活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附去除啤酒中的嘌呤

　　啤酒是由多种成分组成的发酵酒精饮料，包括嘌呤化合物。这些分子被人体摄入后，会被分解代谢为尿酸，从而导致一些症状。因此，开发去除啤酒等酒精饮料中的嘌呤化合物具有重要意义。在吸附方法中，活性炭等吸附材料有用在啤酒或麦芽汁中，显示出优异的吸附和去除嘌呤化合物的能力。但是所以这次研究的是活性炭从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体中都至关重要。嘌呤，其是指取代的嘌呤和各自的互变异构体，如示于通过嘧啶的融合和咪唑环形成的，杂环芳香化合物（图1）。这类化合物包括碱基、核苷和核苷酸，一些例子是腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤和黄嘌呤(图2)在哺乳动物中，嘌呤更常见地表达为核酸，例如核糖核酸和脱氧核糖核酸(分别为RNA和DNA)，它们包含两个嘌呤碱基腺嘌呤和鸟嘌呤，以及几种单分子核苷酸，如ATP、ADP、单磷酸腺苷(AMP)和环磷酸腺苷(cAMP)，以及在较小程度上，鸟苷三磷酸(GTP)和环磷酸鸟苷(cGMP)。

　　图1：双环结构的嘌呤化合物。

　　图2：嘌呤化合物的世界及其化学结构。

　　活性炭从啤酒中去除嘌呤化合物

　　鉴于酶法和生物方法的局限性，必须开发其他方法来有效去除食品和饮料中的嘌呤化合物。吸附方法可以成为实现这些目标的替代方法，这些主要是使用活性炭的吸附过程。活性炭是一种常见的吸附材料，因为它有几个优点，即高表面积、高吸附容量、快速吸附动力学和相对容易再生。研究发现，平均孔径为1-3.5nm且呈细粉状的活性炭在去除水溶液中的嘌呤化合物(腺苷、鸟苷和鸟嘌呤)方面比较好。然而，当应用于啤酒和低麦芽啤酒样品时，发现平均孔径为1.8nm的活性炭，以500mg/100mL加入时，效果更好，对嘌呤化合物的吸附能力≥90%。还评估了材料对这些分子的选择性，没有发现其他化合物的含量发生变化，例如乙醇和氨基酸，证明了该材料在去除啤酒和低麦芽啤酒中的嘌呤方面的高选择性和效率。然而，在用活性炭处理后得到的发酵麦芽饮料中可能会发生脱色事件。

　　经过实验评估和比较了活性炭对腺嘌呤、腺苷和AMP的吸附能力。发现新开发的活性炭材料可以去除目标分子，去除效率与市售活性炭几乎相同。还得出结论，总嘌呤碱的含量随着活性炭用量的增加而降低。当使用3g/100L的用量时，几乎100%地去除了嘌呤碱的总量，然而，当应用相同量的市售活性炭时，该含量降低至10-20mg/L。这些结果表明新开发的活性炭对啤酒中的嘌呤化合物具有更高的吸附能力。鉴于测试中活性炭材料表现出的特征，使用活性炭的吸附方法去除啤酒中的嘌呤化合物，可以很好地从含有两种化合物的溶液中分离核苷酸和核苷。吸附后，核苷酸被碱金属氢氧化物的水溶液成功洗脱，证明了活性炭吸附这些目标化合物的能力。

　　以前也有几种方法，同时设想从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。考虑到酶促和生物方法，它们中的大多数存在一些可能会干扰它们从食品中去除嘌呤化合物的应用的缺点，例如降解率和酶与食品储存条件的相容性。从这个意义上说，吸附方法可以被视为替代的有前途的方法。尽管它们具有相关性，但很少有工作专注于应用吸附技术从麦芽汁或啤酒样品中去除嘌呤化合物，设想制造低嘌呤含量的产品，这些工作是通过使用活性炭等材料进行的。

　　活性炭吸附去除啤酒中的嘌呤的研究中，在设想从水溶液和啤酒中去除嘌呤化合物，对比了酶法、生物法和吸附法。考虑到酶促和生物方法，它们中的大多数存在一些可能会干扰它们从食品中去除嘌呤化合物的应用的缺点，例如降解率和酶与食品储存条件的相容性。从这个意义上说，活性炭吸附方法可以被视为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潜力很大。

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