（化学工程专业论文）以浓缩磷脂为原料制备高纯度大豆粉末磷脂.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 本文以大豆浓缩磷脂为原料，研究了制备高丙酮不溶物含量和高卵磷脂含量粉状磷 脂的方法。研究内容主要包括以下几个方面： 利用超声波辅助萃取技术，以大豆浓缩磷脂为原料制备了高丙酮不溶物含量的粉状 大豆磷脂。对超声波辅助萃取的功率和时间进行了选择。研究发现，萃取温度、萃取次 数、浓缩磷脂与丙酮之比( 以下简称固液比) 、均质剪切转速等对产品纯度影响较大，因 此考察了几种因素对制各高纯粉状磷腊的影响。利用正交实验设计，优化了工艺条件。 通过实验得出较佳的工艺条件为：在超声波功率8 0 w ，超声辅助时间5 m i n 条件下，进行 液一固萃取5 次，萃取温度为0 ，浓缩磷脂与溶剂的固液比为1 ：1 2 9 m 1 ，剪切转速 5 0 0 0 r m i n ，无水丙酮为溶剂条件下可以获得丙酮不溶物达9 8 以上的粉状大豆磷脂。 实验对超声波辅助萃取技术与传统萃取技术进行了对比，得出超声辅助萃取制得的产品 中丙酮不溶物含量平均高于传统萃取技术3 3 ，萃取时间大大缩短。 通过比较低碳醇的有机和无机性比值( i 0 ) ，选择了乙醇为溶剂进行萃取制备高卵 磷脂含量的大豆粉状磷脂。通过对大豆浓缩磷脂和高丙酮不溶物含量的粉状磷脂两种原 料的考察，确定了以浓缩磷脂为原料，乙醇为溶剂萃取制备高卵磷脂含量产品的可行性。 研究了乙醇浓度、萃取温度、原料和溶剂的固液比、萃取时间等对产品中p c 纯度和提 取率的影响。得出当乙醇浓度为9 5 ( v v ) ，萃取温度为3 0 ，原料和溶剂的固液比为 1 ：5 1 ：9 9 m 1 时，萃取3 0 m i n ，萃取两次，即可得到p c 纯度5 0 以上的产品。 研究了二次乙醇萃取和高低温交替处理措施对p c 纯度的影响。通过正交实验确定了 较优操作条件。结果表明，对于p c 纯度，低温温度是关键影响因素。较优的实验条件为 高温萃取温度3 0 ，低温萃取温度一2 0 ，高温萃取时间3 0 m i n ，低温萃取时间2 0 m i n ， 原料和溶剂的固液比为l ：5 9 m l 。萃取过程所用溶剂为9 5 ( v v ) 乙醇，提取2 次后进行 低温处理。产品中p c 纯度可以富集到9 0 左右。并设计了乙醇为溶剂，高低温交替萃取 制备高卵磷脂含量大豆磷脂的工艺路线。 建立了反相高效液相色谱技术测定大豆磷脂中p c 的方法和梯度洗脱程序。以乙腈 和水为流动相对产品进行检测分析。 关键词：大豆磷脂；卵磷脂：溶剂萃取：超声波辅助：高低温交替萃取 以浓缩磷脂为原料制备高纯度大豆粉末磷脂 p r e p a r a t i o no fh i g hp u r ep o w d e rp h o s p h o ii p i d su s i n gc o n d e n s e d s o y b e a np h o s p h o li p i d s a b s t r a c t t h ep r e p a r a t i o nm e t h o d so ft l l ep o 、v d e rp h o 罐h o l i p i d s 、v i mh i 曲c o n t e n ta c e t o n e i n s o l u b l ea n d p h o s p h a t i d y l c h o l i n c ( p c ) w e r e o b 证i i i l e d l l s i n g c o n d e n s e d s o y b e a i l p h o s p h o l i p i d s ( c s p ) a sr a wm a t e r i a l s ，r c s p e c t i v e ly t h em a i nc o m e m si nm i st 1 1 e s i sa r e ： t h ep o w d e fp h o s p h o l i p i d s 诚血h i 曲c o n t e n ta c e t o n ei n s o l u b l e ( a i ) w a so b t a i n e d u s i n g 甜l l l y d i d u sa c e t o n ea ss o l v e n t s ，a n du l t r a s o n i ca s s i s t a n te x t r a c t i o nt e c l l n i q u e t h e u l 由阻s o l l i cp o w e r ，r u nt i m e ，a n dt 1 1 ee x t r a c t i o np a r a m e t e r sw e r es t i l d i e d t h er e s u l ts h o w e dt h a t e x t r a c t i o nt e m p c r a m r e ，t i m e s ，r a t i o no fc s pt os o l v e n t ，a 1 1 dr a t eo fs h e a ra r et l l em a i nf a c t o r s t oa i t h 掌o p t i m a le x p e f i m e n tc o n d i t i o n sw e r ea c h 主e v e db yo r 出o g o n a le x p e r i m e n t u n d e r m ec o n d i t i o no fu l 订a s 砌cp o w e r8 0 wm 5 m i 坞o p t i m mp a r 锄e t e r so fe x t r a c t c df i v et i m e s ， e x t r a c t i o n 啪p e r a t l l r ei s0 ，r a t i oo f c s pt os o l v c n ti s1 1 2 9 m 1 ，r a t eo fs h e a ri s5 0 0 0r m i n ， m eh i g hp o w d e rp h o s p h o l i p i d s 州也9 8 a c e t o n eh s 0 1 u b l ec o n t e n t 、a so b t a i n e d u l 廿a s o i l i c a s s i s t a me x t r a c t i d nt e c h n i q u e 趾dt r a d i t i o n a le x 昀c t i o nt e c h i l i q u ew e r ec o n t m s t e d t h er e s m t s h o w c d 也a ta i o fu l 订a s o i l i ca s s i s t a n te 船a c t i o nt e c l l l l i q u ew a sh i 曲e rm a nt r a d i t i o n a l e x t r a c t i o nt e c h l l i q u ea b o u t3 3 a v e r a g e l y ，a n de x 廿a c t i o nt i m e 、张ss h o r t e n i n go b v i o u s l y n l ee m a l l o lw a ss e l e c t e da se x t r a c t i o na g e mo nt h eb a s i so fo 珞痂ca i l di n o 唱a 1 1 i cv a l u e r a t i o n ( 1 f o ) o fp h o s p h o l i p i d sa n dl o w 锄m o na l c o h o l ，i kf e a s i b i l 醇o fu s t n gc s p a sr a w m a t e r i a l s ，a 1 1 da q u e o u se t l l a n 0 1a so 唱a n i cs o l v e n t sw a sc o 耐i m l e db yt e s t i n gc s pa n dp o w d e r p h o s p h 0 1 i p i d s 谢t l l 场g ha i n ee 髓c t so f 础锄0 1c o n c e n 仃a t i o n ，e x t r a c t i o nt e m p e r a t l 】r e ， m t i oo fc s pt os 0 1 v e n t ，a 1 1 de x 曲c t i o nt i m eo np cp 1 1 f i t ya n dy i e l d h a v eb e e ns t l l d i e d n e r e s u l ts h o w e d 也a tl 】1 1 d e r 也ec o n d i t i o no fe m 卸o lc o n c e n t r a t i o ni s9 5 ( “v ) ，e x t r a c t i o n t e m p e r a t u r ci s3 0 ，r a t i oo fc s p t os o l v e n ti s1 ：5 1 ：9 9 m l ，a n de x h a c t i o nt i m ei s3 0 m i n ， c s pc a l lb em a d ei n t op o 、d e rp h o s p h 0 1 i p i d sw 1 1 i c hp cp 嘣t yc a l lr e a c h5 0 u p w a r d s b a s e do nm ef i r s t - s t e pe x t r a c t i o nw i t l lc 血锄o l 勰s o l v e n t ，ac o m b i n a t i o no fs e c o n d e x 讹c t i o na n dh j g h - l o wt e m p e r a t u r ea ：i t 咖a t et r e a 衄e n tw a se x 锄i 1 1 e d t h ee f f 色c t so f t h e mo n p cp l l r i t yw e r e 抽v e s t i g a t e d t h eo p m n a le x p e r i m tc o n d i t i o n sw e r ea c h i e v e db yo r t h o g o n a l e x p e r i m e m i tw a ss h o w n 也a tt 1 1 el o w 把【n p e r a t u r ei st h em o s tr e m a r k a b l ef h c t o rt op c 叫吼 u n d c r 廿1 eo p t i m a lp a r 锄c t e r so fh i g ht e m p e r a t l l r ee x 订a c t i o nt i m e si s2 ，t e m p e r a t u r ei s3 0 ， a n de x t r a c t i o nt i r n ei s3 0 m i n ， l o wt e m p e r a t u r ei s 2 0 ，e x t r a c t i o nt i m ei s2 0 m i i l ，r a t i oo f c s pt os o i v e n ti sl ：5g 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版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名丝荔 导师签名：丰聋型掣 2 1 1 6 年厶月丛日 大连理工大学硕士学位论文 引言 在人们追崇天然、回归自然的今天，天然磷脂的价值越来越受到关注。我国大豆资 源非常丰富，大豆加工豆油的油脚中含有4 0 5 0 的磷脂，以此为原料进行磷脂深加工 前途广阔。磷脂研究是涉及食品科学、生命科学、表面科学、精细化工、化学工程等多 学科领域相互交叉的研究课题。从生物学功能来看，较高纯度和高纯度的大豆卵磷脂对 现代社会中越来越常见的心血管疾病，老年病及提高小孩智力上的生物学功能是普通磷 脂所不及的，从而备受世界各国关注。英美科学家把磷脂称之为“健脑的黄金”，日本 营养学教授小崛博臣先生称之为“本世纪最大的保健食品”。9 0 年代以来，磷腊因其能 够对人体的全面生理功能进行调节，被誉为“细胞的保护神”、“血管清道夫”、“长寿因 子”等。目前，磷脂保健品已经成为当今食品、保健品的新潮流。 本课题以浓缩磷黯为原料制备高纯度大豆粉末磷脂，主要研究内容为，以资源 丰富的大豆浓缩磷脂为原料，分别提取高丙酮不溶物含量和高卵磷脂含量的粉末磷脂。 主要针对国内高纯磷脂的生产还未能形成工业化规模，大豆磷脂产品主要以浓缩磷脂为 主，粉状磷脂丙酮不溶物含量普遍低于9 5 ，卵磷脂产品p c 含量低于7 0 ，产品纯度低， 性能差，应用范围小等问题进行研究。 利用磷脂基本不溶于丙酮而中性油脂溶于丙酮的性质，可以从大豆浓缩磷脂中分离 提纯制备高纯粉状磷脂( 混合磷脂含量在9 8 以上的产品) 。在过去长达3 0 多年的时间 里，粉状磷脂不能形成生产力，其主要原因是随着浓缩磷脂中的油脂不断溶于丙酮，物 料粘度急剧上升，及至凝固成团块：脱油操作极其困难。目本福田信雄根据磷脂产品 不同的用途，添加纤维素等不同的赋形物超临界萃取精制磷脂，但赋形物的添加限制了 精制磷脂的用途。王兴国、汪勇等研究了添加玻璃珠的方法来改善物料粘稠、渗透性差 问题，使油贴附在玻璃珠表面扩大溶剂接触面积大豆萃取效果，不过留在粉状磷脂中的 玻璃珠除去比较困难。王墨林、安红等探讨了乳化萃取技术制备高纯粉状磷脂，然而从 理论上讲，乳化不利于萃取过程。本文采用超声波辅助萃取技术来制备高纯粉状磷脂。 使磷脂在丙酮中充分分散，减少了萃取时间和洗涤次数，并且能使产品纯度更高。超声 波作用产生的空化现象及其各种附加效应，如湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效 应等可以使磷脂更好地分散在溶剂中，磷脂颗粒度降低，萃取效果更好。 卵磷脂是细胞膜的重要组成体，能修复由于自由基攻击生物大分子而产生的膜损 伤：卵磷脂中的胆碱成分，对脂肪有亲和力，可使脂肪以磷脂形式由肝脏通过血液输送， 防止脂肪肝的形成；卵磷脂良好的乳化作用，促进胆固醇与蛋白质分子结合，防治心血 管疾病；卵磷脂在体内释放的乙酰胆碱对大脑发育起关键作用。因此，近年来高卵磷脂 含量产品的制备是国内外学者的研究热点之一。2 0 世纪8 0 年代以来，卵磷脂的提纯技术 有了迅速地发展，新方法不断涌现。 截至目前为止，卵磷脂的分提方法主要有：溶剂 以浓缩磷脂为原料制备高纯度大豆粉末磷脂 萃取萃取法、色谱分离法、超临界流体萃取法等多种方法。具有工业化意义的是溶剂萃 取法，但一般溶剂萃取得到的产品纯度较低，限制了产品的使用。代玲莉等探讨了乙腈 一低碳醇的混合溶剂提取粉末磷脂中的p c 的可行性，混合溶剂在对粉末磷脂中p c 的提取 率和选择性上，综合性能大大优于单一的溶剂，p c 含量达到了7 2 8 。张炎，谷克仁通 过金属离子的选择实验及单因素实验确定了运用z n “沉淀法精制磷脂酰胆碱，所得制品 中磷脂酰胆碱的含量为7 9 2 。日本釜田二用己烷和醋酸做混合溶剂对蛋黄磷脂进行抽 提。p c 含量从原料中的6 3 提高到7 3 。重松康彦用丙醇为溶剂对氢化蛋黄磷脂中的 p c 进行分提。本文比较了浓缩磷脂和粉状磷脂两种原料对于产品中p c 纯度和提取率的影 响，结果表明含油的浓缩磷脂更利于萃取。为了提高产品中p c 含量，实验中采用了巾 o 6 哪玻璃珠做分散剂，含水乙醇二次萃取与高低温交替萃取相结合的措施。 通过实验，本文确定了超声波辅助均质萃取高丙酮不溶物含量粉状磷脂和高卵磷脂 含量粉状磷脂的较优工艺条件及工艺流程。制得了丙酮不溶物含量高于9 8 的粉状磷脂 及卵磷脂含量高达g o 左右的磷脂产品。作者期望在这项工作的基础上，我国高纯度磷 脂的生产会得到更快的发展。 2 大连理工大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 磷脂简介 磷脂( p h o s p h 0 1 i p i d s ) 最早由u a u q u e l i n 于1 8 1 2 年从人脑中发现，又由g o b l e y 于1 8 4 4 年从蛋黄中分离出来，并于1 8 5 0 年按希腊文l e k i t h o s ( 蛋黄) 命名为1 e c i t h i n ( 卵磷脂) 。磷脂和蛋白质是构成细胞膜最主要的成分“。 2 0 世纪8 0 年代中期以来，随着人们生活质量和生命质量的提高，对保健营养品、 功能食品、疗效食品不断提出新要求，促进了磷脂的研究与开发。9 0 年代以来，磷脂以 其对人体的全面生理功能风靡全球，掀起了国际磷脂保健新潮流。磷脂作为日常营养补 助品已经深得人心，并有着“血管的清道夫”、“细胞的保护神”、“长寿因子”等美誉“。 马良先生编著的卵磷脂健康法一书，称之为“世界上最伟大的营养师”1 9 9 7 年5 月在美国s e a t t l e 举行的磷脂国际会议上，磷脂被列为美国食品及营养委员会推荐的人 体每天应补充的营养素( r e c o 咖e n d e dd i e t a r ya 1 l o w a n c e ，r d a ) 。 有关磷脂的研究，于2 0 世纪3 0 年代始于德国，6 0 年代以来在发达国家已实现工业 化，广泛用在食品、医药、化妆品和工业助剂领域。人们对磷脂的结构、性能、功效和 生理、生化作用的认识逐步深化，在国民经济和社会发展中，磷脂已占有了一定的位置。 1 1 1 磷脂的分布 磷脂( p h o s p h o p i d s ) 是一类存在于生物界的含磷脂类，在植物的种子、动物血液 和脏器、蛋黄及细菌中与油脂并存，是构成细胞基本结构的必需物质。对于维持细胞的 通透性和细胞内氧的传递起重要作用，也是生命的基础物质之一”。表1 1 “列出了部分 常见的动植物组织中含有的磷脂含量。 表l1 常见动植物组织中含有的磷脂( 干重) t a b l e 1 1p l si nt h eo 理| 觚i z e so f f 抽i l i a ra n i m a l sa n dp l 删s ( d r yw e i 曲啪) 名称磷腊名称磷脂名称磷脂名称磷脂 猪肝3 3 3 ，4牛肝3 5 3 6大豆l ，6 2 o 小麦 o 4 0 5 牛肺1 4 1 7牛油o 3 o 4棉籽1 7 1 8亚麻o 2 o 3 牛脾 22 2 3 牛奶o ，0 5羽扁豆1 6 2 2黑麦o 5 0 6 牛心2o 2 1 牛头 1 8 1 g 燕麦 0 8 o 9 玉米 o 2 o 3 牛脑 60 6 1 干蛋粉 1 6 1 8 向日葵0 ，7 0 8 经研究确认目前有实用价值的磷脂原料主要是大豆和卵黄。表1 2 “1 列出了蛋黄磷 以浓缩磷脂为原料制备高纯度大豆粉末磷脂 脂与大豆磷脂的组分比较。从表1 2 中可以看出，蛋黄中磷脂含量高于大豆。但是，工 业上成功地从蛋黄中提取磷脂还有较大难度，卵黄磷脂在价格成本上与大豆磷脂相比要 昂贵的多，因此在应用上受到限制。而且，大豆磷脂较卵黄磷脂不饱和脂肪酸与胆碱含 量高，而且胆固醇含量很低，正好适应现在人们追求健康的需要，所以对大豆磷脂的研 究越来越热”3 。大豆磷脂以质量好，数量多，易加工，成本低，用途广泛著称于世，既 可以作为主料直接加工产出制品，又可以作为辅料混和加工制品，为人类提供了宝贵的 特殊营养资源。因此，商品磷脂一般是指大豆磷脂。 表1 2 蛋黄磷脂与大豆磷脂组分 t a b 】e 1 2t h ec o m p o n e n to f y o l ka l l ds o y b e a i lp l s 一m 一。下上 。：i 。h c 。：。c 。，。 大连理工大学硕士学位论文 f if h 2 0 一惶一r ， 一一王： f c h 2 o 芦o x i 式中r 、r ：为碳数1 4 1 8 的饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸，如油酸、亚油酸、亚麻 酸和花生四烯酸等，来自植物细胞的多为不饱和脂肪酸，来自动物细胞的多为饱和脂肪 酸。表1 3 。1 为大豆磷脂脂肪酸组成。根据结构式中x 的不同，磷脂又分为多种，其中 常见的磷脂见表1 4 “。从甘油醇磷脂结构可看出，磷酸可位于丙三醇卜和2 一位，并分 别称为a 一和b 一磷脂，同时磷脂构型也有l 型和d 型之分，但研究发现自然界存在磷脂 大多为l d 一磷脂，即r c o 基处于甘油链左边为l 型。可见磷脂不是一个单纯物，而是 混合物。生物体中的磷脂或工业用磷脂都是多种磷脂的混和物，主要组分为：磷脂酰胆 碱( p c ) 、磷脂酰乙醇胺( p e ) 、磷脂酰肌醇( p i ) 等，此外还含有鞘磷脂、甘油三酯、游离 脂肪酸和糖类化合物等。大豆磷脂中各组分含量随地区的差异而有所不同。 表1 3 大豆磷脂脂肪酸组成 t a b l e 1 3t h ec o m p o s i n go f s o y b e a np l sf 撕ya c i d 脂肪酸名称含量脂肪酸组成含量 棕裥酸( c 1 6 ：o ) 1 1 7亚油酸( c 1 8 ：2 )5 5 o 硬脂酸( c 1 8 ：o ) 4 0 亚麻酸( c 1 8 ：3 )4 0 棕榈油酸( c 1 6 ：1 ) 8 ，6 花生四烯酸( c 2 0 ：4 )5 5 廿碳酸+ 廿二碳酸 油酸( c 1 8 ：o )98 ( c 2 0 ：0 + c 2 2 ：o ) 坠鎏塑壁! ! 塑堕整型鱼壹丝星奎星塑查壁! ! 表1 4 常见磷脂x 基团及名称 t 曲l e 1 4 t h ed i f f e r e n l x 一目- o u po f f a m i l i a r p l 1 1 3 磷脂的性质 ( 1 ) 磷脂的物理化学性质 纯净的磷脂为白色蜡状固体，在低温下可结晶，依加工和漂白程度的差异而呈乳白、 浅黄和棕色。磷脂易吸水呈棕黑色胶状物，易氧化。在空气中放置一段时问后，其白色 逐渐变成褐色，最后呈棕黑色，这是因为分子中大量不饱和脂肪酸被空气氧化所致。磷 脂不耐高温，1 0 0 以上即氧化，直至分解，2 8 0 时生成黑色沉淀“。因此，磷脂抗热 性较差，但在矿物油或甘油化合物溶剂中，虽经1 5 0 以上高温也可长期稳定而不分解 甜 。 磷脂不易溶于水，但易吸水，吸水膨胀为胶体，而易溶于矿物油类及脂肪酸中。磷 脂可溶于某些有机溶剂。不同的磷脂在不同的有机溶剂中其溶解度不同，这是不同磷脂 用溶剂法分离的理论基础。磷脂均不溶或难溶于丙酮，故称丙酮不溶物“。磷脂易溶于 有机溶剂( 如乙醚、苯、氯仿) 中，部分溶解于乙醇，其中的卵磷脂溶于乙醇而脑磷脂则 不溶，借此可将卵磷脂与脑磷脂分离。鞘磷脂不溶于丙酮和乙醚，但易溶于热乙醇中o 。 磷脂由于其特殊的结构，可使之与多种物质进行反应，并通过某些反应来改善磷脂的性 能从而变成改性磷脂。由于磷脂分子结构中存在着酯链，磷脂与酸、碱、酶作用可发生 水解，得到各自不同的水解产物。如卵磷脂水解得到脂肪酸磷脂甘油和胆碱，磷脂甘油 在生物体内通过磷酸脂酶水解，释放出胆碱，产生磷脂酸。用醋酸酐或乙酸乙脂等酰化 剂可使脑磷脂中的胺基酰化，酰化后可使乳液稳定性增强。以含羟基的化合物为羟化剂， 可使脑磷脂中的羟基酰化。在酸、酮或醛存在的条件下，用二氧化硫使磷脂磺化，产物 具有抗酸碱的沉淀作用。在酸、镍、过氧化氢等催化剂的作用下，磷脂中不饱和脂肪酸 可与双氧水等发生加成反应，使磷脂饱和。在磷脂的分子中引入不饱和基团，使之不饱 和度增加，增强其可反应的程度，活性增强。磷脂的化学性质主要有乳化作用、凝聚作 用、皂化反应、水解反应、氢化作用、硫化作用及氧化反应、络合作用、两电性等”“。 6 大连理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 磷脂的表面活性 磷脂从来源、结构与性能讲属于生物表面活性剂。磷脂最重要的特性是具有两亲的 分子结构，两个脂肪酸链( 通常碳原子数为1 4 1 8 ) 为疏水基，磷酸和胆碱等集团为亲 水基。因此，磷脂是一种两性表面活性剂。具有一系列界面和胶体性质，如界面吸附、 形成胶团、乳化作用、生成液晶和脂质体等“。 磷脂具有亲油性使其能以薄膜状包裹在油滴表面，磷脂又具有亲水性与水分子相吸 引，大大降低了水油之间的界面张力，从而使得水油混合液成为均匀稳定的乳化液。其 在油水体系中添加量为水油混合液的0 0 5 0 1 时，即具有明显的乳化作用。磷脂 中各组分含量的多少对其乳化性质有一定影响，如p c 含量高，有利于形成o w 型乳化 体系，而p i 含量高则有利于形成w o 型乳化液。1 。 磷脂不溶于水而溶于多种有机溶剂，在非极性有机溶剂中，磷脂形成疏水基在外， 亲水基在内( 常用少量水) 的胶团。由于和水溶液中的情形相反，称为反胶团。磷脂在 甲醇、乙醇等低级醇中不形成或只形成小胶团，在高级醇、苯、氯仿、四氯化碳、乙醚、 环己烷、正己烷等溶剂中可形成胶团”1 。 磷脂分散在水中时可以形成脂质体( 1 i p o s o m e ) ，它是一种多层囊泡的结构，而且每 一层为腊质双分子层，每层之间被水隔开。脂质体的直径从几十纳米到几十微米之间。 出于它的结构类似于细胞，所以又称为人工生物膜( a r t i f i c i a lb i o l o g i c a lm e m b r a n e ) 。 2 0 世纪7 0 年代以后，逐步被用作药物的载体，脂质体作为药物载体具有鲜明的靶向性。 因此成为最新的第四代给药系统中的一种重要制剂“”“7 “2 。 ( 3 ) 磷脂的生理活性 磷脂是构成细胞膜的主要成分之一“。一般认为细胞膜是由磷脂双分子层和蛋白质 镶嵌而成，其中细胞膜的骨架是磷脂的双分子膜，它与磷脂的各种界面和胶体性质一样， 皆起源于分子的双亲结构，都是双亲分子间相互作用、聚集和定向排列的结果。蛋白质 是以两种方式与脂分子层结合，脂蛋白可分为两种，即外周蛋白和内嵌蛋白，它们像“冰 山”在“大海”中漂浮似的参与流动的分子层中。外周蛋白是以离子健与脂质的亲水头 或内嵌蛋白的两侧亲水部分结合。双分子层作为生物膜的骨架，使蛋白质可以镶嵌和附 着，它的疏水环境使一些蛋白能维持一定的具有活性的构象，同时也有利于一些化学反 应的进行；酶促反应则依靠膜的组织化、有序化达到极高的效率和自我控制；它还是极 性化合物的通透屏障，因而保持了内环境的相对稳定性，同时也是一些生理现象例如可 兴奋膜的兴奋性基础8 “”1 。 7 以浓缩磷脂为原料制各高纯度大豆粉末磷脂 蛋白质 细胞膜结构 细胞膜上的磷脂主要是甘油磷脂，其它还存在少量鞘磷脂。其中磷脂酰胆碱在高等 生物的生物膜及动物组织中含量最丰富，磷脂酰乙醇胺是含量第二的磷脂。p i 的含量虽 然最小，但它是细胞的信息分子，经磷脂酶c 水解得到的肌醇三磷酸脂( i r ) ，l ，2 二 酰基甘油( d a g ) 能激发蛋白质激酶c ( p k c ) ，引发细胞反应，如收缩、分泌和代谢”。 磷脂中脂肪酸的不饱和度高，生物膜的流动性强，膜蛋白的运动性增强，使之更能为适 应功能而改变其分布和构型，从而使膜酶发挥最佳功能“”。”o 。生物膜上的酶有的还具 有较强的磷脂依赖性，只有在相应的磷脂存在下才具有活性，见表1 5 0 。此外，磷脂 在细胞膜上同时还是众多信息分子前体的贮备形式，在身体机能的调控中有重要的作 用。这些信息分子有些还是许多疾病形成过程中的重要化学介质。因此，早在1 8 8 4 年， 磷腊就被称为“所有原生质植物和动物的活性中心”。 表1 5 磷脂依赖性酶与功能 t a b i e 1 5t h er e l i a n te n 纠m eo f p l sa n dt h e i r 胁c t i o n 磷脂是胆碱的供应源。胆碱是广泛分布于动植物中的一类胺化合物，具有多种生物 8 大连理工大学硕士学位论文 学功能，是人体必需营养素，而卵磷脂中主要成分p c 作为有机胆碱吸收较为适宜。据 实验，摄取p c l h 后，血中胆碱浓度，可为摄取前2 7 倍，经1 2 h 后血中仍能保持高浓度 的胆碱，因此摄取p c 可增高血中胆碱水平”“”。 磷脂是花生四烯酸供应源。花生四烯酸属于。一6 系列必需脂肪酸与维护细胞膜生 物学功能密切相关，同时也是内因性细胞调节因子之前体，具有降低血清胆固醇、保护 肝脏、抑止癌细胞等功能。大豆磷脂含有一定量d h a 等不饱和脂肪酸，因此可为肝病患 者、婴幼儿等提供所需的花生四烯酸”“。 1 1 4 磷脂的应用 磷脂作为乳化剂，具有脱膜、分散、润湿、消泡、稀释等作用，已在食品、医药、 化妆品、农业等行业得到广泛的应用。 ( 1 ) 磷脂在医疗保健上的应用 磷脂使生物表面活性剂，生物活性材料，生命的基础物质，具有特有的生物和生理 功能，所以是天然营养素。 磷脂为人体提供必需脂肪酸及胆碱来源：在1 1 2 磷脂的结构组成中的表1 3 可以 看出大豆磷脂的脂肪酸组成，不饱和脂肪酸占8 0 以上，其中人体必需脂肪酸亚油酸和 亚麻酸占6 0 左右，而膳食脂肪主要仅是提供脂肪酸来源。人们所需的外源胆碱9 0 由磷脂提供，这样有两大益处：其一，不像游离胆碱会因肠中微生物作用而降解成为甲 胺；其次，是在肝及其他纤维组织中能从脑磷脂( p e ) 的连续甲基化获得胆碱，但这一 合成过程需要一定时间，当膳食胆碱不足时，体内尚存卵磷脂( p c ) 的内源资源即可补 充人体需要。在神经系统中，构成中枢神经系统神经传递质的胆碱类化合物是乙酰胆碱， 各种神经细胞之间的信息传递是由它来实现的。乙酰胆碱可由卵磷脂中胆碱成分在体内 有关酶的作用下而得到。卵磷脂可提高大脑中乙酰胆碱的浓度，乙酰胆碱起着兴奋大脑 神经细胞的作用。所以，当大脑中乙酰胆碱含量增加时，大脑神经之间的传递加快，记 忆力功能得以增强，大脑活力也明显增高。大剂量的卵磷脂可改善老年人的记忆力和老 化的脑细胞的活力，特别是对正在生长发育的儿童效果更佳“。 磷脂对血清脂质调节作用：调节血清脂质水平意味着能降低胆固醇水平，保护肝脏， 也能改善记忆力，加强免疫力，及抗脂肪肝的活力”“7 “2 。磷脂具有良好的乳化特性， 能阻止胆固醇在血管内壁的沉积并清除部分沉积物，同时改善腊肪的吸收和利用，可降 低血液粘度，促进血液循环，改善血液供氧循环，延长细胞生存时间并增强造血功能。 磷脂在血浆中起着乳化作用，使动脉内胆固醇易于排出至血浆，并从血浆进入肝脏后排 出体外。磷脂给遍及脑细胞各个角落的毛细血管运输新鲜氧气和营养使血液流动能够畅 通，从而改善脂肪的吸收和利用，减少脂肪在血管内存留时间。由于磷脂的乳化作用， 可以降低血液表面张力，降低血液粘度，延长白血球生存时间，促进造血代谢。根据美 国临床营养学杂志报道，冠心病患者服用磷脂，1 6 个星期后，胆固醇明显下降。所 9 以浓缩磷脂为原料制各高纯度大豆粉末磷脂 以磷脂在防治脑、心血管疾病上有重要作用。 胞囊纤维变性时溶血磷脂对其吸收脂影响：胞囊纤维变性是一种外分泌腺失调， 般都是因体内脂质有限，及胰脂酶、胆汁盐和碳酸氢钠存在量不足引起。结果严重影响 脂肪吸收，摄入脂肪有3 0 一6 0 吸收不良，因而会造成脂肪痢，曾采用胰脂酶进行治疗， 但效果甚微。一般较有效治疗方法是食用易吸收的脂质，如天然长链脂肪酸、甘油一酯 及溶血磷脂酰胆碱。由于溶血磷脂酰胆碱能使摄入脂肪移位，将甘油一酸酯及脂肪酸在 低共熔基质中相接合。在有碳酸氢钠离子及胆汁盐情况下，由稳定透明微胶粒形成的低 共熔基质则变得更易吸收。“”。 磷脂酰丝氨酸与老年化大脑：利用老年动物对磷脂酰丝氨酸( p s ) 的药理作用进行 评价，发现用磷脂酰丝氨酸进行慢性治疗时，对隔膜胆碱能的神经元有加强营养作用， 有改善认识功能及防止丧失树胶状脊柱性能作用。因此对于大脑老化病症，利用磷脂酰 丝氨酸治疗，可收到良好效果。 p c 治疗神精失调：忠a l z h e i m e r s 病症者是由于大脑中磷脂周转不正常所致，利用 p c 进行预防及逆转是有效的策略性方法 多不饱和磷脂治疗酒精损：酒精对肝的损伤特点是纤维变性及磷脂结合的薄膜变 异，丽多不饱和磷脂对酒精肝纤维变性有极好的延缓作用 鸡蛋磷脂具有医疗潜力薄膜食品：磷脂有促进细胞膜结构连续性和影响大分子膜 的功能，而且是信号转导及廿烷产物的膜基质。鸡蛋磷脂含多量花生四烯酸，是形成生 物膜主要功能物质。由于膳食磷脂能显著影响细胞膜及脂蛋白结构( 薄膜食品) ，因而 膳食蛋磷脂可在以下四方法加以利用：( a ) 保持细胞及微环境的稳定；( b ) 控制慢性 病传染；( c ) 调节粥样动状脉硬化症发展；( d ) 能部分恢复因年龄增大而退化免疫力 利用磷脂的脂质体特征及作用部位的靶向性而把磷脂作为药物载体特别是抗癌药 物和缓释药物的载体，降低药物的毒副作用，提高药效，这是今年来人们非常重视的研 究方向之一“”“”“。 在肝脏中磷腊占干重的1 4 1 9 ，而其中磷脂酰胆碱的分解产物胆碱能与肝内真脂 合成磷脂，磷脂比真脂容易被氧化，并且由于磷脂是两亲物质，容易被肝细胞排出。即 胆碱具有促进脂类转化作用，因而可以防治肝硬化和脂肪肝。 a i d s ( 获得性免疫缺陷综合症) 是由h i v l ( 人类免疫缺陷病毒1 ) 所引起的一种 免疫和中枢神经系统退还性疾病，迄今未找到有效的治疗方法。磷脂作为作用于膜上的 抗病毒剂，其抗h i v 活性的准确的作用机制还不清楚，根据报道可能通过使细胞流体化 来实现。早期的机理研究表明，磷脂类化台物是抑止h i v l 复制的后一阶段，即干扰传 染病毒的装配和繁殖，诱导有缺陷的病毒生成“”“”， 此外，磷脂还具有滋润皮肤，增加伤口愈合，增强骨骼机能及抗出血作用。“。 ( 2 ) 磷脂在食品中的应用“”“” 1 0 大连理工大学硕士学位论文 作为乳化剂，卵磷脂以多种形式存在于食品乳化液中，通常与其他乳化剂、稳定剂 相结合而起到乳化作用。另外卵磷脂的抗油脂氧化作用目前已在油脂生产中得以应用。 卵磷脂也可作为食用香料的微胶囊壁材，风味物质可以与脂质体柔和而稳定地形成微胶 囊。磷脂还用以改进粉末产品在液体中的润湿度和分散度的加工工艺，通称为速溶化。 作为速溶剂，磷脂能帮助调低润湿和分散速度太快的粉末在液体中的水合作用，如豆奶 粉等。由于这些亲水性粉末在添加到水中时会迅速的润湿，形成外湿内干，在混合时容 易出现结块。为使粉末得到适度的溶化，可添加h l b 值较小、亲水性较好的卵磷脂，如 含少量三甘油脂的大豆磷脂，以降低粉术的润湿速度，使其在混合时不会结块。p c 含量 较高的卵磷脂也可用以改进疏水粉末的润湿度和分散度。如具有类脂表面的全脂奶粉， 采用极性较高，h l b 值大，亲水性较好的磷脂，可消除脂肪与水之问的互相排斥性，使 产品得以迅速地润湿和分散与液体中。大豆磷脂在食品中的作用可归纳为表1 6 所示： 表1 6 磷脂在食品行业中的应用 t a b l e 1 ，6p l s 印p l i c a t i o n si ne d i b l ei n d u s t r y 应用领域功能应用领域功能 人造奶油中防溅剂和乳化剂 皇竺妻拿李胶层、玩姜呈裂矗；：差裂姿鬈 赏动物食品 芜翥“ 巧克力、焦糖、涂盖控制粘度、降低发粘 乳制品 蓑翥裂矗芸雾剂、防层及控制结晶 速溶食品乳化剂和润湿剂 烘焙食品 毳纂剂、润湿剂和脱 天然乳酪和人造乳酩乳化剂和切片分离剂 ( 3 ) 磷脂在其它行业的应用“1 磷脂还可用在纺织油乳化剂、铺展剂和渗透剂，也可用于洗涤、脱胶丝光处理、染 色、漂白和整理等工序用料配方中，在印染中做颜料和沉淀色料的分散剂；磷脂还广泛 应用于鱼类饲料，水果、花卉的保鲜剂，农作物的杀菌剂，蚊子的防涂剂，油墨乳化剂， 石油产品，此外，在化妆品、涂料、油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、造纸、金属加工、 以及录音磁带等行业，磷腊也得到了广泛应用。 磷脂在医药、食品和非食品上的应用为磷脂提供了广阔的发展前景。 以浓缩磷脂为原料制各高纯度大豆粉末磷脂 1 2 磷脂的精制和高卵磷脂含量粉状磷脂的制备 自从1 8 4 4 年第一次从蛋黄中分离出含氮、磷的脂肪化合物即卵磷脂以来，人们怀 着极大的兴趣与热情，对磷脂的生物功能、磷脂的制备及分离分析、磷脂的保存、磷脂 的界面化学性质及其应用等进行了多角度的深入研究。 磷脂存在于所用的植物和动物细胞中。最早，人们从动物细胞中分离制备磷脂。随 着研究的深入，植物细胞中特别是大豆中的磷脂逐渐被认识到具有特殊的生理及药理功 能。大豆磷脂贮存于大豆种子中，它们在大豆油的提取过程中进入豆油中，然后在植物 油的水化工艺中作为油脚与豆油分离。研究表明，大豆磷脂的组分达二、三十种之多， 见表1 7 3 大豆磷脂的组成成分。另外，由大豆油脚制得的浓缩磷脂均含有约3 0 的大 豆油，大豆油大部分为不饱和脂肪酸酯，容易氧化和水解变质，从而导致磷脂变性。因 此，磷脂精制的目的就是脱油、脱色、除臭、除去某些非磷脂类杂质。 表1 7 大豆磷脂的组成成分。 f i g 1 7t h ec o m p o s i n go fs o y b e a np l s 磷脂类 糖酯类 磷脂酰胆碱( p c ) 磷脂酰乙醇胺( p e ) 磷脂酰丝氨酸( p s ) 磷脂酰肌醇( p i ) 磷脂酸( p a ) 溶血磷脂酰胆碱( l p c ) 溶血磷脂酰丝氨酸( l p s ) 溶血磷脂酰乙醇胺( l p e ) 胞营二磷酸( c d p ) 酰化磷脂酰乙醇胺( a p e ) 磷脂酰丙氨酸( p a l a ) 磷脂酰甘油酯( p g ) 二磷脂酰甘油酯( d p g ) 神经鞘磷脂( s p h ) 甘油基磷脂甘油酯 甘油磷酸脂甘油酯 甘油磷脂 神经鞘氢磷脂 酯化甾醇葡糖苷( e s g ) 甾醇葡糖苷( s g ) 脑苷脂( c e ) 磷苷脂 神经节苷脂 单半乳糖基二脂肪酸甘油酯( m g d g ) 二半乳糖基二脂肪酸甘油酯( d g d g ) 精制后的磷脂应用范围仍然有限。不同p c 、p e 、p i 等单组分磷脂含量的磷脂，乳 化性能、生物活性等也不同。高p c 含量的磷脂适宜作o w 体系乳化剂，且具有改善人 大连理工大学硕士学位论文 的记忆的功能；高p e 含量的磷脂适宜作w o 乳化剂。“；高p i 含量的磷脂对中枢神经系 统紊乱疾病有一定的治疗作用：多不饱和磷脂有治疗酒精损的作用“”。因此，在某些 场合，需要某一单组分磷脂含量较高的磷脂。此外，用作合成原料或生化试剂也需要高 纯度的单组分磷脂。所以，分离纯化磷脂也受到了众多研究人员的关注，成为近年来的 研究热点。 1 2 1 磷脂的精制 磷脂精制首先是脱除磷脂中的油，所用溶剂有低碳醇、乙酸乙脂和丙酮，其中最常 用的是丙酮。根据中性油脂和游离脂肪酸溶于丙酮而磷脂难溶于丙酮( 5 时，小于o 0 0 3 的溶解度) 。1 而将油脂等除去得到无油粉状磷脂。采用丙酮多次萃取的方法同时也可 以去除磷脂中的杂质，得到高纯度的磷脂产品。对于原料中带入的色素，可以采用活性 白土、硅胶、a 1 ：o 。吸附方法或在水化油脚脱水时添加过氧化物作为漂白剂。常用的漂白 剂有过氧化苯甲酰和过氧化氢。据有关研究知，采用过氧化苯甲酰和过氧化氢并用的方 法，脱色效果比单独使用好，因为过氧化氢对短波波长4 0 0 n m 以下的脱色是有效地，而 过氧化苯甲酰对4 0 0 5