大豆卵磷脂提取工藝的研究

1、燕山大學課 程 設(shè) 計 說 明 書大豆卵磷脂提取工藝的研究學院（系）： 環(huán)境與化學程學院 年級 專業(yè)： 10級 生 物 化 工 學 號： 學生 姓名： 王偉偉 指導(dǎo) 教師： 張曉宇 教師 職稱： 副教授 燕山大學課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：環(huán)境與化學工程學院 基層教學單位：生物工程系 學 號學生姓名王偉偉專業(yè)（班級）10級生物化工設(shè)計題目大豆卵磷脂提取工藝的研究設(shè)計主要內(nèi)容1. 單因素實驗確定超臨界CO2萃取大豆卵磷脂所需工藝條件的參數(shù)范圍；2. 正交實驗確定超臨界CO2萃取大豆卵磷脂的最佳工藝條件參數(shù)；3. 根據(jù)實驗結(jié)果設(shè)計合適的參數(shù)，使超臨界CO2萃取大豆卵磷脂的工藝 到達最優(yōu)化。設(shè)計

2、要求1.要有明確設(shè)計的目的；2.提出設(shè)計方案之前要充分查閱各種文獻資料（15篇以上）；3.設(shè)計合理的關(guān)于姜黃素分離提取工藝及其最優(yōu)條件探究的操作方式或方案；4.說明書撰寫要求語言精練，表述清楚，設(shè)計方案可行且具創(chuàng)新性；5.設(shè)計提出總結(jié)與分析（包括討論展望，個人收獲體會等）；工作量1.至少閱讀15篇以上的相關(guān)科技文獻，外文文獻三篇以上；2.設(shè)計文字至少在15000字以上；工作計劃6.286.29 查閱資料6.307.1 整理文獻7.27.3 提出設(shè)計方案7.4 7.6 撰寫說明書7.77.8 檢查內(nèi)容，準備答辯7.97.14 答辯參考資料1 楊文梅, 陳學珍. 超臨界CO2萃取法提取大豆卵磷脂的

3、研究. 北京農(nóng)學院學報. 2012, 1:56-57.2 Paul Van der Meeren, Mamdouh El-Bakry, Nico Neirynck, etc. Influence of hydrolysed lecithin addition on protein adsorption and heat stability of a sterilised coffee cream stimulant. International Dairy Journal, 2005, 15:1235-1243. 3 關(guān)潤彾, 鄒靜, 朱紅. 大豆卵磷脂的分離純化研究進展. 中國食品添加劑.

4、2005, 5:47-59.指導(dǎo)教師簽字基層教學單位主任簽字說明：學生、指導(dǎo)教師、基層教學單位各一份。2013年 7月 10 日 燕山大學課程設(shè)計成績評定表設(shè)計者姓名: 王偉偉 學號: 設(shè)計題目: 大豆卵磷脂提取工藝的研究 說明書評分： 設(shè)計思路： 20分 字數(shù)要求： 20分 文檔排版： 20分 格式細節(jié)： 20分 分析討論： 20分 成績： 答辯小組評語： 口語表達：滿分20分 幻燈質(zhì)量：滿分20分 設(shè)計分析：滿分40分 回答問題：滿分20分 成績： 課程設(shè)計總成績： （說明書成績0.6+答辯成績0.4） 答辯小組成員簽字： 年 月 日2012-2013 春季學期生物工程專業(yè)課程設(shè)計結(jié)題論文

5、大豆卵磷脂提取工藝的研究學院（系）： 環(huán)境與化學工程學院年級 專業(yè)： 10級 生 物 化 工學 號： 學生 姓名： 王偉偉 指導(dǎo) 教師： 張曉宇 教師 職稱： 副教授 摘 要大豆卵磷脂是精制大豆油過程中的副產(chǎn)品。本文介紹了大豆卵磷脂的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能，綜述了國內(nèi)外對大豆卵磷脂的提純方法。本設(shè)計以大豆為原始材料，擬采用超臨界CO2對大豆卵磷脂進行萃取，并對大豆卵磷脂的提純工藝的優(yōu)化進行探究，首先利用單因素實驗全面分析各種因素對萃取的影響及合適的范圍，之后再選擇優(yōu)勢影響的因素，利用正交實驗設(shè)計分析萃取壓力，萃取溫度，乙醇添加量的不同對卵磷脂萃取率的影響，最后根據(jù)各種因素選取最合適的因素設(shè)計提取工藝

6、流程，使大豆卵磷脂的萃取率達到最優(yōu)化。關(guān)鍵詞：大豆卵磷脂；超臨界CO2流體萃??；單因素實驗設(shè)計；正交實驗設(shè)計；萃取率目錄第一部分：文獻綜述1.姜黃素11.1姜黃素簡介11.2姜黃素的功效12.姜黃素的提取工藝22.1滲漉法22.2 乙醇回流法22.3超聲提取法22.4 水煎煮法22.5酸堿法22.6酶法32.7水楊酸鈉法32.8 超臨界 CO2 萃取法33.姜黃素的藥理作用33.1 抗腫瘤作用33.2抗炎作用43.3 抗氧化作用53.4 抗纖維化作用53.4其它作用64.姜黃素的劑型74.1固體74.2 脂質(zhì)體74.3 微乳/微球/微囊74.4滴丸84.5其它85.總結(jié)本設(shè)計的研究宗旨以及意義

7、8第一部分：課程設(shè)計1.材料111.1 實驗原料111.2實驗器材111.3 實驗試劑112.方法112.1 提取方法及因素水平的確定112.2 篩選指標的確定122. 3 浸膏得率的測定122. 4 姜黃素的含量測定12241 色譜條件12242 標準曲線的制備13243 對照品溶液的制備13244 樣品溶液的制備13245樣品含量測定133.設(shè)計133.1不同回流時間對姜黃素提取率的影響133.2不同乙醇量對姜黃素提取率的影響133.3不同乙醇濃度對姜黃素提取率的影響143.4不同提取次數(shù)對姜黃素提取率的影響144. 分析與展望144.1不同回流時間對姜黃素提取率的影響144.2不同乙醇量

8、對姜黃素提取率的影響144.3不同乙醇濃度對姜黃素提取率的影響154.4不同提取次數(shù)對姜黃素提取率的影響155總結(jié)體會15參考文獻17第一部分 文獻綜述1. 大豆卵磷脂1.1 大豆卵磷脂的簡介磷脂最早由 Uauquelin于1821年從人腦中發(fā)現(xiàn)，又由Gobley于 1844年從蛋黃中分離出來。1925年Leven將卵磷脂 (磷脂酰膽堿) 從其他磷脂中分離出來。迄今認為最為豐富的大豆卵磷脂是1930年發(fā)現(xiàn)的。磷脂普遍存于動植物細胞的原生質(zhì)和生物膜中,對生物膜的理活性和肌體的正常代謝有重要的調(diào)節(jié)功能。到目前為止,磷脂的研究工作已深入到各個領(lǐng)域,涉及到多種學科。磷脂 (phospholipid)

9、是含磷酸根的類脂化合物,屬天然元素有機化合物1-3。磷脂是含磷酸根的單脂衍生物,按其分子結(jié)構(gòu)組成可分為甘油醇磷脂和神經(jīng)醇磷脂兩大類。構(gòu)成甘油醇磷脂的醇是甘油,它的兩個羥基為脂肪酸所替換；另一個為磷酸及含氮堿類化合物或肌醇所取代。它的結(jié)構(gòu)是磷酰二甘油脂肪酸脂。其磷脂主要是磷脂膽堿、磷酸膽胺、磷酸肌醇等。甘油醇磷脂酸 (phoshatidicacid，簡稱 PA) 的衍生物通式如圖甘油磷脂主要有如下幾種:卵磷脂（磷脂酰膽堿，phosphatidy 1 cholines，簡稱PC）；腦磷脂 (磷脂酰乙醇胺, phosphatidyl etha-nolamines,簡稱PE)；肌醇磷脂 (磷脂酰肌醇,

10、phosphatidyl inositols ,簡稱PI)；絲氨酸磷脂 (磷脂酰絲氨酸, phosphatiayl serines,簡稱PS)。此外還有磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油、縮醛磷脂、溶血磷脂等。在這些磷脂中卵磷脂具有極其重要的生理功能，但卵磷脂在實際應(yīng)用中具有更加獨特的功能與作用。1.2 卵磷脂的結(jié)構(gòu)與功能 卵磷脂的結(jié)構(gòu)卵磷脂分子4含甘油、脂肪酸、磷酸及膽堿等,其結(jié)構(gòu)式如圖式中R1為硬脂酸, R2為油酸。天然卵磷脂常是含有不同脂肪酸的幾種卵磷脂的混合物。在卵磷脂分子的脂肪酸中常見的有軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻三烯酸和花生四烯酸等, 位 (R1CO2) 的脂肪酸通常是飽和脂肪酸,位

11、 (R2CO2) 的脂肪酸通常是不飽和脂肪酸。卵磷脂為白色蠟狀固體,在低溫下也可結(jié)晶,不溶于丙酮,但溶于乙醇及乙醚,用氯仿甲醇混合溶劑很容易從組織細胞中將其提取出來,卵磷脂暴露在空氣中,形成過氧化物,最終形成黑色過氧化物的聚合物。 卵磷脂的功能卵磷脂是目前公認的最具有生物學活性的磷脂,已用于藥物的制造。卵磷脂能使血漿中膽固醇水平降低20% ,是很少能增加血漿高密度脂蛋白膽固醇的物質(zhì)之一。卵磷脂還能夠抑制乙醇引起的肝纖維化和肝硬化,促進膠原的瓦解,降低血漿中的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶。因而歐美已利用卵磷脂制成了治療肝臟的藥物。卵磷脂還可用于需高含量PC的工業(yè)上,如藥物脂質(zhì)體、藥物輔劑、藥物緩釋劑、高級美容化

12、妝品、皮膚和粘膜修補劑。1.3 大豆卵磷脂的理化性質(zhì) 物理性質(zhì)大豆卵磷脂是一種淡黃色至棕色、無嗅或略帶有氣味的黏稠狀或粉末狀物料。從其結(jié)構(gòu)上來看，2 個脂肪酸鏈為疏水基，磷酸及膽堿等基團為親水基，所以它是一種表面活性劑，具有一系列界面性質(zhì)和膠體性質(zhì)。大豆卵磷脂不溶于水，易溶于多種有機溶劑，易形成反膠團，即疏水基在外，親水基在內(nèi)。乳化性是磷脂的重要性質(zhì)。大豆卵磷脂分子中存在大量不飽和脂肪酸，很容易被空氣氧化，而溫度的升高不僅加快了此種氧化的發(fā)生，而且使其顏色逐漸加深。大豆卵磷脂也能形成液晶，包括熱致液晶和溶致液晶。 化學性質(zhì)大豆卵磷脂的化學性質(zhì)主要表現(xiàn)在它的酯鍵、脂肪酸鏈和磷脂的x取代基上。大豆

13、卵磷脂在酸性或堿性條件下，加熱或煮沸時，可發(fā)生完全水解反應(yīng)，生成游離的脂肪酸、甘油、肌醇和磷酸等小分子產(chǎn)物。在特殊的磷脂酶作用下，大豆卵磷脂可發(fā)生部分水解，如蛇卵磷脂酶能專一作用于磷脂的不飽和脂肪酸酯鍵，使其分解。由于大豆卵磷脂分子中含有不飽和脂肪酸，故其中的不飽和鍵可以發(fā)生各種加成反應(yīng)。在乳酸等有機酸存在下，大豆卵磷脂與過氧化氫反應(yīng)，使其不飽和鍵部分羥基化。在鎳等催化劑存在下，大豆卵磷脂可與氫發(fā)生加成反應(yīng)，生成飽和磷脂。在一定條件下，大豆卵磷脂可與鹵素、氫鹵酸等進行加成反應(yīng)，生成鹵代產(chǎn)物。磷脂酰乙醇胺分子中的胺基，可與酸酐等酰化試劑反應(yīng)，生成酰化合物。2 大豆卵磷脂的提取工藝卵磷脂普遍存在于

14、蛋黃、動物腦、大豆、玉米、棉籽等資源中。在實際應(yīng)用中,主要從大豆和蛋黃中提取,從其中提取出高純度的卵磷脂是一直是磷脂研究的重要課題。大豆加工豆油的油腳中含有 40% 50% 的磷脂,大豆磷脂中卵磷脂含量約為 16% 20%。通過分離提純可將大豆加工豆油的油腳中的油脂等雜質(zhì)萃出,從而得到含丙酮不溶物含量達 95% 以上的純凈的粉末狀磷脂。這是多種磷脂的混合物,從中提取出卵磷脂，即磷脂酰膽堿 (PC) 可根據(jù)不同的需要選擇合適的提取方法,如有機溶劑法分離技術(shù)；無機鹽復(fù)合沉淀技術(shù)；色層分離技術(shù)法和超臨界萃取技術(shù)等。2.1 有機溶劑萃取法磷脂的有機溶劑萃取法是根據(jù)混合磷脂中各組分在溶劑中溶解性的差異分

15、離。早期主要是利用低級醇 (C1C4) 進行分離。PC 在低級醇中溶解度較大,而 PE 和 PI 在低級醇中溶解度小,利用溶解性的差異,可以得到富含 PC或 PE 的產(chǎn)品。以濃縮大豆磷脂為原料,用乙醇萃取富集卵磷脂餾分,經(jīng)分離去毒、真空濃縮、丙酮脫油、吸附脫色、過濾、濃縮,得到大豆卵磷脂；用全溶劑法從大豆油腳為原料,用全溶劑法精制出符合藥用 (口服和注射) 規(guī)格的大豆卵磷脂,卵磷脂含量達 78.66%；以脫油磷脂為原料,進行溶劑分提富集PC,在較低的分提溫度,較低的乙醇濃度有利于提高PC的含量4-6。用全溶劑法通過長期大量的生產(chǎn)實驗,實驗中得到的產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)檢驗全部達到國際藥典要求。同時,總結(jié)出

16、一些直接影響到PC的產(chǎn)率和質(zhì)量工藝要點與工藝參數(shù)；用混合溶劑和丙酮對粗大豆磷脂進行了提取,得到了卵磷脂,獲得了較佳的工藝參數(shù)7-8。總之,這些方法基本上都是利用丙酮溶解油的性質(zhì)把油腳中的油先除去,得到粗磷脂,再用低級醇,最常用的是乙醇把卵磷脂PC從幾種磷脂的混合物提取出來,得到高含量PC的產(chǎn)品。有機溶劑萃取法提取卵磷脂具有分離效率高、生產(chǎn)能力大、生產(chǎn)周期短、易實現(xiàn)自動化等一系列優(yōu)點。2.2 有機溶劑無機鹽復(fù)合沉淀法該法是利用卵磷脂可某些無機鹽和生成沉淀的性質(zhì),把卵磷脂從磷脂中提取出來,從而達到與其他磷脂分離、除去蛋白質(zhì)和脂肪的目的。這樣可大大提高卵磷脂純度,為工業(yè)生產(chǎn)提供了一種方法。徐晨9對幾

17、種無機鹽, CaCl2、MgCl2、CaCl2、ZnCl2 提取大豆磷脂進行比較實驗后認為MgCl2、CaCl2的提純 PC 純度不高、 PC 的回收率很低。CaCl2、ZnCl2 的提純效果好,但 CaCl2 的毒性較大,不宜使用, ZnCI2是較為最理想的沉淀劑。將 20g 大豆卵磷脂 (SPC) 粗品溶于適量無水乙醇中,滴加 60% ZnCl2水溶液,得乳白色沉淀,分離出沉淀并溶于一定量氯仿,再用 30% (體積比) 乙醇溶液萃取除去 ZnCl2 (用 AgNO3 鑒別)。有機層蒸去氯仿,用乙醚、丙酮清洗沉淀10次,蒸去乙醚,即得大豆卵磷脂產(chǎn)品。李衛(wèi)10通過對五種離子Zn2+、Mg2+、

18、Ba2+、Fe2+、金屬離子 C 進行沉淀實驗,從實驗數(shù)據(jù)看出,Mg2+、Ba2+、Zn2+ 對卵磷脂和腦膦脂的沉淀率相當,達不到分離的目的。Zn2+ 對卵磷脂的沉淀效果較好,但同時對腦膦脂也產(chǎn)生較多的沉淀。Fe2+ 對腦磷脂的沉淀率較高,但同時對卵磷脂也產(chǎn)生較大的沉淀,造成了卵磷脂的浪費。五種離子中 C 是最佳的腦磷脂沉淀劑,幾乎可以將乙醇浸提液中的腦磷脂全部沉淀下來,而對卵磷脂的沉淀很小,金屬離子 C 是最佳的沉淀劑。有機溶劑無機鹽復(fù)合沉淀法,實質(zhì)上也屬于有機溶劑法,只是在提取的過程中選擇一種無機離子與卵磷脂或是腦膦脂形成沉淀而與另一種磷脂能混溶從而達到兩種磷脂相分離的目的。該法可制得高純

19、度的卵磷脂,同時也得到了其他磷脂組分,實現(xiàn)物盡其用,減少三廢污染。2.3 色層分離技術(shù)法色層分離是一種高效的分離技術(shù),過去大多用在實驗室中,近 20 年來規(guī)模逐漸放大并應(yīng)用到工業(yè)上,在大豆卵磷脂提取中常用的色層分離技術(shù)有薄層色譜法、柱色譜法及高效液相色譜法。 薄層色譜分離技術(shù)（TLC）經(jīng)典的 TLC 法用于分離磷脂中各組分,優(yōu)點在于設(shè)備簡單,操作方便,分離條件易掌握。郭勇等采用國產(chǎn)硅膠板和二次展開的薄層色譜法,對大豆磷脂組成進行了分析,獲得了大豆磷脂中 11 個重要組分的定性結(jié)果。用已知樣品量的薄層光密度掃描方法建立了卵磷脂定量方法,線性關(guān)系良好,并用于實際樣品的測定,獲得了滿意的結(jié)果11。D

20、. Medh 和 HWeigel12 用兩步單向二維 TLC 展開二維法分離了PC、PE、PI 和 PA,其中 PI 為 4, 5-二磷酸酯和 4-單磷酸酯。這種方法采用了兩種不同的溶劑展開,系統(tǒng)在同一方向?qū)旌狭字M行展開,這種方法可以定性和定量的分析磷脂混合物中各組分。彭一鳴13等用制備薄層色譜(PTLC) 法對市售級大豆卵磷脂進行純化,可以作為薄層掃描中的標準樣品,該提純方法簡單、快速、效果好,在科研過程中較為實用。張卓勇14等對吉林大豆在用柱色譜分離的基礎(chǔ)上用自制板對幾種磷脂進行了有效的分離,薄層色譜在大豆卵磷脂提取主要用于實驗室中少量樣品的分離分析。要想大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)上,還要考慮用

21、其他色層方法。目前柱色譜層析法在工業(yè)化方面取得了一些進展。 柱色譜分離技術(shù)最具有代表性的過程是首先用有機溶劑從油腳中提取出磷脂粗品,然后經(jīng)柱層析法分離純化獲得較純的大豆卵磷脂。有用Al2O3裝柱,用CHCl3/CH3OH作洗脫液；也有用硅膠裝柱有乙醇作洗脫液,再用CHCl3/CH3OH作梯度洗脫；還有以硅膠為吸附介質(zhì),分別用CH3OH和CHCl3/CH3OH作洗脫液得到了不同含量和不同純度的PC和PE1517。Gunther; Bernd Rainer18用硅膠作填料,用14個碳的醇作洗脫劑對大豆粗磷脂進行了提純,得到了含PC90% 以上的卵磷脂。TsujiiMasahiko19等用硅膠裝柱,

22、用甲醇/正己烷作洗脫劑對大豆粗磷脂進行了提純,得到了高純度和高產(chǎn)率卵磷脂的柱層析雖然可以得到含量90%左右的PC，但是處理量十分有限。而且要用到許多有毒的有機溶劑。溶劑的蒸發(fā)消耗大量能源,以及產(chǎn)品中的溶劑殘留都是這種方法的缺點。曹棟20等用 Al2O3 裝柱,用單一的無毒溶劑95% 乙醇作洗脫劑,制得的PC純度和得率均大于90%的PC產(chǎn)品。為高純度PC產(chǎn)品的制取提供了一定的實驗基礎(chǔ)。這一方法最大的特點是避免使用CH3OH及CHCl3這類有一定毒性的溶劑。高純度卵磷脂PC主要用于醫(yī)藥和生物制劑中,而柱層析分離技術(shù)處理量較小,無法滿足實際的需要,所以研究無毒無害、可實現(xiàn)工業(yè)化的提取方法是十分必要且

23、緊迫的課題。超臨界CO2萃取技術(shù)可滿足這一需求。2.4 超臨界萃取技術(shù)超臨界萃取技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一項新技術(shù) (SCF)。常用的超臨界流體有CO2、NH3、乙烯、丙烯、水等。由于CO2的臨界溫度,臨界壓力較易達到,而且化學性質(zhì)穩(wěn)定,無毒、無臭、無腐蝕性,容易得到較純產(chǎn)品,因此是常用的超臨界流體,能充分保留產(chǎn)品的營養(yǎng)和功能特性,不消耗有機溶劑,無溶劑殘留, CO2可重復(fù)利用,工藝簡單,設(shè)備單一,成本低,是一種非常有發(fā)展前景的提取方法。Dunford等用超臨界二氧化碳乙醇混合溶劑萃取 Canola 脫油磷脂,研究表明在55.2Mpa、45,乙醇含量13.0% (W%) 的超臨界條件下,得到萃取

24、物中磷脂的PC含量高達89%,但是得率很低。原因是脫油磷脂不像油粕那樣疏松多孔,它很容易在萃取過程中成膏狀,使得溶劑不易滲透進入內(nèi)部萃取,所以萃取率較低。Teberiklcr等在17.2Mpa、60、10% 的乙醇為攜帶劑萃取脫油磷脂時,發(fā)現(xiàn)萃取物磷脂中91% 是PC。提高壓力到20.7MPa,可以提高萃取率和PC的含量, PC在磷脂中的含量可以提高到95%；但提高溫度到80 時,萃取率和PC含量都下降,原因是溫度升高,混合溶劑密度下降,對 PC的溶解能力和選擇性都下降。曾虹燕等應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)從大豆中直接提取大豆油和純度為95.98% 的大豆磷脂。探討了超臨界CO2萃取的壓力、溫度、

25、流量、時間等條件對大豆油和大豆磷脂的影響,確定其最佳萃取條件: 萃取壓力25MPa,溫度50, CO2流量30 kg /h,萃取時間 150 min,大豆磷脂夾帶劑乙醇的流量為3 kg/h,得率分別為15.72% 和19.54%?？傊?利用CO2超臨界萃取分離磷脂是很有前途的一種分離技術(shù),只是需要不斷地對流體的性質(zhì)、萃取機理以及過程控制等方面的研究進一步深化和完善。2.5 膜分離法此法是根據(jù)磷脂中不同組分分子量的大小,它們通過半透膜的難易程度不同,可將卵磷脂從混合物中分離出來。例如用己烷異丙酮混合溶劑溶解的粗卵磷脂溶液通過聚丙烯半透膜,收集流過膜的溶液并蒸發(fā),可大大提高純度。如使溶于乙烷-異丙

26、醇混合液的磷脂溶液通過聚丙烯半透膜,可使卵磷脂濃度由25% 提高到 51%。但目前膜功能還不能完全分離分子量相近的組分,還需要開發(fā)特定功能膜才能應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。3. 大豆卵磷脂的應(yīng)用3.1 在食品中的應(yīng)用最初被用于巧克力中以降低粘度, 以及人造黃油的乳化; 其次, 它還可以來制作許多粉末狀食品,以便產(chǎn)品迅速溶解和潤濕。含有卵磷脂的速溶蛋白粉能與肉類迅速徹底地混合。某些水解膠體也能較容易地被迅速摻入食品中。因此, 其技術(shù)價值越來越受到人們的重視。歸結(jié)起來, 主要有以下幾方面作用：（1）乳化劑卵磷脂以多種形式應(yīng)用于食品乳狀液中。通常是與其它乳化劑和穩(wěn)定劑相結(jié)合而起乳化作用的。卵磷脂可用于水/油

27、 (W/O) 型乳狀液中, 但是由于其本身的特性, 決定了對其所在的離子環(huán)境較敏感,實驗結(jié)果表明, 當鹽度超過5%, pH 小于 4 時, 卵磷脂的功能特性有所降低。在人造奶油、糖果、巧克力、速凍食品以及面包等烘烤食品中, 其用量一般為小于 1%。在巧克力制作中, 加入 1%-2% 的磷脂, 具有潮濕劑的功能, 也是改善其表面結(jié)構(gòu)的改良劑, 使巧克力內(nèi)部粒子溶化而降低混合物的粘度, 使巧克力表面平滑, 不發(fā)粘。在奶粉加工中, 若加入 0.2% 的磷脂, 可使奶粉在水中迅速溶化, 是制作速溶奶粉的分散劑、乳化劑。（2）抗氧化劑卵磷脂的抗油脂氧化性目前已在油脂生產(chǎn)中得到應(yīng)用。實驗表明, 卵磷脂在油

28、中含量 2%, 可顯著地提高菜子油、葵花籽油以及大豆油的抗氧化性。如在 60 儲存條件下, 可以保存八個星期。卵磷脂在 Cu、Fe、Mn 等離子存在的條件下, 其抗氧化作用很高, 原因在于它們可以提高油脂中的過氧化物及過氧化氫的分解活性。而且, 這種活性在有氮的參與下也有顯著提高。卵磷脂對魚油的抗氧化性作用實驗表明, 含丙酮不溶物達 65% 的卵磷脂具有最大的抗氧化作用。聚合物實驗表明, 卵磷脂含量達到 10% 時, 魚油的聚合反應(yīng)要 10 小時以上發(fā)生。只是, 油的顏色隨儲存時間的延長而加深, 溫度越高, 顏色變化越快。在糖果制作中, 添加 1% 的磷脂, 可以使糖塊光澤好, 表面平滑不粘,

29、 香味穩(wěn)定, 防止結(jié)塊和提高抗氧化作用, 延長貨架期。（3）發(fā)泡劑在油炸制品中, 最佳的乳化劑是卵磷脂, 其優(yōu)點是能在較長的時間內(nèi)保持需要的發(fā)泡能力, 同時又能防止食物粘連和焦化, 以及它只使油脂介質(zhì)發(fā)泡而不明顯的噴濺。同時, 由于發(fā)泡作用人為地增加熱傳導(dǎo)介質(zhì)的體積, 從而明顯地減少了烹炸食物所用油脂的用量。適用炸制的食物有肉類、魚類、家禽和蔬菜, 如雞塊、雞片、豬排、魚片或菜條等等。（4）催化劑用脫油的卵磷脂可以提高發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵速度, 可用于發(fā)酵食品的生產(chǎn)。如面包及蛋糕的制作。實驗標明 0.3%- 0.8% 的卵磷脂添加量即可顯著的增加酵母和乳球菌的活性。在制作掛面中, 面粉的面筋含量低于

30、 24% 時, 若加入2% 的磷脂, 則可減少斷頭,增加口感及營養(yǎng)。在面包、饅頭和糕點的制作中, 添加 2% 左右的磷脂, 可以增加食品的彈性、降低粘度,使產(chǎn)品更加松軟, 體積增大, 表面柔軟光滑, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻細密, 香味增加且不易散失。3.2 醫(yī)藥工業(yè)中應(yīng)用卵磷脂具有增強組織和細胞結(jié)構(gòu), 增強人體生理機能的作用, 大豆卵磷脂對機體作用有以下幾個方面:（1） 防止動脈硬化癥構(gòu)成動脈壁細胞的細胞膜劣變, 是發(fā)生動脈硬化重要原因。PC 通過改善膜的構(gòu)成成分, 以不飽和脂肪酸置換飽和脂肪酸以保持血管細胞的流動性；還有修復(fù)細胞膜損傷和改善血管彈性的效果。對動脈硬化性高血壓等癥, PC 有降壓作用。（

31、2） 改善脂肪代謝 血中脂肪代謝異常, 脂質(zhì)沉積于血管壁, 血小板、紅血球的脂肪使凝血功能亢進, 出現(xiàn)高膽固醇血癥、高甘油三酯血癥等高脂血癥時, PC 有降低血中總膽固醇甘油三脂、LDL 膽固醇, 提高 HDL 膽固醇的效用。德國醫(yī)學科研究人員曾在軍隊官兵中作過觀察。20 萬人每天食用含高膽固醇膳食。同時也食用一定量的卵磷脂, 一年半后, 在這部分人群中不僅未發(fā)生血液膽固醇升高, 而且大部分人的血液膽固醇還略有降低, 這就說明卵磷脂的降血脂作用是明顯的。（3）防止肝功能障礙卵磷脂具有增加肝組織的機能、促進肝細胞復(fù)制的能力, 磷脂對脂肪代謝起重要作用, 能夠促進脂類的轉(zhuǎn)化, 即能降低肝內(nèi)脂肪沉積

32、速率和加速自肝輸出脂肪的速率, 因此起到了防治脂肪肝和降血脂的作用, 從而防止肝硬化。卵磷脂是一種“天然解毒劑”, 也是人體細胞與外界進行物質(zhì)交換的一種途徑, 體內(nèi)有足量的卵磷脂能促使體內(nèi)毒素經(jīng)肝臟、腎臟排出, 又能增加血色素, 使皮膚有充分的水分和氧氣供應(yīng), 使肌體細胞能夠獲取充足的營養(yǎng), 有助于皮膚細胞的發(fā)育和再生,達到健美, 健體的目的。（4）速效健腦作用腦功能衰退的老年人, 口服這種卵磷脂有防止腦老化和健腦效果。兒童經(jīng)常吃含有磷脂的食品可以促進大腦發(fā)育、增強記憶力, 并助長骨骼, 成年人經(jīng)常用磷脂也可以使之精力充沛, 充滿活力。（5）防治膽結(jié)石的功能膽囊中膽汁的主要成分是膽酸、膽固醇和

33、磷脂。當人體膽汁中磷脂含量過低時, 會造成膽囊內(nèi)膽固醇沉淀, 而逐漸形成結(jié)石, 所以人們經(jīng)常食用足量的富含磷脂的食品, 不但能防止膽結(jié)石的形成, 而且還能使已經(jīng)形成的結(jié)石部分溶解, 使膽囊恢復(fù)正常生理功能。（6）防治老年骨質(zhì)疏松癥功能卵磷脂在人體內(nèi)釋放的又一成分是磷酸, 磷酸與人體內(nèi)的鈣結(jié)合可以形成磷酸鈣, 有利于人體骨質(zhì)的生長, 所以老年人經(jīng)常食用足量的富含磷脂食品, 可以促進鈣質(zhì)的吸收和利用, 改善和防治老年骨質(zhì)疏松癥。4. 前景展望隨著市場對卵磷脂需求的增長,卵磷脂的提純研究也越來越深入,不斷出現(xiàn)新的方法,可以根據(jù)不同的用途采用不同的提純方法?？傊?磷脂含量在 50% 70%,可用于食品

34、、化妝品、飼料及工業(yè)助劑。這類磷脂由于用量大,純度要求不是太高,所以應(yīng)選用適用于規(guī)模生產(chǎn)、成本較低的提純方法,如有機溶劑法。我們對榨油廠的下腳料油腳用溶劑法提純大豆卵磷脂,制備出了純度較高的卵磷脂,所用的溶劑都是常用溶劑,成本低、易于操作,可以回收油脂及所用溶劑,同時其他磷脂成分也得到了分離,達到物盡其用,減少了三廢污染。磷脂含量為 95% 以上的高純磷脂主要用于醫(yī)藥和生物制劑,高含量PC75% 以上的高純磷脂主要用于注射用針劑。這類產(chǎn)品用純度要求高用一般的方法難以滿足其純度要求,所以一般用超臨界萃取分離技術(shù)或柱層析分離技術(shù)。這種方法需用進一步研究優(yōu)化工藝,實現(xiàn)工業(yè)化,降低成本,以滿足不斷增長

35、的需求。第二部分 課程設(shè)計部分CO2 超臨界流體萃取大豆卵磷脂的工藝研究大豆卵磷脂（Lecithin High Potency 又稱大豆蛋黃素），是精制大豆油過程中的副產(chǎn)品。市面上粒狀的大豆卵磷脂是大豆油在脫膠過程中沉淀出來的磷脂質(zhì)，再經(jīng)加工、干燥之后的產(chǎn)品。 純品的大豆卵磷脂為棕黃色蠟狀固體，易吸水變成棕黑色膠狀物。在空氣中極易氧化，顏色從棕黃色逐步變成褐色及至棕黑色，且不耐高溫，80 以上便逐步氧化酸敗分解。大豆卵磷脂中含有卵磷脂、腦磷脂、心磷脂、磷脂酸（PA）、磷脂酰甘油（PG）、縮醛磷脂、溶血磷脂等。具有延緩衰老、預(yù)防心血管疾病等作用。所以大豆卵磷脂的研究提純及開發(fā)深加工產(chǎn)品，不僅可以

36、提高大豆的附加值和科技產(chǎn)量，其產(chǎn)品的市場前景也十分廣闊。之前我們對卵磷脂提取的研究已經(jīng)進行了很多，例如有機溶劑提取法、有機溶劑無機鹽復(fù)合沉淀法、色層分離技術(shù)法等，不同方法各有優(yōu)缺點。，低級醇萃取卵磷脂工藝簡單，易于工業(yè)化，但得到產(chǎn)品純度相對較低；層析法提純卯磷脂，雖純度可達 90% 以上，但處理量有限，且有溶劑殘留；超臨界提取法超臨界 CO2 萃取卵磷脂，產(chǎn)品無溶劑殘留，可直接用于醫(yī)療，且色澤、風味優(yōu)于其他方法制備的產(chǎn)品 。該設(shè)計采用超臨界二氧化碳法提取豆粕中卵磷脂，采取單因素試驗和有交互作用的正交試驗，HPLCELSD 方法檢測大豆卵磷脂含量，探討大豆卵磷脂的最佳萃取條件，為工業(yè)生產(chǎn)高純度的

37、卵磷脂產(chǎn)品提供依據(jù)。1. 材料1.1 實驗原料東北大豆1.2 實驗器材超臨界CO2萃取儀Applied Separations高效液相色譜層析儀日本津島公司的LC-20A系統(tǒng)，配有ELSD檢測器，SCL-10A系統(tǒng)控制器1.3 實驗試劑豆粑：超臨界CO2萃取制?。ǔR界CO2可將油脂浸出，但不能將卵磷脂浸出），經(jīng)實驗驗證，脫除的大豆油中沒有檢測到大豆卵磷脂。萃取劑（鋼瓶CO2，食用級，99.999%）：北溫氣體制造廠。無水乙醇：分析純，北京化工廠。異丙醇，正己烷：色譜純，美國Fisher試劑公司。大豆卵磷脂標準產(chǎn)品：純度99.99%，美國sigma公司。2. 方法2.1 提取方法及因素水平的確

38、定 萃取工藝流程 準確稱取5.0g豆粑超臨界CO2萃取卵磷脂氮吹儀吹干（既得粗卵磷脂）稱量加入色譜乙醇超聲溶解在10 mL橙色容量瓶中定容密封放置18冰箱里保存?zhèn)溆谩?影響因素水平的確定采取單因素實驗和有交互作用的正交試驗，確定對卵磷脂萃取率影響的因素，具體如下：（1）單因素實驗設(shè)計。除單因素條件變化外，其他條件統(tǒng)一，靜態(tài)萃取時間為20min，動態(tài)萃取時間為60min，溫度為40，壓力為30MPa,夾帶劑乙醇濃度為90%，夾帶劑乙醇的添加量為15%，CO2流速為2.5L/min。乙醇添加量百分號（%）的含義是：萃取釜中CO2總體積的百分數(shù)，即萃取體積的百分數(shù)。表1 單因素試驗設(shè)計因素水平表水平

39、靜態(tài)萃取時間/min動態(tài)萃取時間/min溫度/壓強/Mpa乙醇濃度/%乙醇添加量/%1030402070152104550258020320606030902543075703510030（2）正交試驗設(shè)計。選取萃取壓力、萃取溫度、萃取時間、乙醇添加量4因素采用正交試驗助手，每個因素確定三個水平，按照L9(34) 進行有交互作用的正交設(shè)計，靜態(tài)萃取時間為20min，動態(tài)萃取時間為60min，CO2流速為2.5/min,設(shè)計見表2，表3。 表2 正交實驗設(shè)計因素水平表水平ABCD萃取壓力/Mpa萃取溫度/乙醇添加量/mL濃度/%1304015802355020903406025100表3 正交實

40、驗方案表實驗號因素ABCD1111121222313334212352231623127313283213933212.2 萃取指標的確定大豆卵磷脂是精制大豆油過程中的副產(chǎn)品。為充分提取大豆中的卵磷脂，使工藝流程最優(yōu)化，一般選取卵磷脂萃取率，卵磷脂得率，卵磷脂純度為提取工藝的考察指標。萃取率（%）=大豆油質(zhì)量（g）/大豆粉質(zhì)量（g）卵磷脂得率（mg/g）=卵磷脂質(zhì)量/豆粑質(zhì)量卵磷脂純度（%）=卵磷脂質(zhì)量/粗卵磷脂質(zhì)量2.3 大豆卵磷脂檢測 樣品的制備取豆耙5g，精確至0.001g，采用Christopher Beermann層析法制備樣品液，用高效液相色譜檢測豆粕中卵磷脂的含量。取超臨界CO2

41、萃取所得的大豆卵磷脂適量，用色譜乙醇溶解并定容至10mL的容量瓶中，經(jīng)高效液相色譜儀進行檢測，確定產(chǎn)品中卵磷脂的含量。 檢測條件正相高效液相色譜法：瑞典 Kromasil silica100-5 色譜柱(250mm x 4.6 mm ID，5um填料粒度)；v(異丙醇)/ v(正己烷)/ v(水) = 53/28/10體系為流動相，流速為0.8mL/min；柱溫31 。蒸發(fā)光散色檢測器 (ELSD-3300) 參數(shù)：空氣流速2L/min；漂移管溫度6O ；增益值2。萃取率%=SC-CO2萃取產(chǎn)品中卵磷脂含量/豆粑中卵磷脂含量100%2.4 數(shù)據(jù)分析以卵磷脂萃取率Y為目標函數(shù)，以萃取壓力（X1）

42、、萃取溫度（X2）、濃度（X3）、乙醇添加量（X4）為自變量，采用 DPS 統(tǒng)計軟件分析實驗結(jié)果。3. 設(shè)計 本次實驗設(shè)計主要分為四個方面，通過正交實驗確定不同因素對大豆卵磷脂提取率的影響，還可以確定這些因素對大豆卵磷脂提取率的影響效果的主次順序，從而為以后的提取工藝的優(yōu)化提供更有理的條件，奠定一些基礎(chǔ)。3.1 不同萃取壓力對大豆卵磷脂提取率的影響 提取大豆卵磷脂時，選用萃取壓力分別 30Mpa、35Mpa 、40Mpa，測定不同萃取壓力下大豆卵磷脂的提取率，經(jīng)比較分析得出最高提取率的萃取壓力。3.2 不同萃取溫度對大豆卵磷脂提取率的影響 提取大豆卵磷脂時，選用萃取溫度分別40、50、60，測

43、定不同溫度下大豆卵磷脂的提取率，經(jīng)比較分析得出最高提取率的溫度。3.3 不同乙醇添加量對大豆卵磷脂提取率的影響 提取大豆卵磷脂時，選用乙醇添加量分別15mL、20mL、25mL，測定不同乙醇添加量下大豆卵磷脂的提取率，經(jīng)比較分析得出最高提取率的乙醇添加量。3.4 不同濃度對大豆卵磷脂提取率的影響 提取大豆卵磷脂時，選用濃度分別80%、90%、100%，測定不同濃度下大豆卵磷脂的提取率，經(jīng)比較分析得出最高提取率的提取濃度。利用上述四個因素進行正交實驗，對結(jié)果進行分析得出最佳因素配合方案，優(yōu)化提取工藝。4. 分析與展望4.1 單因素實驗分析 靜態(tài)萃取時間對卵磷脂得率和純度的影響楊文梅等認為卵磷脂得

44、率隨著靜態(tài)萃取時間的增加而增加。但是在 20 min 后，得率開始下降。原因可能是隨著靜態(tài)萃取時間的延長，卵磷脂在萃取溫度下，有部分分解或變質(zhì)，導(dǎo)致得率下降。而卵磷脂的純度在 010 min 呈上升趨勢，10min 后開始下降，原因可能是卵磷脂在 10min 時 C02-乙醇溶劑浸溶趨于飽和，10min 后，其他雜質(zhì)有溶出的趨勢。本設(shè)計根據(jù)單因素的實驗方案綜合試驗結(jié)果和經(jīng)濟效益，得出最佳靜態(tài)萃取時間。 動態(tài)萃取時間對卵磷脂得率和純度的影響在超臨界萃取中，溫度對卵磷脂萃取的影響比較復(fù)雜，且是影響萃取率的另一個重要參數(shù) 。高溫下，卵磷脂容易氧化變質(zhì)。有關(guān)資料表明，卵磷脂的得率在 50 達到最高，超

45、過 50 有下降趨勢。而卵磷脂的純度隨著溫度的升高，一直呈下降趨勢，原因可能是溫度升高，導(dǎo)致其他成分的傳質(zhì)速率加快，含量增加，卵磷脂純度下降。原因是隨著時間的延長，傳質(zhì)達到良好狀態(tài)，單位時間萃取量增大，達到最大值后，由于萃取對象中的待分離組分含量的減少而使單位時間萃取量降低，且豆粕中其他磷脂成分也被萃取出來，導(dǎo)致萃取樣品中卵磷脂純度隨著時間延長呈下降趨勢。本設(shè)計擬定了不同的動態(tài)萃取時間，在控制其他因素不變的條件下，測出最佳卵磷脂得率和純度下的動態(tài)萃取時間，并與前人的實驗結(jié)果進行對比分析。 萃取溫度對卵磷脂得率和純度的影響在超臨界萃取中，溫度對卯磷脂萃取的影響比較復(fù)雜，且是影響萃取率的另一個重要

46、參數(shù) 。高溫下，卵磷脂容易氧化變質(zhì)。由楊文梅等人實驗結(jié)果可知，卵磷脂的得率在 50 達到最高，超過 50 有下降趨勢。而卵磷脂的純度隨著溫度的升高，一直呈下降趨勢，原因可能是溫度升高，導(dǎo)致其他成分的傳質(zhì)速率加快，含量增加，卵磷脂純度下降。本設(shè)控制其他因素在合適范圍的前提下，通過改變萃取溫度，測出卵磷脂得率和純度最高時的萃取溫度。 萃取壓強對卵磷脂得率和純度萃取的影響根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 PV=nRT，在萃取中，其他條件保持不變，增加壓強 P，則單位體積的 CO2 物質(zhì)的量即 n 就會增加，則CO2濃度增加，溶解能力增加。由圖4可以看出，卵磷脂的得率和壓力正相關(guān)，壓力越高，得率越大。但卵磷脂的純

47、度在壓強為30 MPa后開始下降，原因是壓力過高，其他雜質(zhì)也被萃取出來，導(dǎo)致純度下降。且壓力過高會導(dǎo)致設(shè)備投資和操作費用增加，考慮到工業(yè)上允許的最大壓力一般不超過 35Mpa。本設(shè)計通過單因素實驗方案得出卵磷脂得率和純度最高情況下的萃取壓強。4.2 正交實驗分析通過正交方案得，繪制出出卵磷脂得率和純度表，并進行方差分析。通過卵磷脂得率方差結(jié)果，確定 A、B、C、D 四因素對實驗指標的影響主次序。從而根據(jù) k1、k2、k3 確定最優(yōu)水平。根據(jù)以上設(shè)計，確定最優(yōu)條件，即最適合壓強，最適合溫度，最適合夾帶劑乙醇添加量，最適合夾帶劑乙醇濃度。從而使提取工藝達到最優(yōu)化。5總結(jié)體會本次課程設(shè)計基本已經(jīng)結(jié)束

48、，通過查閱文獻，選定課題，撰寫論文，并不斷與同學討論，反復(fù)檢查修改，完成了本次設(shè)計，期間還有一些考試，這段時間可謂非常的忙碌但是卻覺得很充實。在這次課程設(shè)計中我充分了解到了自己的不足，并且還學到了很多東西。這次的課程設(shè)計無疑為我的專業(yè)知識與實際應(yīng)用結(jié)合提供了良好的平臺。如果學習了知識而不會將其付諸于應(yīng)用中，那么我們將會是失敗者。通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了生物工程方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善

49、莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲齲最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可!課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設(shè)計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了大豆卵磷脂的提取工藝流程；了解了不同提取大豆卵磷脂的方法等等?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多