大豆磷脂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

■聶留俊 王曉曉 萬乃寶 張 偉 孫作為

(山東和實集團，山東青島 266061)

大豆磷脂作為大豆油精煉過程中的重要副產(chǎn)物，因其具有諸多生理活性和較高營養(yǎng)價值，越來越受到人們的關注和研究。磷脂是生物體內(nèi)生物膜的基本組成成分，起代謝和結構形成作用，對促進脂肪新陳代謝，改善大腦機能，預防心腦血管疾病、老年癡呆癥等都有功效，又因其是一種性能良好、純天然安全表面活性劑，被廣泛應用于食品、飼料、醫(yī)藥等行業(yè)。

隨著我國大豆油加工企業(yè)的飛速發(fā)展，天然大豆磷脂的資源十分豐富，但由于國內(nèi)油廠混合油過濾差、油腳脫色不穩(wěn)定、生產(chǎn)設備和技術落后等原因，我國的濃縮磷脂及其產(chǎn)品質(zhì)量偏差，大多數(shù)為低檔次飼料級磷脂產(chǎn)品。

目前，大豆磷脂的產(chǎn)品主要有濃縮磷脂、粉末磷脂(脫油磷脂)、卵磷脂、改性磷脂等，本文主要介紹濃縮磷脂、粉末磷脂、卵磷脂及羥基化磷脂的研究狀況。

1 大豆?jié)饪s磷脂現(xiàn)狀

1.1 大豆?jié)饪s磷脂簡述

在幾種常見的大豆磷脂中，產(chǎn)量最大的品種是大豆?jié)饪s磷脂，約占磷脂總產(chǎn)量的80%。大豆?jié)饪s磷脂是大豆油水化脫膠過程中副產(chǎn)品——水化油腳，經(jīng)脫水、脫色、脫雜制成。因其價格低廉、乳化性較好，濃縮磷脂被廣泛應用。大豆?jié)饪s磷脂含有60%以上的磷脂，其產(chǎn)品指標如表1所示。

大豆磷脂主要有磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙酸胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰絲氨酸(PS)等，其組成成分含量如表2所示。

1.2 濃縮磷脂生產(chǎn)工藝的研究

目前國內(nèi)磷脂廠采用的大豆?jié)饪s磷脂的加工工藝如圖1所示。

表1 大豆?jié)饪s磷脂的理化指標

表2 大豆磷脂的主要組成成分

圖1 大豆?jié)饪s磷脂的生產(chǎn)工藝流程

從離心機分離出來的水化油腳溫度75～85℃，進入調(diào)質(zhì)罐進行均質(zhì)，然后由變頻螺桿泵給每臺薄膜蒸發(fā)器單獨喂料，薄膜蒸發(fā)器出料的磷脂溫度為100～105℃，出料溫度由自控閥控制。為防止高溫磷脂顏色加深，選用U型冷卻器進行冷卻磷脂到50～60℃，進入儲罐儲存或灌裝。

李桂華等(2002)采用水化油腳薄膜蒸發(fā)脫水，然后脫色，再進行薄膜蒸發(fā)脫水的工藝生產(chǎn)出脫色大豆?jié)饪s磷脂。其工藝流程如圖2所示。

圖2 脫色大豆磷脂工藝流程

離心機分離出的水化油腳含水量40%～45%左右，在真空壓力為0.09 MPa、出口溫度為70～90℃的條件下，經(jīng)I薄膜蒸發(fā)器真空脫水濃縮到含水量10%左右；脫水后的油腳在脫色罐中先后加入油腳量的2%～4%的雙氧水和過氧化苯甲酰，分別脫去褐色和紅色;脫色油腳再經(jīng)II薄膜蒸發(fā)器真空脫水到1%，即為脫色大豆磷脂。如果不需要脫色的磷脂，可以直接雙脫水。

該生產(chǎn)工藝特點：一方面縮短了脫水時間，另一方面根據(jù)生產(chǎn)需要生產(chǎn)出脫色或不脫色的濃縮磷脂。

胡興中(2007)介紹一種大豆?jié)饪s磷脂新工藝。其生產(chǎn)工藝流程如圖3所示。

該工藝根據(jù)油腳含油量來選擇加入大豆油或粗制混合脂肪酸流化劑，使產(chǎn)品在20℃保持流動性，并可以控制產(chǎn)品固化；添加脫水劑，可以縮短脫水時間50%～70%；加入脫臭工序，脫除產(chǎn)品中的揮發(fā)物和微量漂白劑，使產(chǎn)品保持豆香味。

另外，隨著膜分離技術在食品中的應用越來越多，膜分離技術生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆?jié)饪s磷脂的工藝越來越受到關注。汪勇等(2007)采用無機陶瓷膜微濾工藝制得含雜量低的食品級濃縮磷脂。在微濾壓力0.15 MPa、溫度50℃、料液比1∶4、膜孔徑1.2 μm條件下過濾磷脂溶液，一次微濾得率為82.3%，二次微濾濃縮磷脂得率達到92.5%。

劉方波等(2008)采用無機膜過濾制取高質(zhì)量濃縮磷脂。其生產(chǎn)工藝流程如圖4所示。

圖3 大豆?jié)饪s磷脂新工藝

圖4 無機膜制取高質(zhì)量濃縮磷脂流程

粗濃縮磷脂在料液比為6∶1、溫度為50℃、膜孔徑為0.20 μm、物料流速3 m/s條件下，并采用錯流過濾方式，生產(chǎn)出食品級濃縮磷脂，丙酮不溶物含量達到60%以上，乙醚不溶物含量控制在0.05%以下，產(chǎn)品透明度好。

2 粉末磷脂及磷脂酰膽堿（PC）的研究現(xiàn)狀

粉末磷脂是大豆?jié)饪s磷脂脫除中性油后得到的含油小于1%的磷脂產(chǎn)品。大豆粉末磷脂為淺黃色粉末狀固體，嗅之有豆的腥味。大豆粉末磷脂的理化指標如表3所示。

表3 大豆粉末磷脂的理化指標

磷脂酰膽堿(PC)又叫卵磷脂，廣泛存在于動植物體內(nèi)，在動物的腦、腎上腺及細胞中含量較多。純凈PC是一種白色蠟狀固體，極易吸濕，吸濕后又軟又黏，具有旋光性，易溶于甲醇、乙醇等溶劑中，不溶于丙酮及乙酸甲酯。

目前，大豆粉末磷脂和磷脂酰膽堿的制備方法主要有溶劑萃取法、超臨界萃取法和膜分離法等。

2.1 溶劑萃取法

溶劑萃取法是指利用一種物質(zhì)不溶或微溶于溶劑而另一種物質(zhì)溶于該溶劑，從而將其分離的一種方法。油脂易溶于丙酮，磷脂不溶于丙酮的性質(zhì)，可將大豆?jié)饪s磷脂經(jīng)脫油除雜，再經(jīng)干燥制取成大豆粉末磷脂；磷脂酰膽堿易溶于乙醇，而大豆磷脂不溶于乙醇，從而將磷脂酰膽堿從大豆磷脂中分離。

李桂華等(2002)以丙酮為溶劑萃取大豆?jié)饪s磷脂：料液比為1∶12～18，丙酮不溶物在真空、60℃條件下干燥2 h，可得到丙酮不溶物大于95%以上粉末磷脂，產(chǎn)品不僅質(zhì)量達到了國內(nèi)外指標的要求，而且還具有良好的親水性能。

胡小中等(2005)以大豆?jié)饪s磷脂為原料，以丙酮萃取法制取大豆粉末磷脂。最佳工藝條件為：萃取溫度20℃、萃取時間20 min、萃取次數(shù)3次、物料容積比1∶11，得到的產(chǎn)品中丙酮不溶物的含量可達到95%以上，最高可達98%。

王成濤(2010)利用冷凍結晶法萃取磷脂酰膽堿，最佳工藝條件為：料液比1∶8(w/v)、冷凍時間6 h、冷凍溫度-12℃、乙醇濃度97.5%，測得磷酯酰膽堿的純度是72.5%，得率69.2%。

另外，在溶劑萃取過程中進行超聲波輔助萃取效果明顯。張秀青等(2006)提出超聲波輔助均質(zhì)萃取新技術，優(yōu)化條件為：萃取次數(shù)5次，萃取溫度0℃，濃縮磷脂與丙酮之比為1∶12，超聲波輔助剪切轉(zhuǎn)速5 000 r/min，產(chǎn)品丙酮不溶物達98%以上。

王成濤(2010)利用超聲波輔助乙醇萃取磷酯酰膽堿。工藝為：萃取溫度30℃、料液比1∶6(w/v)、乙醇濃度95%、萃取時間10 min，在此條件下進行驗證實驗，測得磷酯酰膽堿純度為51.8%，磷脂酰膽堿得率為52.5%。

溶劑法的優(yōu)點是工藝較簡單，產(chǎn)率較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。但其溶劑消耗大，消耗能量高，應該逐漸被替代。

2.2 超臨界萃取

超臨界CO2技術是近年發(fā)展起來的一種新型綠色的高效萃取技術，極為適合處理熱敏性的物質(zhì)，可制得高品質(zhì)的粉末磷脂和磷脂酰膽堿。超臨界CO2萃取過程的原理是利用超臨界CO2的溶解能力與其密度的關系，即利用壓力和溫度對超臨界CO2溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界CO2流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。

G.Began等(1997)研究了超臨界二氧化碳萃取技術制備粉末磷脂，再以粉末磷脂為原料乙醇萃取法提純磷脂酰膽堿，用此方法得到了純度高達70%的磷脂酰膽堿產(chǎn)品。

呂維忠等(2007)利用超臨界二氧化碳技術脫油制備大豆粉末磷脂，其最佳工藝條件為萃取壓力50 MPa、萃取溫度50℃、萃取時間5 h，得到的大豆磷脂含量為98%。

超臨界CO2技術萃取率高，產(chǎn)品綠色環(huán)保，但其生產(chǎn)費用昂貴、生產(chǎn)技術要求高、生產(chǎn)量小，因此不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

2.3 膜分離技術

膜分離技術是用高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進行分離、分級、提純和富集的方法，主要包括反滲透、超濾、微濾擴散滲析等。

膜分離技術是近年來食用油工業(yè)研究的熱點，主要用于油脂精煉領域，膜分離技術制備粉末磷脂和磷脂酰膽堿報道很少。日本學者應用膜分離法制備高純度磷脂制品，但限于膜分離技術問題，難以提純制取高純度粉末磷脂。美國ADM公司利用超濾法成功制備粉末磷脂。

由于膜技術產(chǎn)品具有純天然性，特別適合于熱敏性天然營養(yǎng)素的提取、分離和精制，因此，膜分離技術在粉末磷脂和卵磷脂方面的應用將是一個技術的革新。

3 羥基化磷脂

羥基化是工業(yè)上常采用的一種重要磷脂化學改性方法。羥基化是在乳酸或其他酸的作用下，磷脂與過氧化氫作用，磷脂中不飽和脂肪酸的碳碳雙鍵接上羥基的改性方法。

羥基化磷脂的生產(chǎn)工藝：在大豆?jié)饪s磷脂中，加入乳酸(濃度為75%)和過氧化氫(濃度為30%)，于50℃混合攪拌約1 h，然后真空干燥，使水分降至1%以下，若需要絕對中性產(chǎn)品，須在蒸發(fā)前用10%的NaOH溶液中和。

李桂華等(2002)對大豆?jié)饪s磷脂進行了羥基化改性，結果表明：經(jīng)過羥基化改性，磷脂的半價值時間變長、碘值降低、親水性能有了較大的提高。且羥基化程度不同，磷脂的碘值和親水性能均有變化，從而可以通過測定磷脂的碘值來推測改性后磷脂的羥基化程度和乳化性能。

羥基化磷脂的碘值降低10%～25%，具有較好的水分散性和O/W乳化特性；隨碘值降低率增加，其乳化性下降，而親水性增強。一般羥基化磷脂的指標為：碘值降低率為10%～25%，pH值為6.5～7.5，HLB（油水平衡指數(shù)）值為9～10。

羥基化磷脂的水分散性和O/W乳化性較改性前有極大的改善，但由于過氧化氫易導致產(chǎn)品的過氧化值升高，且產(chǎn)品有肥皂味，從而使羥基化磷脂主要應用在化妝品、皮革、涂料等工業(yè)分散劑和乳化劑中使用。

4 結束語

隨著國內(nèi)大豆油廠的加工能力逐漸增大，磷脂加工的原料水化油腳資源相當豐富，而國內(nèi)對大豆磷脂的深加工技術還遠遠落后于國外的技術水平。目前，磷脂越來越受到國內(nèi)科研人員及生產(chǎn)廠家的青睞，磷脂產(chǎn)品技術的研發(fā)和生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新將會使國內(nèi)磷脂產(chǎn)業(yè)進入一個快速發(fā)展的階段。

（參考文獻26篇，刊略，需者可函索）