卵泡中卵磷脂提取技術(shù)的研究

葉夢(mèng)迪，唐宏剛，肖朝耿，楊慧娟，諶 迪，陳黎洪

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品科學(xué)研究所，浙江 杭州 310021)

卵磷脂，主要指磷脂酰膽堿(PC)成分[1-2]，與蛋白質(zhì)、維生素并列，被譽(yù)為“第三營(yíng)養(yǎng)素”[3]，廣泛存在于蛋黃、內(nèi)臟、腦髓、大豆等動(dòng)植物體內(nèi)[4-5]。蛋黃卵磷脂與大豆卵磷脂相比，無(wú)論在含量還是氧化穩(wěn)定性方便都更具有優(yōu)勢(shì)[6-8]。蛋黃卵磷脂因具有乳化、分散、消泡及黏附等優(yōu)良特性和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[9]，被廣泛應(yīng)用于食品加工、醫(yī)療保健、日用化工等領(lǐng)域[10]。

淘汰蛋雞屠宰后遺留在腹中的蛋黃稱為卵泡，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，卵泡的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與普通蛋黃無(wú)差異，且乳化性能優(yōu)于普通蛋黃[11]。卵泡中含有30%～34%的脂肪成分，可以提供生命機(jī)體所需的磷脂、多不飽和脂肪酸、類甾醇等物質(zhì)[12-13]。目前還沒(méi)有十分合理的卵泡回收機(jī)制與深加工技術(shù)，禽蛋產(chǎn)業(yè)中浪費(fèi)的卵泡數(shù)量巨大，使得卵泡市場(chǎng)價(jià)格低廉。但是卵泡在營(yíng)養(yǎng)上有其獨(dú)特之處，同時(shí)對(duì)于蛋黃卵磷脂的需求量逐年增大，探究卵泡中卵磷脂的高效提取技術(shù)對(duì)于推動(dòng)畜禽業(yè)的發(fā)展具有積極的作用。本實(shí)驗(yàn)以淘汰蛋雞副產(chǎn)物卵泡為原料，利用溶劑萃取法提取其中的卵磷脂，為蛋雞副產(chǎn)物的高值化利用及蛋黃卵磷脂的提取提供一定的思路和途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞卵泡，購(gòu)于超市，置于真空冷凍干燥機(jī)中凍干，粉碎后放入-18 ℃?zhèn)溆谩?/p>

乙醇、丙酮、鉬酸鈉、硫酸、硫酸聯(lián)氨、氫氧化鉀、鹽酸、磷酸二氫鉀等試劑，均為分析純。

HR2850型攪拌機(jī)(PHILIPS公司)；ALB-224分析天平(德國(guó)賽多利斯股份公司)；Scientz-18N冷凍干燥機(jī)(寧波新芝凍干設(shè)備有限公司)；UV-6100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海元分析儀器有限公司)；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；MEGAFUGE 11R低溫高速離心機(jī)(美國(guó)Thermo公司)；85-2恒溫磁力攪拌器(江蘇金壇江南儀器廠)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 卵磷脂的提取步驟

準(zhǔn)確稱取一定量的卵泡，加入4倍體積的丙酮，置于磁力攪拌器上冰浴攪拌后，真空抽濾，濾渣中加入一定體積的乙醇，恒溫磁力攪拌一定時(shí)間后，以4 800 r·min-1轉(zhuǎn)速離心20 min，收集濾液，將濾渣與乙醇溶液混合，重復(fù)上述操作，合并濾液在4 ℃冰箱中放置12 h除雜，在4 ℃真空抽濾，將獲得的濾液低溫濃縮獲得卵磷脂。

1.2.2 測(cè)定方法

卵磷脂含量測(cè)定參照《GB/T5537—2008糧油檢驗(yàn) 磷脂含量》。其中得率計(jì)算方式參考肖文婷[3]的方法，提取率計(jì)算方式參考周婧[14]的方法。

1.2.3 單因素試驗(yàn)

分別以丙酮溶解時(shí)間、乙醇濃度、提取時(shí)間、提取溫度、料液比為因素，每個(gè)因素取5個(gè)水平，單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)為：丙酮溶解時(shí)間(0、15、30、45、60 min)、乙醇濃度(80、85、90、95、100%)、提取時(shí)間(10、20、30、40、50 min)、提取溫度(25、30、35、40、45 ℃)、料液比(1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶12)，以卵磷脂的得率與提取率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)改變一個(gè)因素固定其他條件，比較確定各個(gè)因素較佳的提取范圍。

1.2.4 正交試驗(yàn)

卵泡中提取卵磷脂，乙醇萃取過(guò)程尤為重要，考慮到多因素對(duì)于提取過(guò)程的綜合影響，在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取提取溫度(A)、提取時(shí)間(B)、料液比(C)及乙醇濃度(D)4個(gè)因素作為研究對(duì)象，以得率和提取率為考察指標(biāo)，采用L9(34)正交試驗(yàn)分析法確定卵磷脂提取的最佳條件。試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 丙酮浸提時(shí)間對(duì)卵磷脂提取效果的影響

根據(jù)卵磷脂不溶于丙酮，而溶于乙醇的原理[15-16]，采用丙酮除雜-乙醇萃取聯(lián)用手段來(lái)提高卵磷脂的提取效果。由圖1所示，卵磷脂的得率與提取率隨著丙酮浸提時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，未采用丙酮浸提的所得數(shù)據(jù)最佳。在周婧[14]的高純度蛋黃卵磷脂的制備工藝研究中也出現(xiàn)了類似的結(jié)果。因此在乙醇提取卵磷脂之前不適宜用丙酮對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。

2.1.2 乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)卵磷脂提取效果的影響

實(shí)驗(yàn)采用一系列不同濃度的乙醇對(duì)卵泡中的卵磷脂進(jìn)行萃取，固定料液比為1∶6，提取溫度30 ℃，提取時(shí)間20 min，比較不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)卵磷脂得率和提取率的影響。由圖2可知，在實(shí)驗(yàn)取值范圍內(nèi)，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加，卵磷脂的得率和提取率不斷上升，當(dāng)乙醇濃度為95%時(shí)，提取率高達(dá)85.72%。卵磷脂不易溶于水，而易溶于乙醇溶劑中[17]，隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)有規(guī)律的增加，萃取劑的性質(zhì)與卵磷脂越來(lái)越相似[18]，使提取效果逐漸提高。卵磷脂為親水親油性物質(zhì)，溶劑中含有適當(dāng)?shù)乃钟欣诼蚜字娜艹鯷19-20]，所以當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)為100%時(shí)，造成卵磷脂的得率與提取率略有下降。綜合考慮提取率及成本問(wèn)題，在實(shí)際操作中選用體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇最為合適。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平表Table 1 Factors of orthogonal test design table

圖1 不同丙酮溶解時(shí)間對(duì)卵磷脂提取效果的影響Fig.1 Effects of different acetone solution time on the extraction efficiency of lecithin

圖2 不同乙醇體積分?jǐn)?shù)對(duì)卵磷脂提取效果的影響Fig.2 Effects of different ethanol concentration on the extraction efficiency of lecithin

2.1.3 提取時(shí)間對(duì)卵磷脂提取效果的影響

根據(jù)前人對(duì)卵磷脂提取工藝的研究[21-22]，實(shí)驗(yàn)選擇提取時(shí)間區(qū)間為10～50 min，其他條件不變，由圖3可知，當(dāng)提取時(shí)間為0～30 min時(shí)，得率和提取率隨著時(shí)間延長(zhǎng)而不斷上升，當(dāng)時(shí)間超過(guò)30 min時(shí)，逐漸下降。這可能是由于卵泡顆粒內(nèi)部溶質(zhì)的擴(kuò)散需要一定的時(shí)間[18]，當(dāng)擴(kuò)散趨于平衡時(shí)，得率和提取率達(dá)到最高水平，分別為21%和84%，而后隨著時(shí)間的增加，乙醇萃取出的卵磷脂逐漸被氧化，使有效成分分解[23]，造成提取時(shí)雜質(zhì)增多。從改善卵磷脂質(zhì)量，提高提取效率等方面考慮，選取乙醇提取時(shí)間20 min為理想用時(shí)。

2.1.4 提取溫度對(duì)卵磷脂提取效果的影響

由于卵磷脂不耐高溫，溫度過(guò)高時(shí)磷脂中的不飽和脂肪酸極易氧化[24-25]，從而失去生物活性，實(shí)驗(yàn)選取25～45 ℃對(duì)最適提取溫度進(jìn)行探討。由圖4可知，隨著提取溫度的升高，得率與提取率均呈現(xiàn)先顯著上升后緩慢下降的趨勢(shì)。當(dāng)提取溫度為30 ℃時(shí)，卵磷脂的得率和提取率均達(dá)到最高點(diǎn)，分別為18.9%和74.75%。這可能是由于卵磷脂是熱敏性物質(zhì)[26]，溫度的改變對(duì)產(chǎn)品提取效率影響較為明顯，并非溫度越高越好，溫度過(guò)高時(shí)卵磷脂極易發(fā)生氧化分解。綜上所述，選擇30 ℃作為卵磷脂提取的最佳溫度。

圖3 不同提取時(shí)間對(duì)卵磷脂提取效果的影響Fig.3 Effects of different extration time on the extraction efficiency of lecithin

圖4 不同提取溫度對(duì)卵磷脂提取效果的影響Fig.4 Effects of different extraction temperture on the extraction efficiency of lecithin

2.1.5 料液比對(duì)卵磷脂提取效果的影響

在乙醇體積分?jǐn)?shù)95%、提取溫度25 ℃、提取時(shí)間30 min的條件下考察不同料液比對(duì)卵磷脂提取效果的影響，結(jié)果表明料液比對(duì)卵磷脂的得率和提取率有著顯著的影響。圖5顯示乙醇用量越高，卵磷脂提取效果越好。乙醇用量由4倍增加到10倍時(shí)，卵磷脂的得率與提取率急劇上升，而再增加2倍時(shí)，變化緩慢。結(jié)合得率與提取率的變化趨勢(shì)，并考慮生產(chǎn)成本問(wèn)題，采用料液比1∶10提取卵磷脂最佳。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)卵磷脂提取單因素試驗(yàn)所得結(jié)果，選用L9(34)正交試驗(yàn)研究提取時(shí)間、提取溫度、料液比、乙醇濃度4個(gè)因素對(duì)提取效果的綜合影響作用(表2)。

由表2可知，4個(gè)因素對(duì)卵磷脂的提取效果有不同程度的影響。以卵磷脂得率為考察指標(biāo)的最佳提取工藝是A1B3C3D3，其中料液比影響最大，提取溫度影響最小。影響卵磷脂提取率因素的主次順序?yàn)橐掖紳舛?料液比>提取時(shí)間>提取溫度。以提取率為考察指標(biāo)的最佳組合是A3B3C3D2。根據(jù)各因素對(duì)卵磷脂得率和提取率的影響大小，提取溫度對(duì)兩個(gè)指標(biāo)的影響都很小，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇25℃作為最佳溫度。而乙醇濃度對(duì)提取率的影響要大于得率，所以選擇95%濃度的乙醇提取卵磷脂為最佳。綜合考慮所選4個(gè)因素對(duì)卵磷脂提取效果的影響，最佳工藝組合為A1B3C3D2，即提取溫度25 ℃、提取時(shí)間25 min、料液比1∶12、乙醇體積分?jǐn)?shù)95%。但是最佳組合并未出現(xiàn)在正交表中，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果制備所得卵磷脂的得率和提取率分別達(dá)到45.35%和90.14%，均明顯高于正交試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，說(shuō)明該正交優(yōu)化試驗(yàn)所得最佳工藝組合可以有效提高卵磷脂的提取效果。

圖5 不同料液比對(duì)卵磷脂提取效果的影響Fig.5 Effects of different solid-liquid ratio on the extraction efficiency of lecithin

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析Table 2 L9 (34) orthogonal table statistical analysis of extraction of lecithin

3 結(jié)論

淘汰蛋雞屠宰后，遺留在腹中的卵泡數(shù)量很大，絕大部分沒(méi)有得到高效的利用，造成副產(chǎn)物資源的大量浪費(fèi)。但卵泡營(yíng)養(yǎng)成分全面，具有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。本研究利用食用級(jí)溶劑萃取技術(shù)提取卵泡中的卵磷脂，從優(yōu)化結(jié)果上看，以95%食用乙醇為提取劑，固定料液比1∶12，在25 ℃下提取25 min，可以得到高純度的蛋黃卵磷脂，提取率可達(dá)90.14%。該項(xiàng)工藝可以提高卵泡的利用率及附加值，有效促進(jìn)蛋雞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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