氧化鋁吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的熱力學(xué)研究

曹 棟，陳國安，張顯久，史蘇佳，鄧紫新

（1.江南大學(xué)，江蘇無錫214122；2.無錫江大百泰科技有限公司，江蘇無錫214122）

氧化鋁吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的熱力學(xué)研究

曹 棟1，陳國安2，張顯久2，史蘇佳1，鄧紫新1

（1.江南大學(xué)，江蘇無錫214122；2.無錫江大百泰科技有限公司，江蘇無錫214122）

研究了氧化鋁吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的熱力學(xué)行為，結(jié)果表明，三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附符合Langmuir方程；三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附為放熱吸附，低溫有利于吸附；三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附為物理吸附過程，以上研究對磷脂單體的制備具有指導(dǎo)意義。

磷脂，氧化鋁，熱力學(xué)

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

醇溶性磷脂（PC54.65%，PE9.52%） 北京華清美恒生物科技有限公司；乙醇（分析純）、中性氧化鋁（100-200目）（FCP） 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；甲醇、氯仿、氨水 色譜純，江蘇漢邦科技有限公司；磷脂酰乙醇胺 Sigma公司。

Aligent 1100高效液相色譜儀 美國安捷倫公司；蒸發(fā)光散色檢測器（ELSD） 2000ES，美國ALLTECH公司；超聲波清洗器KQ2200 昆山市超聲儀器有限公司；冷凍水浴恒溫振蕩器SHA-2A 金壇市億通電子有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 氧化鋁的預(yù)處理 將中性氧化鋁在105℃恒溫干燥1.5h后，放在干燥器中冷卻備用。

1.2.2 磷脂溶液的配制 準(zhǔn)確稱取一定量的醇溶性磷脂樣品，用95%（v/v）乙醇-水溶液溶解，配制成1.5918mg/mL的醇溶磷脂溶液。

1.2.3 吸附平衡實驗 分別精確稱取 0.1000、0.1200、0.1600、0.1800、0.2000、0.3000g經(jīng)過處理的氧化鋁，置于6個250mL帶塞磨口錐形瓶中，各加入濃度為1.5918mg/mL的醇溶性磷脂乙醇溶液25.0mL，在一定溫度下，150r/min的恒溫水浴振蕩器上振搖吸附，達到平衡后，取其上層清液，測定達到平衡時PE的濃度（Ce），計算出平衡吸附量（Qe），以平衡吸附量（Qe）對平衡濃度（Ce）作圖，即為吸附等溫線。分別測定吸附溫度為25、45、60℃下的吸附等溫線，平衡吸附量（Qe）的計算公式如下：

式中：Qe-吸附劑（氧化鋁）的平衡吸附量（mg/g）；C0-被吸附物質(zhì)（PE）的起始濃度（mg/mL）；Ce-被吸附物質(zhì)（PE）的平衡濃度（mg/mL）；V-溶液體積（mL）；M-吸附劑（氧化鋁）的質(zhì)量（g）。

1.2.4 磷脂酰乙醇胺質(zhì)量分數(shù)的測定 采用HPLC-ELSD法，參見文獻［12］。色譜條件：色譜柱：Lichrospher SI（4.6mm×25cm，5μm）；流動相 A：氯仿∶甲醇=4∶1（V/V），流動相B：甲醇∶水∶氨水= 16∶3.9∶0.1（V/V/V）；流速：1.000mL/min；柱溫：30℃；進樣量：5μL；蒸發(fā)器溫度：90℃；氮氣流速：1.6L/min，梯度洗脫的洗脫梯度見表1。

表1 洗脫梯度

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附平衡方程

氧化鋁對醇溶磷脂乙醇溶液中PE的吸附屬于固-液吸附，適用于固-液體系的吸附等溫式主要有Langmuir方程和 Freundlich方程等。本文使用Langmuir方程進行研究，其吸附等溫線方程如下式表示［13］：

若定義Qm為吸附質(zhì)的單層飽和吸附量，其方程形式轉(zhuǎn)化為：

圖1 PE在氧化鋁上的吸附等溫線

從圖1可以看出，氧化鋁對PE有較高的吸附量，在較低的濃度范圍內(nèi)，氧化鋁對PE的吸附量隨著液相濃度的升高而迅速增大，到較高濃度范圍內(nèi)時，吸附量隨濃度變化的幅度減小。隨著溫度的升高，PE在氧化鋁上的吸附量有所下降，但是下降得不是很明顯，這是因為氧化鋁具有很高的機械強度和物化穩(wěn)定性，其空間結(jié)構(gòu)不受溫度的影響。

為了求出方程中 K和 Qm，將上式兩邊取倒數(shù)得：

圖2 氧化鋁吸附PE的1/Qe-1/Ce圖

經(jīng)回歸得到Langmuir方程的擬合參數(shù)及相關(guān)系數(shù)，見表2所示。

表2 氧化鋁對PE的吸附等溫線方程

由表2相關(guān)系數(shù)看出，Langmuir模型擬合效果較好，同時由表2得到三個溫度下的等溫吸附方程分別為溫度越高，K越小，導(dǎo)致吸附量減少，因此，三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附應(yīng)在較低溫度下進行。

2.2 三氧化二鋁吸附磷脂酰乙醇胺的吸附熱

由前面可知，隨著溫度的升高，氧化鋁的吸附能力降低，即升高溫度不利于氧化鋁吸附磷脂酰乙醇胺，說明吸附反應(yīng)為放熱反應(yīng)。根據(jù) Clausius-Clapeyron方程：

式中：Ce為吸附平衡時溶質(zhì)的濃度（mg/L），T為絕對溫度（K），ΔHA，m為平衡濃度Ce時的微分吸附熱（kJ/mol），K為常數(shù)，由等溫線作出吸附量Q（mg/g）時的lnCe-（1/T）圖，由lnCe-（1/T）圖的斜率即可求出吸附量為Q時的微分吸附熱ΔHA，m。圖3為氧化鋁吸附磷脂酰乙醇胺的吸附等容線，由吸附等容線斜率計算吸附熱，結(jié)果列于表3。

圖3 氧化鋁吸附PE的吸附等容線

表3 氧化鋁吸附PE的吸附熱

由表3數(shù)據(jù)可知，氧化鋁吸附磷脂酰乙醇胺的吸附熱＜20kJ/mol，屬于物理吸附的范疇，且吸附為放熱吸附。

3 結(jié)論

三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附符合Langmuir方程；三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附為放熱吸附，低溫有利于吸附；三氧化二鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附為物理吸附過程，以上研究對磷脂單體的制備具有指導(dǎo)意義。

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Study on thermodynamic of alumina adsorbing phosphatidylethanolamine in alcohol-phospholipid

CAO Dong1，CHEN Guo-an2，ZHANG Xian-jiu2，SHI Su-jia1，DENG Zi-xin1
（1.Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Wuxi Jiangda Baitai Technology Co.Ltd.，Wuxi 214122，China）

The thermodynamic behavior of phosphatidylethanolamine in alcohol-phospholipid adsorbed by aluminum oxide was studied.The results showed thatthe adsorption ofthe aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was in line with the Langmuir adsorption equation，that the adsorption of the aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was exothermic action，that low temperature was in favor of adsorption，that the adsorption of the aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was physical adsorption process.The research is important on the preparation of phospholipid monomer.

phospholipid；alumina；thermodynamics

Q545

A

1002-0306（2010）07-0140-03

磷脂研究中，主要的方向是在磷脂的生物學(xué)功能及磷脂單體的分離制備上［1］。在磷脂單體分離制備中，主要有溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、吸附法、超濾法及酶催化精制法等［2-5］，其中吸附法主要的吸附劑包括氧化鋁、硅藻土和硅膠及一些交換樹脂等［6］。吸附法在制備高純度磷脂方面有著廣泛的前景，許多學(xué)者研究了各種吸附方法制備高純度磷脂的可行性。杜先鋒等［7］采用吸附柱層析法對蛋黃卵磷脂進行了純化。李衛(wèi)等［8］以硅膠為吸附劑，用梯度洗脫，可以對卵磷脂進行洗脫。Günther等［9］用低沸點石油醚∶C1-4醇∶水的混合溶劑浸取蛋黃粉得到蛋黃磷脂，并進一步進行硅膠吸附制得高純度磷脂單體。Trmblay等［10］用吸附柱層析法制備了不含溶血磷脂的高純蛋黃磷脂產(chǎn)品。Nielsen［11］以二氯甲烷-甲醇-氨水為洗脫液，在吸附劑柱上分離經(jīng)無機鹽復(fù)合沉淀的粗磷脂。但吸附劑對混合磷脂的吸附選擇性研究嚴重不足，給吸附劑在制備單體磷脂的應(yīng)用造成影響。本文從吸附的基本理論出發(fā)，研究氧化鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附熱力學(xué)，闡明氧化鋁對磷脂酰乙醇胺的吸附熱力學(xué)行為，為氧化鋁吸附法制備高純磷脂單體的實際工業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2009-07-27

曹棟（1960-），男，教授，主要從事功能脂質(zhì)的研究。

江蘇省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新資金（BC2008021）。