高品质大豆浓缩磷脂的制备

黄昭先 ，陈靓，王翔宇 ，王满意 , *

1. 中粮营养健康研究院加工应用技术中心（北京 102209）；2. 营养健康与食品安全北京市重点实验室（北京 102209）；3. 江苏一鸣生物股份有限公司（泰州 225300）；4. 老年营养食品研究北京市工程实验室（北京 102209）；5. 江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心（南京 210023）

大豆浓缩磷脂是大豆油加工过程中的副产物，具有一定亲水亲油特性，广泛应用于饲料、食品和医药等领域[1]。国产大豆浓缩磷脂产量巨大，但是由于其颜色深、透明度低[2]，大多数只能作为饲料原料使用，而食品级大豆浓缩磷脂主要依赖进口[3]。饲料级大豆浓缩磷脂与食品级的相比，丙酮不溶物含量、酸值等指标没有明显差别，但是由于透明度低，颜色深、感官效果差，只能用于饲料行业，或者成为食品级大豆浓缩磷脂的生产原料[3-5]。大豆浓缩磷脂透明度低主要是由于其中含有较多的微小杂质，因此试验从去除杂质着手，探索提高大豆浓缩磷脂品质方法。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

饲料级大豆浓缩磷脂（中粮东海粮油工业有限公司）；食品级大豆浓缩磷脂（美国嘉吉公司）；浓度30%过氧化氢溶液、正己烷，冰乙酸、三氯甲烷、碘化钾（KI）、硫代硫酸钠、沸程30～60 ℃石油醚、无水硫酸钠、可溶性淀粉、丙酮、1%酚酞指示剂溶液、0.1 mol/L氢氧化钾-乙醇标准溶液、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（均为国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

S3500激光粒度分析仪（美国Microtrac）；无机陶瓷膜（南京艾宇琦膜科技有限公司）；R-205型旋转蒸发器（上海申胜生物技术有限公司）；MF-1000型薄膜蒸发器（东京理化EYELA）；HS-1000型恒温水浴（EYELA）；WH-17D旋片式油封真空泵（德国Chemvak）；PFX195-1型自动色度仪（英国罗维朋（Lovibond））；3-16L离心机（美国SIGMA）；反应釜（实验室定制）；PL2002型电子天平、AL204-IC型分析天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 大豆浓缩磷脂制备方法

溶解离心。将饲料级大豆浓缩磷脂与正己烷以1︰10（g/mL）比例混合溶解，通过离心机离心分离得到上清液，离心机转速2 000 r/min，离心时间10 min，离心目的是初步去除大豆磷脂里颗粒较大杂质。

膜过滤。选择不同孔径的无机陶瓷膜对上清液进行过滤，经过脱溶得到大豆浓缩磷脂。

脱色。向大豆浓缩磷脂中添加浓度30%过氧化氢，真空状态（绝对压力0.01 MPa），搅拌速度60 r/min，在一定温度下反应一段时间，用薄膜蒸发器对大豆浓缩磷脂作脱水处理90 ℃，20 min，得到成品大豆浓缩磷脂。

1.3.2 Gardner色泽的检测

原理为：在同一光源下，由透过已知光源试样的颜色与透过标准玻璃色片的光的颜色进行匹配，用Gardner色标号表示其测定结果。

分析步骤为：称取大豆浓缩磷脂5.0±0.01 g于100 mL烧杯中，加入30 mL正己烷溶解试样，转入100 mL容量瓶中定容，摇匀，打开PFX195-1型罗维朋比色计开关，按MEUN键选择Gardner测定程序：打开仪器盖，将校准玻片放入检测室右侧，关上仪器盖，按READ键进行仪器校准，校准结束后，取出校准玻片，将配置好的试样倒入比色槽内，放入检测室右侧，按READ键进行试样检测，记录测定结果。

1.3.3 丙酮不溶物的测定

按SN/T 0802.2—1999《进出口磷脂 丙酮不溶物检验方法》执行。

1.3.4 干燥失重的测定

按GB 5009.3—2010《食品安全国家标准 食品中水分的测定》执行。

1.3.5 过氧化值的测定

按GB 28401—2012《食品安全国家标准 食品添加剂 磷脂》执行。

1.3.6 酸值的测定

按GB 28401—2012《食品安全国家标准 食品添加剂 磷脂》执行。

2 结果与讨论

2.1 除杂对大豆浓缩磷脂透光度的影响

大豆浓缩磷脂中存在杂质颗粒，如果用无机陶瓷膜去过滤正己烷溶液，就不得不考虑选择无机陶瓷膜孔径问题，由于无机陶瓷膜标注的孔径为平均孔径，而只有陶瓷膜孔径要小于大豆磷脂中杂质粒径，过滤才会有效果。因此，对大豆浓缩磷脂正己烷溶液进行初步离心，用激光粒径分布仪对分离得到杂质进行粒径分布分析，结果如图1所示，由离心机分离得到杂质平均粒径10.09 μm，最小粒径289 nm。经过离心而未通过膜过滤得到的大豆浓缩磷脂透光率比饲料级磷脂有大幅提高，但仍然远低于食品级大豆浓缩磷脂，如图2所示。表明离心分离并不能完全去除磷脂中杂质，而离心后大豆浓缩磷脂中所含杂质粒径可能在289 nm以下。

图1 大豆浓缩磷脂杂质粒径分布图

分别选择20，50，100，200和500 nm孔径的无机陶瓷膜对大豆磷脂正己烷溶液进行过滤，制备得到大豆浓缩磷脂，测定其透光率，结果如图2所示。无机陶瓷膜的孔径越小，过滤效果越好，大豆磷脂的透光率越高，无机陶瓷膜孔径选择20 nm时，得到的磷脂透光率与食品级大豆磷脂相当。说明离心去除饲料级大豆浓缩磷脂中杂质后，利用孔径小于50 nm的无机陶瓷膜过滤，可以较好地解决磷脂透明度低的问题。

图2 大豆浓缩磷脂透光率

2.2 过氧化氢对大豆浓缩磷脂色泽品质的影响

饲料级大豆浓缩磷脂除了透明度低外，存在颜色深的问题，研究表明[6-8]过氧化氢可对磷脂进行脱色，但脱色后的磷脂过氧化值很高。试验通过在真空条件下对大豆浓缩磷脂进行脱色，观察其中过氧化值变化。

2.2.1 过氧化氢用量对大豆浓缩磷脂色泽的影响

反应温度50 ℃、反应时间30 min，过氧化氢用量（占大豆磷脂质量）分别为0，0.25%，0.5%，1.0%和2.0%。测定的大豆浓缩磷脂的质量指标结果如图3和表1所示。随着过氧化氢使用量加大，得到大豆浓缩磷脂Gardner色泽逐渐下降，相应过氧化值升高很多，并且干燥失重增加，后续需要进行降低过氧化值和脱水处理，过氧化氢用量对其他理化指标影响不大。

图3 过氧化氢用量对大豆浓缩磷脂Gardner色泽和过氧化值的影响

表1 过氧化氢用量对大豆浓缩磷脂理化性质的影响

2.2.2 反应温度对大豆浓缩磷脂色泽的影响

过氧化氢用量（占大豆磷脂质量）2.0%，反应时间30 min，反应温度40，50，60和70 ℃。测定的大豆浓缩磷脂的质量指标结果如图4和表2所示。反应温度升高有助于过氧化值降低和水分脱除，但会使大豆磷脂Gardner色泽变深，反应温度不宜超过60 ℃。反应温度对其他的理化指标影响不大。

2.2.3 反应时间对大豆浓缩磷脂色泽的影响

反应温度50 ℃，过氧化氢用量（占大豆磷脂质量）2.0%，反应时间0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。测定的大豆浓缩磷脂的质量指标结果如图5和表3所示。反应时间0.5 h内大豆浓缩磷脂的Gardner色泽下降较快，随后下降速度减慢趋于平衡，推测可能是真空状态下过氧化氢与磷脂中色素反应开始时较快，之后减弱，直至过氧化氢消耗殆尽有关系。反应过程中，过氧化值不断下降，直至72 h时，达到7.34 meq/kg，符合国标要求，这说明利用抽真空的方法可以降低大豆磷脂过氧化值。随着反应进行，磷脂中水分会缓慢减少，反应时间对其他理化指标影响不大。

图4 反应温度对大豆磷脂Gardner色泽和过氧化值的影响

表2 反应温度对大豆浓缩磷脂理化性质的影响

图5 反应时间对大豆磷脂Gardner色泽和过氧化值的影响

表3 反应时间对大豆浓缩磷脂理化性质的影响

2.2.4 反应时间对大豆浓缩磷脂过氧化值的影响

反应温度50 ℃，过氧化氢用量（占大豆磷脂质量）分别为0.25%，0.50%，1.00%和2.00%，反应时间0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。测定的大豆浓缩磷脂Gardner色泽和过氧化值变化如图6、图7和表4所示。过氧化氢在各个梯度用量下，随着反应时间延长，Gardner色泽逐渐减小直至平衡。各个梯度过氧化氢用量条件下，过氧化值不断下降，下降速度逐渐减慢，反应进行到一定时间后，过氧化值可以降低到国标范围内，说明在真空条件下反应，既可降低大豆浓缩磷脂Gardner色泽，也可降低大豆磷脂过氧化值。

2.2.5 制备的大豆浓缩磷脂主要理化指标

根据试验结果，对饲料级大豆浓缩磷脂进行离心除杂，通过20 nm无机陶瓷膜后，真空状态下用过氧化氢处理72 h，反应温度50 ℃，过氧化氢用量（占大豆磷脂质量）分别为1.0%和2.0%，得到样品1和样品2，比较2个样品与饲料级大豆浓缩磷脂和食品级大豆浓缩磷脂的主要理化指标，结果如表5所示。样品1和样品2色泽相较于饲料级磷脂浅了许多，接近食品级磷脂，并且过氧化值也符合国标10 meq/kg的要求，其透光率如图2中20 nm所示也接近食品级大豆浓缩磷脂，其他指标也与食品级磷脂相近。因此，通过试验条件，可以得到高品质的大豆浓缩磷脂。

图6 反应时间对大豆浓缩磷脂Gardner色泽影响

图7 反应时间对大豆浓缩磷脂过氧化值影响

表4 反应时间对大豆浓缩磷脂Gardner色泽和过氧化值的影响

表5 饲料级和食品级大豆浓缩磷脂主要理化指标

3 结论

饲料级大豆浓缩磷脂通过离心除杂、膜过滤、过氧化氢脱色可以得到高品质的磷脂，制备过程中无机陶瓷膜孔径选择20 nm，过氧化氢脱色过程应在真空条件下进行，温度不宜过高，在50 ℃，过氧化氢（浓度30%）用量1%和2%条件下制备的大豆浓缩磷脂色泽浅、透明度高、过氧化值低，性能接近于食品级大豆浓缩磷脂。