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蛋黄卵磷脂提取工艺探索

2013-11-23何深知邵建群宫宁强

实验技术与管理 2013年11期
关键词:卵磷脂蛋黄溶剂

何深知,邵建群,宫宁强,陈 敏,顾 微

(首都医科大学 化学生物学与药学院实验教学中心,北京 100069)

卵磷脂是一种含磷的极性脂类物质,由法国人Gobley于1846—1847年从脑和蛋黄中首先发现[1],目前,它被誉为与蛋白质、维生素并列的 “第三营养素”。卵磷脂有极高的营养和医学价值,具有延缓衰老、提高大脑活力、治疗动脉硬化、解除心脑血管疾病、预防脂肪肝、润泽皮肤等多种生理功能,同时还具有很好的乳化作用和抗氧化性能[2]。因此,卵磷脂在食品、医药、化妆品等行业应用广泛[3]。

卵磷脂主要存在于大豆、蛋黄、菜籽、坚果、肉类、鱼类及动物内脏中[4]。卵磷脂主要包括蛋黄卵磷脂和大豆卵磷脂。蛋黄卵磷脂纯度高,其中含磷脂酰胆碱(PC)达78%,而大豆卵磷脂中只有16%;另外,蛋黄卵磷脂富含饱和脂肪酸,其氧化稳定性也优于大豆卵磷脂,对人而言,蛋黄卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人体吸受,因此蛋黄卵磷脂的功能特性及应用开发现在正日益受到人们的关注[5]。

提取卵磷脂的方法主要有:有机溶剂萃取法、柱层析法、乙酰化法、高效液相色谱法、半透膜法、复合盐沉淀法以及超临界二氧化碳萃取法等[6]。用上述方法研究大豆卵磷脂的文献很多,方法成熟,而对蛋黄卵磷脂的研究起步较晚,其提取方法的研究特别是将其用于教学研究的文献相对较少。目前,蛋黄卵磷脂由于受到提取技术的限制,成功制取的量非常少,致使其价格相当昂贵,故市场上的卵磷脂多为大豆磷脂。因此,系统研究蛋黄卵磷脂的提取技术具有重要价值。

本文采用不同的有机溶剂,对蛋黄中的卵磷脂在不同的工艺条件下进行了提取,以期找到较合理的提取工艺条件。此外,本文还对不同的提取方法进行了比较,为最终廉价高效地提取蛋黄卵磷脂的工业化奠定基础实验数据。

1 实验

1.1 试剂与仪器

试剂:市售鲜鸡蛋,体积分数为95%的乙醇,无水乙醇,乙醚,丙酮,氯仿,石油醚(北京现代东方精细化学品有限公司,AR)。

仪器:电子分析天平(TE212-L),赛多利斯科学仪器有限公司;循环水式多用真空泵(SHB-ⅢA),郑州长城科工贸有限公司;超声波清洗仪(KQ-500型),昆山市超声仪器有限公司。

1.2 卵磷脂的提取步骤

称取煮熟的鸡蛋黄并研磨,加入体积分数为95%的乙醇研细抽滤;滤渣再加入95%的乙醇研细抽滤,合并两次滤液,并转移至烧瓶中,蒸馏除去乙醇;残余物加少量无水乙醇,蒸发皿上蒸干,得到黄色油状物;冷却后加入氯仿使其完全溶解,再慢慢加入丙酮,即有卵磷脂析出。重复加入氯仿和丙酮的操作,最后得到较纯净的卵磷脂,并计算提取率。

1.3 探索提取工艺的实验设计

生物活性物质的提取效果受多种因素的影响,比如提取溶剂的种类、提取温度、溶液的pH値、浸泡时间,提取方式、提取次数、溶剂用量等[7]。考虑到卵磷脂不耐高温,在25℃时活性最强,高于50℃时,其中的不饱和脂肪酸极易氧化而失去生理活性;同时溶液的pH値也不宜使溶液呈碱性条件,因为在碱性环境中卵磷脂易发生分解,丧失生理活性[8]。所以,我们把提取温度定在25℃,溶液的pH値定在中性环境,然后在上述提取实验的基础上从溶剂种类、浸泡时间,提取方式、提取次数、溶剂用量5个方面进行对比实验,从而获得卵磷脂的最优提取条件。

2 结果与讨论

2.1 溶剂种类对卵磷脂提取率的影响

卵磷脂为两性分子,既有脂溶性,又具有亲水性。卵磷脂易溶于氯仿,可溶于乙醇、乙醚、甲醇、苯、石油醚等,不溶于丙酮。以往文献常选用95%的乙醇作为提取剂,再用氯仿和丙酮把卵磷脂分离出来[9]。由于乙醇溶解性好、廉价、无毒且可回收利用[10],本文中也用它作为提取剂。氯仿作为溶剂毒性大,污染环境并危害操作者的健康,应以其他绿色溶剂替代。为此,选用两种较为安全的溶剂,即乙醚和石油醚,与氯仿进行对比实验,其他条件不变,实验结果见表1。

表1 3种溶剂提取率的对比

比较可知,除氯仿外,用乙醚分离得到的卵磷脂提取率较石油醚高,因此本文用乙醚代替氯仿。

2.2 浸泡时间对提取率的影响

抽滤前将蛋黄放在95%的乙醇中浸泡一下(下述的浸泡的含义同此),然后按上述的提取步骤提取,对比不同浸泡时间的提取率。选取15、30、60、120、240 min进行实验,其他条件不变。提取温度25℃;1次提取。结果如图1所示。

图1 浸泡时间对卵磷脂提取率的影响

从图1可以看出,在实验时间范围内,卵磷脂的提取率随着浸泡时间的增加而增加,可见延长浸泡时间有利于提高卵磷脂提取率。但考虑到教学课时及效率问题,将浸泡时间控制在40~60min范围内较为合适。

2.3 超声对提取率的影响

超声提取技术被誉为“中药和天然产物提取的技术革命”,利用超声波产生的强烈震动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌等特殊作用,破坏细胞壁,使溶剂易渗透到细胞中,加速天然活性成分的溶出[11]。实验中我们在浸泡的同时加上超声强化,弥补了传统有机溶剂浸泡提取法的不足。

抽滤前,浸泡时加超声进行实验,选取15、30、60 min进行实验,提取温度25℃,1次提取,其他条件不变。结果如图2。

图2 浸泡加超声时间对卵磷脂提取率的影响

从图2可看出,超声强化技术的采用明显提高了卵磷脂的提取率。单纯浸泡与浸泡加超声两种提取方式的提取率的比较见图3。从图3可知,加入超声技术提取的优越性是很明显的,尤其在30min左右时间段内,浸泡加超声比单纯浸泡的提取率提高了3.16个百分点。因此,只要条件允许,应采用浸泡加超声的提取方式。

图3 单纯浸泡与浸泡加超声提取率比较

2.4 1次浸泡与2次浸泡提取的提取率比较

在总提取时间、总溶剂量相同条件下,1次浸泡与2次浸泡的实验结果比较见图4。

图4 1次浸泡与2次浸泡提取率比较

从图4可看到,在总时间和总溶剂量相同的情况下,不论是单纯浸泡还是浸泡加超声,2次提取的效果均比1次提取的效果好。可以想见提取次数越多,提取率会越高。但是文献[12]中有数据指出,提取次数越多杂质也越多,影响产品的纯度,还会给后续步骤造成麻烦,因此,我们在未做多次提取的对比实验的情况下采用2次提取。

2.5 乙醇用量对提取率的影响

提取剂用量一定会对最终提取率产生影响。本文选取95%的乙醇的用量为60、80、100、120、140mL进行对比实验,结果如图5所示。浸泡时间60min,提取温度25℃,1次提取。

图5 乙醇用量对卵磷脂提取率的影响

从图5可看出,95%的乙醇用量在120mL(相当于1g蛋黄的乙醇用量为5mL)之内时提取率随乙醇用量增加的增势很强,之后趋平。因此,从提取和乙醇回收两方面考虑,1g蛋黄的乙醇用量为4~5mL为佳。

3 结论

综合以上实验数据,得到提取卵磷脂最佳工艺条件是:提取温度25℃;溶液的pH値为中性环境;以95%的乙醇作为提取剂,用乙醚和丙酮把卵磷脂分离出来;提取方式为浸泡加超声;提取次数为2次,每次15~20min;1g蛋黄的乙醇用量为4~5mL。上述方法主要考虑了教学需求,所以可为实验教学采用,亦可作为蛋黄卵磷脂工业化生产的数据参考。

4 结束语

传统的蛋黄卵磷脂的提取工艺的提取效率低,随着高新技术的日益成熟,利用高新技术与传统工艺结合将成为提取高纯度卵磷脂的新的手段。

进入21世纪以来,我国蛋黄卵磷脂的提取和应用取得了较大进展,但还未能从蛋黄中提取高纯度的食用、医药用卵磷脂。我国的卵磷脂生产就其生产规模、技术水平而言与国外相比还差距较大,仍需大量进口。卵磷脂的生产是当前国家重点支持的技术开发领域之一。将来还应对蛋黄卵磷脂的基础性质、功能做深入研究,探索其不同及优于大豆卵磷脂的特性,从而发展出适宜蛋黄卵磷脂的生产应用技术。随着高新技术的发展与应用,相信不久的将来,优质蛋黄卵磷脂产品将会得到更大规模的开发与更广泛的应用。

[1]常皓,王二雷,宫新统,等.蛋黄卵磷脂研究概况[J].食品工业科技,2010(5):414-416.

[2]吴汉东,佟伟.蛋黄卵磷脂的提取方法研究[J].食品工业,2010(2):49-50.

[3]李扬,刘静波,林松毅.高纯度蛋黄卵磷脂提取技术研究[J].食品科学,2006,27(12):851-853.

[4]陈艳辉,韦月园,玉现新,等.乙醇提取鸭蛋黄卵磷脂的工艺研究[J].广州化工,2011,39(9):75-77.

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[6]吴汉东,佟伟.高纯度蛋黄卵磷脂的提取工艺研究[J].安徽农业科学,2010,38(14):7537-7538.

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