[活性炭对菊芋糖浆的脱色效果]用活性炭为糖浆脱色
摘要：采用活性炭对菊芋（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ）糖浆进行脱色，采用单因素试验考察了活性炭种类、添加量、吸附温度、吸附时间及ｐＨ对脱色效果的影响，在此基础上设计正交试验进一步优化脱色工艺。结果表明，活性炭种类对菊芋糖浆的脱色率有较大影响，对总糖回收率影响最大的因素是吸附温度。优化的脱色工艺参数为ＳＢＳ－２０２型活性炭、活性炭添加量８０ ｍｇ／ｍＬ、吸附温度７０ ℃、吸附时间２０ ｍｉｎ、ｐＨ ６。
关键词：菊芋（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ）糖浆；活性炭；脱色
中图分类号：ＴＳ２４４＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）15－3308-03
Ｄｅｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ ｗｉｔｈ Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｒｂｏｎ
ＺＨＡＮＧ Ｊｉａ－ｌａｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２５， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｃｏｌｏｒ ｔｈｅ Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ， ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｄｏｓｅ， ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｐＨ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ Ｈ. ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔｓ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗｈｉｃｈ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｃｒａｆｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｈａｄ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ； ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｓｕｇａｒ ｗａｓ ｍｏｓｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ， ｔｙｐｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ， ＳＢＳ－２０２； ｄｏｓｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ， ８０ ｍｇ／ｍＬ； ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ７０ ℃； ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， 2０ ｍｉｎ； ｐＨ ６．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ； ａｃｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ； ｄｅｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ
蔗糖、甜菜糖是肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病的重要诱因，而低聚果糖、高果糖浆不易被唾液和胃液分解，在小肠内难以被吸收，正常人摄取后血糖几乎没有上升，而且其对有益菌的增殖亦具有促进作用［１，２］。菊芋（Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ ｔｕｂｅｒｏｓｕｓ）在中国南方、北方、西南、西北等地均有大量种植，属丰产野生资源，价格非常便宜［３］。由菊芋经现代新技术分离精制而得的菊粉主要成分为β－果聚糖，应用前景广阔，市场潜力大，经济效益好。在菊粉生产过程中，菊芋提取液含有各种色素、蛋白质和果胶等杂质。其中的色素分子在溶液中呈电离状态，可以用活性炭或阴离子交换树脂将其吸附除去。目前常用的脱色方法是在常温下用组合离子交换法使菊芋提取液分别通过强酸树脂、弱碱树脂、弱酸树脂、强碱树脂除去色素、无机盐等。但是脱色效果不够理想，并且树脂再生成本较高。为了改善菊粉的色泽，本试验利用具有一定吸附特性的活性炭在过滤阶段处理菊芋提取液，再和离子交换联合使用，以期减少离子交换罐的数量，降低成本，提高产品质量。
１ 材料及设备
１．１ 材料与仪器
菊芋糖浆由张掖云鹏科技发展有限公司提供。磷酸、盐酸，分析纯，开封市东大化工（集团）有限公司试剂厂；果糖，生化试剂，天津市福晨化学试剂厂；氢氧化钙，分析纯，天津市东丽区开大化学试剂厂；８６２型、ＨＣ３０３型活性炭，杭州木材有限公司；ＺＰ３０３型、Ｚ３０３型、ＰＺ３０３型活性炭，杭州恒兴活性炭有限公司；ＳＢＳ－２０１型、ＳＢＳ－２０２型活性炭，信丰泰荣活性炭有限公司。
７２３０型分光光度计，江苏省宜兴仪器仪表总厂；ＨＨＳ电热恒温水浴锅，江苏东台市电器厂；ＷＳ１０１型手持式折射仪，上海测维光电技术有限公司；Ｌ－Ｓ电子天平、ＳＧ型ｐＨ计，梅特勒－托利多仪器（上海）有限公司。
１．２ 试验方法
１．２．１ 单因素试验 糖液１００ ｍＬ（糖度 １０°Ｂ）→加热到设定的温度→加活性炭→反应１５ ｍｉｎ→加Ｃａ（ＯＨ）２调ｐＨ为７→反应到设定时间→取出糖液过滤→收集滤液定容至１００ ｍＬ→测定指标。
设置单因素试验分别考察活性炭种类、用量、吸附温度、吸附时间和ｐＨ对总糖回收率的影响。①活性炭种类。活性炭添加量１００ ｍｇ／ｍＬ、吸附温度４５ ℃、吸附时间３０ ｍｉｎ、ｐＨ ４．５，分别使用８６２型、ＨＣ３０３型、ＺＰ３０３型、Ｚ３０３型、ＰＺ３０３型、ＳＢＳ－２０１型、ＳＢＳ－２０２型活性炭对菊芋糖浆进行脱色。②活性炭用量。选择ＰＺ３０３型活性炭对菊芋糖浆进行脱色，吸附温度４５ ℃、吸附时间３０ ｍｉｎ、ｐＨ ４．５，活性炭用量分别为６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０ ｍｇ／ｍＬ。③吸附温度。ＰＺ３０３型活性炭添加量９０ ｍｇ／ｍＬ、吸附时间３０ ｍｉｎ、ｐＨ ４．５，吸附温度分别为４０、５０、６０、７０、８０、９０ ℃。④吸附时间。ＰＺ３０３型活性炭添加量９０ ｍｇ／ｍＬ、吸附温度６０ ℃、ｐＨ ４．５，吸附时间分别为１０、２０、３０、４０、５０、６０ ｍｉｎ。⑤ｐＨ。ＰＺ３０３型活性炭添加量９０ ｍｇ／ｍＬ、吸附温度６０ ℃、吸附时间４０ ｍｉｎ，ｐＨ分别为３、４、５、６、７、８。