王晓东　邵娟　郭俊花　许先猛

1（运城职业技术学院有机食品工程系，山西运城044000）2（万荣县第二中学，山西运城044200）

浓缩苹果清汁生产线树脂中多酚回收的初步研究*

王晓东1**邵娟2郭俊花1许先猛1

1（运城职业技术学院有机食品工程系，山西运城044000）2（万荣县第二中学，山西运城044200）

苹果多酚是苹果中多种酚类活性物质的总称，已有的文献表明其具有强抗氧化性、抗龋齿、抗癌细胞增生、预防心血管、哮喘、糖尿病等慢性疾病，调节脂类代谢，改善肺功能，抑菌、抑病毒，消除口臭，防脱发、生发、美容等多种生理活性，具有良好的医药及食品开发应用前景。

浓缩苹果清汁在生产过程中，为了提高果汁的色值，会将超滤后的清汁经过树脂进行吸附和脱色。同时，果汁中的一部分苹果多酚就会被树脂吸附。本试验目的就是将树脂吸附的这一部分苹果多酚进行回收，以期实现资源的充分利用。

1　材料与仪器

1.1试验材料

大线树脂洗脱液烘干物（粗样品），陕西海升果业股份有限公司运城分公司；NKA-9、AB-8树脂，天津南开化工厂；LX-260、LX-36树脂，西安蓝晓公司；XAD-7HP树脂，美国罗门哈斯公司；没食子酸标准品，Sigma公司；其余试剂均为分析纯。

1.2主要仪器

HH-4数显恒温水浴锅，江苏金坛市荣华仪器制造有限公司；HZQ-QX恒温振荡器，哈尔滨东联电子技术开发有限公司；HL-2恒流泵，上海分析仪器厂有限公司；UV-2100紫外分光光度计，尤尼柯仪器有限公司。

2　试验方法

2.1多酚标准曲线的制作及浓度测定

苹果多酚含量的测定参考刘京鑫、刘春明等在文献中的方法，并有所改进。以没食子酸为基准物，具体操作如下：精确称取0.400 0 g没食子酸标准品，用10 mL无水乙醇溶解后，用纯水定容到100 mL，然后分别稀释成20.00 mg/L、40.00 mg/L、80.00 mg/L、120.00 mg/L、160.00 mg/L的标准溶液备用。

分别吸取质量浓度为20.00 mg/L、40.00 mg/L、80.00 mg/L、120.00 mg/L、160.00 mg/L的标准溶液1 mL置于25 mL容量瓶中，各加入纯水15 mL，福林试剂1 mL，混匀，5 min后再分别加入3 mL20% NaCO3溶液，混匀后定容。用蒸馏水代替标准品溶液加入同样试剂作空白，然后加塞置于40℃水浴锅中保温30 min，迅速冷却至室温，于755 nm下测定吸光度，以质量浓度C为横坐标，吸光度值A为纵坐标，绘制标准曲线。最终回归方程为：A=0.005 C+0.006，R2=0.999 3。

取1 mL待测液，按上述方法测定吸光度，依据回归方程，可得出待测液中多酚的质量浓度。

2.2试验设计

2.2.1静态试验

2.2.1.1树脂的筛选

树脂（NKA-9、AB-8、LX-260、LX-36、XAD-7HP）的活化参考周向军、熊建华等文献中的方法。

称取粗样品0.5 g，加水溶解至1 000 mL，10 000 r/min离心10 min后备用。称取活化后的5种湿树脂各2.0 g置于具塞锥形瓶中，分别加入20 mL粗样品溶液，密封置于恒温振荡器中吸附20 h，振荡器转速120 r/min，温度20℃，取吸附后上清液，测定其中多酚质量浓度，计算不同树脂的吸附率。

将吸附后的树脂用纯水冲洗干净后滤干，分别加入20 mL体积分数95%乙醇溶液，密封置于恒温振荡器中解吸2 h，振荡器转速120 r/min，温度20℃，取解吸后上清液，测定其中多酚浓度，计算不同树脂的解吸率，并分别计算不同树脂的静态回收率。

计算公式如下：

式中：η——静态回收率，%；

η1——树脂的吸附率，%；

η2——树脂的解吸率，%；

C1——初始溶液多酚质量浓度，mg/L；

C3——吸附平衡后溶液多酚质量浓度，mg/L；

C3——解吸后溶液多酚质量浓度，mg/L。

2.2.1.2粗样品溶液质量浓度的确定

分别称取粗样品0.2 g、0.4 g、0.6 g、0.8 g、1.0 g，加水溶解至1 000 mL，10 000 r/min离心10 min后备。称取活化好的试验确定的湿树脂2.0 g置于具塞锥形瓶中，分别加入不同质量浓度的粗样品溶液20 mL，密封置于恒温振荡器中吸附20 h，振荡器转速120 r/min，温度20℃，取吸附后上清液，测定其中多酚质量浓度，计算吸附率和吸附量，确定最佳样液质量浓度。

式中：K——树脂吸附量，mg/g；

V——粗样品溶液体积，L；

m——树脂湿重，g。

2.2.1.3解吸剂乙醇体积分数的确定

称取2.0 g饱和吸附的试验确定树脂置于具塞锥形瓶中，分别加入20 mL体积分数50%、60%、70%、80%、90%的乙醇溶液，密封置于恒温振荡器中解吸2 h，振荡器转速120 r/min，温度20℃，取解吸后上清液，测定其中多酚质量浓度，确定最佳乙醇体积分数。

2.2.2动态试验

2.2.2.1动态吸附时间的确定

取活化后的试验确定树脂30 g湿法装人吸附柱（2.0 cm×15 cm），用纯水平衡后，以2 mL/min的速率进行动态吸附，粗样品溶液质量浓度为试验确定。定时检测吸附后溶液中的多酚质量浓度，至出现始漏点终止（多酚质量浓度为样品溶液多酚质量浓度的1/10左右为始漏点，认为吸附饱和），确定动态吸附时间。

2.2.2.2动态解吸时间的确定

树脂柱吸附饱和，用2倍柱体积的纯水平衡柱子后，以2 mL/min的速率进行动态解吸，解吸液乙醇的体积分数为试验确定。定时检测解吸液的多酚质量浓度，确定动态解吸时间，并最终计算动态回收率。

式中：ξ——动态回收率，%；

V1——吸附液总体积，L；

V3——解吸液总体积，L。

3　结果与讨论

3.1静态试验研究

3.1.1树脂种类的确定

树脂筛选的最终结果见图1。由图1可以看出，单纯考虑吸附率指标，NKA-9的效果最佳，吸附率达到88.2%，XAD-7HP紧随其后，吸附率达到80.3%；单纯考虑解吸率指标，XAD-7HP的解析率最高为71.2%，NKA-9为62.3%。XAD-7HP的综合得率为57.2%，NKA-9为54.9%，但前者树脂的售价远高于后者，考虑到企业生产成本问题，最终选定NKA-9型大孔吸附树脂为试验树脂，进行后续研究。

图1　大孔吸附树脂筛选

3.1.2粗样品溶液质量浓度的确定

不同质量浓度粗样品溶液对树脂吸附的影响见图2。由图2可以看出，通过静态试验，树脂达到平衡后吸附量会随着粗样品溶液质量浓度的增加而增加，只是增加的幅度在逐渐减缓。但吸附率却随样品质量溶液浓度的增大而逐渐减小。这可能与吸附液质量浓度越高，越多的多酚分子吸附于树脂表面，阻碍其他多酚分子向树脂内部扩散有关；也可能与样品溶液中其他非酚类杂质的竞争性吸附有关。综合考虑吸附量与吸附率，选取600 mg/L作为最佳的粗样品溶液进样质量浓度。

图2　粗样品溶液对吸附的影响

3.1.3解吸液乙醇体积分数的确定

乙醇体积分数对多酚解吸的影响见图3。由图3可以看出，随乙醇体积分数增加，多酚解吸率逐渐增大。体积分数为70%、80%和90%的多酚解吸率分别为65.3%、67.9%和69.1%。综合考虑企业实际生产成本问题，选择体积分数为70%的乙醇作为最终解吸剂。

图3　乙醇体积分数对解吸的影响

3.2动态试验研究

3.2.1动态吸附时间的确定

用流速为2 mL/min的粗样品溶液进行动态吸附，定时测量吸附后溶液中多酚含量，结果见如图4。由图4可以看出，当树脂吸附未饱和，吸附没达到平衡时，样液中的多酚几乎被完全吸附，吸附后溶液的多酚含量极少。但随着时间进行，树脂吸附逐渐达到平衡，料液中部分酚类物质开始出现泄漏，当吸附时间进行到240 min时，泄漏出的多酚含量达到30.1 mg/L；当吸附时间进行到250 min时，泄漏出的多酚含量达到37.9 mg/L，接近始漏点，综合考虑时间成本及原料节省，确定动态吸附时间为240 min。

图4　树脂动态吸附动力学曲线

3.2.2动态解吸时间的确定

用流速为2 mL/min，体积分数70%的乙醇溶液对吸附饱和的XAD-7HP树脂进行动态解吸，结果见图5。由图5可以看出，解吸时间进行到30 min时，苹果多酚被大量洗脱下来；解吸65 min后，解吸剂用量达到130 mL，即约2.5倍的柱体积时，解吸液中多酚含量已经很低了，可认为解吸已基本完成。结合考虑节约解吸剂用量，确定动态洗脱时间为60 min，并计算出多酚动态回收率为74.6%。

图5　树脂动态解吸动力学曲线

4　结论

综合考虑技术性和经济性，本研究从5种大孔吸附树脂中筛选出NKA-9树脂作为对浓缩苹果清汁生产线树脂中多酚的回收树脂。通过静态和动态试验确定了小试的相关回收参数：粗样品溶液的进样质量浓度为600 mg/L，洗脱剂乙醇的最适宜体积分数为70%。当上样流速为2 mL/min时，确定动态吸附时间为240 min；当解吸流速为2 mL/min时，确定动态解吸时间为60 min，并得出最终的动态回收率为74.6%，下一步将安排生产线树脂中多酚回收的中试试验。

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Prelim inary study on recycling polyphenols from the production line resin ofclear apple juice concentrate*

WANGXiaodong1**SHAO juan2GUO Junhua1XUXianmeng1

1（Department oforganic food engineering，Yuncheng polytechnic college，Shanxi Yuncheng 044000，China）
2（Wanrong county No.2 middle school，Shanxi Yuncheng 044200，China）

采取静态与动态试验，探讨了从浓缩苹果清汁生产线用于吸附和脱色的树脂中回收多酚的工艺参数。试验结果表明，NKA-9树脂适合该多酚的回收，粗样品溶液的最佳进样质量浓度为600 mg/L；解吸剂乙醇溶液的适宜体积分数为70%；以2 mL/min的速率进行动态吸附，饱和吸附时间为4 h；以2 mL/min的速率进行动态解吸，解吸时间为60 min，多酚动态回收率为74.6%。

多酚；吸附树脂；吸附；解吸

The process parameters of polyphenols from the production line resin of clear apple juice concentrate were explored by static and dynamic texts.The results showed that NKA-9 was suitable for the recycling ofpolyphenols.Concentration ofcoarse sample was 600 mg/L，ethanol concentration was 70%.The dynamic saturated adsorption time was 4h，and thedynamicdesorption timewas60min atthe rateof2mL/min，dynamic recovery ratewas74.6%.

polyphenol；adsorption resin；adsorption；desorption

TS255.44

A

1673-6044（2016）03-0023-04

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.03.007

，山西省高等学校科技创新项目（20141123）；运城职业技术学院校内支持项目（TGW2014-14）。

**王晓东，男，1985年出生，2001年毕业于大连工业大学食品科学专业，硕士，助教。2016-08-02