活性炭吸附去除啤酒中的嘌呤

　　啤酒是由多種成分組成的發(fā)酵酒精飲料，包括嘌呤化合物。這些分子被人體攝入后，會(huì)被分解代謝為尿酸，從而導(dǎo)致一些癥狀。因此，開(kāi)發(fā)去除啤酒等酒精飲料中的嘌呤化合物具有重要意義。在吸附方法中，活性炭等吸附材料有用在啤酒或麥芽汁中，顯示出優(yōu)異的吸附和去除嘌呤化合物的能力。但是所以這次研究的是活性炭從啤酒中去除嘌呤化合物的效果。

　　啤酒中的嘌呤化合物

　　嘌呤化合物在所有生物體中都至關(guān)重要。嘌呤，其是指取代的嘌呤和各自的互變異構(gòu)體，如示于通過(guò)嘧啶的融合和咪唑環(huán)形成的，雜環(huán)芳香化合物（圖1）。這類化合物包括堿基、核苷和核苷酸，一些例子是腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、次黃嘌呤和黃嘌呤(圖2)在哺乳動(dòng)物中，嘌呤更常見(jiàn)地表達(dá)為核酸，例如核糖核酸和脫氧核糖核酸(分別為RNA和DNA)，它們包含兩個(gè)嘌呤堿基腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤，以及幾種單分子核苷酸，如ATP、ADP、單磷酸腺苷(AMP)和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)，以及在較小程度上，鳥(niǎo)苷三磷酸(GTP)和環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)。

　　圖1：雙環(huán)結(jié)構(gòu)的嘌呤化合物。

　　圖2：嘌呤化合物的世界及其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

　　活性炭從啤酒中去除嘌呤化合物

　　鑒于酶法和生物方法的局限性，必須開(kāi)發(fā)其他方法來(lái)有效去除食品和飲料中的嘌呤化合物。吸附方法可以成為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的替代方法，這些主要是使用活性炭的吸附過(guò)程。活性炭是一種常見(jiàn)的吸附材料，因?yàn)樗�有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即高表面積、高吸附容量、快速吸附動(dòng)力學(xué)和相對(duì)容易再生。研究發(fā)現(xiàn)，平均孔徑為1-3.5nm且呈細(xì)粉狀的活性炭在去除水溶液中的嘌呤化合物(腺苷、鳥(niǎo)苷和鳥(niǎo)嘌呤)方面比較好。然而，當(dāng)應(yīng)用于啤酒和低麥芽啤酒樣品時(shí)，發(fā)現(xiàn)平均孔徑為1.8nm的活性炭，以500mg/100mL加入時(shí)，效果更好，對(duì)嘌呤化合物的吸附能力≥90%。還評(píng)估了材料對(duì)這些分子的選擇性，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他化合物的含量發(fā)生變化，例如乙醇和氨基酸，證明了該材料在去除啤酒和低麥芽啤酒中的嘌呤方面的高選擇性和效率。然而，在用活性炭處理后得到的發(fā)酵麥芽飲料中可能會(huì)發(fā)生脫色事件。

　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)估和比較了活性炭對(duì)腺嘌呤、腺苷和AMP的吸附能力。發(fā)現(xiàn)新開(kāi)發(fā)的活性炭材料可以去除目標(biāo)分子，去除效率與市售活性炭幾乎相同。還得出結(jié)論，總嘌呤堿的含量隨著活性炭用量的增加而降低。當(dāng)使用3g/100L的用量時(shí)，幾乎100%地去除了嘌呤堿的總量，然而，當(dāng)應(yīng)用相同量的市售活性炭時(shí)，該含量降低至10-20mg/L。這些結(jié)果表明新開(kāi)發(fā)的活性炭對(duì)啤酒中的嘌呤化合物具有更高的吸附能力。鑒于測(cè)試中活性炭材料表現(xiàn)出的特征，使用活性炭的吸附方法去除啤酒中的嘌呤化合物，可以很好地從含有兩種化合物的溶液中分離核苷酸和核苷。吸附后，核苷酸被堿金屬氫氧化物的水溶液成功洗脫，證明了活性炭吸附這些目標(biāo)化合物的能力。

　　以前也有幾種方法，同時(shí)設(shè)想從水溶液和啤酒中去除嘌呤化合物，包括酶法、生物法和吸附法。考慮到酶促和生物方法，它們中的大多數(shù)存在一些可能會(huì)干擾它們從食品中去除嘌呤化合物的應(yīng)用的缺點(diǎn)，例如降解率和酶與食品儲(chǔ)存條件的相容性。從這個(gè)意義上說(shuō)，吸附方法可以被視為替代的有前途的方法。盡管它們具有相關(guān)性，但很少有工作專注于應(yīng)用吸附技術(shù)從麥芽汁或啤酒樣品中去除嘌呤化合物，設(shè)想制造低嘌呤含量的產(chǎn)品，這些工作是通過(guò)使用活性炭等材料進(jìn)行的。

　　活性炭吸附去除啤酒中的嘌呤的研究中，在設(shè)想從水溶液和啤酒中去除嘌呤化合物，對(duì)比了酶法、生物法和吸附法。考慮到酶促和生物方法，它們中的大多數(shù)存在一些可能會(huì)干擾它們從食品中去除嘌呤化合物的應(yīng)用的缺點(diǎn)，例如降解率和酶與食品儲(chǔ)存條件的相容性。從這個(gè)意義上說(shuō)，活性炭吸附方法可以被視為替代的有前途的方法。基于活性炭的高吸附性能，在去除嘌呤化合物方面的潛力很大。

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