氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂的工艺研究

王 磊，高正松，万 辉，管国锋，*

（1.南京工业大学化学化工学院，江苏南京210009；2.南京威尔化工有限公司，江苏南京210009）

天然磷脂是动植物细胞膜、核膜、质体膜的基本成分，是生命体的物质基础。大豆磷脂由大豆油生产过程中毛油水化脱胶时的副产物经进一步脱水、纯化处理而得[1]，是天然磷脂最主要的来源之一。大豆磷脂中含有磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）和磷脂酸（PA）等组分，其中磷脂酰胆碱又称卵磷脂，是一种含磷酸的类脂类物质，具有特殊的生理活性，并且具有亲油的脂肪酰基非极性端和亲水的磷酸脂酯基、胆碱基极性端，是一种性能优越的表面活性剂，广泛应用于食品、化妆品、医药等领域[2]。目前用于大豆卵磷脂的提纯方法主要有溶剂萃取法[3-4]、吸附法[5-6]、超临界流体萃取法[7-8]、柱层析法[9-10]等。溶剂萃取法和吸附法一般用于大豆磷脂的粗提，溶剂萃取法得到PC的纯度在50%左右[3-4]，而吸附法获得的PC纯度可达70%以上[5-6]；超临界流体萃取所得产品的PC纯度较溶剂萃取有较大的提高，但设备投资昂贵；柱层析法是目前获得高纯度PC较为有效的方法，通过调节洗脱剂的配比、洗脱速率，可将磷脂各组分尽可能分离，但存在溶剂用量大、生产量小等不足。在柱层析操作前增加吸附提纯步骤，能显著降低溶剂用量和生产成本。虽然有研究者用氧化铝对大豆磷脂进行脱色[5]，或用氧化铝柱层析法分离大豆磷脂中的磷脂酰胆碱[9]，但是尚未有研究者对氧化铝吸附法提纯大豆磷脂酰胆碱的工艺进行详细研究。本文以溶剂粗提后的大豆卵磷脂粗品为原料，选用氧化铝为吸附剂，系统考察了氧化铝用量、乙醇用量、吸附时间和吸附温度等因素对PC纯度及回收率的影响，得到吸附操作的最佳工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大豆磷脂 盐城村一有限公司，丙酮不溶物≥60%，含PC 15%左右；大豆磷脂酰胆碱标准品 美国Sigma公司，纯度≥99.0%；中性氧化铝（100～200目）上海陆都化学试剂厂；无水乙醇 无锡市亚盛化工有限公司，分析纯；丙酮 上海凌峰化学试剂有限公司，分析纯；正己烷、异丙醇 上海凌峰化学试剂有限公司，均为色谱纯。

RE-2000A型旋转蒸发仪 巩义市英峪高科技仪器厂；Agilent 1100型司高效液相色谱仪 安捷伦科技有限公司；DZF-6050型真空干燥箱 上海博迅实业有限公司。

1.2 大豆磷脂溶剂粗提

称取适量的大豆磷脂于1L的三口烧瓶中，加入一定量的丙酮，于45℃恒温水浴中搅拌脱油30min，过滤移除含油丙酮液，重复三次。然后加入适量无水乙醇进行抽提，30min后将上层溶有磷脂的乙醇溶液旋蒸除去乙醇，重复两次。将蒸得的固体磷脂真空干燥，得到大豆卵磷脂粗品，高效液相色谱测得PC纯度为37.52%，分析方法如1.4所示。

1.3 氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂

称取大豆卵磷脂粗品适量，放入250mL三口烧瓶中，加入一定量的无水乙醇，搅拌使其完全溶解，再加入一定量的氧化铝进行吸附。吸附结束后进行过滤，所得滤液进行旋蒸得到固态磷脂，再进行真空干燥得到卵磷脂样品，精确称重以计算PC的回收率，最后测定PC纯度。PC的回收率计算公式为：

PC回收率（%）=（提纯后样品PC纯度×提纯后样品质量）/（提纯前样品PC纯度×提纯前样品质量）×100

1.4 分析方法

PC纯度测定采用HPLC法，色谱条件：AT LICHROM SiO2色谱柱（4.6mm×250mm，5μm），柱温为30℃，流动相为V（异丙醇）∶V（正己烷）∶V（水）=4∶0.25∶1，检测波长206nm，流速1mL/min，进样量为10μL。

1.5 正交实验

对大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比，大豆卵磷脂粗样品与无水乙醇配比、吸附时间、吸附温度四个因素进行正交实验设计，因素水平表见表1。

2 结果与讨论

2.1 氧化铝用量对PC纯度和回收率的影响

图1 氧化铝用量对PC纯度和回收率的影响Fig.1 Influence of alumina amount on purity and recovery of PC

在大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比为1∶30（m/V）、吸附时间60min、吸附温度30℃的条件下，考察不同氧化铝用量对PC纯度和回收率的影响如图1所示。由图1可知，随着氧化铝用量的增加，PC的纯度不断提高，当大豆卵磷脂粗品和氧化铝质量比为1∶5时达到最大。继续增加氧化铝用量，PC纯度变化不大。PC的回收率随氧化铝用量的增加先缓慢增加而后逐渐递减。根据文献报道，氧化铝对PE的选择吸附性较强[5]。当氧化铝加入量较少时，氧化铝会优先选择吸附大豆卵磷脂粗品中的PE，使得PC纯度和回收率均提高；但是当氧化铝加入量较多时，大部分PE已被吸附，氧化铝的继续加入会对PC进行吸附，导致吸附选择性和回收率降低，同时PC的纯度不再增加，从而造成PC的损失。因此，选择大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶5。

2.2 无水乙醇用量对PC纯度和回收率的影响

在大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶4、吸附时间60min、吸附温度30℃的条件下，考察无水乙醇用量对PC纯度和回收率的影响如图2所示。由图2可知，当大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比（m/v）从1∶15变化到1∶75时，PC纯度从62%降低到60%左右，变化不大；而无水乙醇用量对PC回收率影响较大，当大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比（m/v）从1∶15变化到1∶60时，PC回收率迅速提高，继续增加无水乙醇用量，PC回收率提高不明显。因此，选择大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比（m/v）为1∶60。

图2 无水乙醇用量对PC纯度和回收率的影响Fig.2 Influence of andydrous alcohol amount on purity and recovery of PC

2.3 吸附时间对PC纯度和回收率的影响

图3 吸附时间对PC纯度和回收率的影响Fig.3 Influence of adsorption time on purity and recovery of PC

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

在大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶4，大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比为1∶60（m/V），吸附温度30℃条件下，考察吸附时间对PC纯度和回收率的影响如图3所示。由图3可知，随着吸附时间的延长，PC纯度和回收率均先增加后减小，在60min时达到最大值。说明当吸附时间较短时，氧化铝对PE等杂质优先吸附，当氧化铝对PE等杂质的吸附达到平衡后，转而吸附PC，造成吸附选择性降低。因此，选择最佳吸附时间为60min。

2.4 吸附温度对PC纯度和回收率的影响

在大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶4、大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比为1∶60（m/V）、吸附时间60min条件下，考察吸附温度对PC纯度和回收率的影响如图4所示。由图4可知，随着吸附温度的增加，PC纯度和PC回收率都先增加后减小，吸附温度为30℃时达到最大。因此，选择最佳吸附温度为30℃。

图4 吸附温度对PC纯度和回收率的影响Fig.4 Influence of adsorption temperature on purity and recovery of PC

2.5 正交实验

表2 正交实验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment

为了对氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂实验的工艺条件进行综合优化，选用正交表L9（34）进行正交实验，正交实验结果见表2。

由表2可以看出，氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂工艺中，各因素对PC纯度影响的主次关系为：A＞D＞C＞B，较优的工艺条件为A3B2C3D2；而对PC回收率影响的主次关系为：B＞D＞C＞A，较优的工艺条件为A1B2C3D1。根据上述结果可逐步确定最佳工艺条件：无水乙醇的用量及吸附时间两因素对于PC纯度和回收率的最优工艺条件是一致的，即B2C3。氧化铝的用量对PC纯度是最大的影响因素，而其对PC回收率的影响较小，故选择最优的氧化铝用量为A3。虽然D1时，PC的回收率最高，但此时PC纯度最低，因此根据吸附温度对PC纯度的影响，首先排除D1，再考虑对PC回收率的影响，选择D2为最优吸附温度。综上，氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂最佳工艺条件为：大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶5，大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比为1∶60（m/v），吸附时间60min，吸附温度30℃。

在确定的最佳工艺条件下进行了3次平行实验，实验结果见表3。由表3可以看出，在最优的工艺条件下，PC纯度为70.23%，PC回收率为83.07%。

表3 平行实验结果Table 3 Results of parallel experiment

3 结论

3.1 采用氧化铝吸附法提纯大豆卵磷脂，PC纯度从37.52%提高到70.23%，说明氧化铝吸附提纯效果较好，可作为柱层析操作的预处理工艺。

3.2 确定了氧化铝吸附提纯大豆卵磷脂的最佳工艺条件为：大豆卵磷脂粗品与氧化铝质量比为1∶5，大豆卵磷脂粗品与无水乙醇配比为1∶60（m/V），吸附时间60min，吸附温度30℃，在此最佳条件下，PC纯度为70.23%，PC回收率为83.07%。

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