（应用化学专业论文）高磷脂酰胆碱（PC）含量的大豆磷脂及果酸脂质体的制备研究.pdf

摘要 摘要 大豆磷脂( s b p l ) 具有独特的生理活性和表面活性，在食品、保健、医药和化 妆品工业中有广泛用途。高磷脂酰胆碱( p c ) 含量的磷脂还可转变成最有效的药 物载体一脂质体，脂质体作为一种全新的生物新材料，应用前景广阔。大豆磷脂 的分离与提纯，新型脂质体产品的开发和研究，既拓宽了磷脂的应用范围，又对 发展生命科学、满足国民经济和社会发展需求具有重要意义。 本文提出了溶剂萃取法联合超临界流体萃取技术从浓缩大豆磷脂出发制备 p c 含量9 3 6 2 的大豆磷脂的新工艺，还获得p c 含量4 9 5 4 的高品质磷脂，既 提高了大豆磷脂的附加价值，又充分利用资源、降低了成本。并以萃取产品中p c 含量为指标，运用正交实验法确定超临界萃取过程的适宜工艺条件为：萃取温度 5 0 ，萃取压力2 8 m p a ，夹带剂无水乙醇用量1 5 。 接着还用自制的p c 含量为8 2 9 的大豆磷脂为主要膜材。应用逆相蒸发法 制得包含果酸的脂质体，呈大小均匀的椭圆和圆形单层囊泡，平均粒径为5 2 5 n m ， 包封率达4 2 6 1 ；外观为牛奶状水悬液，p h 值在6 8 7 1 之问：在4 下贮存 二个月左右性质稳定。证明制备方法可行，脂质体产品质量可靠。 本论文用凝胶层析法分离脂质体和游离果酸，结合p h 值和h p l c 测定果酸脂 质体的包封率，用p h 值的变化、脂质体外观及电导率变化初步反应脂质体的稳 定性，这些评价方法简便、快捷、直接。 通过对不同来源、不同配方、不同制备过程及不同贮存条件下的脂质体包封 率和稳定性的比较，得出结论：高p c 磷脂比其它磷脂更适宜制备高包封率脂质 体；超声时间3 5 m i n 为宜；果酸脂质体中加入1 5 丙二醇能起到很好的稳定作 用；脂质体适宜低温4 短期储存。最后还在均匀设计基础上，结合单因素实验 和稳定性考察，确定果酸脂质体的优化配方和工艺条件是：磷脂用量1 8 m g m l p b s ， 磷脂和胆固醇重量比2 ：1 ，v i t e 含量1 5 ，果酸浓度0 7 5 m g m l p b s ，乙醚和p b s 的体积比为4 ：l 。 本文通过对脂质体原料、配方、工艺、稳定性的初步研究，制备出了包封率 高和稳定性好的果酸脂质体，使果酸缓漫释放出来，既保护活性又降低对皮肤的 刺激，为果酸在化妆品中的应用开拓了新思路，推动了大豆磷脂和脂质体技术在 化妆品领域的应用，也为今后果酸脂质体的工业化生产提供实验基础和参考数据， 关键词：大豆磷脂；脂质体：磷脂酰胆碱；超临界c o ：萃取；果酸 华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t s o y b e a np h o s p h o l i p i d s ( s b p l ) ，w i t hu n i q u ep h y s i o l o g ya n ds u r f a c ea c t i v i t y ，a r e w i d e l ya p p l i e di nt h ef i e l do fh e a l t h y ，p h a r m a c ya n dc o s m e t i ca st h em o s tp r a c t i c a l p h o s p h o l i p i d s t h ep h o s p h o l i p i d sw i t hh i g hc o n t e n to fp h o s p h a t i d y l c h o l i n e s ( p c ) c a n b et r a n s f o r m e di n t ol i p o s o m e ，w h i c hi st h em o s te f f e c t i v ed r u gc a r r i e r l i p o s o m e ，a sa b r a n - n e wb i o l o g i c a lm a t e r i a l ，h a sv e r ye x t e n s i v ea p p l i c a t i o np r o s p e c t t h es e p a r a t i o n o rp u r i f i c a t i o no fp h o s p h o l i p i d sa n dt h er e s e a r c ho rd e v e l o p m e n to fn e wp a t t e r n l i p o s o m en o to n l yh a v ee x t e n d e da p p l i c a t i o na r e ao fp h o s p h o l i p i d s ，b u ta l s oh a d i m p o r t a n c es i g n i f i c a n c eo nl i f es c i e n c e s ，n a t i o n a le c o n o m ya n ds o c i a ld e v e l o p m e n t i nt h i st h e s i s ，an e wp r e p a r a t i o nt e c h n i q u eo fh i g h - p u r i t yp cf r o me n r i c h e ds b p l b ys u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ( s c f e ) a s s o c i a t e dw i t hs o l v e n te x t r a c t i o nw a sp u t f o r w a r d t h ep h o s p h o l i p i d sp r o d u c tw i t h9 3 6 2 w t p ca n dt h ep h o s p h o l i p i d sw i t h 4 9 5 4 w r p cw a sg a i n e db yu s i n gt h e s em e t h o d s t h i sp r o c e s s ，w h i c he n h a n c e dt h e a d d i t i o n a lv a l u e so fs b p l ，c o u l dt a k ef u l la d v a n t a g eo fr a wm a t e r i a lt or e d u c ec o s t t h eo p t i m u mt e c h n i c a lc o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e db ym e a n so fa no r t h o g o n a ld e s i g n d e p e n d i n go np cc o n t e n to ft h ep r o d u c t t h e yw e r et e m p e r a t u r eo f5 0 c ，p r e s s u r eo f 2 8 m p aa n dc o s o l v e n to f15 w t e t h a n 0 1 t h el i p o s o m ea h a s ， w h i c hf i l mw a sm a d eb ys b p lw i t hp c8 2 9 w t ，w a s g a i n e db yu s i n gr e v e r s e p h a s ee v a p o r a t i o nm e t h o d t h et e s ts h o w e dl i p a h a sw e r e r o u n do ro v a ll u v sw i t h4 2 61 e n c a p s u l a t i o nr a t ea n dt h e i ra v e r a g ep a r t i c l es i z e w a s5 2 5 n m t h ea p p e a r a n c eo fl i p a h a sw a sr o p ym i l ks u s p e n s i o n ，w h i c hp hw a s u n d e rt h er a n g eo f6 8t o7 1 t h el i p o s o m ew a ss t i l ls t a b l ea f t e rs t o r e df o rt w o m o n t h e sa t4 c t h er e s u l t sp r o v e dp r e p a r a t i o np r o c e s sw a sf e a s i b l ea n dc a p a b l et o p r o d u c es t a b i l i t yl i p o s o m ef o rc o s m e t i c s t h el i p a h a se n v e l o p m e n tr a t i ow a sd e t e r m i n e db ym e a n so fp ha n dh p l c m e t h o d sa f t e rt h es e p a r a t i o no fl i p o s o m ea n df r e ea h a st h r o u g hs e p h a d e xg e l c h r o m a t o g r a p h y t h es t a b i l i t yo fl i p a h a sw a sd i r e c te s t i m a t e db yi t sa p p e a r a n c e ， e l e c t r i cc o n d u c t i v i t ya n dp hv a l u e t h e s em e t h o d sw e r ea l s os i m p l ea n dp r o m p t d i f f e r e n tq u a l i t yo f l i p a h a s ，w h i c hp r e p a r e db yu s i n gd i f f e r e n tr a ws o y b e a n p h o s p h o l i p i d s ，p r e s c r i p t i o n ，p r e p a r a t i o np r o c e s so rd i f f e r e n ts t o r a g ec o n d i t i o n ，w e r e c o n t r a s ta n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：t h ep h o s p h o l i p i d sw i t hh i g h p cc o n t e n tc o u l d g o tl i p o s o m ew i t hh i g h e re n t r a p m e n te f f i c i e n c yt h a no t h e rp h o s p h o l i p i d s ，m o d e r a t e u l t r a s o n i ct i m ew a s3 - 5 r a i n ，t h ep r o p y l e n eg l v c o l1 5 w t c o u l dm a d el i p o s o m es t e a d y ， t h eq u l i t yo fl i p o s o m ek e p ti n4 f o rs h o r tt i m ew a sb e t t e r t h el i p o s o m ef o r m u l a t i o na n dp r e p a r a t i o np r o c e s sw e r es c r e e nb yu n i f o r m d e s i g nm e t h o da s s o c i a t e d w i t hs i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t sa n ds t a b i l i t yt e s t ，t h e o p t i m a lp r e s c r i p t i o nw a st h a t ：t h em a s so fp ci s 18 m g ，t h er a t i oo fm a s sb e t w e e n p h o s p h o l i p i d s a n dc h o l e s t e r o li s2 ：1 t h er a t i oo fm a s sb e t w e e nv i t ea n d p h o s p h o l i p i d sw a s1 5 ，t h ea h a sc o n t e n ti s0 7 5 m g m l p b s ，t h er a t i oo fv o l u m e b e t w e e na e t h e ra n dp b si s4 ：1 t h r o u g ht h ep r e l i m i n a r ys t u d yo nr a wm a t e r i a l ，f o r m u l a t i o n ，t e c h n i q u ea n d s t a b i l i t y ，t h es t a b l el i p a h a sw i t hh i g he n v e l o p m e n tr a t i ow a sp r e p a r e dt op r o t e c t t h e i ra c t i v i t ya n dr e d u c et h e i rs t i m u l a t i o nt os k i nf o rt h e i rr e l e a s e c o n t r o l l e d s o ， l i p a h a si so p e n i n gu pn e wd i r e c t i o na n dd r i v e f o r a p p l i c a t i o n o fa h a s ， p h o s p h o l i p i d sa n dl i p o s o m ei nc o s m e t i cf i e l di nf u t u r e t h i sp a p e rh a v ea l s oo f f e r e d r e f e r e n c ed a t aa n de x p e r i m e n tf o u n d a t i o nf o rl i p - a h a si ni n d u s t r i a lp r o d u c t i o n k e yw o r d s ：s o y b e a np h o s p h o l i p i d s ( s b p l ) ，l i p o s o m e ，p h o s p h a t i d y lc h o l i n e s ( p c ) ， s u p e r c r i t i c a lc a r b o nd i o x i d ee x t r a c t i o n ( s c f e ) ，a l p h a h y d r o x ya c i d s ( a h a s ) i u 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 柿馅日期：冯年6 月f 五日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南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，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学徨论文。 保密吖在上年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 孝妁雳乌 擗振 i j 日期：沙哆年6 月f 汨 日期：狐3 年厶月i 邗 第一章绪论 1 1 磷脂 第一章绪论 磷脂( p h o s p h o l i p i d s ) 是自然界中存在的一种主要复脂，广泛存在于人体及动物 体心、脑、肝、肺、肾、血液、乳等器官和各种微生物、禽蛋类以及各种蔬菜、 大部分植物种子中，几乎所有生物细胞的原生质和生物膜中都含有磷脂“1 。 磷脂是生物体细胞和细胞膜的主要组成成分，对生物膜的生理活性和机体的 正常代谢有重要的作用。1 9 3 5 年d a n i e l l i 和d a w s o n 提出由磷脂构成的双层模型， 仍然是现在研究生物膜结构和功能的基点“。 磷脂一直被用作维持生命、改善生命、保护生命的高级营养物质，被英美科学 家喻之为“健脑的黄金、养心的极品”，成为发达国家最受欢迎的保健品之一。 磷脂又是一种性能良好的多功能的天然表面活性剂，已在食品、饲料、医药、 化妆品、油墨、涂料、皮革、纺织等工业上得到广泛应用。目前，人们对磷脂的 研究有很大进展，除了它的保健等作用外，还用于脂质体的制备和抗癌药物脂质 体的临床应用的研究中，且疗效显著”1 。 磷脂是具有高附加价值的产品，磷脂的精制、提纯、改性产品是市场上高品 质磷脂的主要来源。我国磷脂生产总体上存在技术落后、纯度低、规模小、规格 少、资源浪费等问题，降低了磷脂的使用率和经济价值。食品级、医药级磷脂才 刚刚兴起，目前纯度大于9 5 的磷脂尚依赖进口。1 。随着我国科学经济的发展， 人民生活水平的提高，高纯度磷脂的需求量日益提高，市场前景十分广阔。 1 1 1 大豆磷脂的结构与组成 磷脂一般是从植物油的水化油脚或动物脑和蛋黄中提取。蛋黄中磷脂的含量 最多，达干物质总量的8 - - 1 0 ，但胆固醇含量多，且生产成本高，其应用受到 限制；大豆磷脂( s o y b e a np h o s p h o l i p i d s ，简称s b p l ) 是大豆油生产过程中毛油水 化脱胶时的副产物，通常大豆油脚中含有4 0 5 0 的磷脂，大豆磷脂的提取工 艺简单、成本低，所以s b p l 是目前最有实用价值的磷脂0 1 。 大豆磷脂是含磷酸根的单脂衍生物的复杂混合物，其化学组成是磷酰二甘油 脂肪酸酯，甘油的两个羟基为c t 。c 2 0 的饱和或不饱和脂肪酸代替，包括软脂酸、 硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻油酸和花生烯酸等：磷酰主要是磷酸胆碱、磷酸胆 胺和磷酸肌醇等。与磷脂相连的羟基为甘油的伯醇基时称a 型，为甘油的仲醇基 时称口型，它们的化学结构通式如下所示”： 华南理工大学工学硕士学位论文 u 其中r i 和r 2 表示脂肪酸，x 表示与磷酸羟基相连的不同取代基，并由此构 成不同的磷脂： x c h 2 c h 2 n + ( c h 3 ) 3 ，磷脂酰胆碱( p h o s p h 砒i d y l c h o l i n e s ，简称p c 、卵磷脂) x - - c h 2 c h 2 n h 3 ，磷脂酰乙醇胺( p h o s p g a t i d y l e t h a n o l a m i n e s ，简称p e 、脑磷脂) x c 6 h 6 ( o h ) 5 ，磷脂酰肌醇( p h o s p h a t i d y l i n o s i t 0 1 s ，简称p i 、肌醇磷脂) x c h 2 c h ( n h 2 ) c o o h ，磷脂酰丝氨酸( p h o s p h a t i d y l s e r i n e s ，简称p s ) x h ，磷脂酸( p h o s p h a t i d y la c i d s ，简称p a ) 目前市场上“卵磷脂”被视作各种磷脂的同义词，为了避免混淆，本论文中 磷脂酰胆碱用“p c ”代替。大豆磷脂产品中除含有p c 、p e 、p i 、p s 、游离脂肪 酸等主要成分以外，还含有少量磷脂酰甘油、缩醛磷脂、溶血磷脂和碳水化合物、 维生素e 等微量成分。研究表明，由于原料来源、保存条件和加工方法的不同， 主要成分的含量也不同，常规渠道获得的大豆磷脂的组成范围如下所示： 表卜1大豆磷脂的组成7 成分含量( )成分含量( ) 磷脂酰胆碱( p c ) 2 3 甘油三酸酯 2 3 磷脂酰乙醇胺( p e ) 2 0 游离脂肪酸o i 磷脂酰肌醇( p i ) 1 4豆淄醇等0 1 o 2 磷脂酰丝氨酸( p s ) 2 维生素、色素等0 i 0 2 磷脂酸( p a ) 5 8糖类83 双磷脂酰甘油 7 8水分0 7 1 5 糖酯类化合物 1 3 1 6 其他 3 4 磷脂中又以p c 的生物学功能最为引入注目，天然来源的p c 分子中r 2 一c o 基处在甘油碳链的左边，称l “p c ，且不同碳位上所连接的脂肪酸也不同：口碳 位上连接的几乎都是饱和脂肪酸，而口碳位上连接的通常为不饱和脂肪酸。天然 p c 也是一种混合物，不同p c 具有不同长度、不同饱和度的脂肪链，大豆p c 的 脂肪链具有高度不饱和性，而蛋黄p c 的脂肪链大部分是饱和的。 2 0 一 o i i c 一 2 r 第一章绪论 1 1 2 大豆磷脂的理化性质 纯净的大豆磷脂为白色蜡状固体，不溶于水但易吸水而膨胀。与空气接触很 容易被氧化变成黄色或棕色，熔点约为6 0 ，1 2 0 开始分解。 磷脂均不溶或难溶于丙酮，故称为丙酮不溶物。磷脂易溶于有机溶剂如乙醚、 苯、氯仿、石油醚、四氯化碳及热的酒精和乙酸乙酯等，不同的磷脂在不同的有 机溶剂中溶解度不同，这是不同磷脂用有机溶剂分离的基础。 磷脂分子中既含有疏水性的脂肪酸基，又含有亲水性的磷酸脂基( 磷酸基、胆 碱或乙醇胺1 ，属于两亲性生物表面活性剂，因此，当磷脂悬浮在水中时，能自然 形成单层或多层囊泡，这是脂质体技术的理论基础。 s b p l 是一种极好的天然乳化剂，其h l b 值通常在9 1 0 之间，不同组分含 量对其乳化性能有一定的影响：若p c 含量高，则有利于形成o w 型乳化体系： 若p e 含量高，则有利于形成w t o 型乳化体系。1 。经过化学改性，还可以改善磷 脂的亲水亲油性能。 s b p l 的化学特性主要表现在它的脂键、脂肪酸和磷脂的x 取代基上，会发 生皂化、水解、氢化、卤化、碘化、磷酸化、油酸重排及臭氧化等反应。大量的 不饱和脂肪酸致使s b p l 在应用中出现氧化、酸败和变色等问题，限制了s b p l 的使用。s b p l 在酸碱条件下受热，可自由水解形成游离脂肪酸、甘油、肌醇、 各种胺及磷酸盐等小分子水解产物。s b p l 还可以被磷脂酶酶解且专一性好，目 前，已发现在动物体内至少有四种特殊磷脂酶可分解不同的脂键，使磷脂发生水 解。当s b p l 应用于化妆品中时，s b p l 可渗透到皮肤角质层，被其中的酶水解生 成一些生物活性分子，从而起到护肤之特殊功效”1 。 s b p l 可以与许多物质，如碳水化合物、蛋白质、有机碱、染料、酶等形成 凝聚体，如某些水溶性的食用色素与磷脂聚合后就能与油脂掺合。 1 1 3 大豆磷脂的应用 磷脂是生命的基础物质，具有调节代谢、增强体能的功能，还有健脑、益智、 抗衰老、活化血小板及促进血液循环等功效。磷脂的安全性非常高，无任何不良 影响。因此，美国、西欧、日本药典己将磷脂列为保护人体正常新陈代谢和健康 生存的最重要的营养保健品，被誉为“细胞的保护神”、“血管的清道夫”和“食 用的化妆品”一1 。 s b p l 作为一种天然表面活性剂，除了具有乳化作用可作为高档工业品的抗 氧化剂、分散剂、浸渗剂、润湿剂及粘度调整剂等工业助剂外，还具有生化功能， 在保健、食品、医药、饲料、化妆品等领域行业有广泛的用途。 在食品行业中，磷脂本身具有较高的营养价值，还是我国最早批准作为食品 乳化剂的品种之一，其消费量1 0 4 吨，年”1 ，也是唯一的天然食品添加剂，能起到 3 华南理工大学工学硕士学位论文 改善食品的加工性能和风味e l 感、延长保鲜期的作用，大大提高食品质量“”。 大豆磷脂s b p l 在医药行业中有多重作用。s b p l 本身有多种生理活性，据临 床实验证实，s b p l 对脂肪肝、肝硬化、糖尿病、急慢性肝炎、狂躁性精神病、 老年性痴呆、神经衰弱、皮肤病等疾病有良好的疗效，还能防治老年骨质疏松症 和克山病“。同时s b p l 又是一种极好的乳化剂，具有无毒性、能量高等优点， 既能防止胆固醇在血管壁的沉积、调节血脂，又可在一些脂溶性药物如青霉素混 悬剂、静脉注射营养乳剂中既作分散剂又作乳化剂。此外，使用现代科学技术， 还可将高纯度p c 的大豆磷脂转变成最有效的药物载体形式一脂质体，包封各种 药物和活性物质，用于药剂传递和输送系统，具有缓释作用和“定向靶性”“”。 在饲料行业中，s b p l 可作为饲料添加剂使用，起到润湿分散和乳化作用， 能促进家禽肠胃的吸收和代谢：s b p l 还提供胆胺、有机磷、肌醇等增加家禽的 产卵及生长，同时还可以补充畜禽对微量元素的需要。 s b p l 与皮肤有很好的相容性和渗透性，是一种十分理想的天然优质化妆品 原料，对肌肤有保湿、调理和营养作用，可起到抗皱、延缓衰老的效果，对色素 及面疮也有较好的疗效“”。现代医学证明，磷脂对皮肤和毛发的生长也具有促进 作用，能加速皮肤创伤的愈合“。s b p l 作为理想的生物表面活性剂，可广泛用 于生产护肤、洁肤、护发、美容等制品。近几年来，由磷脂组成的脂质体包裹护 肤剂在美容化妆品中也取得很大成功。据统计，全国化妆品行业每年需求精制磷 脂约1 5 吨，且呈逐年递增趋势“。 磷脂还可用作防虫药剂及水果保鲜剂，在油漆、油墨、塑料、橡胶、皮革、 涂料、纺织、胶卷、农药、石油开采、荧光屏制作等众多行业中用途也很广泛。 1 1 4 高p c 磷脂的制备 粗磷脂中由于含有约3 0 的豆油，亲脂性强而亲水性弱，限制了其在食品加 工、医药和化妆品工业中的应用，需要脱除这部分油脂。大豆磷脂中的成分多达 二、三十种之多，对一些特殊用途的磷脂如制备药用载体脂质体，为了形成稳定 的膜包封更多的物质，要求用磷脂酰胆碱含量8 0 以上的磷脂，这需要对磷脂进 一步的加工精制与分离提纯。 磷脂酰胆碱( p c ) 含量在8 5 9 9 之间的磷脂称高p c 磷脂“1 。这种高质量 磷脂乳化性强、易溶于水，可用作医药、生化试剂等高附加值产品。目前，能够 生产高p c 磷脂的国家只有日本、美国、德国，且产量有限，远远满足不了整个 世界对磷脂的需求。因此，磷脂的分离与提纯受到全世界的关注，我国也将开发 我们自己的高纯磷脂产品定为2 0 1 0 年发展规划的重要任务。 近一、二十年来，磷脂的分离和提纯方法有了迅速发展，新方法不断涌现， 目前为止，分离有效的方法包括以下几种： 4 第一章绪论 1 溶剂萃取法“”“1 溶剂萃取法是利用磷脂中各组分在某些溶剂中的溶解度不同的原理，将它们 进行分离的方法，是目前工业上最常用的制备高纯磷脂的方法。 由于丙酮能溶解油脂和游离脂肪酸但不溶解磷脂，因此最常用丙酮除去油脂 和游离脂肪酸“。一般常用c , - c 。的低碳醇、正己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯等 有机溶剂将磷脂中的p c 与p e 等其它组分分离。低碳醇对不同来源磷脂中p c p e 的选择性情况是不一样的阻，异丙醇用于分离p c 效果更好，但溶剂用量太大”“。 乙酸乙酯是安全溶剂，用它制得的产品可以用于食品、医药及化妆品。”。 传统磷脂的精制工艺是以浓缩磷脂为原料，先用丙酮除油制得高纯度的粉末 磷脂，再利用p c 较易溶于乙醇，p e 、p i 难溶于乙醇的特性，用9 5 的中性乙醇提 取可将p c 从其它磷脂中分离出来”。”1 ，重复抽提、脱油过程几次，p c 含量可达8 0 左右”“。或者直接先用乙醇分离提取，后用丙酮脱油“，但此法所得产品颜色太 深，并且p c 会使油与乙醇形成乳化体系，影响后期处理。工艺流程如下”： 图1 1溶剂萃取大豆磷脂示意图 f i g u r e l - 1s o l v e n te x t r a c t i o np r o c e s so fs o y b e a np h o s p h o l i p i d s 大木隆正”等人用乙酸乙酯从含油磷脂中经冷却、分离、干燥曾得到p c 含 量在7 0 8 以上的磷脂。但溶剂萃取过程不能从天然磷脂混合物中得到p c 含量 9 0 以上的高纯度磷脂，且产品往往有溶剂残留，因此，溶剂萃取一般只作为前 处理工艺”“，需要和其它提纯方法结合方可制得高纯度磷脂酰胆碱。 2 超临界c 0 ：萃取法 超临界c o ：流体萃取技术是近年来迅速发展的分离新技术，该技术简便、耗 时少、产品纯度高，能连续萃取许多化学法提不出来的多种组分，被认为是一种 “绿色、可持续发展技术”，在化工、食品、医药工业等方面的应用日益广泛”。 各种研究表明，超临界状态c 0 2 在磷脂脱油方面是非常有效的n ”，且可在室 温下进行，无毒、无腐蚀、操作安全、无环境污染，所得磷脂产品特别适合在医 药及食品行业应用。日本专科还报道了用超临界c 0 2 萃取法可将脱油磷脂的丙酮 残留量从2 5 降到2 5 p p m ”“，但超临界c 0 2 萃取在磷脂的分级上还处于研究阶 段，主要因为磷脂在超临界c o ：中不溶解。国外做了大量用乙醇加到超临界c o ： 5 华南理工大学工学硕士学位论文 流体中分离p c 的研究并获得了成功。“，我国在这方面的研究才刚刚起步。 用超临界流体萃取法得到的高p c 磷脂产品质量好、无溶剂残留，所以，超 临界流体萃取被人们视为最有前途的方法之一”。 3 无机盐沉淀法 单纯用溶剂萃取制备高纯磷脂时所得产品p c 含量不高，如果在萃取过程中 加入酸、碱或盐类物质，利用无机盐和p c 可生成沉淀的性质，将p c 从有机溶剂 中分离出来，再用适当溶剂萃取出无机盐和其它杂质，可大大提高p c 浓度”“。日 本专利”用此法得到纯度8 2 的产品。这种方法比单纯利用溶解度差异分离的方 法更有前途，因为金属离子对磷脂分子的“识别”比溶剂分子更有效。 4 层析法 因为氧化铝和硅胶对p c 、p e 、p i 有不同吸附能力，常用它们做吸附剂，用如 氯仿、c l c 4 低级醇极性溶剂或其中几种溶剂的混合物做洗提液，来分离和富集 p c 。高效液相色谱法。6 1 和薄层层折法”都是实验室获得高纯度单组分样品的简 便、快速、有效方法，常用来制取静脉注射用乳化剂磷脂。曹栋等人用a 1 2 0 3 做层 析柱，以9 5 乙醇为洗脱剂使p c 纯度及得率均达到9 0 以上o ”。 5 ，其它方法 还有利用p c 不发生乙酰化反应的原理使之与其它磷脂分离的乙酰化法”4 ， 刚开发的无溶剂提纯技术“，载体纯化技术“”等。日本曾尝试将己烷异丙醇混合 溶剂溶解的磷脂溶液通过聚丙烯半透膜”“，使p c 浓度由2 5 提高到5 l ，杂质 大大减少，但此方法有待特定功能膜的开发。 6 。国内高p c 磷脂的复合方法研究现状 国内外高纯磷脂的生产还未能形成工业化规模，尤其是生产高p c 含量的磷 脂更为困难。国内高纯磷脂的提取与纯化常用溶剂法粗提后，再采用多种方法连 用，在保证磷脂产品质量和p c 纯度的同时又降低了生产成本。 如王永华等人先用乙醇一丙酮法粗提浓缩磷脂后，用a 1 2 0 3 作吸附剂， c h 3 c i c h 3 0 h ( 1 ：1 ) 混合液作洗脱剂，分离可得p c 含量高达9 0 的产品“”。 邵晓芬“”和李卫“5 1 也都采用溶剂萃取、无机盐沉淀、层析、超滤膜过滤的复 合新工艺，得到了符合药典标准的注射液用大豆磷脂。 继林淑英“”采用溶剂萃取法和超临界c 0 2 萃取法提取蛋黄中磷脂的研究之 后，许晓慧“”也尝试用复合法纯化蛋黄磷脂。一般采用两种路线：一是经溶剂萃 取后的含油产物再进行超临界萃取；二是经超临界c 0 2 萃取后的蛋黄粉再进行溶 剂萃取“，国内目前还没有人用这两种路线对大豆磷脂中的p c 进行分离提取。 1 2 超临界0 0 2 流体萃取技术 超临界流体技术理论及应用受到世界各国的普遍重视，在我国也被列为九五 6 第一章绪论 期间国家重点开发的高科技项目“”。据不完全统计，从1 9 9 3 年在北京建成一套超临 界萃取装置到现在，己建成萃取器规模1 0 0 升以上的装置3 0 多套，投资近l o 亿。“。 但这种技术必须在高压条件下操作，这在我国还有一些困难，因此很多研究 人员正在加紧研究，以使其尽快转为大量生产。 1 2 1 超临界c 0 2 萃取原理与流程 超临界流体( s u p e r c r i t i c a lf l u i d ，简称s c f ) 是指超过临界温度和临界压力状态 的非凝聚性的高密度流体，具有十分独特的物理化学性质，与一般的气体和液体 有很大的差别( 见表1 2 ) 。 表1 - 2 超临界流体与气体、液体的物理性质比较“1 1 旦! ! ! ! ：! 竺! 璺! ! 堑：! ! ! ! 盥! ! ! ! ! 竺! ! ! ! ! ! ! g ! ! ：! ! g ! 翌：! ! ! 竺 项目气体超临界流体液体 ( 常温、常压) t c ，p ct c ，4 p c( 常温、常压) 由以上特性可以看出，s c f 密度与液体的密度比较接近，因而s c f 有类似液 体对溶质的溶解能力，此外，s c f 粘度接近气体、扩散系数小、渗透性好，溶质 在这种s c f 中的扩散速度为普通溶剂的1 0 0 倍，可更快地进行传质。 超临界流体萃取技术( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，简称s c f e ) 就是利用s c f 作为萃取剂从液体或固体中萃取出有效成分并进行分离的技术“”，其萃取工艺由 萃取和分离两阶段组成。根据方法的不同，有以下三种基本流程，如图l 一2 所示“： 3 ( a ) 等温法t i = t 2 ，p i p 2( b ) 等压法t l t 2 ，p i = p 2( c ) 吸附法t i = t 2 ，p i = p 2 1 一萃取槽3 一分离槽1 一萃取槽3 一分离槽 l 一萃取槽 3 一分离器 2 一膨胀阀4 一压缩机2 一加热器4 一泵5 一冷却器 2 一吸附剂( 吸收齐【d4 一泵 图1 2 超临界流体萃取的三种典型流程 f i g u r e l - 2t h r e em o d e lp r o c e s so fs c f e 7 华南理工大学工学硕士学位论文 ( 1 ) 等温法，又叫变压萃取分离法。萃取了溶质的超临界流体( 萃取相) 在等 温条件下减压、膨胀后由于溶解度降低而析出溶质，经分离后溶质从分离槽下部 取出，气体萃取剂由压缩机送回萃取槽循环使用。 ( 2 ) 等压法，又叫变温萃取分离法。该流程中采用加热升温的方法使气体和萃取 质分离，溶质从分离槽下方取出，气体经冷却压缩后循环使用。 ( 3 ) 吸附法，从萃取器中出来的萃取相在等温等压的条件下进入分离槽，溶质 被放置其中的吸附剂选择吸附，不被吸收的气体压缩后循环使用。 ( 1 ) 、( 2 ) 两种流程主要用于萃取相中的溶质为需要成分的场合，流程( 3 ) 则适用 于其溶质为需要除去的有害成分，而萃余物为所需要成分的场合。 目前，常用的超临界流体有c 0 2 、乙烷、乙烯、丙烷、丙稀、氨和水等。在 精细化工中，尤其是香料、食品添加剂的提取中，超临界c 0 2 流体萃取技术( 简称 s c f c 0 2 ) 与普通溶剂萃取法相比有其独特的性能而被广泛使用“：( 1 ) 临界温度 ( 3 0 4 2 k ) 和临界压力( 7 3 8 m p a ) 适中，可使萃取和分离在室温下进行，适合热敏性 和易氧化的天然产品；( 2 ) c 0 2 是不活泼不燃气体，萃取过程中不会发生化学反应， 无腐蚀性，操作安全：( 3 ) c 0 2 易挥发，无毒、无味、无残留，不污染产品和环境； ( 4 ) c 0 2 高纯气体价廉易得；( 5 ) c 0 2 可以长期循环使用，回收能耗低，可大大提高 生产效率和节约能源。 1 2 。2 超临界c o ：流体萃取技术的应用 1 在食品方面的应用 目前，用s c f c 0 2 可以从葵花籽、小麦胚芽、棕榈、可可豆等中提取油脂， 且产品中磷含量低、着色度低、无臭味。西德最先发明用s c f c 0 2 进行大豆磷脂 的脱油，所得磷脂产品适合在食品和医药行业应用”“。 s c f c 0 2 在动植物中提取油脂、从天然植物中提取香料和风味物质、以及食 品脱臭等方面的研究和应用都取得了长足的发展，如西德开发的用从咖啡豆中萃 取咖啡因的工业化技术，现已被世界各国普遍采用”“。用s c f c 0 2 萃取香料和色 素不仅可以得到高品质有效组分，还能保持其天然香味。 2 在医药方面的应用 从动植物中提取有效药用成分仍是目前s c f e 在医药工业中应用较多的一个 方面“。用s c f c o ：从银杏叶中提取的银杏黄酮，从鱼的内脏、骨头等提取的多 烯不饱和脂肪酸( d h a ，e p a ) ，从沙棘籽提取的沙棘油、从蛋黄大豆中提取的磷脂 等对心脑血管疾病具有独特的疗效。 经药理、i 临床证明，用s c f c 0 2 进行中药研究及产业化，和传统中药方法相 比，不仅工艺优越、质量稳定且标准容易控制，其药理、临床效果能够保证或更 好“”。s c f c 0 2 还可提取中药进行药理筛选，大大提高新药开发筛选速度。 8 第一章绪论 3 在化学工业中的应用 s c f e 在化学工业中已涉及石油化工、煤化工、精细化工等领域。s c f c 0 2 可 从煤炭中萃取脱除石蜡、杂酚、煤焦油等，如俄罗斯、德国把s c f c 0 2 用于油料 脱沥青技术“。此外，s c f c 0 2 也被探讨用于结晶、脱除黏合剂及化工设备清洗 等方面。s c f c 0 2 所表现出的优良特性为化学反应研究带来了新的视角，在反应 动力学、动力学基础理论、催化剂活性改善及应用等方面都开展了广泛的研究”。 4 在其它方面的应用 将s c f c 0 2 应用于环境保护特别是在三废处理及环境检测上有着很大的潜 力，已受到各国学者的高度重视。目前，s c f e 对于污染物的处理有两种工艺：一 种是s c f c o ：直接与被污染物相接触除去其中的有害成分，一般适用于有机污染 物含量较高的污水。另一种方法即被污染物先与吸附剂相接触使污染物富集，然 后将吸附剂经s c f c 0 2 萃取分离。 s c f c o ：正被越来越多的应用于分析样品的前处理中，小型的分析规模的超 临界流体萃取仪器，可以与其它技术如气相色谱、液相色谱o ”等联用。另外，s c f e 也开始被探索用于织物染色、制浆造纸、涂料喷雾、木材加工防腐等领域。 1 2 3 影响超临界流体萃取的几个主要因素 萃取压力和萃取温度是s c f c 0 2 两个最重要的参数。萃取压力影响s c f 的密 度，从而影响溶质的溶解度。对于不同的物质，其萃取压力存在很大的不同。对 于碳氢化合物和酯等弱极性物质，萃取可在较低压力7 1 0 m p a 下进行；对强极性 的配糖体以及氨基酸类物质，一般要求压力5 0 m p a 以上才能被萃取出来“。 萃取温度对s c f 溶解能力的影响比较复杂，一定萃取压力下，升高温度被萃 取物的挥发性增加，增加了它在超临界流体中的浓度：但另一方面，温度升高会 影响超临界流体密度，导致萃取量的减少。 萃取时间对于萃取效果的影响只限于对物料的萃取是否完全，控制好萃取时 间即是控制萃取终点又是控制不必要的成本损失的重要环节。 c 0 2 流量的变化对s c f e 有两个方面的影响。当c 0 2 流量大时，对一定的萃 取器来说，流速增加，这样c 0 2 在罐内停留时间短，与被萃取相接触时间减少，不 利于摹取能力的提高。另一方面，c 0 2 流量增大，增大了萃取过程的传质推动力。 相应增大了传质系数，加快了传质速率，能提高s c f 的萃取能力。c 0 2 流量大小 还受设备影响，因此，c 0 2 的合适流量因根据被萃取物质和实验条件综合考虑。 c o ：的极化率很低，s c f c 0 2 对非极性或弱极性的物质如亲脂性物质有较好 的萃取效果，但很难提取极性物质，通过加入少量极性的物质作为夹带剂，如甲 醇、乙醇、丙酮和水等，可以改善s c f c 0 2 流体的极性和萃取效率，使得极性物 质也可以被萃取出来，这是s c f e 中极为重要的手段”“。 9 华南理工大学工学硕士学位论文 在食品、医药工业中应用夹带剂时还应考虑它的毒性问题，而且加入过多的 有机溶剂也会使流体的选择性降低，因此，使用夹带剂的量一般不超过1 5 ( m o o 。 1 2 4 超临界c 0 ：提纯大豆磷脂的研究现状 溶剂法萃取大豆磷脂的缺点是产品中溶剂残留量大而且操作复杂。自从1 9 8 4 年，l p f r i e d r i c h ”开始对s c f e 萃取磷脂进行研究以来，用s c f c 0 2 从c a n o l a 、 蛋黄粉、大豆磷脂等不同原料中提纯磷脂的研究国外已多有报道口”6 “。 最初多用s c f c 0 2 从含油磷脂中脱油，l i s t ”将