葡萄枝低聚糖的生物精馏工艺研究

葡萄酒厂是世界上最广泛的农业活动之一，全球每年生产超过6000万吨葡萄(Teixeira et al.， 2014)。除了直接生产葡萄酒产生的副产品，如葡萄茎、种子、果皮或葡萄马克，葡萄枝是其他大量产生的副产品，每公顷产量为2-4吨(Nabais等。，2010）。通常，藤芽留在地上以根或用作能源。然而，葡萄芽的燃烧产生有毒化合物，如苯并芘，儿茶酚或萘，这导致环境和生态问题，也可能是人类健康的风险（Max等，2009）。为了减少这些残留物产生的问题并减少其积累，已经进行了研究以使葡萄芽反向。由于它们是一种木质纤维素材料，研究已经专注于它们在纸浆的制备中的应用（Jimenez等，2004），作为多酚（Max等，2010）或作为可再生糖的来源，可以转化为各种产品，例如乳酸和木糖醇（Rivas等，2006）。从这些残留物中获得糖的糖已通过水热预处理进行。然而，使用这种预处理的葡萄芽用于提取寡糖尚未被利用。除了作为食品成分之外，寡糖的兴趣增加，因为它们的益生元效应来自它们调节肠功能的能力，它们存在多种生物学活性，如免疫增强，矿物吸收，抗氧化活性，抗生素替代品等多种生物学活性，糖尿病患者的血糖调节剂和血清脂质在高脂血症中（Moure等人, 2006)。考虑到这些前提，本工作的目的是确定自水解的最佳条件，使半纤维素的最大溶解，最大的低聚糖产量和最小的单糖和降解产物的形成。

实验

原材料。葡萄品种Hondarribi Zuri，由Aldako Bodegas S.L. (Oiartzun，西班牙)酒厂提供，被磨碎并筛出小于0.4毫米的颗粒。

原料分析。按标准方法对藤茎进行化学成分分析;测定水分(TAPPI T264-om-88)、灰分(TAPPI T244-om-93)和乙醇-甲苯提取物(TAPPI T204 cm-97)。用酸水解法定量测定半纤维素和纤维素的含量₂所以_4.72% (TAPPI T-249-em-85)，水解得到的固体残渣视为克拉森木质素。

自动水解处理。半纤维素的增溶是在1.5 L Parr反应器中，在非等温条件下，以8 kg/kg的固液比(烘箱干燥基础)通过自水解进行的。自水解处理在180-215ºC的多个温度下进行，一旦达到目标温度，反应介质冷却，通过过滤回收液体。对固相进行洗涤、风干，测量固相得率;对液相进行如下处理。

自水溶液液体分析。将液相在104±4ºC烘干至恒重，以测定非挥发性含量(NVC)。采用液相分离法直接测定葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛的含量。第三组进行定量后水解(4% H₂所以_4.在121ºC下保存20分钟)，然后进行HPLC分析。定量后水解后观察到的单糖浓度的增加与寡糖浓度的增加相对应。

结果与讨论

葡萄藤芽的组成。图1表示关于该工作中使用的各种葡萄芽的组成数据。

自水解处理对液相组成的影响。通过对白酒成分的分析，确定了自水解处理温度对低聚糖合成的影响。随着处理温度的增加，条件变得更加困难，产生更高的溶解的原料。增溶增加到200ºC(38.7%)，然后它几乎保持不变，仅在最艰难的条件下增加2.4%。原料重量下降的主要原因是半纤维素的增溶作用。水解产物含有非挥发性化合物(NVC)(单糖、寡糖和杂质或其他非挥发性化合物(ONVC))和挥发性化合物(VC)(乙酸、糠醛和羟甲基糠醛)。NVC随着温度的升高而升高，直到200ºC时达到0.033 g NVC/g白酒，然后随着处理条件的恶化，这些化合物的浓度开始下降，在215ºC时为0.025 g NVC/g白酒。这可以解释为，在200ºC时，低聚糖对NVC的主要贡献是在较高温度下可能开始分解的(Martínez et al.， 2009)。这与200ºC下进行自水解得到的白酒中寡糖含量较高(28.43 g寡糖/L)的证据一致，如图2所示。

温度从180℃时的1.84 g/L升高到215℃时的3.23 g/L，单糖浓度略有升高。20ºC条件下得到的液中单糖浓度为2.02 g/L。在最恶劣的条件下，随着温度达到原料转化率的19.7%，白酒中的VC增加。这反映了随着温度的升高，分解反应的数量增加，有利于降解产物的形成，如图2所示。ONVC在白酒中的浓度下降到200ºC，在该温度下达到最小值(0.08 g/gr NVC)。之后，随着温度的增加，它继续增加，在最恶劣的条件下达到了0.45 g/g NVC的最大值。

结论

从研究结果可以看出，自水解处理是从葡萄枝中获得替代低聚糖是一种合适的方法。自水解温度为200ºC，可获得最大的寡糖。在此温度下得到的白酒低聚糖含量较高(28.43 g/L)，单糖含量较低(0.22 g/L)，降解产物较低(2.34 g/L)。进一步处理可提高低聚糖比例，降低ONVC馏分。

由Izaskun Davila-Rodriguez^{1 *},帕特丽夏Gullon¹伊西娅尔- Egues,¹, Jalel Labidi¹．¹西班牙巴斯克地区大学化学工程与环境学系*idavilardriguez@hotmail.com.

致谢-作者要感谢巴斯克政府的农业、渔业和食品部门(青年研究人员培训奖学金)、西班牙政府(博士后形成合同)和巴斯克地区大学(博士后研究员ESPDOC14/003)。

参考文献

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