黃水的預(yù)處理及成分含量測(cè)定研究

朱開憲，趙金松，胡春玲

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州646000； 2.四川理工學(xué)院，四川自貢643000）

黃水的預(yù)處理及成分含量測(cè)定研究

朱開憲1，趙金松2，胡春玲1

（1.四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州646000； 2.四川理工學(xué)院，四川自貢643000）

黃水是糧食酒發(fā)酵過程中滲于窖池底部的一種黃色液體，含有較多經(jīng)長(zhǎng)期馴化的有益微生物、糖類物質(zhì)、含氮化合物、酸、酯、醛、酮等風(fēng)味物質(zhì)，同時(shí)還含有少量的單寧和色素等。研究了直接離心、蒸餾、活性炭過濾和膜過濾等預(yù)處理方式對(duì)黃水成分的影響。結(jié)果表明，直接離心檢測(cè)的黃水組分最多，能真實(shí)反映黃水組分。

黃水； 直接離心； 預(yù)處理； 成分檢測(cè)； 白酒

黃水除富含酸、酯、醛、酮及含氮類化合物外，還有大量的呈香呈味組分，尤其含有的有機(jī)酸，可賦予酒體醇厚感，增強(qiáng)酒體的后味。黃水的COD和BOD含量較高，如果不處理就排放會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家允許的廢水排放指標(biāo)［1］。經(jīng)過處理后，可應(yīng)用到白酒的勾兌中，如果將其直接倒掉，既浪費(fèi)資源，又造成環(huán)境污染［2］。

開窖后，從濃香型白酒窖底抽出的黃水，表面上經(jīng)常漂有稻殼、紅糧殼等雜物，下層沉積著部分未被液化的糧食顆粒和其他固形物。若黃水直接用于養(yǎng)窖或底鍋，可不需要預(yù)處理。若用于制取酯化液，為便于萃取工序的處理，則應(yīng)通過預(yù)處理方式［3］。因?yàn)辄S水的固形物含量較高，在超臨界萃取中一些固體雜質(zhì)容易殘留在萃取柱中，給超臨界萃取柱中雜質(zhì)的清理操作帶來不便，同時(shí)也使得超臨界萃取的效率下降，所以在萃取前需要對(duì)黃水進(jìn)行預(yù)處理。

1　材料與方法

1.1樣品和試劑

黃水取自國(guó)內(nèi)某知名酒廠，取樣時(shí)間為2015年5月15日，試劑為分析純，購(gòu)于成都某化學(xué)試劑廠。

1.2主要儀器設(shè)備

氣相色譜儀，安捷倫7890；離心機(jī)，GL-20G-C型，上海安亭科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫箱，上海一恒；721分光光度計(jì)，上海元析；TG326型分析天平，上海元析。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1黃水預(yù)處理方法

常用預(yù)處理方法通常有直接離心、CTAB處理、蒸餾、活性炭過濾和膜過濾5種方式。直接離心法，要求將其以10000 r/min離心4 min；CTAB處理要求加入10 mL含量為5%的CTAB試劑，搖勻反應(yīng)30 min；蒸餾處理是加入旋轉(zhuǎn)蒸餾儀的蒸餾燒瓶中，設(shè)定水浴加熱溫度為85℃，蒸餾15 min后，獲得蒸餾后黃水樣品冷藏備用；過濾處理，是將20 mL新鮮黃水，用一次性過濾膜過濾，收集濾液備用；活性炭處理即加入10 g活性炭處理30 min，冷藏備用。為了比較預(yù)處理方法的影響，實(shí)驗(yàn)中取60 mL黃水，分別用上述5種方法對(duì)黃水進(jìn)行預(yù)處理。

1.3.2黃水微量成分檢測(cè)方法

HP-INNOWax交聯(lián)石英毛細(xì)管柱（30 m×0.32 mm× 0.25 μm），柱流量：1 mL/min，分流比：10∶1，進(jìn)樣口溫度：250℃，檢測(cè)器溫度：280℃。柱溫條件：初始溫度50℃，維持4 min，再以5℃/min升到80℃，維持10 min，再以20℃/min升到200℃，維持10 min，進(jìn)樣量：1 μL。

電離方式：EI源，電離電壓：70 eV，離子源溫度：230℃，接口溫度：260℃，檢測(cè)器電壓：1.27 kV，質(zhì)量范圍：20～450。

2　結(jié)果與分析

2.1黃水預(yù)處理結(jié)果分析

采用上述的直接離心、蒸餾等5種方法分別對(duì)黃水進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行分析測(cè)試，結(jié)果見圖1。通過測(cè)定處理后黃水的吸光度，可看出黃水的澄清效果。吸光度越小，液體中大分子物質(zhì)含量越少；透光率越高，溶液越清澈。

圖1　不同預(yù)處理方式對(duì)黃水中具有紫外吸收物質(zhì)的去除效果比較

由圖1可知，CTAB處理、直接離心和活性炭吸附對(duì)吸收峰在400～900 nm的物質(zhì)具有較明顯的去除效果，過濾方法對(duì)黃水中物質(zhì)去除效果較差。雖然CTAB在黃水預(yù)處理過程中可以起到去除雜質(zhì)的效果，但其價(jià)格昂貴，且CTAB可以吸附的物質(zhì)較多，可能對(duì)黃水成分檢測(cè)的影響較大。

2.2黃水中的微量成分分析

國(guó)標(biāo)GB/T 10345—2007推薦使用FFAP、PEG、毛細(xì)管柱或DNP、GDX102填充柱，但針對(duì)黃水這方面的報(bào)道較少［4］。本研究所采用的CPWAX 57 CB毛細(xì)管柱，柱長(zhǎng)50 m。

分流比和進(jìn)樣量對(duì)于組分的定量和分離有較大的影響，出峰保留值的變化會(huì)影響定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。我們對(duì)不同分流比和進(jìn)樣量進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，最后優(yōu)化出了分流比為20∶1時(shí)，進(jìn)樣量為1 μL，乙縮醛與乙酸乙酯可基本分離，甲醇峰明顯（見圖2）。

圖2　混合標(biāo)樣在氣相色譜上的分離色譜圖

由圖2可以看出，經(jīng)過優(yōu)化后的方法得到的微量組分的峰分離效果很好，峰形基本對(duì)稱、無拖尾現(xiàn)象。

為了測(cè)定該方法的準(zhǔn)確性，我們進(jìn)行了加標(biāo)測(cè)定，即在已知濃度的樣品中添加標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，各組分的回收率在94.3%～100.3%之間，證明本方法的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可滿足測(cè)定要求。

由于黃水樣品中有些成分含量較低且成分較多，為減少誤差，對(duì)同一樣品在相同條件下重復(fù)測(cè)定6次。結(jié)果見表1，幾種組分的變異系數(shù)均小于5%，表明該方法有較好的精度。

表1　部分組分的測(cè)試精度（n=6）?。╣/L）

通過對(duì)黃水的色譜分析，發(fā)現(xiàn)黃水中有機(jī)物種類很多，分析出主要組分共24種（表2）。其中酸含量較高，尤其是乳酸的含量。所以這些有益成分不僅可以應(yīng)用在養(yǎng)窖、護(hù)窖、培養(yǎng)人工窖泥等方面，還可以用于制作功能調(diào)味液。通過某些有效手段還可以提取黃水中的酸類、酯類等風(fēng)味物質(zhì)，或者通過其他濃縮的方法來提取酸酯以外的其他組分。

表2　黃水中的主要微量成分含量

由表2可知，黃水中含有的醇、醛、酸、酯類物質(zhì)是白酒釀造過程中的窖內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)物，種類特別豐富，是構(gòu)成白酒風(fēng)味的重要呈香呈味物質(zhì)，具有重要的應(yīng)用和研究開發(fā)價(jià)值。

2.3不同預(yù)處理對(duì)黃水氣相色譜檢測(cè)結(jié)果的影響

處理好的黃水，按上述方法進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)。結(jié)果見圖3、圖4、圖5及表3。由此結(jié)果可知，不同預(yù)處理方法中采用蒸餾處理的出峰數(shù)最少，出峰不完全。由表1可知，不同預(yù)處理方法中活性炭吸附和蒸餾都只能檢測(cè)到15種組分。蒸餾處理不能檢測(cè)乙醛、乙酸乙酯、正己醇，但檢測(cè)的丁酸乙酯含量明顯高于另外3種預(yù)處理方式。采用活性炭處理方法不能檢測(cè)到異丁醇的含量；而采用直接離心法檢測(cè)的戊酸乙酯明顯高于其他預(yù)處理方式。

圖3　黃水經(jīng)蒸餾處理后的色譜圖

蒸餾處理的黃水，即是將黃水直接加熱蒸餾，如圖3所示，檢測(cè)到了2種酸、7種醇和8種酯，但沒有檢測(cè)到醛類物質(zhì)，可以看出蒸餾的處理方法對(duì)黃水中醛類和酸類敏感度較低。由于該處理方法能檢測(cè)出的黃水組分較少，特別是不能檢測(cè)出白酒四大酯中的乳酸乙酯和丁酸乙酯，無法真實(shí)反映黃水組分，因此，不宜用此方法來對(duì)黃水進(jìn)行預(yù)處理。利用此法可回收黃水中的酒精及少量低沸點(diǎn)酸、酯，但餾出液中黃水的苦、怪、雜味無法除去，不能直接利用。

圖4　黃水經(jīng)活性炭處理后的氣相色譜圖

由圖4可知，經(jīng)活性炭處理的黃水，可檢測(cè)到7種酯、4種醇、4種酸和1種醛。該預(yù)處理后可以檢測(cè)到庚酸乙酯、乳酸乙酯、乙酸、丁酸及醇類物質(zhì)，含量少于其他處理方法，可能由于活性炭對(duì)上述物質(zhì)有一定吸附作用，因此，活性炭吸附不適宜黃水預(yù)處理。選擇吸附劑，除了活性炭，還有其他方式，如明膠、纖維素、淀粉、海藻酸鈉等都可對(duì)黃水進(jìn)行處理，可去除黃水中的渾濁物和苦雜味，去除黃水的顏色，但處理效果不理想，且黃水中酒的風(fēng)味物質(zhì)也會(huì)有所損失。

圖5　黃水經(jīng)直接離心后的色譜圖

表3　不同預(yù)處理黃水可檢測(cè)的組分及其含量　（g/L）

直接離心方法可以檢測(cè)到1種醛、4種酸、5種醇和7種酯，如圖5所示，可檢測(cè)的風(fēng)味組分是4種預(yù)處理方法中最多的，且檢測(cè)到的乙酸和戊酸乙酯含量明顯高于采用活性炭和蒸餾2種方法（見表3），該方法對(duì)醛類物質(zhì)、酸類及酯類的靈敏度都較高。由此可知，黃水采用直接離心的方法處理，處理效果較好，此結(jié)果與張巖等［5］的研究結(jié)論類似。

3　結(jié)論

采用固定相為CPWAX 57 CB交聯(lián)石英毛細(xì)管柱能夠檢測(cè)出黃水中的主要組分，分流比為20∶1時(shí)，進(jìn)樣量為1 μL，回收率在94.3%～100.3%之間，證明該方法的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可滿足測(cè)定要求。

5種預(yù)處理方法中，CTAB處理、直接離心和活性炭吸附對(duì)黃水色素具有較明顯的效果，過濾方法去除效果最差。CTAB方法處理價(jià)格太貴，其吸附性較強(qiáng)，可能對(duì)黃水成分檢測(cè)影響較大。直接離心、活性炭吸附和蒸餾方法對(duì)黃水進(jìn)行預(yù)處理，色譜檢測(cè)結(jié)果表明，直接離心檢測(cè)的黃水組分最多，為17種，能較真實(shí)反映黃水組分。

［1］楊瑞，周江.白酒生產(chǎn)副產(chǎn)物黃水及其開發(fā)利用現(xiàn)狀［J］.釀酒科技，2008（3）：90-92.

［2］封明振，張國(guó)杰，王賢.濃香型曲酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的綜合利用［J］.釀酒科技，1999（2）：72-73.

［3］張曉磊，史潛玉，王化斌，等.白酒釀造副產(chǎn)物黃水中揮發(fā)性化合物的研究［J］.釀酒，2010（2）：41-43.

［4］王延云，胡強(qiáng)，李超豪，等.氣相色譜測(cè)定白酒中乙酸乙酯含量的方法［J］.食品研究與開發(fā)，2013（6）：91-93.

［5］張巖，陳茂彬，徐前景，等.預(yù)處理方法對(duì)黃水氣相色譜分析的影響［J］.釀酒科技，2009（4）：105-107.

The Pretreatment of Yellow Water and the Measurement of Its Components

ZHU Kaixian1，ZHAO Jinsong2and HU Chunling1
（1.Sichuan Vocational College of Chemical Technology，Luzhou，Sichuan 646000；2.Sichuan University of Science&Engineering，Zigong，Sichuan 643000，China）

Yellow water is the yellow fluid at the bottom of the pits seeped in liquor fermentation process.It contains lots of long-term domesticated beneficial microbes，sugars，nitrogen-containing compounds，acids，esters，aldehydes，ketenes and other flavoring compounds.Meanwhile，it also contains small amount of tannins and pigments.In this paper，the effects of different pretreatment methods including direct centrifugation，distillation，filtration with activated carbon，and membrane filtration on the detection rates of yellow water components were investigated.The results showed that，more components could be detected in yellow water by direct centrifugation，which could accurately reflect the real status of yellow water components.

yellow water；direct centrifugation；pretreatment；component detection；Baijiu

TS262.3；TS261.4；X797

A

1001-9286（2016）08-0105-03

10.13746/j.njkj.2016079

2016-03-09

朱開憲（1984-），女，四川成都人，講師，主要從事化學(xué)工藝及提取技術(shù)的科研和教學(xué)研究工作。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2016-05-12；地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160512.1555.009.html。