离子交换树脂用于蜂蜜脱色的机理探析

离子交换树脂用于蜂蜜脱色的机理探析

颜色较浅的蜂蜜由于味道清香，不仅深受我国南方和东南亚广大消费者的青睐，而且由于色泽基本一致，工业适用性大，其价值远远大于深色蜂蜜。为此，我们借鉴离子交换树脂技术在制糖行业的成功经验，提出了离子交换技术用于蜂蜜脱色的可行性及探索性的研究试验。
离子交换树脂与甜味之间的紧密联系，使其在现代制糖工业中得到极为广泛的应用。在制糖生产过程中，用离子交换树脂交换、吸附有色物质，既可提高清净效率，又可降低糖蜜中非糖成份，增加糖份回收率。在提高蔗糖和甜菜糖质量的同时，还可增加白糖产量，获得制糖业的双赢态势。
1 离子交换树脂
离子交换树脂是一种球形网状固体的高分子共聚物，通常呈半透明或不透明的浅黄、黄色或棕色。不溶于酸、碱和水，但吸水膨胀。对有，机溶剂、氧化剂、还原剂有稳定性，对热稳定。树脂分子含有极性基团和非极性基团两部分，膨胀后，极性基团上可交换的离子与溶液中的离子起交换作用，而非极性团则为离子交换树脂的骨架。它具有交换容量高，机械强度好，膨胀性能好，能长期使用等优点。
离子交换树脂的分类法有两种。一是按树脂的物理结构，可将离子交换树脂分为凝胶性、大孔性及载体性等三类；二是根据树脂所带交换基团的性质不同，而将其分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和其它树脂等。
2 糖类色素的来源及树脂脱色原理
糖类色素来源于不同的有机物的混合物。其中一部分为甘蔗色素、黄酮类化合物、花色苦酚。某些酚可以发生酶促反应或与金属化合物(如铁)反应生成有色化合物。其它类型的色素是糖与有色物质前体反应的产物。例如，类黑色素则是糖与氨基酸作用生成的，另一类色素则是糖受热降解产生的(如焦糖)。有些有色物质是在碱性条件下产生的，如己糖降解产物。这些有机化合物在碱性介质中一般呈阴离子，具有两亲性质，既有亲水性，又有疏水性。
关于离子交换树脂的作用原理文献中已有记述。离子交换反应通常是指离子交换树脂与溶液中的离子互换反应。随着离子交换树脂物理化学结构不同或溶液中离子体系不同，可发生中性盐的分解反应、复分解反应、酸碱中和反应、成盐反应等。当离子交换树脂与溶液接触时，它具有从溶液中吸附诸多非电解质的吸附功能。
离子交换脱色作用包括静电作用和疏水结合力。糖浆色素主要通过两种反应机制与强碱性阴离子树脂结合：其中，树脂上的阴离子以离子键形式与色素阴离子交换；其二，色素的非极性部分与树脂基质中的二乙烯基苯基团以疏水力结合(可以理解为吸附作用)。若用R＝N比代表多孔强碱阴离子交换树脂，糖浆色素以F表示，则糖浆的脱色反应为R≡NCL＋F＝R≡NF＋LCL，当然吸附的色素并不呈现化学反应(没有质的变化)，只是由于色素对R≡NCL大孔树脂的亲和力大于糖浆中其它介质，而被牢固吸附到树脂的孔中而起到脱色作用。
3 离子交换树脂用于蜂蜜脱色的可行性
⑴蜂蜜是蜜蜂采集了植物的花蜜或分泌物，经过充分酿造而贮存在巢脾内的甜物质。如同白糖的色素取决于其色素一样，浅色蜂蜜由于其味清淡，而深色蜂蜜味重浓烈，所以浅色蜂蜜的商业价值大于深色蜂蜜。这就为蜂蜜脱色处理提出了质的规定性。
⑵蜂蜜是一种高度复杂的糖类混合物，成熟蜂蜜总含糖量达75％以上，占干物质的95％～99％。蜂蜜的前身主要是花蜜，蜂蜜的色泽与蜜蜂采集的蜜源植物有直接的关系。这一点又与白糖色素主要来源于糖源植物基本相似。无论是白糖还是蜂蜜中的矿物质(灰分)含量都是影响糖色度和品质的因素之一。大量的文献资料和实验研究提示，离子交换树脂用于糖浆脱色净化已获成功，并投入制糖工业生产。这就从理论和实践上给我们以启迪，将离子交换树脂用于蜂蜜脱色是可行的。
⑶色泽是衡量蜂蜜质量的一项感官指标，一般浅色蜂蜜优于深色蜂蜜，因而在国内市场上都有较大的需求量，价格也看好，这对发展经济，西部大开发建设，满足人们物质生活增高的需要是十分重要的，市场的需求就是我们的科研方向。因此，我们要以一种高度责任感和使命感，积极投身离子交换树脂用于蜂蜜脱色、净化的研究。
以上三条充分说明离子交换树脂用于蜂蜜脱色的研究，既是应时之举，又切可行，而且势在必行。
离子交换树脂用于蜂蜜脱色的研究是一项创新性研究。由此可见，我们从事的这项研究工作，没有现成的经验可供借鉴，需要我们去开拓和创新。目前我们对离子交换技术的理论还知之不多，实验装备也较落后，需更新，实验技术也有待提高，我们只有加强对离子交换技术的理论学习，反复进行实验技术的操作，做好精神和物质方面的充分准备，全身心投入到研究中去，才可望获得成功。
离子交换树脂用于蜂蜜脱色的研究是一项系统工程，无论从研究内容上还是它的意义上都不容低估。它们内容广泛、深重，涉及化学、物理等多种学科领域，需要我们的探索。这项研究包含不同的层次，近期研究主要是实验阶段，包括建立实验方法，选择适用的树脂，寻找脱色离子交换树脂的有效的新方法。进而确证脱色处理提高蜂蜜的色度，减少灰分等非糖杂质，而又无损蜂蜜的营养成分。在提高糖业品质的同时，还可从糖液中回收多种有用物质。远期研究也是更深层次的研究，即扩大试验研究成果进入放大试验阶段，亦即把一阶段的研究成果扩大运用到工厂化的蜂蜜脱色生产中去，直到熟练掌握该项技术而带来显著的经济效益。