高品質(zhì)大豆?jié)饪s磷脂的制備

黃昭先 ，陳靚，王翔宇 ，王滿意 , *

1. 中糧營(yíng)養(yǎng)健康研究院加工應(yīng)用技術(shù)中心（北京 102209）；2. 營(yíng)養(yǎng)健康與食品安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京 102209）；3. 江蘇一鳴生物股份有限公司（泰州 225300）；4. 老年?duì)I養(yǎng)食品研究北京市工程實(shí)驗(yàn)室（北京 102209）；5. 江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心（南京 210023）

大豆?jié)饪s磷脂是大豆油加工過(guò)程中的副產(chǎn)物，具有一定親水親油特性，廣泛應(yīng)用于飼料、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域[1]。國(guó)產(chǎn)大豆?jié)饪s磷脂產(chǎn)量巨大，但是由于其顏色深、透明度低[2]，大多數(shù)只能作為飼料原料使用，而食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂主要依賴進(jìn)口[3]。飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂與食品級(jí)的相比，丙酮不溶物含量、酸值等指標(biāo)沒(méi)有明顯差別，但是由于透明度低，顏色深、感官效果差，只能用于飼料行業(yè)，或者成為食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂的生產(chǎn)原料[3-5]。大豆?jié)饪s磷脂透明度低主要是由于其中含有較多的微小雜質(zhì)，因此試驗(yàn)從去除雜質(zhì)著手，探索提高大豆?jié)饪s磷脂品質(zhì)方法。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂（中糧東海糧油工業(yè)有限公司）；食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂（美國(guó)嘉吉公司）；濃度30%過(guò)氧化氫溶液、正己烷，冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀（KI）、硫代硫酸鈉、沸程30～60 ℃石油醚、無(wú)水硫酸鈉、可溶性淀粉、丙酮、1%酚酞指示劑溶液、0.1 mol/L氫氧化鉀-乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（均為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

S3500激光粒度分析儀（美國(guó)Microtrac）；無(wú)機(jī)陶瓷膜（南京艾宇琦膜科技有限公司）；R-205型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海申勝生物技術(shù)有限公司）；MF-1000型薄膜蒸發(fā)器（東京理化EYELA）；HS-1000型恒溫水?。‥YELA）；WH-17D旋片式油封真空泵（德國(guó)Chemvak）；PFX195-1型自動(dòng)色度儀（英國(guó)羅維朋（Lovibond））；3-16L離心機(jī)（美國(guó)SIGMA）；反應(yīng)釜（實(shí)驗(yàn)室定制）；PL2002型電子天平、AL204-IC型分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 大豆?jié)饪s磷脂制備方法

溶解離心。將飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂與正己烷以1︰10（g/mL）比例混合溶解，通過(guò)離心機(jī)離心分離得到上清液，離心機(jī)轉(zhuǎn)速2 000 r/min，離心時(shí)間10 min，離心目的是初步去除大豆磷脂里顆粒較大雜質(zhì)。

膜過(guò)濾。選擇不同孔徑的無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)上清液進(jìn)行過(guò)濾，經(jīng)過(guò)脫溶得到大豆?jié)饪s磷脂。

脫色。向大豆?jié)饪s磷脂中添加濃度30%過(guò)氧化氫，真空狀態(tài)（絕對(duì)壓力0.01 MPa），攪拌速度60 r/min，在一定溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，用薄膜蒸發(fā)器對(duì)大豆?jié)饪s磷脂作脫水處理90 ℃，20 min，得到成品大豆?jié)饪s磷脂。

1.3.2 Gardner色澤的檢測(cè)

原理為：在同一光源下，由透過(guò)已知光源試樣的顏色與透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)玻璃色片的光的顏色進(jìn)行匹配，用Gardner色標(biāo)號(hào)表示其測(cè)定結(jié)果。

分析步驟為：稱取大豆?jié)饪s磷脂5.0±0.01 g于100 mL燒杯中，加入30 mL正己烷溶解試樣，轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中定容，搖勻，打開(kāi)PFX195-1型羅維朋比色計(jì)開(kāi)關(guān)，按MEUN鍵選擇Gardner測(cè)定程序：打開(kāi)儀器蓋，將校準(zhǔn)玻片放入檢測(cè)室右側(cè)，關(guān)上儀器蓋，按READ鍵進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)束后，取出校準(zhǔn)玻片，將配置好的試樣倒入比色槽內(nèi)，放入檢測(cè)室右側(cè)，按READ鍵進(jìn)行試樣檢測(cè)，記錄測(cè)定結(jié)果。

1.3.3 丙酮不溶物的測(cè)定

按SN/T 0802.2—1999《進(jìn)出口磷脂 丙酮不溶物檢驗(yàn)方法》執(zhí)行。

1.3.4 干燥失重的測(cè)定

按GB 5009.3—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》執(zhí)行。

1.3.5 過(guò)氧化值的測(cè)定

按GB 28401—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 磷脂》執(zhí)行。

1.3.6 酸值的測(cè)定

按GB 28401—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 磷脂》執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 除雜對(duì)大豆?jié)饪s磷脂透光度的影響

大豆?jié)饪s磷脂中存在雜質(zhì)顆粒，如果用無(wú)機(jī)陶瓷膜去過(guò)濾正己烷溶液，就不得不考慮選擇無(wú)機(jī)陶瓷膜孔徑問(wèn)題，由于無(wú)機(jī)陶瓷膜標(biāo)注的孔徑為平均孔徑，而只有陶瓷膜孔徑要小于大豆磷脂中雜質(zhì)粒徑，過(guò)濾才會(huì)有效果。因此，對(duì)大豆?jié)饪s磷脂正己烷溶液進(jìn)行初步離心，用激光粒徑分布儀對(duì)分離得到雜質(zhì)進(jìn)行粒徑分布分析，結(jié)果如圖1所示，由離心機(jī)分離得到雜質(zhì)平均粒徑10.09 μm，最小粒徑289 nm。經(jīng)過(guò)離心而未通過(guò)膜過(guò)濾得到的大豆?jié)饪s磷脂透光率比飼料級(jí)磷脂有大幅提高，但仍然遠(yuǎn)低于食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂，如圖2所示。表明離心分離并不能完全去除磷脂中雜質(zhì)，而離心后大豆?jié)饪s磷脂中所含雜質(zhì)粒徑可能在289 nm以下。

圖1 大豆?jié)饪s磷脂雜質(zhì)粒徑分布圖

分別選擇20，50，100，200和500 nm孔徑的無(wú)機(jī)陶瓷膜對(duì)大豆磷脂正己烷溶液進(jìn)行過(guò)濾，制備得到大豆?jié)饪s磷脂，測(cè)定其透光率，結(jié)果如圖2所示。無(wú)機(jī)陶瓷膜的孔徑越小，過(guò)濾效果越好，大豆磷脂的透光率越高，無(wú)機(jī)陶瓷膜孔徑選擇20 nm時(shí)，得到的磷脂透光率與食品級(jí)大豆磷脂相當(dāng)。說(shuō)明離心去除飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂中雜質(zhì)后，利用孔徑小于50 nm的無(wú)機(jī)陶瓷膜過(guò)濾，可以較好地解決磷脂透明度低的問(wèn)題。

圖2 大豆?jié)饪s磷脂透光率

2.2 過(guò)氧化氫對(duì)大豆?jié)饪s磷脂色澤品質(zhì)的影響

飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂除了透明度低外，存在顏色深的問(wèn)題，研究表明[6-8]過(guò)氧化氫可對(duì)磷脂進(jìn)行脫色，但脫色后的磷脂過(guò)氧化值很高。試驗(yàn)通過(guò)在真空條件下對(duì)大豆?jié)饪s磷脂進(jìn)行脫色，觀察其中過(guò)氧化值變化。

2.2.1 過(guò)氧化氫用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂色澤的影響

反應(yīng)溫度50 ℃、反應(yīng)時(shí)間30 min，過(guò)氧化氫用量（占大豆磷脂質(zhì)量）分別為0，0.25%，0.5%，1.0%和2.0%。測(cè)定的大豆?jié)饪s磷脂的質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果如圖3和表1所示。隨著過(guò)氧化氫使用量加大，得到大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤逐漸下降，相應(yīng)過(guò)氧化值升高很多，并且干燥失重增加，后續(xù)需要進(jìn)行降低過(guò)氧化值和脫水處理，過(guò)氧化氫用量對(duì)其他理化指標(biāo)影響不大。

圖3 過(guò)氧化氫用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤和過(guò)氧化值的影響

表1 過(guò)氧化氫用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂理化性質(zhì)的影響

2.2.2 反應(yīng)溫度對(duì)大豆?jié)饪s磷脂色澤的影響

過(guò)氧化氫用量（占大豆磷脂質(zhì)量）2.0%，反應(yīng)時(shí)間30 min，反應(yīng)溫度40，50，60和70 ℃。測(cè)定的大豆?jié)饪s磷脂的質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果如圖4和表2所示。反應(yīng)溫度升高有助于過(guò)氧化值降低和水分脫除，但會(huì)使大豆磷脂Gardner色澤變深，反應(yīng)溫度不宜超過(guò)60 ℃。反應(yīng)溫度對(duì)其他的理化指標(biāo)影響不大。

2.2.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂色澤的影響

反應(yīng)溫度50 ℃，過(guò)氧化氫用量（占大豆磷脂質(zhì)量）2.0%，反應(yīng)時(shí)間0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。測(cè)定的大豆?jié)饪s磷脂的質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果如圖5和表3所示。反應(yīng)時(shí)間0.5 h內(nèi)大豆?jié)饪s磷脂的Gardner色澤下降較快，隨后下降速度減慢趨于平衡，推測(cè)可能是真空狀態(tài)下過(guò)氧化氫與磷脂中色素反應(yīng)開(kāi)始時(shí)較快，之后減弱，直至過(guò)氧化氫消耗殆盡有關(guān)系。反應(yīng)過(guò)程中，過(guò)氧化值不斷下降，直至72 h時(shí)，達(dá)到7.34 meq/kg，符合國(guó)標(biāo)要求，這說(shuō)明利用抽真空的方法可以降低大豆磷脂過(guò)氧化值。隨著反應(yīng)進(jìn)行，磷脂中水分會(huì)緩慢減少，反應(yīng)時(shí)間對(duì)其他理化指標(biāo)影響不大。

圖4 反應(yīng)溫度對(duì)大豆磷脂Gardner色澤和過(guò)氧化值的影響

表2 反應(yīng)溫度對(duì)大豆?jié)饪s磷脂理化性質(zhì)的影響

圖5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆磷脂Gardner色澤和過(guò)氧化值的影響

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂理化性質(zhì)的影響

2.2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂過(guò)氧化值的影響

反應(yīng)溫度50 ℃，過(guò)氧化氫用量（占大豆磷脂質(zhì)量）分別為0.25%，0.50%，1.00%和2.00%，反應(yīng)時(shí)間0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。測(cè)定的大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤和過(guò)氧化值變化如圖6、圖7和表4所示。過(guò)氧化氫在各個(gè)梯度用量下，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，Gardner色澤逐漸減小直至平衡。各個(gè)梯度過(guò)氧化氫用量條件下，過(guò)氧化值不斷下降，下降速度逐漸減慢，反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后，過(guò)氧化值可以降低到國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)，說(shuō)明在真空條件下反應(yīng)，既可降低大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤，也可降低大豆磷脂過(guò)氧化值。

2.2.5 制備的大豆?jié)饪s磷脂主要理化指標(biāo)

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂進(jìn)行離心除雜，通過(guò)20 nm無(wú)機(jī)陶瓷膜后，真空狀態(tài)下用過(guò)氧化氫處理72 h，反應(yīng)溫度50 ℃，過(guò)氧化氫用量（占大豆磷脂質(zhì)量）分別為1.0%和2.0%，得到樣品1和樣品2，比較2個(gè)樣品與飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂和食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂的主要理化指標(biāo)，結(jié)果如表5所示。樣品1和樣品2色澤相較于飼料級(jí)磷脂淺了許多，接近食品級(jí)磷脂，并且過(guò)氧化值也符合國(guó)標(biāo)10 meq/kg的要求，其透光率如圖2中20 nm所示也接近食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂，其他指標(biāo)也與食品級(jí)磷脂相近。因此，通過(guò)試驗(yàn)條件，可以得到高品質(zhì)的大豆?jié)饪s磷脂。

圖6 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤影響

圖7 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂過(guò)氧化值影響

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂Gardner色澤和過(guò)氧化值的影響

表5 飼料級(jí)和食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂主要理化指標(biāo)

3 結(jié)論

飼料級(jí)大豆?jié)饪s磷脂通過(guò)離心除雜、膜過(guò)濾、過(guò)氧化氫脫色可以得到高品質(zhì)的磷脂，制備過(guò)程中無(wú)機(jī)陶瓷膜孔徑選擇20 nm，過(guò)氧化氫脫色過(guò)程應(yīng)在真空條件下進(jìn)行，溫度不宜過(guò)高，在50 ℃，過(guò)氧化氫（濃度30%）用量1%和2%條件下制備的大豆?jié)饪s磷脂色澤淺、透明度高、過(guò)氧化值低，性能接近于食品級(jí)大豆?jié)饪s磷脂。