2007
糖蜜酒精废液中的色素一般是大分子有机化 合物，是污染产生的一个重要指标，是造成酒精 废液中 COD 含量高的主要原因。这些色素大多难 以被微生物所降解，耐温、耐光照，放置时间延 长其色值不减。因此，解决色素问题对废液治理 至关重要。废液中的色素又是一种天然色素，主 要包括酚类色素、美拉德色素、焦糖色素[1]。据 报道酚类色素具有良好的抗氧化活性[2,3,4]，可以作 为一种天然抗氧化剂应用在食品、化妆品、保健 品等行业，具有良好的开发价值。
试验研究从糖蜜酒精废液色素中分离酚类色 素不仅可以降低环境污染，而且可以变废为宝， 开发出高附加值产品。本文主要是在前人研究的 基础上，研究酚类色素的稳定性，为提取分离酚 类色素提供确切的依据。
糖蜜酒精废液，广西某亚法糖厂。
主要仪器：UV-1601 紫外可见光分光光度计 (日本岛津)；TDL－80－2B 台式离心机(上海安亭 科学仪器厂)；旋转蒸发仪(上海亚荣仪器设备 厂)；分析天平(上海第二天平仪器厂)；真空冷冻 干燥系统(郑州长城科工贸有限公司)；恒温水浴 锅(北京市医疗设备厂)；酸度计(梅特勒-托利 多)。
主要试剂：95％乙醇，盐酸，柠檬酸，EDTA， 亚硝酸钠，氢氧化钠，过氧化氢、三氯化铁、氯 化钠、氯化镁、氯化钙等(以上均为分析纯)。
取一定体积的糖蜜酒精废水， 用 80 目的网筛 过滤除杂，离心 10 min，进一步除去蛋白质等大 分子杂质，通过减压浓缩设备将上清液浓缩成浓 浆，再对其进行冷冻干燥制成干品粉末，备用。 用 95％的乙醇，在 50℃的温度下浸提 90 min，即得到酚类色素样品，备用。 将酚类色素配置成一定浓度的样品水溶液， 备用。
吸取 50 mL 的酚类色素样品溶液于烧杯中， 分别放在 30、 40、 50、 60、 70℃水浴锅中加热 1 h， 待冷却至室温后，在 273 nm 下测定其吸光度，然 后观察颜色变化，重复测定３次。
取一定体积的酚类色素， 调节 pH 值为 2～11，在 273 nm 下测定溶液的吸光度，并观察其颜色变 化。
用 H2O2 作为氧化剂，配置成不同浓度的 H2O2 酚类色素溶液，在 273 nm 下测定其吸光度值，重 复 3 次。
用亚硝酸钠作为还原剂，在酚类色素溶液中 添加不同浓度的亚硝酸钠， 放置 1 h 后， 在 273 nm 下测定其吸光度值，重复 3 次。
配置成一定浓度的 EDTA 溶液， 按照浓度分别 为 1％、2％、3％、4％、5％的量加入到酚类色 素溶液中，反应一段时间后，在 273 nm 下测定其 吸光度。
在酚类色素溶液中分别加入一定浓度的 FeCl3、MgCl2、NaCl、CuCl2、CaCl2溶液，然后稀 释成浓度为 1％、2％、3％、4％、5％的金属离 子的色素溶液，测定其在 273 nm 下的吸光度值。
扫描样品在 200～600 nm 下的吸收光谱，测 定结果见图 1。
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图 1 酚类色素吸收光谱曲线 |
图 1 可见： 在紫外区 273 nm 处有一个吸收峰， 这是苯环的典型吸收峰。因此，可以初步鉴定该 色素具有典型的苯环结构。
用三氯化铁、香草醛、明胶、对氨基苯磺酸、 锌粉、三氯化铝等定性检验试剂对分离的糖蜜酒 精色素试样进行试验，鉴定色素试样是否是酚类 色素，同时鉴定色素试样中的酚类成分，结果见 表 1。
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表 1 酚类色素的定性鉴定 |
由表 1 可知： 在色素试样中加入三氯化铁后， 溶液颜色加深，由原来的浅黄色变成紫红色，可 知该色素中含有酚类色素；香草醛试验可知色素 试样在滴加香草醛-盐酸后出现红色斑点， 说明试 样有多元酚存在； 氯化钠-明胶试验显示色素试样 中含有鞣质；对氨基苯磺酸试验显示色素中含有 一定量的多酚类物质； 盐酸-锌粉试验显示色素中 含有黄酮类物质；三氯化铝试验显示色素中含有 黄酮苷类物质。由于鞣质、黄酮都属于特殊的酚 类物质，所以该色素属于酚类色素。
按照 1.3.2 的试验方法，对色素试样进行热 稳定性试验，将经过不同温度下处理的试样的吸 光度值作图，结果如图 2。
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图 2 温度对酚类色素稳定性的影响 |
图 2 可见，在 30～80℃之间，酚类色素的吸 光度变化不大，在 40℃有最小值 0.34，在 60℃ 有最大值 0.37，该色素在此温度范围内较稳定。
按照 1.3.2 的试验方法对色素试样进行 pH 值耐性试验，试验结果如图 3。
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图 3 pH 值对酚类色素稳定性的影响 |
图3可见， 不同的pH值对酚类色素影响较大， 在 pH2～4 范围内酚类色素的吸光度先略为减小， 即酚类色素在偏强酸性环境中趋于稳定， 在pH4～ 9 环境下色素的颜色逐渐加深，吸光度逐渐增大， 这与多酚类物质特殊的苯环结构有关，碱性环境 下形成了新的共轭体系，显色基团增多；当 pH 值 超过 9 时，溶液的吸光度又降低，由于碱浓度过 高造成苯环发生不可逆性断裂，共轭体系减少， 显色基团含量降低。
按照 1.3.2 试验方法， 研究在添加氧化剂 H2O2 的条件下色素试样的稳定性，结果见图 4。
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图 4 过氧化氢对酚类色素稳定性的影响 |
图 4 可见，加入过氧化氢后溶液开始褪色， 在添加过氧化氢 0～5％范围内，随着添加量的增 大溶液的吸光度降低。酚类色素具有苯环、共轭 双键等特殊结构，而过氧化氢是一种强氧化剂， 能迅速地破坏其共轭双键，使酚类色素的发色基 团结构发生变化。酚类色素的双键减少，其光吸收的强度也相应的减小，从而酚类色素溶液的吸 光度降低。可见，废液中的酚类色素可被强氧化 剂氧化分解而脱色。
按照 1.3.2 实验方法，研究在添加还原剂亚 硝酸钠的情况下的稳定性，结果见图 5。
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图 5 亚硝酸钠对酚类色素稳定性的影响 |
图 5 可见，在 0～80 mg/L 范围内，随着亚硝 酸钠的添加量增大， 酚类色素的吸光度逐渐升高。 因为亚硝酸钠具有还原性，[NO2]—属于一种助色 基团，添加亚硝酸钠后溶液中的共轭双键增多， 光的吸收强度增大，相应的吸光度增大。
按 1.3.2 的试验方法，在色素试样中添加一 定浓度的 EDTA 溶液，测定吸光度的变化，结果见 图 6。
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图 6 EDTA 对酚类色素的影响 |
EDTA 是一种络合剂，它可以络合溶液中金属 离子，形成更加稳定的络合物。资料显示酚类色素中含有较多的铁离子[6]，铁离子与酚类色素容 易络合，生成的络合物是一种深色物质。EDTA 是 一种强络合剂，它络合铁离子的能力大于酚类色 素，在加入浓度为 0～5％范围的 EDTA 后，铁离 子同 EDTA 产生了新的络合物， 使得铁离子与酚类 物质络合的几率降低，相应生成的有色物质的浓 度逐渐降低，从而造成吸光度降低。
按照 1.3.2 试验，在色素试样中添加不同浓 度的金属离子，结果见表 2。
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表 2 金属离子对酚类色素稳定性的影响 |
由表 2 可知，Na+、Mg2+、Cu2+、Ca2+离子对酚 类色素基本上没有影响，铁离子对酚类色素影响 较大；因为酚类物质含有苯环、羟基，表现出一 定程度的酸性，酚类物质易于与铁离子产生络合 作用，形成深色物质，造成溶液的吸光度升高。
(1)经定性和定量研究确认， 用乙醇从糖蜜酒精废液中提取的色素主要成分为酚类色素。
(2)该色素耐热，在中强酸性环境下较稳定，在 pH4～9 范围内颜色逐渐加深，吸光度增大。
(3)强氧化剂过氧化氢能破坏发色基团的结构，使其光吸收强度降低；还原剂亚硝酸钠会使其颜色加深，吸光度增大。
(4)EDTA 对酚类色素影响较大，会降低酚类色素溶液的吸光度；金属离子中 Fe3+会使酚类色 素溶液的吸光度升高，Na+、Mg2+、Cu2+、Ca2+离子 对酚类色素基本上没有影响。
| [1] | 吴振强,梁世中,姚汝华.甘蔗糖蜜酒精废液色素特性及脱除的研究[J]. 环境污染与防治,1997,19(1):5-8,43-44. ( 1)
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| [2] | 张吉，周文红，刘慧霞．甘蔗糖蜜酒精废液中总黄酮物质含量的测定研究．广西轻工业，2005(2):18-20. (1)
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| [3] | 韦丰红，于淑娟，李国基，等. DPPH.法测甘蔗提取物抗氧化活性研究. 甘蔗糖业，2003(1):31-33. (1)
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| [4] | 王标诗．酒精废液中色素物抗氧化活性的研究．广西大学硕士论文，2005:61-66. (1)
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| [5] | Kensaku Takara. New Antioxidative Phenolic Glycosides Isolated from Kokuto Non-centrifuged Cane Sugar.Biosci.Biotech- nol.Biochem.,66(1),29-35,2002.(1)
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| [6] | Sandra M. Bettin. William Deodato Isique Douglas W. Fraco. Phenols and metals in sugar-cane spirts.Quantitative analysis and effect on radical formation and radical scavenging.Eur Food Res Technol(2002)215：169-175. (2)
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