氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂的工藝研究

王 磊，高正松，萬 輝，管國鋒，*

（1.南京工業(yè)大學化學化工學院，江蘇南京210009；2.南京威爾化工有限公司，江蘇南京210009）

天然磷脂是動植物細胞膜、核膜、質體膜的基本成分，是生命體的物質基礎。大豆磷脂由大豆油生產過程中毛油水化脫膠時的副產物經進一步脫水、純化處理而得[1]，是天然磷脂最主要的來源之一。大豆磷脂中含有磷脂酰膽堿（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）和磷脂酸（PA）等組分，其中磷脂酰膽堿又稱卵磷脂，是一種含磷酸的類脂類物質，具有特殊的生理活性，并且具有親油的脂肪?；菢O性端和親水的磷酸脂酯基、膽堿基極性端，是一種性能優(yōu)越的表面活性劑，廣泛應用于食品、化妝品、醫(yī)藥等領域[2]。目前用于大豆卵磷脂的提純方法主要有溶劑萃取法[3-4]、吸附法[5-6]、超臨界流體萃取法[7-8]、柱層析法[9-10]等。溶劑萃取法和吸附法一般用于大豆磷脂的粗提，溶劑萃取法得到PC的純度在50%左右[3-4]，而吸附法獲得的PC純度可達70%以上[5-6]；超臨界流體萃取所得產品的PC純度較溶劑萃取有較大的提高，但設備投資昂貴；柱層析法是目前獲得高純度PC較為有效的方法，通過調節(jié)洗脫劑的配比、洗脫速率，可將磷脂各組分盡可能分離，但存在溶劑用量大、生產量小等不足。在柱層析操作前增加吸附提純步驟，能顯著降低溶劑用量和生產成本。雖然有研究者用氧化鋁對大豆磷脂進行脫色[5]，或用氧化鋁柱層析法分離大豆磷脂中的磷脂酰膽堿[9]，但是尚未有研究者對氧化鋁吸附法提純大豆磷脂酰膽堿的工藝進行詳細研究。本文以溶劑粗提后的大豆卵磷脂粗品為原料，選用氧化鋁為吸附劑，系統(tǒng)考察了氧化鋁用量、乙醇用量、吸附時間和吸附溫度等因素對PC純度及回收率的影響，得到吸附操作的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆磷脂 鹽城村一有限公司，丙酮不溶物≥60%，含PC 15%左右；大豆磷脂酰膽堿標準品 美國Sigma公司，純度≥99.0%；中性氧化鋁（100～200目）上海陸都化學試劑廠；無水乙醇 無錫市亞盛化工有限公司，分析純；丙酮 上海凌峰化學試劑有限公司，分析純；正己烷、異丙醇 上海凌峰化學試劑有限公司，均為色譜純。

RE-2000A型旋轉蒸發(fā)儀 鞏義市英峪高科技儀器廠；Agilent 1100型司高效液相色譜儀 安捷倫科技有限公司；DZF-6050型真空干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司。

1.2 大豆磷脂溶劑粗提

稱取適量的大豆磷脂于1L的三口燒瓶中，加入一定量的丙酮，于45℃恒溫水浴中攪拌脫油30min，過濾移除含油丙酮液，重復三次。然后加入適量無水乙醇進行抽提，30min后將上層溶有磷脂的乙醇溶液旋蒸除去乙醇，重復兩次。將蒸得的固體磷脂真空干燥，得到大豆卵磷脂粗品，高效液相色譜測得PC純度為37.52%，分析方法如1.4所示。

1.3 氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂

稱取大豆卵磷脂粗品適量，放入250mL三口燒瓶中，加入一定量的無水乙醇，攪拌使其完全溶解，再加入一定量的氧化鋁進行吸附。吸附結束后進行過濾，所得濾液進行旋蒸得到固態(tài)磷脂，再進行真空干燥得到卵磷脂樣品，精確稱重以計算PC的回收率，最后測定PC純度。PC的回收率計算公式為：

PC回收率（%）=（提純后樣品PC純度×提純后樣品質量）/（提純前樣品PC純度×提純前樣品質量）×100

1.4 分析方法

PC純度測定采用HPLC法，色譜條件：AT LICHROM SiO2色譜柱（4.6mm×250mm，5μm），柱溫為30℃，流動相為V（異丙醇）∶V（正己烷）∶V（水）=4∶0.25∶1，檢測波長206nm，流速1mL/min，進樣量為10μL。

1.5 正交實驗

對大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比，大豆卵磷脂粗樣品與無水乙醇配比、吸附時間、吸附溫度四個因素進行正交實驗設計，因素水平表見表1。

2 結果與討論

2.1 氧化鋁用量對PC純度和回收率的影響

圖1 氧化鋁用量對PC純度和回收率的影響Fig.1 Influence of alumina amount on purity and recovery of PC

在大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比為1∶30（m/V）、吸附時間60min、吸附溫度30℃的條件下，考察不同氧化鋁用量對PC純度和回收率的影響如圖1所示。由圖1可知，隨著氧化鋁用量的增加，PC的純度不斷提高，當大豆卵磷脂粗品和氧化鋁質量比為1∶5時達到最大。繼續(xù)增加氧化鋁用量，PC純度變化不大。PC的回收率隨氧化鋁用量的增加先緩慢增加而后逐漸遞減。根據文獻報道，氧化鋁對PE的選擇吸附性較強[5]。當氧化鋁加入量較少時，氧化鋁會優(yōu)先選擇吸附大豆卵磷脂粗品中的PE，使得PC純度和回收率均提高；但是當氧化鋁加入量較多時，大部分PE已被吸附，氧化鋁的繼續(xù)加入會對PC進行吸附，導致吸附選擇性和回收率降低，同時PC的純度不再增加，從而造成PC的損失。因此，選擇大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶5。

2.2 無水乙醇用量對PC純度和回收率的影響

在大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶4、吸附時間60min、吸附溫度30℃的條件下，考察無水乙醇用量對PC純度和回收率的影響如圖2所示。由圖2可知，當大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比（m/v）從1∶15變化到1∶75時，PC純度從62%降低到60%左右，變化不大；而無水乙醇用量對PC回收率影響較大，當大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比（m/v）從1∶15變化到1∶60時，PC回收率迅速提高，繼續(xù)增加無水乙醇用量，PC回收率提高不明顯。因此，選擇大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比（m/v）為1∶60。

圖2 無水乙醇用量對PC純度和回收率的影響Fig.2 Influence of andydrous alcohol amount on purity and recovery of PC

2.3 吸附時間對PC純度和回收率的影響

圖3 吸附時間對PC純度和回收率的影響Fig.3 Influence of adsorption time on purity and recovery of PC

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

在大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶4，大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比為1∶60（m/V），吸附溫度30℃條件下，考察吸附時間對PC純度和回收率的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著吸附時間的延長，PC純度和回收率均先增加后減小，在60min時達到最大值。說明當吸附時間較短時，氧化鋁對PE等雜質優(yōu)先吸附，當氧化鋁對PE等雜質的吸附達到平衡后，轉而吸附PC，造成吸附選擇性降低。因此，選擇最佳吸附時間為60min。

2.4 吸附溫度對PC純度和回收率的影響

在大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶4、大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比為1∶60（m/V）、吸附時間60min條件下，考察吸附溫度對PC純度和回收率的影響如圖4所示。由圖4可知，隨著吸附溫度的增加，PC純度和PC回收率都先增加后減小，吸附溫度為30℃時達到最大。因此，選擇最佳吸附溫度為30℃。

圖4 吸附溫度對PC純度和回收率的影響Fig.4 Influence of adsorption temperature on purity and recovery of PC

2.5 正交實驗

表2 正交實驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment

為了對氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂實驗的工藝條件進行綜合優(yōu)化，選用正交表L9（34）進行正交實驗，正交實驗結果見表2。

由表2可以看出，氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂工藝中，各因素對PC純度影響的主次關系為：A＞D＞C＞B，較優(yōu)的工藝條件為A3B2C3D2；而對PC回收率影響的主次關系為：B＞D＞C＞A，較優(yōu)的工藝條件為A1B2C3D1。根據上述結果可逐步確定最佳工藝條件：無水乙醇的用量及吸附時間兩因素對于PC純度和回收率的最優(yōu)工藝條件是一致的，即B2C3。氧化鋁的用量對PC純度是最大的影響因素，而其對PC回收率的影響較小，故選擇最優(yōu)的氧化鋁用量為A3。雖然D1時，PC的回收率最高，但此時PC純度最低，因此根據吸附溫度對PC純度的影響，首先排除D1，再考慮對PC回收率的影響，選擇D2為最優(yōu)吸附溫度。綜上，氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂最佳工藝條件為：大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶5，大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比為1∶60（m/v），吸附時間60min，吸附溫度30℃。

在確定的最佳工藝條件下進行了3次平行實驗，實驗結果見表3。由表3可以看出，在最優(yōu)的工藝條件下，PC純度為70.23%，PC回收率為83.07%。

表3 平行實驗結果Table 3 Results of parallel experiment

3 結論

3.1 采用氧化鋁吸附法提純大豆卵磷脂，PC純度從37.52%提高到70.23%，說明氧化鋁吸附提純效果較好，可作為柱層析操作的預處理工藝。

3.2 確定了氧化鋁吸附提純大豆卵磷脂的最佳工藝條件為：大豆卵磷脂粗品與氧化鋁質量比為1∶5，大豆卵磷脂粗品與無水乙醇配比為1∶60（m/V），吸附時間60min，吸附溫度30℃，在此最佳條件下，PC純度為70.23%，PC回收率為83.07%。

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