大豆卵磷脂的研究现状.pdf

收稿日期:2008204211 大豆卵磷脂的研究现状 蔡 卓,程龙军,江彩英,赵 静 (广西大学化学化工学院,广西 南宁 530004) 摘 要:大豆卵磷脂是大豆油生产过程的副产品,是一种理想的多用途天然原料,具有十分独特的功能和作 用,并已在许多领域内得到广泛的应用。本文介绍了大豆卵磷脂的化学结构、 理化性质、 应用、 制备和分析等方面 的研究概况,展示了其在食品、 药品、 化妆品等领域的应用前景。 关键词:大豆卵磷脂;理化性质;制备;分析 中图分类号:TQ 54511 文献标识码:A 文章编号:167129905(2008)0920034204 卵磷脂是1844年法国人高布利( Gobley)第一 次从蛋黄中分离出的含有氯及磷的脂肪混合物。20 世纪30年代又在大豆油脂加工后的副产物中发现 了大豆卵磷脂1。卵磷脂(Lecithin)主要成分包括 卵磷脂、 肌醇磷脂、 脑磷脂、 磷脂酸、 丝氨酸磷脂以及 神经磷脂等;狭义的卵磷脂系指胆碱磷酸甘油酯或 磷脂酰胆碱,其三甘油酯分子上的磷酸与胆碱结 合2。大豆卵磷脂又名大豆磷脂,是精炼食用大豆 油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂,是一类 具有重要生理功能的类脂化合物,也是一类天然的 表面活性剂,在食品、 医药、 化妆品等许多方面有广 泛用途。粗磷脂由于含30 %40 %的油脂,亲脂性 强而亲水性弱,限制了其在上述工业中的应用。 近年来,国外大豆卵磷脂发展迅速,其精制、 分 离和深加工综合利用有了迅速的发展3,越来越被 人们所重视。我国大豆资源丰富,开发大豆卵磷脂 具有丰富的原料优势。农产品深加工和转化技术也 是当前国家在全国范围内重点支持的技术开发领域 之一,因此,大力开发大豆卵磷脂及其深加工产品, 不仅可以提高大豆的附加值和科技含量,其产品的 市场前景也十分广阔。 1 结构及组成 111 大豆卵磷脂的化学结构及其组成 大豆卵磷脂是豆油精炼过程中得到的一种副产 物。其化学结构主要由三甘油酯分子上的磷酸与胆 碱等基团(X)结合,结构式见图1。 式中R1和R2是代表脂肪酸的烃基,其Rl和 R2中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸是混合配位的。 常见的有硬脂酸、 软脂酸、 油酸、 亚油酸、 亚麻酸及花 生四烯酸等4。大豆卵磷脂主要成分含量:19 % 20 %的卵磷脂(磷脂酰胆碱)、8 %20 %脑磷脂(磷 脂酰乙醇胺)、20 %21 %的磷脂酰肌醇及磷脂酰丝 氨酸等。 112 大豆卵磷脂的理化性质 11211 物理性质 大豆卵磷脂是一种淡黄色至棕色、 无嗅或略带 有气味的黏稠状或粉末状物料。从其结构上来看,2 个脂肪酸链为疏水基,磷酸及胆碱等基团为亲水基, 所以,它是一种表面活性剂,具有一系列界面性质和 胶体性质。大豆卵磷脂不溶于水,易溶于多种有机 溶剂,易形成反胶团,即疏水基在外,亲水基在内。 乳化性是磷脂的重要性质。大豆卵磷脂分子中存在 大量不饱和脂肪酸,很容易被空气氧化,而温度的升 高不仅加快了此种氧化的发生,而且使其颜色逐渐 加深。大豆卵磷脂也能形成液晶,包括热致液晶和 第37卷 第9期 2008年9月 化 工 技 术 与 开 发 Technology (2) 提供胆碱、 肌 醇、 亚油酸和亚麻酸等营养素 ; (3) 有助于动物对油 脂和脂溶性维生素的消化吸收 ;(4) 保护饲料中的不 饱和脂肪酸等。 215 在农业中的应用 大豆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,抑制病菌生长繁殖,起到灭菌作用,延长水果 保鲜期,另外还有防治蔬菜、 水稻等农作物病虫害的 作用。 216 其他方面 除了上述应用之外,大豆卵磷脂在涂料工业、 纺 织品、 橡胶、 塑料、 皮革、 油漆、 石油化工等行业也得 到了较为广泛的应用。 3 制备方法 卵磷脂普遍存在于蛋黄、 动物脑、 大豆、 玉米、 棉 籽等资源中,在实际应用中,主要从大豆、 蛋黄中提 取。提取高纯度卵磷脂一直是磷脂研究的重要课 题。大豆加工豆油的油脚中含有40 %50 %的磷 脂,大豆卵磷脂中卵磷脂含量约为16 %20 %。大 豆卵磷脂的提取分离方法主要有: 311 有机溶剂法 传统的卵磷脂生产多采用有机溶剂进行提取, 其原理是根据混合磷脂中各组分在溶剂中溶解性的 差异而实现分离,所用溶剂一般为C1C4的低碳 醇、 正己烷、 石油醚、 乙醚、 乙酸乙酯等。溶剂提取法 的关键在于找到一个好的溶剂或溶剂体系,在提取 时必须控制好温度、 溶剂用量、 溶剂浓度等。有机溶 剂从提取方式分为单一溶剂提取法和混合溶剂提取 法。 312 有机溶剂无机盐复合沉淀法 该法是利用卵磷脂可与某些无机盐生成沉淀的 性质,把卵磷脂从磷脂中提取出来,从而达到与其他 磷脂分离,除去蛋白质和脂肪的目的。徐晨6等对 几种无机盐,如CdCl2、MgCl2、CaCl2、ZnCl2用于提 取大豆卵磷脂进行了比较实验后认为,ZnCl2是较 为理想的沉淀剂。 313 色层分离技术法 色层分离是一种高效的分离技术,过去大多用 在实验室中,近20年来规模逐渐放大并应用到工业 53第9期 蔡卓等:大豆卵磷脂的研究现状 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 上。在大豆卵磷脂提取中常用的色层分离技术有薄 层色谱法、 柱色谱法及高效液相色谱法。 314 薄层色谱分离技术 徐晨7用离心薄层色谱法(CTLC)纯化大豆卵 磷脂,用高效液相色谱和薄层色谱鉴定,结果采用进 样量1000 mg能得到716 mg纯SPC。CTLC法简 便且制备量较大,产品清除了中性杂质和其它磷脂, SPC纯度达到99199 %。 315 柱色谱分离技术 柱层析是以吸附剂为固定相,移动相中的溶质 在通过固定相时,由于它们的吸附和解吸能力的不 同,从而达到分离的目的。李卫等8以硅胶为吸附 剂,用梯度差为 (1 2) (2 1) 的甲醇和氯仿的混合 液进行凹形梯度洗脱,可以对卵磷脂进行洗脱,洗脱 剂用量仅为柱体积的56倍,洗脱时间仅为6 h。 316 超临界萃取技术 超临界萃取技术是近年来发展迅速的一项新技 术。常用的CO2超临界流体,能充分保留产品的营 养和功能特性。白研等9通过正交试验,研究超临 界CO2萃取制首乌中卵磷脂成分的最佳工艺条件。 优选出最佳工艺条件为:萃取压力32 MPa ,萃取温 度50,解析釜压力为6 MPa ,解析釜温度55。 317 膜分离法 此法是根据卵磷脂中不同组分分子量的大小, 它们通过半透膜的难易程度不同,将卵磷脂从混合 物中分离出来。如使溶于乙烷、 异丙醇混合液的磷 脂溶液通过聚丙烯半透膜,可使卵磷脂浓度由25 % 提高到51 %。 4 检测分析 大豆卵磷脂的分析方法主要有钼蓝法、 紫外分 光光度法、HPLC法、 薄层色谱法、 核磁共振光谱法、 毛细管电泳等。 411 大豆卵磷脂含磷量测定 钼蓝比色法10:将无水的磷酸二氢钾溶于水配 制磷标液。磷标液中分别加01015 %硫酸联氨溶 液、215 %钼酸钠稀硫酸溶液,配制成系列标准溶液。 用分光光度计分别测定消化值,测定波长650 nm , 用水调整零点,以消化值为纵坐标,以磷量为横坐标 绘制标准曲线。试样装入坩埚进行灰化,热盐酸溶 解灰分,50 %氢氧化钾溶液中和,制成被测液。被 测液加01015 %硫酸联氨溶液、 钼酸钠稀硫酸溶液 以上述方法测定消化值,并从标准曲线查得磷量P (mg)。 412 大豆卵磷脂的含量测定 41211 紫外吸收光谱法 甘宾宾、 蔡卓等11报道了紫外分光光度法测定 卵磷脂保健食品中磷脂酰胆碱含量。采用丙酮、 乙 醇将卵磷脂分离出来,以卵磷脂正己烷溶液与 015 %碘2正己烷溶液反应,用紫外分光光度计在 292 nm处测定反应液的吸光度,磷脂酰胆碱的含量 与吸光度成正比,磷脂酰胆碱在010100010500 mgmL - 1浓度范围内线性关系良好 ,相关系数为 0199994 ,回收率为9815 % ,RSD为1101 %。 41212 高效液相色谱法 章慧芳等12采用高效液相色谱法对大豆卵磷 脂中的磷脂酰胆碱进行检测,试验确定了最佳检测 条件:流动相为正己烷2异丙醇2醋酸(1 % ,V/ V) (8 81 ,V/ V/ V) ;色谱柱Lichroisorb Si260 (416 mm 250 mm5m) ;检测波长203 nm;流速1 mL min - 1 ;柱温30。 41213 薄层扫描法 马辰等13应用薄层色谱扫描法测定大豆卵磷 脂样品中7种磷脂的含量。参比液为磷脂酰胆碱 (PC)、 溶血磷脂酰胆碱(LPC)、 磷脂酰乙醇胺(PE)、 磷脂酰肌醇(PI)、 神经鞘磷脂(SM)、 磷脂酸(PA)、 磷脂酰丝氨酸(PS)的二氯甲烷混合溶液;磷脂显色 剂为含钼酸钠、 盐酸、 硫酸肼的溶液。测定时,吸取 样品液和对照品液点于硅胶板上,以氯仿2甲醇 冰 醋酸2丙酮2水展开剂饱和20 min后,直立上行展开 15 cm。取出薄层板并挥干溶剂,喷显色剂后,喷 10 %硫酸甲醇液,斑点呈蓝色。 41214 核磁共振法 肖朝萍等14采用核磁共振磷谱法对磷脂进行 定性定量分析,用分光光度法测定样品中磷的总量, 再用核磁共振谱测出的磷脂相对摩尔百分比算出样 品中卵磷脂的含量。核磁共振磷谱分析:以氘代氯 仿为溶剂,85 % H3PO4为标准零点,低场为正,高场 为负,测试温度30。由于不同磷脂的磷环境有差 异,在谱图中的位置也不同,因此以标准磷脂样品的 出峰位置作定性依据,具体样品分析时根据磷谱中 各磷脂的积分比例作定量,可算出各种磷脂化合物 的相对摩尔百分比。 41215 毛细管电泳分析 肖玉秀等15建立了磷脂的胶束电动毛细管色 谱(MECC)分离分析方法:采用优化条件下的 63 化 工 技 术 与 开 发 第37卷 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. MECC,分别对大豆粉末磷脂及其溶剂提取产物 (粗磷脂)中的磷脂组分进行有效分离,并对PC进 行定性定量分析。结果表明, MECC法能有效分离 5种磷脂组分; 0111 gL - 1的质量浓度范围内卵 磷脂的线性关系良好(r = 019990) ,平均回收率为 98110 % ,定性结果与薄层色谱法、 红外光谱法的定 性结果相符。 5 展望 随着我国国民经济的迅速发展人民生活水平的 不断提高,社会对天然保健品、 天然表面活性剂以及 日用化妆品的需求量日益增加。天然表面活性剂磷 脂酰胆碱(卵磷脂 ) , 以无毒、 无刺激、 易生物降解,并 且具有特殊的生理功效而受到国内外科技界和工业 界的普遍重视,广泛应用于化妆品工业、 食品工业、 医药工业等。但目前,市场上的卵磷脂产品80 %以 上为浓缩磷脂,由于其乳化性能不好、 异味大,应用 受到很大限制。医药、 保健品、 化妆品等行业需要大 量的高纯度卵磷脂,高纯度卵磷脂的生产已是当前 国家重点支持的技术开发领域之一。随着技术的进 步,大豆卵磷脂在今后必将会有广阔的发展前景。 参考文献: 1 付茂辉,赵青山 1 大豆卵磷脂的研究概况J 1 山西 食品工业, 2005 ,(4) : 242281 2 代忠波,丁卓平 1 卵磷脂的研究概况J 1 中国乳品工 业, 2006 , 34(1) : 482511 3 霍永琛 1 大豆卵磷脂的研究进展J 1 明胶科学与技 术, 2007 , 27(3) :11321171 4 温海清,过玉英,梁海平,等 1 大豆卵磷脂的研究进 展及其在动物生产中的应用J 1 江西畜牧兽医杂志, 2006 , (3) :4261 5 远山 1 大豆卵磷脂的应用J 1 精细化工原料及中间 体, 2007 , (9) : 222241 6 徐晨 1 大豆卵磷脂的提纯研究J 1 天然产物研究与 开发,1998 ,10(2) :752781 7 徐晨 1 用离心薄层色谱法纯化大豆卵磷脂的研究J 1 中国生化药物杂志, 2001 , 22(5) : 24722481 8 李卫.柱层析法分离卵磷脂和脑磷脂J 1 湖北工学院 学报, 2001 , 16(2) :63265. 9 白研,葛发欢 1 超临界CO2流体萃取制首乌中卵磷脂 成分的正交试验研究J 1 中药材, 2003 , 10 (26) : 74927501 10 GB 5537 - 85 ,植物油脂检验磷脂测定法S1 11 甘宾宾,蔡卓,黎少豪 1 紫外分光光度法测定卵磷脂 保健食品中磷脂酰胆碱含量J 1 食品工业科技, 2007 , 28(10) : 21922201 12 章慧芳,陆娅 1 大豆磷脂中卵磷脂检测方法的研究 J 1 中国油脂, 2007 , 32(7) : 70 - 731 13 马辰,段宏瑾 1 大豆磷脂中磷脂类成分的含量测定 J 1 中国中药杂志:1999 ,24(11) :67126721 14 肖朝萍,王红,卓玉华 1 核磁共振磷谱与分光光度法 联合测定卵磷脂样品中卵磷脂含量J 1 广西化工, 2000 , (S1) :19622051 15 肖玉秀,梅洁,何秀峰,等 1 磷脂的分离纯化及高效毛 细管电泳分析J 1 色谱, 2006 , 1(24) : 302341 Recent Development in Soybean Lecithin CA I Zhuo, Cheng Long2jun , JIAN G Cai2ying , ZHAO Jing (College of Chemistry and Chemical Engineering , Guangxi University ,