脂类生化产品制备技术

生化工艺学课件第八章脂类生化产品制备技术 第八章脂类生化产品制备技术 8 1概述 8 2脂类的分类 8 3脂类的结构与性质 8 4脂类的作用与用途 8 5脂类的提取分离方法 8 6豆磷脂的制备 8 7EPA DHA的制备 8 8血红素的制备 8 9胆固醇的提取 8 10胆红素的提取 8 1概述 分类 结构与性质 脂类 广泛存在于生物体中的脂肪及类脂类的 能够被有机溶剂提取出来的化合物化学成分与化学结构上有很大差异 但共性为 不溶于水 而易溶于乙醚 氯仿 苯等非极性溶剂中 细胞与组织中提取脂类物质 脂的分类 单脂 由脂肪酸 饱和 不饱和 和醇 甘油醇或高级一元醇 形成的酯 脂的分类 脂类也称脂质 它包括两类物质 一类是脂肪 又名中性脂肪 是由一分子甘油和三分子脂肪酸组成的甘油三酯 另一类是类脂 它与脂肪化学结构不同 但理化性质相似 在营养学上较重要的类脂有磷脂 糖脂 胆固醇 脂蛋白等 由于脂类中大部分是脂肪 类脂只占5 并且常与脂肪同时存在 因而营养学上常把脂类通称为脂肪 脂类的基本性质 富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸组成的脂肪在室温下呈液态 大多为植物油 如花生油 玉米油 豆油 菜子油等 以饱和脂肪酸为主组成的脂肪在室温下呈固态 多为动物脂肪 如牛油 羊油 猪油等 但也有例外 如深海鱼油虽然是动物脂肪 但它富含多不饱和脂肪酸 如20碳5烯酸 EPA 和22碳6烯酸 DHA 因而在室温下呈液态 有几种脂肪酸人体自身不能合成 必须由食物供给 称为必需脂肪酸 脂类的基本性质 油脂保存中 由于不饱合键与酯键的存在 导致易于发生水解和氧化作用 产生 酸败 现象 导致油脂相对密度降低 碘值降低 酸值升高 主要要检测的指标为碘值和酸值水解酸败 油脂中混有脂肪酶 水 适宜条件下 25 35oC pH4 5 5 催化油脂的酯键水解 产生游离脂肪酸会导致酸值升高 氧化酸败 空气中的氧使不饱和脂肪酸的双键加氧生成过氧化物 这样会造成表征不饱和程度的碘值降低 8 4脂类的作用与用途 8 4 1磷脂类生化产品卵磷脂 抗动脉硬化 降低血胆固醇和总脂 护肝等作用 维持胆汁中胆固醇的溶解度 用于胆固醇结石的防治动脉粥样硬化 脂肪肝 神经衰弱及营养不良的治疗豆磷脂更适用于抗动脉硬化 还是制备静注脂肪乳的乳化剂 脑磷脂能防止肝硬化 肝脂肪性病变及神经衰弱 还可止血 8 4 2胆酸类生化产品 胆酸钠 天然利胆药物 增加胆汁的分泌量及成分 促进脂肪消化及脂溶性维生素的吸收去氢胆酸促进分泌稀胆汁异去氧胆酸 次级胆酸 具有降低血液胆固醇 镇痉怯痰作用 可作为消炎药鹅去氧胆酸 熊去氧胆酸 溶解胆结石 抑制胆固醇沉着 平肝 利胆 解毒作用牛磺鹅去氧胆酸 牛磺去氢胆酸及牛磺去氧胆酸具有抗病毒作用 胆红素 胆绿素 血红素 原卟啉 血卟啉及其衍生物胆红素 人工牛黄的重要成分 抗氧剂 清除自由基 消炎 也是天然牛黄的重要成分之一 解热 降压 促进红细胞再生胆绿素 许多消炎药类中成药均含该成分原卟啉 促进细胞呼吸 改善肝脏代谢功能 用于治疗肝炎 8 4 3色素类生化产品 前列腺素 亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸 二十碳五烯酸 二十二碳六烯酸等北极圈内的爱斯基摩人的膳食虽然以鱼 肉为主 脂肪 能量和胆固醇摄入量都很高 但冠心病 糖尿病的发生率和死亡率都远低于其它地区的人群 鱼油中富含EPA和DHA 它们有降低胆固醇 增加高密度脂蛋白的作用 它们还有抑制血小板聚集 降低血黏度和扩张血管等作用 DHA可促进脑的发育 有些植物油中含量丰富的亚麻酸在体内可以转变成EPA和DHA 8 4 4不饱和脂肪酸类生化产品 脂肪无供给量标准 不同地区由于经济发展水平和饮食习惯的差异 脂肪的实际摄入量有很大差异 我国营养学会建议膳食脂肪供给量不宜超过总能量的30 其中饱和 单不饱和 多不饱和脂肪酸的比例应为1 1 1 亚油酸提供的能量能达到总能量的1 2 即可满足人体对必需脂肪酸的需要 脂肪的主要来源是烹调用油脂和食物本身所含的油脂 果仁脂肪含量最高 各种肉类居中 米 面 蔬菜 水果中含量很少 胆固醇 麦角固醇及 谷固醇正常情况下 胆固醇也是人体不可缺少的营养物质 机体细胞膜不可缺少的成分 机体多种甾体激素 人工牛黄及胆酸原料 在血液中维持一个恰当的水平 当脂质代谢发生异常或膳食胆固醇摄入量超过身体调节能力时 血液中的胆固醇浓度就会升高并逐渐在血管内壁上沉积而引起血管腔狭窄和心血管病 麦角固醇 机体维生素D2的原料 谷固醇 降低血浆胆固醇 8 4 5胆固醇类生化产品 一 脂类化合物的提取分离1 机械压榨法 压榨机在105 106Pa压力下 将流动性较大的油从材料破碎的细胞中挤压出来 花生油 豆油 2 水代法 加热的条件下加大量水 剧烈搅拌 水进入细胞和蛋白质结合而将油顶替出来 设备简单出油率高 小磨香油 3 皂化法 与酸或碱共煮或经脂酶作用时 可发生水解 碱水解时 皂化 皂化液再经酸化处理即得到高级脂肪酸 不被皂化部分如固醇等 通过皂化反应与甘油酯分开 8 5脂类的提取分离方法 4 溶解度法 胆红素在酸性条件下溶于氯仿及二氯甲烷脑干的丙酮提取液 胆固醇 不溶物用乙醇 乙醚分别得卵磷脂与脑磷脂5 有机溶剂萃取法 自然界中脂类以结合形式存在疏水结合的脂类 非极性溶剂如乙醚 氯仿 苯等萃取生物膜结合的脂类 相对极性较强的溶剂提取 以断开蛋白质分子与脂类分子间的氢键或静电力共价结合的脂类不能用溶剂直接提取 先用酸或碱水解 使脂类分子从复合物中分裂出来再提取 8 5脂类的提取分离方法 脂类有机溶剂萃取注意事项 常用几种有机溶剂组合的方式进行 醇为组合溶剂的必需组分 能裂开脂质 蛋白复合物 溶解脂类化合物 使生物组织中脂类降解酶失活 缺点 糖 氨基酸 盐类等也被提取出来提取一般在室温下进行 防止过氧化和水解 不稳定的脂类化合物应避免加热 提取脂类化合物所采用的有机溶剂保证不含过氧化物 不饱和脂质类时 通入氮气以驱除空气 脂类化合物不易长期保存 将其溶于有机溶剂中 加抗氧化剂 二 脂类化合物的纯化法 1 丙酮沉淀法 用于磷脂分离 大部分磷脂均不溶于冷丙酮 中性脂类则溶于冷丙酮 2 层析分离法 吸附层析法 常用吸附剂有硅酸 氧化铝 氧化镁及硅酸镁等 流出液的极性变换 出峰顺序 离子交换层析 不能解离的 两性离子 酸式解离的 3 尿素包含法 尿素呈四方晶形 当与某些脂肪簇化合时 会形成脂肪族物质的六方晶形 直链脂肪酸及其酯 支链或环状化合物的分离 也应用于不饱和程度不同的酸或酯分离 二 脂类化合物的纯化法 4 结晶法 饱和脂肪酸室温下呈固态 可在适宜的溶剂中 置于室温或低于室温下结晶 过滤 不饱和脂肪酸熔点较低而溶解度较高 需低温下结晶是一种缓和的分离程序 适宜于易氧化的多烯酸 饱和脂肪酸与单烯酸的分离 不易分离多烯酸混合物 5 蒸馏法 不同脂类的沸点不同进行 常用于减压下分馏 13 33 133 3Pa 8 6豆磷脂的制备 从大豆油中制备的磷脂称为豆磷脂 多种磷脂的混合物 卵磷脂 脑磷脂 磷脂肌醇等 此外还含有相当数量的甘油三酯 游离脂肪酸及糖类等唯一的天然乳化剂 还有生化功能 增加磷酸胆碱 胆胺 肌醇和有机磷 广泛用于糖果 巧克力及人造奶油等食品中 可用于制备静脉注射乳剂 水不溶性药物直接进入血液循环 增强人体细胞免疫功能 尤以在大豆 菜籽油中含量较高 较其它几种油料种子 大豆中磷脂色 味及乳化性能好 大豆中相关产品的制备 粗豆磷脂制备 利用植物油中磷脂等胶溶性杂质的亲水性 通过加入适量热水并加入2 3 的浓磷酸 50 70oC 或直接向豆油中通入相应量的水蒸气 170oC 使植物油中的水化胶质和非水化胶质彻底分离出来 水溶胶凝聚 沉降 分离的一种脱胶方法 分离出的胶质经过干燥后可制备卵磷脂或添加到浸出车间的饼粕中 水化脱胶后的油脂即可认为是商品 其食用性和储存性明显改善 并对后道的中和等工序明显有利 大豆中相关产品的制备 卵磷脂制备 浓缩后的豆磷脂还有部分中性油 脂肪酸等杂质 需用丙酮将杂质除去 90 左右的乙醇处理 卵磷脂比脑磷脂和肌醇磷脂更易溶于乙醇 再以 双氧水 黄色 过氧化苯甲酰 红色 漂白脱色 一般不用于食品或药用 氧化铝吸附 活性炭脱色等步骤大豆中相关产品的制备 胆固醇制备细胞膜脂质的主要成分之一 主要在肝脏中合成 化学法脱氢生成7 脱氢胆固醇 用于生产维生素D3 胆固醇还是配制人工牛黄和合成激素的主要原料 与不同的脂肪酸制成的胆固醇酯是具有显著温度效应的液晶材料 粗磷脂 丙酮上清 冷乙醇洗涤 热乙醇过滤 室温结晶 脱色 各类脂在溶剂中的溶解度 8 7EPA DHA的制备 EPA DHA多不饱和脂肪酸 黄色透明油状液体 与无水乙醇 四氯化碳 氯仿 乙醚等以任意比例混溶 水中几乎不溶 对光 氧 热不稳定 易发生氧化分解 聚合等反应为提高稳定性常将鱼油多不饱和脂肪酸进行酯化制成乙酯或甲酯 或做成软胶囊碘值 酸价含义淡水鱼中不饱和脂肪酸多为C18 含量较少 可用藻类在恒化器中 通过基因工程选育 工程菌或藻 来提高真菌和藻类产EPA DHA及PUFA 多不饱和脂肪酸 的能力 8 7EPA DHA的制备 1 乙酯化制备工艺 碱性催化剂存在时 通过乙醇置换油脂中的甘油 制取脂肪酸乙酯提取 酯化 终点判断 酸化 离心 EPA DHA仅为30 2 尿素包含制备工艺 包含物的形成 直链饱和脂肪酸 碳链越长越易形成稳定包含物 EPA DHA仍留在滤液中 可将EPA DHA浓缩到60 以上 属物理过程 不需高温高压和强酸强碱等条件 利于EPA DHA的稳定性3 真空蒸馏制备工艺 尿素包含法得到的鱼油中EPA DHA仅能达到70 采用高真空分子蒸馏工艺达到更高纯度 脱色4 盐溶解制备工艺 脂肪酸不饱和程度低者 其盐易于析出 除去C16 C18低度不饱和脂肪酸效果较好 8 8血红素的制备 原卟啉与1个Fe2 构成 称为铁卟啉化合物应用 食品中代替熟肉中的发色剂亚硝酸盐及人工合成色素 天然色彩 口味纯正 增加营养价值 同时减少亚硝酸盐的致癌作用 制药行业中 血红素可作为半合成胆红素原料 是制备抗癌的特效药 临床上作为补铁剂 非血红素补铁剂主要从植物中提取 氢氧化铁络合物存在 难吸收 血液中血红蛋白是4分子亚铁血红素和1分子珠蛋白结合而成的 pH 3时 亚铁血红素与珠蛋白结合最疏松 血红素的制备工艺 新鲜猪血 分离血球 血球溶血 丙酮 盐酸调pH2 3沉淀蛋白 收集滤液 乙酸钠or鞣酸 单宁酸 沉淀or蒸馏 二 三 四提取工艺 五提取工艺溶血后调pH至2 3 再加入CMC阳离子交换剂中吸附 调pH5 5洗脱为防止猪血腐臭变质 将其低温干燥得到猪血粉 再提取 工艺七 血红素产品不溶于水 亚铁血红素和CMC亚铁血红素不易制成水剂和冲剂 一般制成片剂 糖浆剂或作为食品添加剂 含量测定 氨水溶解OD390nm 血液组成 以血液或血浆 血清 为原料提取的目标物质人丙种球蛋白 p272工艺三 p273工艺四 白蛋白 p280工艺三 四 p281工艺五 凝血酶 p337工艺二 总结以血液为出发原料 各工艺路线的相同及不同点 配制人工牛黄的重要原料制取胆红素方法 1 全合成法 步骤较繁 反应条件不苛刻 收率比用胆汁提取高 但中间体原料不好解决2 半合成法 血红素为原料 溶于含水的吡啶中 肼 氧条件下 偶合氧化得到胆绿素 硼酸钠还原为胆红素 产率低 氧化剂硼酸钠成本高 寻求合适的酶3 胆汁中提取胆红素 占主导 8 9胆红素的制备 胆红素的性质及制备工艺 1 钙盐法2 无醇法3 树脂法4 水解法 胆红素的含量测定 与重氮化试剂反应 产生偶氮染料 在强酸中呈蓝紫色 pH2 0 5 5间呈红色 大于5 5呈绿色偶氮化试剂 对氨基苯磺酸 亚硝酸钠吸光值 OD520nm 脂质体作为药物转运系统 满足了药物制剂治疗上的许多要求 具有许多优点 药物由脂质体携带后 能改变其体内的药动学行为 降低毒副作用和提高疗效 但应用程度受到其稳定性的限制 如果在体外药物从脂质体中迅速渗