提取效果的影響,得出最佳工藝參數(shù),即:乙醇含量70%,溫度70cc,浸提比例1:6,時間12h,浸提3次.得率在80%左右,此時葡萄皮渣中多酚物質(zhì)的總含量為8.41%.2葡萄籽的利用2.1提取葡萄籽油資料表明葡萄籽油可以抗氧化121,預(yù)防高血壓

12、ll3,降低膽固醇,防治冠心病,防止血栓形成,延緩衰老,是目前葡萄類保健食品最常用的保健成分.趙軍等051人優(yōu)化了超臨界CO.萃取葡萄籽油的工藝條件,結(jié)果表明葡萄籽油的最佳CO萃取條件為:壓強(qiáng)33MPa,溫度47,物料的粉44循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展中國環(huán)境管理干部學(xué)院2012年4月碎粒徑為0.29mm,葡萄籽油的平均提取率可達(dá)至092.3%.張光杰等rl6以葡萄籽油的提取率為指標(biāo),選擇氯仿,無水甲醇,無水乙醚,乙酸乙酯,丙酮和石油醚作為溶劑,結(jié)果表明:石油醚提取率最高,為17.84%,丙酮效果最差.趙瑞等Il7J研究了葡萄籽的低溫冷榨工藝的參數(shù),涉及料溫,榨機(jī)膛溫,原料水分,膛壓等.結(jié)果顯示:利

13、用吹風(fēng)去雜的方法效率最高,當(dāng)人榨水分為5.5%,料溫為50時,所得原油指標(biāo)較好.2.2提取葡萄籽蛋白葡萄籽榨油后的餅粕中含13%左右的蛋白質(zhì),葡萄籽蛋白含有谷氧酸,甘氨酸,丙氨酸等18種氨基酸,包括人體必需氨基酸,其中纈,蛋,精,苯丙氨酸含量都相當(dāng)于大豆蛋白中的含量,是一種新的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源.仵昱舟等1Sl采用酶法對葡萄籽中蛋白質(zhì)進(jìn)行提取,對提取溫度,料液比,蛋白酶用量,提取時問,pH值5個因素進(jìn)行研究.最佳工藝參數(shù)為:pH值7.5,蛋白酶用量60U/g,料液比1:30(g/m1),提取溫度40,提取時問80min,提取率可達(dá)94%.夏輝等191研究了脫脂葡萄籽蛋白的提取工藝,最佳工藝條件為:

14、NaOH濃度為0.1mol/L,提取時間為35rain,提取溫度為4O,料液比為1:25(g/m1),在此條件下葡萄籽粕的蛋白提取率可達(dá)到70.6%.目前國內(nèi)尚無文獻(xiàn)對葡萄籽蛋白的應(yīng)用進(jìn)行報道.2.3提取抗氧化物質(zhì)大量的研究表明葡萄籽內(nèi)的多酚類物質(zhì)有預(yù)防腫瘤,清除有機(jī)自由基,保護(hù)心血管,抗氧化,抗疲勞,抗衰老和美容作用.原花青素是葡萄籽種含量最多的多酚物質(zhì),是目前開發(fā)比較熱門的保健因子.呂麗爽等20】人通過對各影響因素的實(shí)驗(yàn),在中心組合實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,運(yùn)用響應(yīng)面分析法確定出提取低聚原花青素的最優(yōu)工藝條件:料液比為1:7,提取溫度為48.6,提取時間為30min,乙醇濃度61.4%,提取3次.在此條

15、件下提取率達(dá)9O%以上.姚方耀等人利用超臨界CO萃取法從葡萄籽中提取原花青素,采用動態(tài)夾帶劑超臨界CO,靜態(tài)夾帶劑超臨界CO,動靜結(jié)合夾帶劑超臨界CO方法l21.對靜態(tài)夾帶劑超臨界CO萃取原花青素的工藝進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)研究.結(jié)果表明在萃取溫度65,壓力35MPa時產(chǎn)品純度達(dá)到95%以上,收率達(dá)到8.38%,達(dá)到了出口要求.欒連軍等人研究葡萄籽原花青素多級動態(tài)罐組式逆流提取工藝.方法采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),考察提取溫度,提取級數(shù)和溶劑用量對葡萄籽原花青素提取率的影響,優(yōu)選最佳工藝參數(shù).多級動態(tài)罐組式逆流提取葡萄籽原花青素的最佳工藝參數(shù)為:提取溫度100cc,提取級數(shù)4級,溶劑用量3倍量,單提時間40mi

16、n.與單罐提取相比,該工藝的提取率略有提高,提取時間減少33%,單位藥材的溶劑消耗量減少75%.鐘振聲等【捌研究了超聲波作用對原花青素提取物含量和提取率的影響,與傳統(tǒng)溶劑法進(jìn)行了對比.實(shí)驗(yàn)表明超聲波輔助提取比傳統(tǒng)溶劑法可以得到更高的提取率.另有陳文良等人使用膜分離技術(shù)對葡萄籽中低聚原花青素進(jìn)行分離純化,工藝高效簡單,耗能少,可適于規(guī)模化生產(chǎn).3酒腳的利用酒腳就是每次換桶時桶底的沉淀,酒腳主要成分為有機(jī)物和酒石酸鹽類,可以從中提取酒石酸鹽.孫洪友【介紹了一種提煉酒石酸鉀鈉的簡易操作方法,使用酒石與碳酸鈉中和反應(yīng),工藝分4步:中和,過濾,濃縮結(jié)晶和精制.吳兆翔報道了酒石酸鉀鈉的提純技術(shù),產(chǎn)品純度達(dá)

17、98%以上.酒石酸鉀鈉用途很廣,醫(yī)藥工業(yè)用于配制費(fèi)林溶液和檢驗(yàn)還原糖,電鍍工業(yè)用作化學(xué)沉積銅和氧化鍍銅用絡(luò)合劑,化學(xué)工業(yè)用作天然氣脫硫劑,食品工業(yè)用于制備發(fā)酵粉,電子工業(yè)中用作壓電晶體,化學(xué)分析中用作掩蔽劑及血清蛋白的生化檢驗(yàn)等.另外酒腳還可蒸餾白蘭地,將酒腳用布袋過濾,濾出的酒就可以蒸餾白蘭地;改良酒的品質(zhì),儲藏五年以上的葡萄酒,經(jīng)過多次換桶后,它的酒腳可以拿來改良酒的品質(zhì),比如,新酒的昧不好或者酒味太生,將此酒腳放人可以對其味道進(jìn)行改良.4結(jié)語葡萄酒釀造過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品主要是葡萄皮渣與酒腳,大多數(shù)企業(yè)是將其丟棄或發(fā)酵后用作肥料,這種處理方法不僅造成環(huán)境污染,對資源也是一種浪費(fèi).各國科學(xué)家

18、對葡萄酒副產(chǎn)品的(下轉(zhuǎn)第58頁)58環(huán)境監(jiān)測與污染防治中國環(huán)境管理干部學(xué)院2012年4月定影響,且主要以DBP為主,應(yīng)引起相關(guān)部門的重視.(2)水源地各采樣點(diǎn)4PAEs的含量范圍0.6321.623g/L,其采樣斷面平均濃度順序?yàn)?上游>中游>下游.這可能是由于河流的稀釋和PAEs發(fā)生的吸附,降解等理化作用使4PAEs減小參考文獻(xiàn)1】賈寧,許恒智,胡亞麗,等.固相萃取一氣相色譜法測定北京市水樣中的鄰苯二甲酸酯fJ】.分析試驗(yàn)室,2005,24(11):1821.【2金朝暉,李紅亮,柴英濤.酞酸酯對人與環(huán)境的危害.上海環(huán)境科學(xué),1997,16(12):3942,45.3】VANWA,

19、VAVV,POSTHUMUSR,eta1.EnviromentalrisklimitsfortwophthalateswithspecialemphasisonendocrinedisruptivepropertiesEcotoxicoEnvironSafety,2000,46:305321.4王連生.環(huán)境污染物化學(xué)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995:316318.5】胡曉宇,張克榮,孫俊紅,等.中國環(huán)境中鄰苯二甲酸酯類化合物污染的研究【JJ.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2003,13(1):9-14.【6】國家環(huán)境保護(hù)總局,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB38382002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)s.北京:中國

20、環(huán)境科學(xué)出版社.2002.(上接第44頁)利用進(jìn)行了饒有意義的探索,例如葡萄籽油的深度開發(fā)利用,原花青素的藥用價值.如果有效利用,其深度開發(fā)價值可以達(dá)到原料的20倍以上.國內(nèi)對葡萄酒副產(chǎn)品中的活性成分的深入研究還不夠充分,這方面還需要展開大量工作.探索新的利用途徑,變廢為寶,生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品,既可避免環(huán)境污染,又可提高經(jīng)濟(jì)效益.參考文獻(xiàn)【1】王艷,陸正清.葡萄皮渣釀醋的工藝研究J.中國釀造,2008(18):10o一102.【2】李鳳英,賈文倫.張建才.葡萄皮渣保健醋釀造工藝研究fJ.中國調(diào)味品,2010,35(6):7981.3蔣延軍.釀酒葡萄皮渣色素提取工藝條件研究【J】.中外葡萄與葡萄酒

21、,2008(3):5254.4高昌勇.釀酒葡萄皮渣色素提取及其穩(wěn)定性測定【JJ_中國釀造,2010(4):127一l3O.【5LIYUANSHEN,LIUCHENGCHUNG,CHIOUCHYOWSAN.AdsorptionofCr(III)fromwastewaterbywineprocessingwastesludgeJ.JournalofColloidandInterfaceScience,2004,273:95101.【6VILLAESCUSAI,FIOLN,MARTINEZM,eta1.Removalofcopperandnickelionsfromaqueoussolutionsb

22、ygrapestalkswastesfJ.WaterResearch,2004,38:9921002.【7】TORRES兒,VARELAB,GARCIAMT,eta1.Valorizationofgrape0Iitisvinifera)byproducts-Antioxidantandbiologicalpropertiesofpolyphenolicfractionsdifferinginprocyanidincompositionandflavonolcontent.JJ.J.Agric.FoodChem.,2002,50:75487555.8凌智群,張曉輝.原花青素的藥理學(xué)研究進(jìn)展J.中

23、國藥理學(xué)通報,2002,18(1):912.【9牛春艷,姜曉坤.葡萄皮渣中多酚物質(zhì)提取工藝的研究J.遼寧化工,2011,40(9):917919.【10J令博,王捷,吳洪斌,等.葡萄皮渣多酚超聲波輔助提取工藝響應(yīng)面法優(yōu)化及抗氧化活性研究【J】.食品科學(xué),2011,32(18):24-29.11袁春龍,任亞梅,梁艷英,等.醇溶法提取葡萄皮渣中的多酚物質(zhì)J】_中國食品,2006(3):7073.12THORSTENMAIER,ANDREASSCHIEBER,DIETMARR.eta1.Residuesofgrape(vitisviniferaL.)seedoilproductionasavaluablesourceofphenolicantioxidants;J1.FoodChemistry,2009,112(3):551559.13BAGCHID,RAYSD,BAGCHIM,eta1.MechanisticpathwaysofantioxidantcytoprotectionbyanovelIH636grapeseedproanthocyanidinextractJ.Indian