果葡糖漿生產(chǎn)過程中2-氨基乙酰苯控制方法探究

◎ 趙紅云，陳春霞，安鴻雁

（中糧（成都）糧油工業(yè)有限公司，四川 成都 611435）

果葡糖漿又稱高果糖漿或異構(gòu)糖漿，是由植物淀粉水解和異構(gòu)化制成的淀粉糖漿[1]。在果葡糖漿生產(chǎn)過程中，其主要成分果糖、葡萄糖由于發(fā)生脫水、縮合等一系列反應(yīng)，產(chǎn)生多種微量雜質(zhì)，其中有一部分在超過一定感官閾值時會對產(chǎn)品風(fēng)味產(chǎn)生不良影響，通常稱這類化合物為異味化合物[2]。果葡糖漿中可能存在的異味化合物主要有乙醛、異戊醛、2-氨基乙酰苯、糠醛和5-羥甲基糠醛等。本文針對果葡糖漿生產(chǎn)過程中2-氨基乙酰苯控制方法進(jìn)行探究。

1 2-氨基乙酰苯

2-氨基乙酰苯，別名2-氨基苯乙酮，英文名2-Aminoacetophenone，縮寫簡稱為2-AP、2-AAP或者AAP（下文簡稱2-AP），其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其物理性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)式[3]見表1。

表1 2-AP物理性質(zhì)表

圖1 2-AP結(jié)構(gòu)式圖

2-AP具有芳香活性的微量物質(zhì)存在于果葡糖漿，白葡萄酒、牛奶2-AP含量高于感官閾值，將影響產(chǎn)品的風(fēng)味。國際飲料科學(xué)技術(shù)學(xué)會（International society of beverage technologists，ISBT）規(guī)定，高果糖漿中2-AP限量標(biāo)準(zhǔn)為0.5 μg/kg。

1.1 2-AP的產(chǎn)生機(jī)理

目前，對于2-AP的詳細(xì)形成過程尚未徹底確定，但大多數(shù)研究表明2-AP很可能通過以下2個途徑產(chǎn)生：①植物激素吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid，以下簡稱IAA）在特定環(huán)境下發(fā)生裂解反應(yīng)[4]。IAA主要來源于生產(chǎn)果葡糖漿的原料玉米淀粉。②色氨酸及其代謝物被氧化產(chǎn)生2-AP。在堿性條件下，色氨酸上的氨基先被催化氧化，產(chǎn)生中間體化合物3-氨茴酰丙氨酸，這個中間體化合物被進(jìn)一步降解產(chǎn)生2-AP[4]。

1.2 果葡糖漿生產(chǎn)中2-AP產(chǎn)生情況

本文首先針對生產(chǎn)上各中間過程2-AP含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，排查出2-AP含量較高的工序主要有過濾及離交工序；針對原料、離交工序進(jìn)行分析，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，研究影響2-AP產(chǎn)生主要影響因素，為果葡糖漿生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

2 材料與方法

2.1 儀器與設(shè)備

S20 pH計（上海梅特勒-托利多有限公司）；PL2002分析天平（上海梅特勒-托利多有限公司）；固相萃取儀（美國Waters）；1260型液相色譜儀（美國安捷倫科技有限公司）；SYNERGY超純水發(fā)生器（密理博有限公司）。

2.2 試劑與藥品

2-氨基乙酰苯標(biāo)準(zhǔn)品（HPLC級，Sigma公司生產(chǎn)）、果葡糖漿（中糧（成都）糧油工業(yè)有限公司生產(chǎn)）、甲醇（HPLC級，Sigma公司生產(chǎn)）；乙腈（HPLC級，Sigma公司生產(chǎn)）、超純水（電阻率大于18.2 mΩ/cm）、磷酸（色譜純，Sigma公司生產(chǎn)）、氨水（GR，成都市科龍化工試劑廠）；甲酸（GR，成都市科龍化工試劑廠）。

2.3 2-AP檢測色譜條件

色譜柱：反相C18柱，150 mm×4.6 mm，5 μm（Waters）。流動相為25%乙腈洗脫液，柱溫30 ℃，檢測波長227 nm，流速1.0 min/mL，進(jìn)樣量100 μL，運行時間15 min，采用外標(biāo)法通過峰面積計算含量。

2.4 樣品前處理

①稱量20 g HFS加50 mL 2%磷酸水，100 ℃加熱10 min，冷卻至室溫。②固相萃取柱：濃縮、去除基質(zhì)干擾。③MCX柱活化：甲醇3 mL。④平衡：2%磷酸水3 mL。⑤上樣：20 HFS+50 mL 2%磷酸水，100 ℃加熱10 min冷卻。⑥清洗1：2%磷酸水3 mL。⑦清洗2：甲醇3 mL。⑧洗脫：5%氨水甲醇水1 mL。⑨稀釋：3%甲酸水1 mL。⑩萃取后的樣品用0.22 μm濾頭過濾后，設(shè)定100 μL進(jìn)樣檢測。

2.5 2-AP標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

曲線采用五點校正法，要求相關(guān)系數(shù)保證0.9990以上。①準(zhǔn)確稱取0.1g（精確到0.000 1 g），乙腈水溶液定容至100 mL，濃度為1 000 mg/L。②用50%甲醇水溶液，移取上述標(biāo)準(zhǔn)儲備液1 mL，超純水定容至100 mL，濃度為10 mg/L。此為工作標(biāo)準(zhǔn)溶液A。③用50%甲醇水溶液，移取工作標(biāo)準(zhǔn)溶液A 1 mL，超純水定容至100 mL，濃度為100μg/L。此為工作標(biāo)準(zhǔn)溶液B。④外標(biāo)曲線濃度分別為3、5、7、10 μg/L和20 μg/L（分別移取3、5、7、10 mL和20 mL工作標(biāo)準(zhǔn)溶液B定容至100mL）。⑤曲線溶液：5%氨水甲醇、3%甲酸水的比例為1∶1。⑥用0.22 μL濾膜過濾后，設(shè)定HPLC參數(shù)進(jìn)行2-AP標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。

2.6 計算公式

式中，X為2-AP含量，單位為μg/kg；C為曲線讀數(shù)，單位為μg/kg；m為樣品稱樣量，單位為g；2為稀釋后的樣品體積數(shù)，單位為mL。

2.7 2-AP產(chǎn)生主要工序排查

針對各工序2-AP進(jìn)行5個周期內(nèi)連續(xù)監(jiān)控，排查2-AP產(chǎn)生主要工序。

2.8 原料對2-AP產(chǎn)生的影響

對不同產(chǎn)區(qū)原料生產(chǎn)的果葡糖漿中2-AP含量進(jìn)行監(jiān)控。

2.9 二套離交運行時間及陰柱陽柱對2-AP的影響

對離交周期運行時間內(nèi)2-AP含量進(jìn)行監(jiān)控，對二套離交不同時間段陰柱陽柱出料2-AP含量進(jìn)行監(jiān)控。

3 結(jié)果與討論

3.1 2-AP產(chǎn)生主要工序排查

從表2和圖1實驗數(shù)據(jù)可以看出，生產(chǎn)過程中，有3個主要增長點，過濾工序、一套離交工序、二套離交工序（一、二、三套蒸發(fā)工序因濃縮導(dǎo)致2-AP含量有所增長）。脫色系統(tǒng)具備較強的去除能力，可去除前段工序的2-AP高達(dá)99%。三套離交也可去除一定量的2-AP。因此，本文主要針對離交運行時間、不同產(chǎn)地原料進(jìn)行分析影響2-AP的因素。

表2 各工序監(jiān)控周期內(nèi)2-AP含量檢測表（單位：μg/kg）

圖1 各工序監(jiān)控周期內(nèi)2-AP含量檢測圖

3.2 不同地區(qū)淀粉2-AP含量

有研究證明[5]，生產(chǎn)淀粉的農(nóng)作物若生長在低雨量地區(qū)，日光非常強烈，農(nóng)作物體內(nèi)就會發(fā)生有機(jī)氮營養(yǎng)缺失，導(dǎo)致“非典型老化”現(xiàn)象（Untypical Aging，UTA），最終使生產(chǎn)出來的果葡糖漿具有不良風(fēng)味。此外，過早收割未成熟的作物比晚收割的同類作物發(fā)生UTA現(xiàn)象的幾率高很多，導(dǎo)致果糖生產(chǎn)時2-AP含量增多。

從圖2看出，部分東北地區(qū)玉米淀粉2-AP含量明顯高于西北、華北地區(qū)。故生產(chǎn)過程中可通過選擇區(qū)域性采購原料進(jìn)行控制。

圖2 各區(qū)域玉米淀粉2-AP含量圖

3.3 二套離交運行時間對2-AP影響

二套離交分陰柱、陽柱，其內(nèi)部陰陽離子分別與糖漿中的陰陽離子進(jìn)行交換，以達(dá)到精制的作用[1]。從二套運行時間來看，二套離交運行時間越久，出料2-AP含量越高，綜合圖3分析，二套脫色2-AP含量已降至較低水平，此工段2-AP含量隨離交運行時間而增長，可判斷2-AP由此工段產(chǎn)生。

圖3 二套離交周期運行時間內(nèi)2-AP含量圖

3.4 二套離交陰柱陽柱出料2-AP含量

對二套離交-2AP增長原因進(jìn)一步分析：選擇二套離交一組陰陽柱進(jìn)行跟蹤實驗，由圖4可以看出，二套離交運行周期內(nèi)，陰柱及陽柱2-AP含量均有所上升，且陽柱出料2-AP含量均小于陰柱出料。分析可能的原因[6-7]為糖漿在前端過濾不徹底，氨基酸在堿性條件下被催化氧化，產(chǎn)生中間體化合物3-氨茴酰丙氨酸，這個中間體化合物被進(jìn)一步降解產(chǎn)生2-AP。

圖4 二套離交陰柱陽柱出料2-AP含量圖

4 結(jié)論與建議

本試驗依托公司10萬噸/年果葡糖漿生產(chǎn)線并結(jié)合生產(chǎn)實踐，排查出果葡糖漿系統(tǒng)生產(chǎn)過程中2-AP的來源主要為原料引入、一套離交以及二套離交運行產(chǎn)生，去除2-AP的工段為一二套脫色工段、三套離交工段。在果葡糖漿實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實際生產(chǎn)節(jié)奏結(jié)合產(chǎn)量需求嚴(yán)格控制一、二套離交周期運行通量：二套離交運行時間控制在32h以內(nèi)，再生時適當(dāng)提高酸濃度，同時保證過濾工段過濾效果，嚴(yán)格控制運行壓力，避免壓力過高蛋白滲透，做好濾布的清洗驗證工作；脫色工段可適當(dāng)增加碳柱下碳頻次，三套離交保證混床再生效果，嚴(yán)格控制其通量運行，保證2-AP去除能力，滿足質(zhì)量要求。

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