何深知,邵建群,宮寧強,陳 敏,顧 微
(首都醫科大學 化學生物學與藥學院實驗教學中心,北京 100069)
卵磷脂是一種含磷的極性脂類物質,由法國人Gobley于1846—1847年從腦和蛋黃中首先發現[1],目前,它被譽為與蛋白質、維生素并列的 “第三營養素”。卵磷脂有極高的營養和醫學價值,具有延緩衰老、提高大腦活力、治療動脈硬化、解除心腦血管疾病、預防脂肪肝、潤澤皮膚等多種生理功能,同時還具有很好的乳化作用和抗氧化性能[2]。因此,卵磷脂在食品、醫藥、化妝品等行業應用廣泛[3]。
卵磷脂主要存在于大豆、蛋黃、菜籽、堅果、肉類、魚類及動物內臟中[4]。卵磷脂主要包括蛋黃卵磷脂和大豆卵磷脂。蛋黃卵磷脂純度高,其中含磷脂酰膽堿(PC)達78%,而大豆卵磷脂中只有16%;另外,蛋黃卵磷脂富含飽和脂肪酸,其氧化穩定性也優于大豆卵磷脂,對人而言,蛋黃卵磷脂比大豆卵磷脂更易被人體吸受,因此蛋黃卵磷脂的功能特性及應用開發現在正日益受到人們的關注[5]。
提取卵磷脂的方法主要有:有機溶劑萃取法、柱層析法、乙酰化法、高效液相色譜法、半透膜法、復合鹽沉淀法以及超臨界二氧化碳萃取法等[6]。用上述方法研究大豆卵磷脂的文獻很多,方法成熟,而對蛋黃卵磷脂的研究起步較晚,其提取方法的研究特別是將其用于教學研究的文獻相對較少。目前,蛋黃卵磷脂由于受到提取技術的限制,成功制取的量非常少,致使其價格相當昂貴,故市場上的卵磷脂多為大豆磷脂。因此,系統研究蛋黃卵磷脂的提取技術具有重要價值。
本文采用不同的有機溶劑,對蛋黃中的卵磷脂在不同的工藝條件下進行了提取,以期找到較合理的提取工藝條件。此外,本文還對不同的提取方法進行了比較,為最終廉價高效地提取蛋黃卵磷脂的工業化奠定基礎實驗數據。
試劑:市售鮮雞蛋,體積分數為95%的乙醇,無水乙醇,乙醚,丙酮,氯仿,石油醚(北京現代東方精細化學品有限公司,AR)。
儀器:電子分析天平(TE212-L),賽多利斯科學儀器有限公司;循環水式多用真空泵(SHB-ⅢA),鄭州長城科工貿有限公司;超聲波清洗儀(KQ-500型),昆山市超聲儀器有限公司。
稱取煮熟的雞蛋黃并研磨,加入體積分數為95%的乙醇研細抽濾;濾渣再加入95%的乙醇研細抽濾,合并兩次濾液,并轉移至燒瓶中,蒸餾除去乙醇;殘余物加少量無水乙醇,蒸發皿上蒸干,得到黃色油狀物;冷卻后加入氯仿使其完全溶解,再慢慢加入丙酮,即有卵磷脂析出。重復加入氯仿和丙酮的操作,最后得到較純凈的卵磷脂,并計算提取率。
生物活性物質的提取效果受多種因素的影響,比如提取溶劑的種類、提取溫度、溶液的pH値、浸泡時間,提取方式、提取次數、溶劑用量等[7]。考慮到卵磷脂不耐高溫,在25℃時活性最強,高于50℃時,其中的不飽和脂肪酸極易氧化而失去生理活性;同時溶液的pH値也不宜使溶液呈堿性條件,因為在堿性環境中卵磷脂易發生分解,喪失生理活性[8]。所以,我們把提取溫度定在25℃,溶液的pH値定在中性環境,然后在上述提取實驗的基礎上從溶劑種類、浸泡時間,提取方式、提取次數、溶劑用量5個方面進行對比實驗,從而獲得卵磷脂的最優提取條件。
卵磷脂為兩性分子,既有脂溶性,又具有親水性。卵磷脂易溶于氯仿,可溶于乙醇、乙醚、甲醇、苯、石油醚等,不溶于丙酮。以往文獻常選用95%的乙醇作為提取劑,再用氯仿和丙酮把卵磷脂分離出來[9]。由于乙醇溶解性好、廉價、無毒且可回收利用[10],本文中也用它作為提取劑。氯仿作為溶劑毒性大,污染環境并危害操作者的健康,應以其他綠色溶劑替代。為此,選用兩種較為安全的溶劑,即乙醚和石油醚,與氯仿進行對比實驗,其他條件不變,實驗結果見表1。

表1 3種溶劑提取率的對比
比較可知,除氯仿外,用乙醚分離得到的卵磷脂提取率較石油醚高,因此本文用乙醚代替氯仿。
抽濾前將蛋黃放在95%的乙醇中浸泡一下(下述的浸泡的含義同此),然后按上述的提取步驟提取,對比不同浸泡時間的提取率。選取15、30、60、120、240 min進行實驗,其他條件不變。提取溫度25℃;1次提取。結果如圖1所示。

圖1 浸泡時間對卵磷脂提取率的影響
從圖1可以看出,在實驗時間范圍內,卵磷脂的提取率隨著浸泡時間的增加而增加,可見延長浸泡時間有利于提高卵磷脂提取率。但考慮到教學課時及效率問題,將浸泡時間控制在40~60min范圍內較為合適。
超聲提取技術被譽為“中藥和天然產物提取的技術革命”,利用超聲波產生的強烈震動、高的加速度、強烈的空化效應、攪拌等特殊作用,破壞細胞壁,使溶劑易滲透到細胞中,加速天然活性成分的溶出[11]。實驗中我們在浸泡的同時加上超聲強化,彌補了傳統有機溶劑浸泡提取法的不足。
抽濾前,浸泡時加超聲進行實驗,選取15、30、60 min進行實驗,提取溫度25℃,1次提取,其他條件不變。結果如圖2。

圖2 浸泡加超聲時間對卵磷脂提取率的影響
從圖2可看出,超聲強化技術的采用明顯提高了卵磷脂的提取率。單純浸泡與浸泡加超聲兩種提取方式的提取率的比較見圖3。從圖3可知,加入超聲技術提取的優越性是很明顯的,尤其在30min左右時間段內,浸泡加超聲比單純浸泡的提取率提高了3.16個百分點。因此,只要條件允許,應采用浸泡加超聲的提取方式。

圖3 單純浸泡與浸泡加超聲提取率比較
在總提取時間、總溶劑量相同條件下,1次浸泡與2次浸泡的實驗結果比較見圖4。

圖4 1次浸泡與2次浸泡提取率比較
從圖4可看到,在總時間和總溶劑量相同的情況下,不論是單純浸泡還是浸泡加超聲,2次提取的效果均比1次提取的效果好。可以想見提取次數越多,提取率會越高。但是文獻[12]中有數據指出,提取次數越多雜質也越多,影響產品的純度,還會給后續步驟造成麻煩,因此,我們在未做多次提取的對比實驗的情況下采用2次提取。
提取劑用量一定會對最終提取率產生影響。本文選取95%的乙醇的用量為60、80、100、120、140mL進行對比實驗,結果如圖5所示。浸泡時間60min,提取溫度25℃,1次提取。

圖5 乙醇用量對卵磷脂提取率的影響
從圖5可看出,95%的乙醇用量在120mL(相當于1g蛋黃的乙醇用量為5mL)之內時提取率隨乙醇用量增加的增勢很強,之后趨平。因此,從提取和乙醇回收兩方面考慮,1g蛋黃的乙醇用量為4~5mL為佳。
綜合以上實驗數據,得到提取卵磷脂最佳工藝條件是:提取溫度25℃;溶液的pH値為中性環境;以95%的乙醇作為提取劑,用乙醚和丙酮把卵磷脂分離出來;提取方式為浸泡加超聲;提取次數為2次,每次15~20min;1g蛋黃的乙醇用量為4~5mL。上述方法主要考慮了教學需求,所以可為實驗教學采用,亦可作為蛋黃卵磷脂工業化生產的數據參考。
傳統的蛋黃卵磷脂的提取工藝的提取效率低,隨著高新技術的日益成熟,利用高新技術與傳統工藝結合將成為提取高純度卵磷脂的新的手段。
進入21世紀以來,我國蛋黃卵磷脂的提取和應用取得了較大進展,但還未能從蛋黃中提取高純度的食用、醫藥用卵磷脂。我國的卵磷脂生產就其生產規模、技術水平而言與國外相比還差距較大,仍需大量進口。卵磷脂的生產是當前國家重點支持的技術開發領域之一。將來還應對蛋黃卵磷脂的基礎性質、功能做深入研究,探索其不同及優于大豆卵磷脂的特性,從而發展出適宜蛋黃卵磷脂的生產應用技術。隨著高新技術的發展與應用,相信不久的將來,優質蛋黃卵磷脂產品將會得到更大規模的開發與更廣泛的應用。
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