（化学工程与技术专业论文）高纯大豆卵磷脂的制备工艺研究.pdf

s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fh i g h p u r i t ys o y b e a n p h o s p h a t i d y l c h o l i n e at h e s i ss u b m i t t e df o r t h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：l iz h a o y a n s u p e r v i s o r ：p r o f y a n gx i a n g p i n g c o l l e g eo fc h e m i s t r y & c h e m i c a le n g i n e e r i n g c h i n a u n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) ? 。 目书日夕南o t o g ：酶目 卿立拿 ：右蓊y 砰群 口 茸歌华杀翕刨口晕群距抱g 千斜 届茸砚千避 口茸磁千斟：硪椠茸砚 鲁1 0 目0 鸯o i o 乙。刨期环甫 ( 霉南) 杀￥哦堡国审。珥黝环肃 錾控罪工号哺朝鄢瓤断互￥蕲掣：目瑶茸观 。胜砰朝茸砚辈髯璐聱 耐茸翠曷哿y 牢翱刨( 岛辨封粝幽冒粤、岜髯、i i $ 暂、嘴卫士刮业可辨母) 暂 邵甘掣岜稂冀犁辨骠茸弓茸观再赤国七b 腰誊劲茸刁冬再杀y 牢排堕好刮晕船 捌馨骤毕丘章习 = 哇蟛跖抱百粤半辑杀性国中砰群磁茸观噩哿非椠茸砚砑秦y 卓 设斟￥畔朝目觋瞠明目穰聚髯妊彭辨壕茸弓茸观珂杀国串捌上弓举y 牢 。暂酣冒身岜琅萁犁辫骠茸弓茸观再赤朝￥咨国弓搿聚酲硒工睥计专 醵身幂茸弓茸识再嘉牲驳娶暂王 暂酣咄工睥朝茸辨醵茸弓茸嵌再杀圄中上 辊疆髯妊箕群凄叵汤刮单规捌辨骠肇堑革习f 畦蚓延抱茸掣半辑赤性国七b 生谗哥 岩杀髦牟明霉群半群瞠斟萃华￥明烬辑性髫国翠暂殂勘工抱性瞠革醵朝髫国k 颤颈冒身鲷益重一娶崮胜明辑查椠。罩拗磁廿j 5 刨聱明椠y 瞠号璁瞽毋罾崭6 f i 酱搿辁鲜晦毒曾y 延抱罾磁勒朝士平地性增删地性咄珥黝翕掣瞢茸观再嘉 。馏里 雾0 0 1 崾娶荡1 己茸识千班斟雨延抱掣国朝攀劲晕暂胡谣工廿华、骥劲鲷婴弓 岜聚导群助工延搬g 千斟、茸观母亲千煦斟国弓牲斟垂朝衅辑性髫国、哗再 杂翱暂国、僻曼醵髦围荟鲻延地冒身半辑杀性国串踟妊抖匆+ ￥w 。暂壬 明割 哿瓣茸静静呈璐鲣晤半萃 髫国嬖兽睹四责攀劲茸砚珂杀朝犁餮髫国瞽群衅 暂邵瞠延地冒鲁辑性科号暂朝智覃僻辑性髦围瞽鳕延抱日掣半辑杀性国中 锋斟斟明萃歌珥毒y 章甘科梁刨士￥ 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 查堡塑日期：伽i q 年月千日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版和电 子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位 论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段 保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日期：l , o l o 年彳月牛日 日期：f o 年f 月牛日 捅要 磷脂酰胆碱( p h o s p h o t i d y l c h o l i n e ，p c ) ，俗名卵磷脂，由甘油基、脂肪酸基团、磷酸 基和胆碱构成。磷脂酰胆碱是是典型的两性化合物，它含有亲水的磷酸基团和亲油的脂 肪酸基团，是一种优良的表面活性剂和乳化剂。有很高的药用价值，在保护细胞膜、抗 氧化、抗衰老等方面起着重要作用。另外，卵磷脂广泛地应用于食品、化妆品等行业。 目前国内所用高纯度卵磷脂尚依赖进口，年需求量达数吨以上，所以提取出高纯度的卵 磷脂是本课题的主要目的。 本文以大豆粉末磷脂为原料，采用乙醇水溶液为萃取剂，得到卵磷脂粗品。结果表 明：当萃取温度为3 0 ，萃取时间为2 5 m i n ，乙醇体积分数为9 5 、萃取次数为2 次、 液固比为7 ：l ( m l ：g ) 时，卵磷脂纯度最高。采用薄层层析紫外分析法定量检测，所得产 品中卵磷脂含量由粉末磷脂中1 5 左右提高至5 0 以上。 以自制的卵磷脂粗品为上样原料，采用硅胶柱层析法对其进行进一步分离纯化，洗 脱液为乙醇水溶液，所得产品经减压蒸干后，得到淡黄色的高纯度的卵磷脂的固体。该 产品的薄层展开图中仅含一个斑点，定量检测其p c 纯度在9 5 以上，p c 收率在6 0 以上。实验最优条件为：采用6 0 1 0 0 目硅胶，洗脱液为体积分数为9 5 的乙醇水溶液， 硅胶与上样量的比值( 质量比) 为5 ：1 。硅胶可重复使用。 关键词：卵磷脂，薄层层析法，溶剂萃取法，柱层析法，纯化，乙醇 s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fs o y b e a nl e c i t h i n l iz h a o y a n ( c h e m i s t r ye n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f y a n gx i a n g p i n g a b s t r a c t p h o s p h a t i d y l c h o l i n e ( p c ) i sc o m p o s e do fg l y c e r y l ，f a t t ya c i d ，p h o s p h o r y lg r o u pa n d c h o l i n e i th a sg o o dt e n s i o m e t r i cp r o p e r t ya n de m u l s i f i c a t i o na sat y p i c a lc o m p o u n db e c a u s e o fh y d r o p h o i l eg r o u p sa n do l e o p h i l eg r o u p s p ch a sm a n yf u n c t i o n si nm e d i c a lu s e ，s u c ha s i m p r o v i n gt h ea c t i v i t yo fc e l l si nm a n sc e r e b r a , k e e p i n gy o u n g ，d e f e n d i n ga g e dd e m e n t i aa n d c a r d i o v a s c u l a r p ci sa l s ou s e di nf o o d ，c o s m e t i ci n d u s t r ya n ds oo n a tp r e s e n t ，a l m o s t l ya l l o ft h eh i g h - p u r ep h o s p h a t i d y l c h o l i n eu s e di no u rc o u n t r ya l ei m p o r t e d ，t h ea n n u a ld e m a n di s u p w a r dt os e v e r a lt o n s o u rp u r p o s ei st op r e p a r eh i g h - p u r ep c w i t hs o y b e a np o w e rp h o s p h m i d ea sr a wm a t e r i a l ，e x t r a c t e db ye t h a n o l ，w eg m n e dc r u d e l e c i t h i n t h eo p t i m u me x t r a c t i o nc o n d i t i o n sw a sd e t e r m i n e d ：e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e3 0 c ， t i m e2 5 m i n ，e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n9 5 ，t h er a t i oo fs o y b e a np o w d e rp h o s p h a t i d et oe t h a n o l w a sl ：7 ( g ：m 1 ) ，e x t r a c t e dt w i c e t h ep cc o n t e n th a sb e e ni m p r o v e df r o m15 t om o r et h a n 5 0 t h e nu s i n gc h r o m a t o g r a p h yc o l u m no ns i l i c i ca c i d ，t h ea b t a i n n e dc r u d el e c i t h i nw a s f u r t h e rf r a c t i o n a t e dw i t he t h a n 0 1 w es e p a r a t e dt h ep h o s p h o l i p i d sb yo u rm e t h o d ，a f t e r e x a p o r a t e db yf r e e z e d r ym a c h i n e ，u l t i m a t e l yg m n e dh i g h - p u r el i g h ty e l l o wl e c i t h i n a n a l y s i s e db yt h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y , t h e r ew a so n l yo n es p o t ，t h ep c c o n t e n tw a sh i g h e r t h a n9 5 ，a n df i n a lp cy i e l dw a sm o r et h a n6 0 t h em o b i l ep h a s eo fs i l i c ac o l u m n c h r o m a t o g r a p h yi s9 5 e h a n 0 1 t h es i l i ac a nb er e u s e d k e yw o r d s ：p c ，t l c ，s o l v e n te x t r a c t i o n ，c o l u m nc h r o m a t o g r a p h y ，p u r i f i c a t i o n ，e t h a n o l 目录 第一章前言1 1 1 卵磷脂简介。1 1 1 1 卵磷脂的来源l 1 1 2 卵磷脂的结构2 1 1 3 磷脂理化性质4 1 1 4 卵磷脂的应用。5 1 1 5 国内外磷脂生产及研究现状6 1 2 卵磷脂的提取精制方法进展7 1 2 1 溶剂萃取法7 1 2 2 色谱法9 1 2 3 超临界萃取法1 3 1 2 4 酶催化精制法1 4 1 2 5 膜分离法1 4 1 2 6 磷脂乙酰化法1 5 1 2 7 无机盐复合沉淀法1 5 1 2 8 各种方法比较15 1 2 9 几种方法联用1 6 1 3 磷脂分析方法16 1 3 1 薄层层析法1 6 1 3 2 高效液相色谱法1 7 1 3 3 核磁共振法18 1 3 4 紫外分光光度法18 1 3 5 红外光谱法。19 1 3 6 铝蓝比色法1 9 1 3 7 重量法：1 9 1 4 本论文的研究思路及主要任务19 第二章卵磷脂定性定量分析2 0 2 1 分析方法简介2 0 2 1 1 薄层色谱法基本原理2 0 2 1 2 薄层色谱法现状2 0 2 1 3 本实验分析方法2 2 2 2 仪器与试剂2 2 2 2 1 主要试剂2 2 2 2 2 主要仪器2 2 2 3 所用试剂的配制方法2 3 2 4 实验过程2 3 2 4 1 薄层层析过程2 3 2 4 2 消化过程。2 5 2 4 3 紫外分光光度法测定磷含量2 5 2 4 4 实验举例2 6 2 5 误差分析及注意事项2 8 第三章溶剂萃取法粗提大豆卵磷脂一3 0 3 1 溶剂萃取法原理3 0 3 2 仪器、试剂和原料3 1 3 2 1 原料31 3 2 2 主要试剂31 3 2 3 主要仪器31 3 3 实验过程31 3 3 1 工艺流程图3 1 3 3 2 实验方法3 2 3 3 3 实验结果分析3 3 3 4 本章小结3 7 第四章柱层析法精制大豆卵磷脂3 9 4 1 仪器与试剂3 9 4 1 1 材料3 9 4 1 2 主要试剂3 9 4 1 3 主要仪器3 9 4 2 实验装置3 9 4 3 硅胶柱层析法分离纯化大豆卵磷脂4 0 4 3 1 实验方法。4 0 4 3 2 实验结果分析4 l 4 3 3 小结4 8 4 4 氧化铝柱层析法分离纯化大豆卵磷脂4 9 4 4 1 实验方法4 9 4 4 2 实验结果分析5 0 4 4 3 小结5 1 4 5 本章小结5 l 结论5 2 参考文献5 3 致谢5 7 中国石油大学( 华东) 硕上学位论文 第一章前言 1 1 卵磷脂简介 卵磷脂被誉为与蛋白质、维生素并列的“第三营养素 。1 8 1 2 年，u a u q u e l i n 首次发现 在人的大脑中含有一定量的磷脂。1 8 4 4 年，g o b l e y 以蛋黄为原料第一次分离出磷脂，并于 1 8 5 0 年将其命名为l e c i t h i n ( 卵磷脂) 【l 】。细胞膜是由磷脂和蛋白质相互作用而构成的。现 在磷脂一般用l e c i t h i n 表示。磷脂一般由甘油、磷酸、饱和及不饱和脂肪酸组成。含有胆碱 基团的磷脂叫做磷脂酰胆碱，俗称卵磷脂( p h o s p h o l i p i d s ，简称p c ) ，胆碱在人体内发挥 着较为特殊的作用。近年来，科研人员对于卵磷脂越来越重视，对卵磷脂的研究越来越深 入。在市场中，醇溶性磷脂一般有四类：p c 3 0 ，p c 5 0 ，p c 7 0 和p c 9 0 ，这种分类方法是 依据醇溶性磷脂中卵磷脂的含量而定的。 1 1 1 卵磷脂的来源 近年来，人们主要在动物和植物中提取天然卵磷脂。在动物体内，卵磷脂存在于每 个细胞中，并大量集中在脑及神经系统、血液循环系统、免疫系统及心、肝、肾等重要 器官。在植物中，磷脂多伴随油脂而存在，并与蛋白质、糖类、脂肪酸、醇、微生物等 物质相结合，存在于油料种子的胶体相内，如植物、花生中都含有磷脂。在这些油料种 子中，大豆中的磷脂含量最高，质量也较好，最适宜作为提取磷脂的原料。 目前，具有研究价值和实用价值的磷脂原料有两类：一类是植物来源中的大豆；另 一类是动物来源中的蛋黄。关于大豆和蛋黄中各主要磷脂的差别见表1 1 【2 】： 表1 - 1 大豆磷脂与蛋黄磷脂的各主要磷脂组成的比较 t a b l e l - i c o m p a r eo fp h o s p h o l i p i dc o m p o s i t i o ni ns o y b e a na n de g g 第一章前言 由表1 1 可以看出，卵磷脂( p c ) 在蛋黄中的含量远高于在大豆中的含量。在蛋黄 中，卵磷脂含量约占7 0 ，而在大豆中，卵磷脂含量不足4 0 ，以蛋黄为原料提取出来 的卵磷脂具有纯度高、质量好的优点。但是现在研究者们更倾向于以大豆为原料提取卵 磷脂，其原因主要有以下几点： 第一，从成本方面来讲，以大豆为原料具有很好的成本优势；第二，从营养价值方 面来讲，大豆磷脂含有较高的的不饱和脂肪酸和胆碱，并且含有很少的胆固醇，这些特 点与当今人们追求健康的要求相吻合；第三，从环保的方面来讲，在植物中，磷脂的存 在形式为脂肪伴随物，其特点是可以在提取油脂的过程中而溶出，在随后的水化工序中， 油脂被精炼，而磷脂则被分离到油脚与油脂中。这些油脚非常容易滋生微生物。但如果 充分利用这些油脚油脂，以其为原料制备各种磷脂产品，不仅可以避免环境污染二期可 以获得可观的经济效益。 综述所述，在提取磷脂的原料选择方面，大豆比蛋黄更有优势。表1 2 【3 1 为大豆磷 脂的组成： 表l - 2 大豆磷脂的组成 t a b l e l - 2 c o m p o s i t i o no fs o y b e a nl e c i t h i n 1 1 2 卵磷脂的结构 以下为磷脂结构的通式，根据x 基团的不同可以表示为不同的磷脂： 2 中国石油人学( 华东) 硕上学位论文 c h 2 0 c o r l r ，c o o 占ho 占h ，o 一8 一。一x 凸 在上式中，r l ，r 2 为饱和脂肪酸或者是不饱和脂肪酸的烷基，其碳数一般为1 4 1 8 。 饱和脂肪酸多来源于动物；不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等，多 来源于植物。该烷基可以含有多个双键，双键的位置可以是共轭的也可以是隔开的。不 同来源的磷脂在种类和性质均有差别，这是由烷基的类别及其分布情况而决定的。大豆 磷脂脂肪酸的构成见表1 3 。 表1 - 3 大豆磷脂脂肪酸构成【3 】 t a b l e l - 3 p h o s p h o l i p i df a t t ya c i dc o m p o s i t i o no fs o y b e a n 由于x 基团的不同，上面的结构式可以表示不同的磷脂。当x 为c h 2 c h 2 n ( c h 3 ) 3 时， 称为磷脂酰胆碱( 卵磷脂，p h o s p h a t i d y c h o l i n e ，简称p c ) ；当x 为c h 2 c h 2 n h 3 时，称为 磷脂酰乙醇胺( 脑磷脂，p h o s p h a t i d y l e t h a n o l a m i n ，简称p e ) ；当x 为c 6 h 6 ( o h ) 5 时，称 为磷脂酰肌醇( 肌醇磷脂，p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l ，简称p i ) ；当x 为c h 2 c h ( n h e ) c o o h 时，称为磷脂酰丝氨酸( 丝氨酸磷脂，p h o s p h a t i d y l s e r i n e ，简称p s ) ；当x 为h 时，称 为磷脂酸；当x 为c h 2 c h ( o h ) c h 2 0 h 时，称为磷脂酰甘油1 4 j 。 卵磷脂两种定义：广义上讲，卵磷脂是一种复合磷脂，是由磷脂酰胆碱、磷脂酰乙 醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和神经稍磷脂等组成；狭义上讲，卵磷脂就是磷脂酰 胆碱p c 。本论文中采用其狭义上的定义。 3 第一章前言 1 1 3 磷脂理化性质 在室温下，高纯度的卵磷脂通常为具有可塑性和流动性的白色蜡状物质。但在实验 及生产中制得的卵磷脂多为浅棕色或者棕色，这是由于磷脂遇空气后被氧气氧化后，形 成过氧化物的聚合物，颜色逐渐由白变棕再变为黑色。氧化后的卵磷脂有很多缺点，比 如降低脂质体的包封率，增加渗漏率，溶于血后会有毒性等。因此要尽量避免卵磷脂与 空气接触。 磷脂一般保存于油脂中，这是因为磷脂在油脂中比较稳定。但是脂的抗热性较差， 当温度高于1 0 0 时即可分解，因而储存温度不宜过高。 磷脂具有亲水亲油性，这是磷脂的一个最重要的特性。疏水基通常为两个脂肪酸链， 碳数约为1 4 1 8 ；亲水基有磷酸基团和胆碱基团等。由于磷脂具有优良的表面活性，因 而常被用作乳化剂、稀释剂等。磷脂的乳化性能随其各组分的含量的变化而变化。假如 磷脂中的卵磷脂含量较高，则更易于形成水包油型体系。如果磷脂中肌醇磷脂含量较高， 则更易于形成油包水型体系【5 】。 目前，人们已经测定出磷脂的电解常数及其偶极距，由于组分不一样，磷脂的偶极 距在1 0 2 5 x 1 0 2 3 k g m 之f n q ，其极性比甘油脂要高些。 磷脂的溶解度和水解性受磷脂分子的末端结构的影响较大。卵磷脂可以溶于乙醇、 乙醚、苯、氯仿、石油醚等有机溶剂。不溶于丙酮和乙酸甲酯。磷脂极易吸潮，但难溶 于水，磷脂与水混合后可以发生水合作用，从而形成胶束 6 1 。卵磷脂和脑磷脂在不同溶 剂中的溶解性见表1 4 1 ；q ： 表l _ 4 不同磷脂在部分溶剂中的溶解性能 t a b l e l - 4 p h o s p h o l i p i ds o l u b i l i t yi nd i f f e r e n ts o l v e n t s 当有酸、碱、酶等存在时，磷脂可以发生水解反应。如卵磷脂水解后的产物为脂肪 酸磷脂甘油和胆碱。当p h d , 于4 ，盐浓度大于2 时，磷脂的功能性明显降低【引。原因是 磷脂分子带电，周围的离子环境会影响磷脂的功能。 大豆磷脂一般为褐色，分析其原因有二：一是类胡萝卜素、叶绿素等大豆成分本身 的颜色；二是在加工过程中褐变反应生成褐色物质。研究【9 j 表明，磷脂中褐色物质具有 很多食品中醛胺缩合产物的特征。褐变反应为醛胺缩合反应，卵磷脂可以提供胺基，糖 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 类可以提供醛基，不饱和脂肪酸经氧化后也可形成醛基。 卵磷脂保存时，应保证低温、干燥、避免接触空气，原因是磷脂在阳光下与空气接 触后极易吸湿和被氧化。 1 1 4 卵磷脂的应用 磷脂被广泛的用于医药、化工、轻纺工、食品、农药及化妆品等行业。常被作为乳 化剂、润滑剂、分散剂、膨松剂、粘度调和剂、品质改良剂、防油喷溅剂、抗氧化剂及 营养剂等。 在食品行业，磷脂作为乳化剂可以降低产品粘度，因而应用于糖果、巧克力生产中； 作为速溶剂可大大提高产品的溶解性，因而在固体饮料中可以适当添加一些；作为综合 性添加剂可以改善面团的加工性能和口感，因而在焙烤产品中多有应用；磷脂可以减少 产品粘连现象，使产品干净地脱离模具，因而在油炸食品及烘焙食品中作为脱膜剂。另 外磷脂也可作为抗尘剂、稠度控制剂、冰晶形成控制剂、混合物辅助剂等【1 0 , i i 】。 医学上，细胞是构成人体生命的最小单位。各种功能不同的细胞构成各个组织器官， 各个器官相互作用形成完整的个体。当细胞代谢旺盛、充满活力时，生命才会健康有活 力。卵磷脂存在于每一个细胞中，约占人体体重的百分之一，决定了细胞的正常的新陈 代谢。在人的大脑中，卵磷脂也是不可缺少的营养物质。在医药中，被誉为细胞的保护 神、“血管清道夫，可以治疗心血管病、脂肪肝、高血压、神经衰弱、动脉硬化、 糖尿病、肺炎、肺结核等疾病，还可作为静脉注射液的原料1 2 , 1 3 】。卵磷脂是脑细胞的重 要组成之一，因而经常食用磷脂产品可以增强记忆力。 农业上，在饲料中添加适量卵磷脂，有助于提高饲料的能量，增加其中的氨基酸和 脂溶性维生素e 的含量。脂肪中的热量大约是蛋白质、糖类的两倍，1 克脂肪可以提供3 7 7 l ( j 的热量【1 4 】，当卵磷脂添加量为百分之五时，能量即可提高约三成。卵磷脂还可以预防 脂肪肝，改善动物的体脂构成，提高生长效率和饲养转化率等【1 5 】。卵磷脂能被果皮吸收， 增强果实的抗病能力。卵磷脂的亲水基可保持果实皮湿润，防止病菌侵害，从而抑制其 生长繁殖，起到灭菌作用，延长水果保鲜期。也具有防治蔬菜、水稻等农作物病虫害作 用。 在化妆品行业，由于卵磷脂具有亲水亲油性，具有优良的乳化性能，因而广泛的应 用于化妆品行业。卵磷脂具有保湿、抗氧化、抗静电、乳化、分散、湿润、渗透、保湿、 调理、软化、润肤和柔发性能【1 6 1 ，可以促进皮肤代谢、防止黑斑、色素。因而经常使用 含卵磷脂成分的化妆品，可以降低皮肤色素沉积、延缓皮肤衰老、增加皮肤光泽、增加 5 第一章前言 皮肤厚度。提高角质层含水量，还可以促进毛发生长和减少白发。有关研究表明，长期 使用含有卵磷脂的护肤品后以上效果还具有持续性【1 7 】。 在涂料中，使用含有卵磷脂的涂料可以增加亮度、避免分层、减少加热时间、增大 增大覆盖率和流平性、分散性、湿润性等。这主要是利用了卵磷脂优良的表面活性。 此外，磷脂还广泛地应用在纺织品、橡胶、塑料、皮革、染料、油漆、石油化工、 农药等行业。 1 1 5 国内外磷脂生产及研究现状 磷脂作为一种天然、健康的食品，其营养价值越来越受到人们的关注，因而对其消 费量的要求也越来越多。世界范围内，大豆磷脂在1 9 世纪7 0 年代的年需求量约为十万吨 左右；1 9 世纪8 0 年代，其年均需求量超过了1 3 万吨；到了1 9 世纪9 0 年代，年需求量接近 1 6 万吨。在此之后，磷脂需求量的增长速度超过了百分之四。在众多乳化剂中，磷脂的 消费量已跻身世界前五名。 国外主要采用超临界c 0 2 萃取工艺制取卵磷脂，并且连续真空浓缩工艺已经普及， 其生产工艺和技术装备已十分完善。美、德、日是国外生产磷脂的主要国家b s l 。在美国， 比较有名的企业有四家，分别是c e n t r a l s o y a 公司、l e c i t h i n 公司、r i c e l a n df o o d 公司和 a d m 公司。其中，成立时间较早的为c e n t r a l s o y a 公司和l e c i t h i n 公司，r i c e l a n df o o d 公 司和a d m 公司成立时间较晚，但其实力发展较快。c e n t r a l s o y a 公司是全球范围内产量最 大的企业，产品种类多，并且多用于出口。l e c i t h i n 公司最出名的是对改性磷脂的研究， 这是一个专门从事生产和研究磷脂产品的。上世纪8 0 年代初期，r i c e l a n df o o d 公司研究 出新型粉末磷脂，其特点是具有流动性。a d m 公司还可以从谷物中提取磷脂。在德国， 享誉全球的主要有l u c a s m a y e r 和n a t t e r m a n n 两家公司，如今，这两家企业已成为专业的 磷脂公司。在全球范围内，l u c a s m a y e r 公司的分离精制磷脂技术以及制剂化技术首屈一 指。n a t t e r m a n n 公司著名的产品为药用磷脂和含磷脂成分的化妆品，该公司的分馏技术 令其他企业望尘莫及。在日本，生产磷脂的公司超过1 0 家，其中比较有名的有味之素株 式会社、丰年制油株式会社、日清制油株式会社和真磷脂工业株式会社。 8 0 年代初，我国开始研究大豆磷脂。二十年以来，经过部分大专院校、科研单位的 研究，得到了很多大豆卵磷脂的研究成果。这些研究大多着眼于各种磷脂的制取工艺及 其生产设备，对高纯卵磷脂的精制工艺研究较少。国内目前有1 0 多家企业生产大豆各种 磷脂产品”9 1 ，如北京南苑植物油厂、上海油脂一厂、黑龙江安达油脂厂、南宁食品添加 剂厂、齐齐哈尔兴华大豆磷脂经济技术开发公司、四川英格尔生物工程有限责任公司等。 6 中国石油人学( 华东) 硕士学位论文 与国外相比，国内的磷脂企业一般都采用溶剂富集的方法分离提纯卵磷脂，生产技术远 及生产设备均落后于国际企业，并且还存在着生产规模小、资源利用率低、产品质量检 测手段落后、深加工能力低等缺点，所生产的磷脂产品纯度大多低于4 0 ，而且品质较 差，远不能达到药用卵磷脂的标准。 在我国，目前市场上多为浓缩磷脂，约占卵磷脂产品产量的8 0 以上。浓缩磷脂是 生产大豆油时的副产品，磷脂含量低、粘度大、含油量高、乳化性能不好、有刺激性气 味，应用范围小，出口到欧美等国家时，价格低廉，经济效益不高。但在其他行业，如 医药、保健品、化妆品行业，对高纯度卵磷脂的需求日益增多，制药业的需求量增长最 快。目前医药注射级别的高纯卵磷脂在国外有少数公司能够生产，主要生产国家为日本、 美国、德国。其产品价格高而且产量有限。目前，国内仅能批量生产的食品级大豆磷脂， 但由于质量较差，只能添加到中低档食品中。国内关于高纯卵磷脂的研究刚刚起步，目 前仅限于实验室阶段，未形成工业规模。我国目前主要从国外高价进口高纯度的医用卵 磷脂f 2 0 1 。因此如何寻求一条可以工业化的高纯p c 的生产工艺成为当今人们研究卵磷脂 的热点。 1 2 卵磷脂的提取精制方法进展 近年来，卵磷脂的制备技术主要有：溶剂萃取法、色谱法( 包含薄层色谱法、高效 液相色谱法、柱色谱法) 、超临界流体萃取法、酶催化精制法、膜分离法、无机盐沉淀 法、乙酰化法等。 1 2 1 溶剂萃取法 1 2 1 1 单溶剂萃取法 由表1 2 可以看出，在大豆磷脂各组分中，含量较多的为卵磷j 旨p c 、脑磷j 旨p e 和肌 醇磷j 旨p i 。与脑磷脂和肌醇磷脂相比，卵磷脂的极性较强，因而p c 在低级醇的溶解性要 高于p e 和p i 。在不同的溶剂中，磷脂各组分的溶解性也不同，这主要是因为各磷脂组分 有不同的极性头结构。溶剂萃取法正是利用了不同组分在不同溶剂中的溶解性的差别这 一特性，从而将p c 从混合组分中分离出来，得到纯度较高的卵磷脂产品。 利用上述原理，安红【2 l 】等以粗卵磷脂( p c 含量为2 5 6 ) 为原料，以纯异丙醇为溶 剂，制备高纯度卵磷脂的产品，卵磷脂与异丙醇的混合比例为1 2 ：1 5 7 ，当实验温度为 5 时，经检测产品中卵磷脂含量为6 6 8 。 李桂华2 2 1 将大豆浓缩磷脂溶于丙酮，丙酮的添加量约为浓缩磷脂的1 2 1 8 倍，将浓 7 第一章前言 缩磷脂与丙酮充分混合、多次萃取以脱出其中的油脂。然后在密闭条件下，将脱油后的 磷脂进行离心分离，并在一定条件下真空干燥，其条件为：真空度7 5 0 m m h g ，干燥温度 6 0 。c ，干燥时间2 小时。采用此方法制得的磷脂产品，经检测后产品中丙酮不溶物超过 9 5 。丙酮可回收循环使用，工艺方法为蒸发冷凝，如果丙酮中含有水量较大，在循环 使用前需精馏。 通过溶剂萃取法可以得到一定纯度的粉末磷脂，但产品中丙酮不溶物含量较低。这 是因为，当以浓缩磷脂为原料，采用溶剂法脱去油脂的过程中，磷脂会变粘稠，不易于 其分散。针对这一情况，刘凯洋【2 3 】研究出制备高纯度粉末磷脂的新工艺，此方法采用两 种溶剂，通过两次浸出将磷脂提纯。此方法先将浓缩磷脂溶于己烷，大豆磷脂、大豆油 及脂肪酸溶于己烷，而其他杂质不溶于己烷，从而将杂质分离。然后采用蒸馏的方法将 溶液中的己烷蒸出，再用丙酮萃取，除去其中的油及脂肪酸，得到高纯度的粉末磷脂。 对于大豆卵磷脂的提取，还可以直接以大豆油脚为原料。关润伶【2 4 】对此做了大量的 系统的实验。此实验方法先用丙酮对大豆油脚进行萃取，再用乙醇作为溶剂对得到的粗 磷脂进一步精制。实验指出，影响产品中p c 收率的主要因素有五个，分别是丙酮的脱油 温度、丙酮的脱油时间、乙醇的萃取温度、乙醇的萃取时间和吸附剂的种类。在实验最 优条件：选用活性炭作为吸附剂，丙酮脱油温度为4 5 ，丙酮脱油时间为6 0 m i n ，乙醇 萃取温度为7 0 。c ，乙醇萃取时间为6 0 m i n 。经检测产品中卵磷脂的纯度为8 2 。 1 2 1 2 混合溶剂法 不同的组分在不同的溶剂中溶解度也不同，混合溶剂法正是利用了这一特性。选用 一种易溶解磷脂的溶剂，一般，非极性溶剂对磷脂的溶解性比较好，如甲醇、乙醇、异 丙醇、乙腈等。另外还可选择一种或几种溶剂对其他组分溶解度较小的溶剂，将这些溶 剂混合从而分离提纯卵磷脂。 安红 2 5 】等以粉末磷脂为原料，分别选择乙醇、异丙醇、乙腈正己烷为萃取溶剂， 对不同批次的萃取做了深入研究。研究显示出，采用单一溶剂对磷脂进行一次分离提纯 后，卵磷脂含量为5 4 8 对磷脂进行二次分离提纯后，卵磷脂含量达到了7 6 6 8 。然 后采用乙腈正己烷( 体积比为1 ：2 5 ) 混合溶剂对粗卵磷脂进行进一步提纯，1 9 粗磷脂 中加入1 0 0 m l 正己烷，卵磷脂富集在乙腈中，得到的产品中卵磷脂含量为9 0 、卵磷脂 与脑磷脂的分离度为5 2 。实验表明，当有酸、碱或盐等物质存在时，可以提高对卵磷 脂的选择性，可以得到更高纯度的卵磷脂。 代玲莉【2 6 】等也是以粉末磷脂为原料，以乙腈低碳醇混合溶剂提取卵磷脂。实验结 8 中国石油大学( 华东) 硕上学位论文 果显示，经一次提纯后，卵磷脂纯度为7 2 8 ，卵磷脂收率为6 7 8 ，远远高于单一溶剂 的萃取结果。在此基础上，还研究开发出了一套新型的多级逆流浸提装置。 虞江新和美国的y i n g z iw u 均采用乙醇水溶液作为溶剂，分离提纯大豆磷脂。 虞江新2 7 】等以提高产品中卵磷脂产率与卵磷脂纯度为目的，做了大量实验并指出： 乙醇萃取大豆浓缩磷脂不易在高温下操作。一个原因是磷脂在高温下很容易被氧化，另 一个原因是萃取温度较高时，得到的产品中卵磷脂纯度较低。实验还指出，如果采用的 乙醇中含有大量的水分，则会溶解更多的l p c 和糖，从而影响产品的质量，因此应适当 控制乙醇中的水含量。 y i n g z iw u 2 8 1 等重点研究了原料中中性油含量。研究结果表明：当原料中有适当的 油存在时，油脂可与乙醇形成共溶剂，可以增大卵磷脂在乙醇中的溶解性，因而原料中 含有适当的油更有利于利于卵磷脂的萃取。后人以蛋黄为原料，分离纯化卵磷脂，也得 出了相似的结论。 王彦【2 明等设计并建立了一条卵磷脂生产线，规模为5 0 吨年，产品为p c 6 0 ，萃取溶 剂为含水量为5 ，萃取温度为常温，萃取时间为3 3m i n ，经检测，产品中的卵磷脂纯 度为6 7 9 。据资料报道，也可采用乙酸乙酯为溶剂分离提纯大豆卵磷脂。 李永安【3 0 】等以酒精乙醚混合溶剂，从蛋黄中分离提纯卵磷脂，由于乙醚易挥发， 因而可以避免产品中的溶剂残留。产品中的磷脂纯度超过9 8 。 资料显示【3 ，在分离提纯卵磷脂前，用正己烷溶解一定量的粗卵磷脂，加入2 n a c i 溶液和2 m o l ln a o h 溶液，充分混合后，磷脂富集在正己烷中，向溶液中加入一定量盐 酸，使其p h = 6 0 ，经真空干燥浓缩后，可以得到高纯度的卵磷脂产品。再采用无机盐沉 淀法，除去产品中的蛋白质、脂肪等杂质，进一步提高p c 含量。 1 2 2 色谱法 色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行 洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。 1 2 2 1 薄层色谱法 徐晨3 2 1 等采用离j 心薄层色谱法分离纯化大豆卵磷脂，这种方法得到的磷脂产品纯度 达至- u 9 9 9 9 ，可以作为卵磷脂标样，缺点是处理量很小。实验方法为：硅胶g f 2 5 4 为固 定相，氯仿甲醇水( 体积比为1 0 0 ：2 0 ：3 ) 为洗脱液，采用，流速为5m i n m l ，卵磷脂含 量的检测方法采用薄层色谱二向展开法。二向展体系中，一向展开剂采用氯仿甲醇氨 水( 体积比为6 5 ：3 0 ：4 ) ；二向展开剂采用氯仿甲醇乙酸水( 体积比为1 7 0 ：2 5 ：2 5 ：6 ) ， 9 第一章前言 以磷钼酸乙醇溶液作为显色剂。 彭一鸣3 3 1 在实验中称取0 0 8 2 1 9 大豆磷脂，并溶解在体积比为9 ：1 的氯仿甲醇混合溶 剂中。实验方法为：在距离硅胶板下边缘2 c m 处用铅笔轻画一条直线，并在此直线上密 集点样，展开剂选取体积比为1 0 ：1 1 3 ：1 1 7 ：2 7 的氯仿一无水乙醇三乙胺水，展开结束后， 将硅胶板从层析缸中取出，晾干。在紫外灯照射下，将最靠近下边缘的一条硅胶带全部 刮下，加入适量氯仿溶液，超声波振荡5 次，每次振荡时间为5 m i n ，收集合并上层清液， 真空干燥后，即可得到高纯度p c 产品。 1 2 2 2 柱色谱法 一般选用硅胶、氧化铝和离子交换树脂等为吸附剂，洗脱液常选用低级醇或氯仿等 几种溶剂的混合物，也可采用梯度洗脱。为达到最佳分离效果，必须对柱层析条件如： 柱的几何形状、填充方法、填充物颗粒大小、温度、样品用量、流速、洗脱液的组成等 因素加以选择和控制。 ( 1 ) 硅胶柱层析法 在精制磷脂的吸附剂中，最常用的是硅胶。它具有价廉、可再生、重复性好等优点。、 洗脱剂的种类对洗脱效果的影响很大，常用的洗脱剂有氯仿、低级醇、石油醚、正己烷 中几种溶剂的混合液。 杜先锋【3 4 】等采用硅胶h 作吸附剂，使用前在1 2 0 ( 2 下活化1 2 h ，玻璃层析柱规格为 3 c m x l 6 5 c m ，用氯仿甲醇梯度洗脱，所得产品采用薄层层析法展开，碘显色后与s i g m a 公司的卵磷脂纯品做对比。经过6 次反复的回收率实验，结果为9 4 3 。 李卫【3 5 】等选用2 0 0 目柱层析用硅胶作为吸附剂，洗脱液为氯仿甲醇梯度洗脱梯度 差为1 ：2 2 ：1 ，层析柱为1 5 c m x 4 0 c m 带旋塞玻璃柱，洗脱液流速为4 0 6 0 d m i n 时，经过反 复的回收率实验，总回收率为9 2 4 ，并且洗脱剂