活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　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酵酒精飲料，包括嘌呤化合物。這些分子被人體攝入后，會被分解代謝為尿酸，從而導致一些癥狀。因此，開發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重要。嘌呤，其是指取代的嘌呤和各自的互變異構體，如示于通過嘧啶的融合和咪唑環形成的，雜環芳香化合物（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、鳥嘌呤、次黃嘌呤和黃嘌呤(圖2)在哺乳動物中，嘌呤更常見地表達為核酸，例如核糖核酸和脫氧核糖核酸(分別為RNA和DNA)，它們包含兩個嘌呤堿基腺嘌呤和鳥嘌呤，以及幾種單分子核苷酸，如ATP、ADP、單磷酸腺苷(AMP)和環磷酸腺苷(cAMP)，以及在較小程度上，鳥苷三磷酸(GTP)和環磷酸鳥苷(cGMP)。

　　圖1：雙環結構的嘌呤化合物。

　　圖2：嘌呤化合物的世界及其化學結構。

　　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，必須開發其他方法來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現這些目標的替代方法，這些主要是使用活性炭的吸附過程。活性炭是一種常見的吸附材料，因為它有幾個優點，即高表面積、高吸附容量、快速吸附動力學和相對容易再生。研究發現，平均孔徑為1-3.5nm且呈細粉狀的活性炭在去除水溶液中的嘌呤化合物(腺苷、鳥苷和鳥嘌呤)方面比較好。然而，當應用于啤酒和低麥芽啤酒樣品時，發現平均孔徑為1.8nm的活性炭，以500mg/100mL加入時，效果更好，對嘌呤化合物的吸附能力≥90%。還評估了材料對這些分子的選擇性，沒有發現其他化合物的含量發生變化，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酵麥芽飲料中可能會發生脫色事件。

　　經過實驗評估和比較了活性炭對腺嘌呤、腺苷和AMP的吸附能力。發現新開發的活性炭材料可以去除目標分子，去除效率與市售活性炭幾乎相同。還得出結論，總嘌呤堿的含量隨著活性炭用量的增加而降低。當使用3g/100L的用量時，幾乎100%地去除了嘌呤堿的總量，然而，當應用相同量的市售活性炭時，該含量降低至10-20mg/L。這些結果表明新開發的活性炭對啤酒中的嘌呤化合物具有更高的吸附能力。鑒于測試中活性炭材料表現出的特征，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化合物的能力。

　　以前也有幾種方法，同時設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，它們中的大多數存在一些可能會干擾它們從食品中去除嘌呤化合物的應用的缺點，例如降解率和酶與食品儲存條件的相容性。從這個意義上說，吸附方法可以被視為替代的有前途的方法。盡管它們具有相關性，但很少有工作專注于應用吸附技術從麥芽汁或啤酒樣品中去除嘌呤化合物，設想制造低嘌呤含量的產品，這些工作是通過使用活性炭等材料進行的。

　　活性炭吸附去除啤酒中的嘌呤的研究中，在設想從水溶液和啤酒中去除嘌呤化合物，對比了酶法、生物法和吸附法。考慮到酶促和生物方法，它們中的大多數存在一些可能會干擾它們從食品中去除嘌呤化合物的應用的缺點，例如降解率和酶與食品儲存條件的相容性。從這個意義上說，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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