大豆卵磷脂研究現(xiàn)狀

孟凡鋼，楊振宇，閆日紅*，董嶺超，姜兆生，王立輝，趙久安

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，長春 130033；2.國家大豆工程技術(shù)研究中心吉林分中心，長春 130033；3.吉林省長春市寬城區(qū)農(nóng)業(yè)局，長春 130000；4.吉林省鎮(zhèn)賚縣植物保護(hù)站，吉林 鎮(zhèn)賚 137300；5.吉林興農(nóng)大豆科技發(fā)展有限公司，吉林 公主嶺 136100）

隨著研究人員對大豆功能成分的研究，大豆越來越受到人們的歡迎，它不僅可以作為食品，還可以作為工業(yè)原料、醫(yī)藥保健等。卵磷脂是大豆中的重要組分，它首先是被法國人高布利在蛋黃中分離出來的，是含有氯及磷的脂肪混合物。所以，英文名稱lecithin來源于希臘文lekithos，意為蛋黃。20世紀(jì)30年代大豆卵磷脂又在大豆油脂加工的副產(chǎn)物中被發(fā)現(xiàn)。大豆中含有1.2%～3.2%的磷脂，它們是生物膜的重要組成部分，包括磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰膽堿（PC）、磷脂酰乙醇銨（PE）和其他幾種酯類以及極少量的其他物質(zhì)[1]。磷脂酰膽堿就是我們所說的卵磷脂，它是由磷脂酸和膽堿組成。卵磷脂中含有棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、油酸等多種脂肪酸[2]。

大豆、向日葵、玉米等的種子、蛋黃和大腦中都存在著卵磷脂，它是一類重要的磷脂化合物，是天然的表面活性劑和重要的營養(yǎng)成分，在食品加工、醫(yī)藥和工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用[3]。由于卵磷脂在蛋黃等中的提取量少、成本高[4]，所以通常所說的卵磷脂一般指的是大豆卵磷脂。

1 結(jié)構(gòu)、組成及理化性質(zhì)

1.1 大豆卵磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其組成

大豆卵磷脂是磷脂的混合物，是大豆油精煉的一種副產(chǎn)物。它們都含有甘油磷酸脂，其中X基的不同，形成了磷脂酰肌醇、磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇銨。例如，磷脂酰膽堿是磷酸與膽堿等基團(tuán)（X）結(jié)合，分子式為C42H84O9PN[1]。R1和R2分別為C14～C20的脂肪酸[5]。其中R1一般多是飽和脂肪酸，R2一般多是不飽和脂肪酸[6]。例如，硬脂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等。

1.2 大豆卵磷脂的理化性質(zhì)

1.2.1 物理性質(zhì) 淺黃至棕色透明或半透明黏稠液體或白色至淺棕色粉末或顆粒，有微弱的特異氣味。卵磷脂的兩個脂肪酸鏈為疏水基，磷酸及膽堿等基團(tuán)為親水基，可以用做表面活性劑[7]。易溶于醇、氯仿、乙醚、石油醚、正己烷、苯，不溶于丙酮、水和乙酸酯。卵磷脂是具有吸濕性的蠟狀固體，在水中膨脹而成膠狀液體。大豆卵磷脂具有很強(qiáng)的乳化作用。卵磷脂中含有大量的不飽和脂肪酸，容易受到光線、空氣及溫度的影響而變質(zhì)，造成顏色從白到黃，最后變?yōu)樽睾稚?。大豆卵磷脂在受熱和受潮的時候可以形成液晶[8]。

1.2.2 化學(xué)性質(zhì) 卵磷脂的化學(xué)性質(zhì)主要有乳化作用、水解反應(yīng)、凝聚作用、氫化作用、氧化反應(yīng)、硫化作用、皂化反應(yīng)、絡(luò)合作用、兩電性等?？膳c蛋白質(zhì)、糖及金屬鹽如氯化鎘、氯化鈣和膽汁酸鹽形成絡(luò)合物。大豆卵磷脂的化學(xué)性質(zhì)是因為結(jié)構(gòu)中存在的酯鍵、脂肪酸鏈和磷脂的X取代基。大豆卵磷脂在特殊磷脂酶作用下，能專一作用于不飽和脂肪酸酯鍵，可以部分水解；在酸、堿和加熱的情況下，可以完全水解，生成游離的甘油、脂肪酸、肌醇和磷酸等產(chǎn)物[9]。因為兩性離子存在，磷酸上的H和膽堿上的OH，可以發(fā)生解離。大豆卵磷脂中的不飽和脂肪酸可以發(fā)生各種加成反應(yīng)。由于卵磷脂中同時含有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)，因此卵磷脂具有很好的乳化特性和保濕作用[8]。

2 應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)者對大豆卵磷脂研究的深入，卵磷脂越來越受到人們的重視，它被廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)、醫(yī)藥保健業(yè)、飼料工業(yè)及化妝品中。

2.1 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

（1）抗氧化劑：由于大豆卵磷脂可以提高油脂中過氧化物和過氧化氫的分解活性，所以，其抗氧化作用在油脂的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[10]。（2）乳化劑：大豆卵磷脂可用于W/O型乳狀液中。由于其對離子環(huán)境比較敏感，一般是結(jié)合其他乳化劑和穩(wěn)定劑而起乳化作用。（3）發(fā)泡劑：大豆卵磷脂作為發(fā)泡劑在油炸食品中應(yīng)用較多。它不僅具有較長時間的發(fā)泡能力，還可以防止食物黏連和焦化。（4）催長劑：在發(fā)酵食品的生產(chǎn)中，大豆卵磷脂可以提高發(fā)酵速度。主要是因為可以明顯的提高酵母和乳球菌的活性[11]。

2.2 醫(yī)藥保健功能

大豆卵磷脂作為添加劑在醫(yī)藥和保健品中得到廣泛應(yīng)用。（1）延緩衰老：細(xì)胞的新陳代謝是由細(xì)胞膜進(jìn)行調(diào)控的。作為細(xì)胞膜的主要成分，補(bǔ)充大豆卵磷脂可以對細(xì)胞膜進(jìn)行修復(fù)和改善功能，增加細(xì)胞膜活性，提高人體的代謝能力和再生能力，延緩衰老[9]。（2）健腦益智：卵磷脂在腦神經(jīng)細(xì)胞中占其質(zhì)量的17%～20%。增加大豆卵磷脂的攝入，可以提高腦細(xì)胞的活性，提高記憶力與智力[12-13]。（3）保護(hù)肝臟：大豆卵磷脂可以增加肝細(xì)胞的物質(zhì)代謝，減少脂肪的沉積，修補(bǔ)肝細(xì)胞膜，從而保護(hù)肝臟[14-16]。（4）調(diào)節(jié)血脂：卵磷脂的乳化作用，可以影響膽固醇和脂肪的運(yùn)輸與沉積，去除過剩的甘油三酯。軟化血管、降低血脂，防止冠心病、腦血栓等疾病[17]。

2.3 在化妝品中的應(yīng)用

大豆卵磷脂是天然的化妝品原料，它具有很強(qiáng)的表面活性和膠體性質(zhì)。大豆卵磷脂是細(xì)胞膜的重要組成成分，能夠修復(fù)破損的細(xì)胞、調(diào)節(jié)細(xì)胞膜滲透性、促進(jìn)細(xì)胞的新陳代謝。對皮膚有良好的保濕和滲透作用，具有抗氧化、乳化、濕潤、滲透、保濕、軟化和柔發(fā)等多種功能?？稍黾悠つw營養(yǎng)、皮膚光澤，減少色素沉積，延緩皮膚衰老[18]。

2.4 在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

大豆卵磷脂作為一種飼料添加劑，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，它富含腦磷脂、卵磷脂、不飽和脂肪酸等多種營養(yǎng)成分。在動物體內(nèi)，不僅是細(xì)胞膜的重要組分，也是動物腦、神經(jīng)系統(tǒng)等所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。大豆卵磷脂在飼料中，可以改善飼料的理化性質(zhì)，提高飼料的能量和營養(yǎng)價值[19]。卵磷脂作為飼料添加劑對動物有以下幾個方面的作用：（1）為動物提供所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，提高動物的免疫力和抗疾病能力[20]。（2）增加物質(zhì)代謝，減少脂肪沉積，降低膽固醇，增加不飽和脂肪酸的吸收。改善肉質(zhì)，提高適口性[21]。（3）促進(jìn)生長發(fā)育、降低死亡率、提高繁殖能力[22]。（4）提高雞的產(chǎn)蛋率、奶牛的產(chǎn)奶率等[23]。（5）抗疲勞作用[24]。

2.5 其他的應(yīng)用

大豆卵磷脂可以提高果實抗病力、延長水果保鮮期。另外，在紡織業(yè)、油漆業(yè)、石油化工、橡膠皮革等行業(yè)，大豆卵磷脂也得到越來越多的應(yīng)用[8]。

3 制取方法

卵磷脂廣泛的存在于動物的體內(nèi)，如腦、肝臟，植物中，如大豆、玉米等的籽粒等。雖然卵磷脂存在廣泛，但是由于提取工藝和成本等的考慮，卵磷脂主要的來源是從大豆及大豆產(chǎn)品中提取。大豆油腳中大約含有40%～50%的磷脂，大豆磷脂中約含有16%～20%的卵磷脂[25]。大豆卵磷脂的提純方法有許多，例如，超臨界CO2萃取法、柱層析法、全溶劑法等。這些方法都能很好的將卵磷脂與腦磷脂等其他大豆磷脂分開。

3.1 柱層析法

柱層析的原理是以吸附劑為固定相，移動相中的溶質(zhì)從固定相通過時，由于它們吸附能力和解吸能力的不同，而達(dá)到分離的目的。常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁、硅藻土等。常用的洗脫液有乙醇、甲醇、氯仿、低碳醇等幾種溶劑或它們的混合物。柱層析法又可分為吸附柱層析法和離子交換柱層析法，吸附柱層析法在工業(yè)上被廣泛的應(yīng)用[26]。工藝流程一般是先用有機(jī)溶劑從油腳中提取粗磷脂，然后再利用柱層析法分離純化大豆卵磷脂。

大豆卵磷脂的提純中固定相采用較多的是硅膠和中性氧化鋁，采用硅膠柱洗脫液的分布較廣，但是不便于后期處理；采用中性氧化鋁柱則便于后期處理，并且效果較好，分離的卵磷脂純度較高[27]。氧化鋁對卵磷脂的脫色作用效果較好，提取的卵磷脂品質(zhì)高[28]。但佘佐圓利用氧化鋁柱得到的大豆卵磷脂的過氧化值不穩(wěn)定[29]。李衛(wèi)等使用硅膠作固定相，用甲醇和氯仿的混合液作洗脫液，洗脫液采用（11003d12）～（21003d11）的梯度差，進(jìn)行凹形梯度洗脫。這種方法洗脫劑用量少，僅為柱體積的5～6倍；洗脫時間短，僅為6h[30]。曹棟等利用A l2O3作固定相，用95%乙醇作洗脫劑，提取卵磷脂的純度和提取率均大于90%[31]。

采用柱層析法的提取量較小，無法滿足實際生產(chǎn)的需要。并且使用的洗脫液大多為有毒的有機(jī)溶劑，在大豆卵磷脂產(chǎn)品中形成殘留。

3.2 有機(jī)溶劑法

有機(jī)溶劑法的原理是利用大豆卵磷脂的組分在有機(jī)溶劑中的溶解度不同，將卵磷脂與其他組分分離純化，所用溶劑一般為乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、乙酸乙酯等。卵磷脂在乙醇、乙醚、氯仿等中的溶解度較大，不溶于丙酮和乙酸乙酯[26]。工藝流程一般是先用丙酮把大豆油腳中的油先除去，再用乙醇把卵磷脂提取出來。有機(jī)溶劑提取法可以使用單一溶劑或混合溶劑提取，選擇的有機(jī)溶劑必須對目標(biāo)產(chǎn)物具有良好的溶解性和選擇性，同時要控制好溫度、用量、濃度等[32]。

在對卵磷脂的提取中，李衛(wèi)等使用了單一溶劑的方法，利用乙醇對卵磷脂進(jìn)行了精制[33]。提取條件是：p H=10.5、溫度空溫、乙醇濃度0.85kg/L，提取時間20min。關(guān)潤伶等用丙酮和乙醇混合溶劑法對油腳進(jìn)行提取[34]，提取條件是：丙酮脫油溫度45℃，脫油時間60min，乙醇純化溫度70℃，提取純化時間60min以內(nèi)，粉狀活性碳吸附，提取到的卵磷脂純度為82%。方嘉堅在使用有機(jī)溶劑丙酮、乙醇的同時加入了無機(jī)鹽氧化鋁，并使用活性炭進(jìn)行吸附[35]。對濃縮大豆磷脂的分離純化，得到了符合口服標(biāo)準(zhǔn)的大豆卵磷脂。無機(jī)鹽的加入有效的提高了大豆卵磷脂的純度。

溶劑法成本低、生產(chǎn)自動化、生產(chǎn)能力大、周期短、便于回收利用，在傳統(tǒng)的卵磷脂生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用。但是產(chǎn)品中容易形成有機(jī)溶劑的殘留，并且純度不高。

3.3 超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取法是以CO2為抽提劑的萃取方法，原理主要是超臨界狀態(tài)的CO2能夠溶解其他物質(zhì)，而磷脂在超臨界CO2中不能溶解，需要加入乙醇作為夾帶劑，才能從大豆磷脂中將卵磷脂提取出來。影響萃取因素依次為乙醇添加量>萃取溫度>萃取時間>萃取壓力[36]。

利用超臨界CO2萃取法提取大豆粉末磷脂中的大豆卵磷脂，曹棟的研究表明[37]，在溫度40～60℃，壓力15～25M Pa，乙醇體積分?jǐn)?shù)2%～20%的條件下，較低的溫度、較高的壓力和較高的乙醇濃度有利于提高卵磷脂的提取率。曾虹燕等，在壓力25M Pa，溫度50℃，CO2流量30kg/h,萃取時間150min，夾帶劑乙醇流量3kg/h的條件下，應(yīng)用超臨界CO2萃取法從大豆中直接提取了大豆油和純度為95.98%的大豆磷脂，提取率分別是15.72%和19.54%[38]。楊文梅優(yōu)化了超臨界二氧化碳法提取豆粕中卵磷脂的工藝，確定了最佳萃取條件是壓力35M Pa，溫度40℃，乙醇添加量25%，乙醇濃度9%，卵磷脂的提取率可達(dá)3.61m g/g，純度可達(dá)33.6%。楊文梅優(yōu)化的萃取條件與曹棟的研究萃取規(guī)律基本一致[39]。超臨界CO2萃取法程序簡單、設(shè)備單一、成本低、提取量大、提取率高、純度高，適合工業(yè)生產(chǎn)。并且CO2可以重復(fù)利用，不使用其他有機(jī)溶劑，對產(chǎn)品的品質(zhì)不會造成影響。

4 展望

隨著對卵磷脂研究的深入和人們生活水平的提高，大豆卵磷脂將越來越受到人們的重視和應(yīng)用。大豆卵磷脂是非常好的天然乳化劑和表面活性劑，無毒、無刺激、容易降解，并且具有多種功效，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、飼料加工。卵磷脂的大范圍應(yīng)用，帶動了卵磷脂生產(chǎn)企業(yè)的快速發(fā)展。目前，世界上最大的專業(yè)卵磷脂生產(chǎn)廠家是德國d e g u s s a公司，我國在黑龍江、吉林、浙江、北京、上海等省區(qū)也有許多生產(chǎn)企業(yè)，其中上海鶴善實業(yè)有限公司是較大的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。伴隨著卵磷脂提取技術(shù)和產(chǎn)品純度的不斷調(diào)高，將會有廣闊的應(yīng)用前景。

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