植酸鈣制備及含量測定研究進(jìn)展

王國成

(1.青島科技大學(xué)化工學(xué)院,山東青島 266042;2.濰坊工程職業(yè)學(xué)院,山東青州 262500)

植酸鈣制備及含量測定研究進(jìn)展

王國成1,2

(1.青島科技大學(xué)化工學(xué)院,山東青島 266042;2.濰坊工程職業(yè)學(xué)院,山東青州 262500)

介紹提取植酸鈣的原料、工藝條件及其中各成分的含量測定原理、方法。植酸鈣是一種復(fù)鹽,在醫(yī)藥、化工、食品工業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用,且原料價(jià)廉易得,經(jīng)濟(jì)效益高,因此優(yōu)化工藝條件,完善含量測定方法成為研究的重點(diǎn)。

植酸鈣;工藝;含量測定;磷

植酸鈣也稱菲汀,是植酸和鈣、鎂等金屬離子形成的一種復(fù)鹽,以絡(luò)合狀態(tài)廣泛存在于米糠、麩皮、大豆及植物種子中。它是白色不定形粉劑,無味,不溶于醇類、乙醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑,很難溶于水,但易溶于無機(jī)酸,在酸性水溶液中能離解成易溶于水的植酸和金屬離子[1]。植酸鈣具有獨(dú)特的藥理功能和化學(xué)性能[2],在醫(yī)藥上,能促進(jìn)骨質(zhì)組織的生長發(fā)育;在食品工業(yè)中,適用于密封酒;在日化工業(yè)中,是牙膏中磷的來源[3],還是生產(chǎn)肌醇和植酸的原料。因而,它的生產(chǎn)工藝及含量測定越來越受到人們的關(guān)注。

1 植酸鈣的提取工藝

關(guān)于植酸鈣的提取方法國內(nèi)外均有報(bào)道,按使用沉淀劑的不同分為醇類沉淀法[4]、金屬鹽沉淀法[5]和稀酸萃取加堿中和沉淀法[6]等。工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用稀酸萃取加堿中和沉淀法制備菲汀[7]。

1.1 稀酸萃取加堿中和沉淀法工藝流程 (見圖 1)

圖1 流程圖

1.2 原料種類及其選擇

幾種典型植物中植酸鈣含量(見表 1)：

表1 幾種植物中植酸鈣含量%

1.2.1 以米糠為原料提取植酸鈣

以米糠為原料提取植酸鈣的工藝,采用 pH為3.0的鹽酸溶液,固液比 (質(zhì)量比)1：8,35℃下浸泡 8h[8],酸浸時(shí)加入銨鹽(如硫酸銨等)以降低產(chǎn)品中糖類、蛋白質(zhì)的含量[9]。中和時(shí),采用先加入NaOH溶液將 pH調(diào)至 7.5左右,再用新制石灰乳調(diào) pH至 8.0左右,植酸鈣的提取率可達(dá) 90%[8]。

1.2.2 以黃豆粕為原料提取植酸鈣

將黃豆餅粕研碎,以 6mol/L的鹽酸調(diào)節(jié) pH為 2.0,固液比(質(zhì)量比)1：8,60℃下浸泡 60min,并加入少量NH4Cl。中和采用先用飽和石灰水調(diào)至 pH為 4.5,再用 NaOH溶液調(diào) pH至 7.5,產(chǎn)率可達(dá) 6%[10]。

1.2.3 從淀粉廠廢水中提取植酸鈣

將玉米浸泡液煮沸,過濾后清液用復(fù)合堿中和至 pH5.6 -5.8,得植酸鈣粗品。然后,將其用動(dòng)態(tài)多次循環(huán)酸浸、二次復(fù)合堿高效中和及絮凝劑高純處理[11]等方法提取,使植酸鈣的磷含量提高至 43%以上。

2 植酸鈣中各成分的含量測定

2.1 磷的含量測定

2.1.1 容量法

容量分析法測定植酸鈣中磷的含量,按原理又可以分為氧化還原滴定法和絡(luò)合滴定法兩種。

2.1.1.1 氧化還原滴定法

氧化還原法測定磷的含量是利用植酸鈣與稀鹽酸反應(yīng),析出植酸。植酸與硫酸銅反應(yīng)生成植酸銅沉淀。多余硫酸銅與碘化鉀反應(yīng)析出游離碘,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,根據(jù)消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積計(jì)算出實(shí)際消耗的硫酸銅溶液的體積,進(jìn)而間接求出植酸鈣中磷的含量。

具體做法：先用 1mol/L鹽酸將一定質(zhì)量的植酸鈣溶解,加入水,準(zhǔn)確加入一定體積的 0.5mol/L硫酸銅溶液、20%的醋酸鈉溶液,定容后,振搖,過濾。準(zhǔn)確移取一定量此溶液于錐形瓶中,加入碘化鉀,混勻后,以淀粉作指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺藍(lán)色,記錄消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2.1.1.2 絡(luò)合滴定法

植酸鈣在酸性介質(zhì)中生成植酸,與一定量過量的三價(jià)鐵離子定量形成植酸鐵沉淀,濾去沉淀后,取一部分濾液用標(biāo)準(zhǔn)EDTA溶液滴定,根據(jù)消耗的 EDTA的量計(jì)算出 Fe3+量,進(jìn)而計(jì)算出植酸鈣中磷的含量。

具體做法：先用 1mol/L鹽酸將一定質(zhì)量的植酸鈣溶解,加入 pH=2.0的緩沖溶液,再準(zhǔn)確加入一定體積的三氯化鐵溶液,在水浴上煮沸 15min,冷卻后定容,過濾,以磺基水楊酸為指示劑,用 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微黃色,記錄消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

以上兩種方法,雖然操作相對簡單,但由于樣品中存在還原性物質(zhì),會(huì)消耗一些 Cu2+和 Fe3+,使測得結(jié)果偏高。同時(shí),溶液的酸度、溫度及加熱時(shí)間的長短都會(huì)影響植酸與銅離子和鐵離子絡(luò)合比,從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1.2 重量法

用濃硝酸、高氯酸消化樣品中的各種磷,使之成為正磷,利用磷與喹鉬檸酮試劑作用定量生成磷鉬酸喹啉沉淀,準(zhǔn)確稱得沉淀質(zhì)量,進(jìn)而計(jì)算出植酸鈣中磷的含量。

具體做法：先用 1mol/L鹽酸將一定質(zhì)量的植酸鈣溶解,再加入濃硝酸,緩緩加熱至微沸數(shù)分鐘,稍冷后加入高氯酸,消化 20min左右,逐步升高溫度,高溫下再加熱 5min,低溫下蒸發(fā)溶液至近干,冷卻后,將上述溶液定容,過濾。準(zhǔn)確取一定量濾液,加硝酸溶液,加水稀釋后加熱至沸,邊攪拌邊加入喹鉬檸酮試劑,保持沸騰 1min,冷卻至室溫,用預(yù)先恒重的砂芯坩堝抽濾,180℃下烘恒重。

該方法準(zhǔn)確度高,精密度好,受其他條件影響少。但重量法存在時(shí)間長,操作繁瑣等問題。

2.1.3 分光光度法

植酸鈣樣品經(jīng)酸消化后,使磷在酸性條件下與鉬酸銨結(jié)合生成磷鉬酸銨。此化合物被對苯二酚、亞硝酸鈉還原成藍(lán)色化合物——鉬藍(lán)[12]。用分光光度計(jì)在 660nm波長處測定鉬藍(lán)的吸光度,以分析磷的含量。

具體做法：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量植酸鈣樣品,加入硫酸、高氯酸 -硝酸消化液,消化完全后冷卻。加水,趕酸,冷卻后定容,作為測定液。取與消化試樣同量的硫酸、高氯酸 -硝酸消化液,按同一方法做空白溶液。準(zhǔn)確移取一定量測定液,依次加入鉬酸溶液,維生素 C溶液,對苯二酚溶液,加水搖勻定容后,在 660nm波長處用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定吸光度。

該方法準(zhǔn)確度高,精密度好,所需儀器簡單。

2.2 鈣的含量測定

2.2.1 氧化還原滴定法

將植酸鈣試樣灰化后,其中的鈣與鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鈣。它與草酸銨反應(yīng)生成草酸鈣沉淀,將沉淀溶解于稀硫酸,用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸,根據(jù)消耗高錳酸鉀溶液的體積計(jì)算出草酸的量,進(jìn)而計(jì)算出鈣的含量。

具體做法：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的植酸鈣粉末,于 550℃下灰化 3h,冷卻后,加入少量鹽酸煮沸,冷卻后,定容。準(zhǔn)確移取一定量溶液,加草酸,靜置,使沉淀結(jié)晶。將沉淀過濾后,加硫酸溶液并加熱,用高錳酸鉀溶液滴定至粉紅色。

2.2.2 EDTA滴定法

EDTA滴定法測定鈣的含量,利用在一定酸度下,鈣離子與 EDTA定量形成絡(luò)合物,根據(jù)消耗的 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算出鈣的含量。

具體做法：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量植酸鈣樣品,酸化溶解,過濾。準(zhǔn)確移取一定量的溶液于錐形瓶中,加入三乙醇胺、氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié) pH值,加入鈣指示劑,用 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至純藍(lán)色,記錄消耗 EDTA溶液的體積。

2.3 鎂的含量測定

植酸鈣中鎂的含量測定通常采用 EDTA滴定法。用 EDTA滴定法測定鎂的含量時(shí),通常先測定出鈣鎂總量,然后測得鈣的含量,鈣鎂總量減去鈣的含量即得鎂的含量。

具體做法：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量植酸鈣樣品,酸化溶解,過濾。準(zhǔn)確移取一定量的溶液于燒杯中,加入氯化銨,加熱至沸,用NaOH溶液中和至有沉淀生成,邊攪拌邊加入Na2S,加熱至沸,冷卻后定容,過濾。準(zhǔn)確移取一定量濾液于錐形瓶中,加三乙醇胺、pH值為 10的緩沖溶液、鉻黑 T指示劑,用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至純藍(lán)色,記錄消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,計(jì)算出鈣鎂總量。另準(zhǔn)確移取一定量濾液,按 2.2.2方法處理,記錄消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,計(jì)算出鈣的含量,進(jìn)而得出鎂的含量。

結(jié)語

植酸鈣作為一種重要的原料,在工業(yè)、食品及醫(yī)療方面都有廣泛的應(yīng)用,且植酸鈣生產(chǎn)方法簡單,原料價(jià)廉易得,經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著國內(nèi)外對植酸鈣需求量的增加,植酸鈣的生產(chǎn)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大,因此進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝,完善質(zhì)量檢測方法意義重大。

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[12]GB 12393-90.食物中磷的測定方法[S].

(責(zé)任編輯：潘 敏)

2011-04-28

王國成(1979-),男,河北景縣人,濰坊工程職業(yè)學(xué)院教師,青島科技大學(xué)在讀碩士研究生。

Q964 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-2080(2011)04-0080-02