低溫沉淀法提取高純度蛋黃卵磷脂的工藝研究

肖文婷，張 帆，李 燕，范杰平，朱建航，*

(1.南昌大學環境與化學工程學院低碳生物技術研究中心，江西南昌330031;2.南昌大學生命與食品科學學院，江西南昌330029)

卵磷脂(lecithin)是一種從植物或動物中提取出來的磷脂混合物，主要包括磷脂酰膽堿(phosphotidylcholine，簡稱 PC)、磷 脂酰乙醇胺(phosphotidylethanolamine，簡稱 PE)、磷脂酰肌醇(phosphotidylinositol，簡 稱 PI)、磷 脂 酰 絲 氨 酸(phosphotidylserine，簡稱PS)等幾種組分，具有重要的生理活性［1］，被廣泛應用于食品加工、醫療保健、飼料加工、化妝品行業［2－4］。卵磷脂主要來源于大豆和蛋黃，蛋黃卵磷脂中磷脂酰膽堿含量高于大豆3倍，且氧化穩定性更好，所以近年來蛋黃卵磷脂的功能研究和應用開發日益受到人們的關注［5］。目前蛋黃卵磷脂的制備方法主要有溶劑提取法、金屬離子沉淀法、超臨界萃取法、柱層析法、膜分離法、酶催化法等［1］，且以溶劑提取法最具工業應用價值。1981年Larsen等［6］以單一溶劑提取蛋黃卵磷脂，提取率可達71.6%(換算成得率為7.20%)，但純度僅為51.4%，限制了其進一步的應用。此后謝憲章等［7］采用二元混合溶劑提取蛋黃卵磷脂，提取率和純度均優于單一溶劑，但該工藝毒性溶劑殘留較大。為改善溶劑殘留問題，Sim［8］以乙醇為溶劑，并結合低溫冷藏去除甘油三酯，制得純度為82%的卵磷脂，雖然該方法可有效控制有毒溶劑的殘留，但產品膽固醇含量較高，磷脂組分的純度偏低。為進一步提高產品純度，Palacios［9］用4℃丙酮去除膽固醇和中性油脂，使純度達90%以上，但該工藝操作步驟較多，溶劑用量大，提取率不高，實際生產過程中也受到一定的限制。因此，開發簡單易行、高附加值的高純蛋黃卵磷脂提取工藝已成為亟待解決的研究熱點。本研究以鴨蛋蛋黃液為原料，利用低溫沉淀法提取高純度蛋黃卵磷脂，探討了各因素對卵磷脂得率和純度的影響，通過實驗優化分析，得到了最佳提取工藝條件。與傳統工藝相比，該工藝操作簡便、提取率高、節約成本，可為蛋黃卵磷脂的工業化生產提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮鴨蛋 市購;磷脂酰膽堿(PC)標準品、磷脂酰乙醇胺(PE)標準品 Sigma公司;無水乙醇、正己烷、丙酮、鉬酸銨、鹽酸 分析純，市購;甲醇、乙腈色譜純，市購;分析用水 二次蒸餾水，自制。

BSA124S電子分析天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;85－2型恒溫磁力攪拌器 鄭州長城科工貿有限公司;RE－52旋轉蒸發器 上海申生科技有限公司;MDF－U333超低溫冰箱 SANYO Electric Biomedical Co.，Ltd.;UV762紫外可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;DZF－6050型真空干燥箱 上海一恒科技有限公司;Agilent 1100高效液相色譜儀 美國Agilent公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 稱取一定量鴨蛋蛋黃液，加入適量無水乙醇，在25℃恒溫攪拌條件下提取30min后，過濾，濾渣重復以上步驟兩次。收集上清液，減壓蒸餾至近干，先加入適量正己烷使其完全溶解，再加入一定比例丙酮，然后放入超低溫冰箱中冷凍12h取出，傾注分離出沉淀物，經低溫丙酮洗滌數次，真空干燥，得高純度蛋黃卵磷脂，稱重，檢測。

1.2.2 磷脂含量測定 采用定磷比色法［10］測定含磷量，使用系數25將含磷量換算為磷脂的含量［11］。計算公式為:

式中:P－標準曲線查得的含磷量(mg);n－稀釋倍數;m－試樣質量(g);25－每毫克磷相當于磷脂的毫克數。

1.2.3 HPLC檢測 采用高效液相色譜法測定樣品純度［12－15］。采用外標法定量，計算樣品中 PC、PE 組分含量。色譜條件為色譜柱:Sinochrom Si 60柱(4.6mm ×250mm，5μm);流動相:乙腈－甲醇－85%磷酸(7∶2∶0.09，v/v);流速:1.0mL/min;柱溫:30℃;紫外檢測波長:210nm;進樣量:10μL。

1.2.4 實驗設計 蛋黃卵磷脂的提取受到諸多因素的影響，本文以卵磷脂得率和磷脂含量為衡量指標，研究料液比、己烷－丙酮體積比、冷凍溫度等因素對卵磷脂提取效果的影響。在單因素實驗中，料液比(g/mL)設定為 1∶3、1∶3.5、1∶4、1∶4.5、1∶5;己烷－丙酮體積比為 1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5;冷凍溫度為－40、－30、－20、－10、0℃，通過單因素實驗對提取工藝初步優化。為獲得最佳提取工藝條件，在單因素實驗的基礎上進行三因素三水平正交實驗L9(34)(見表1)，分析結果確定提取高純度蛋黃卵磷脂的最佳工藝條件。考慮到實際生產，確定評價指標中權重關系為綜合指標Z=0.6×磷脂含量+0.4×得率［16］，即 Z=0.6X+0.4Y。

表1 正交因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal design

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 料液比對蛋黃磷脂提取效果的影響 在己烷－丙酮體積比1∶2.5，冷凍溫度－20℃條件下，考察了提取過程中料液比對卵磷脂得率和含量的影響，結果見圖1。隨著料液比的增大，卵磷脂得率和磷脂含量均有明顯上升。這是因為增大溶劑用量即增大了蛋黃液與乙醇溶劑的接觸面積，促進了蛋黃中磷脂的溶解。當料液比達1∶4(g/mL)后得率和磷脂含量上升趨勢逐漸減小，且磷脂含量于1∶4.5(g/mL)處達到最大值。綜合考慮，實驗選擇的料液比為1∶4.5(g/mL)。

圖1 料液比對提取效果的影響Fig.1 Influence of egg yolk－ethanol ratio on extraction effect

2.1.2 己烷－丙酮體積比對蛋黃磷脂提取效果的影響 在料液比1∶4.5(g/mL)，冷凍溫度－20℃條件下，考察了己烷－丙酮體積比對卵磷脂得率和含量的影響，結果見圖2。隨著己烷－丙酮體積比減小，卵磷脂得率是先增后減，于1∶2.5時達到最大值;而磷脂含量逐漸增加，增加幅度越來越小。這可能是因為隨著體積比減小，己烷－丙酮體系體積變大，卵磷脂及中性脂質部分溶解，且中性脂質溶解量比卵磷脂更大，導致卵磷脂得率下降，含量上升。考慮到實際生產中的溶劑成本，實驗選擇己烷－丙酮體積比為1∶2.5。

圖2 己烷－丙酮體積比對提取效果的影響Fig.2 Influence of hexane－acetone volume ratio on extraction effect

2.1.3 冷凍溫度對蛋黃磷脂提取效果的影響 在料液比1∶4.5(g/mL)，己烷－丙酮體積比1∶2.5的條件下，考察了冷凍溫度對卵磷脂得率和含量的影響，結果見圖3。隨著冷凍溫度升高，卵磷脂得率逐漸降低，且降低幅度逐漸增大;而磷脂含量先升高后降低，在－20℃時達到最大值。這可能是在低溫條件下中性脂質和磷脂在己烷－丙酮溶劑體系中的溶解性相互作用和影響造成的［17］。在溫度低于－20℃時，其他油脂類物質的溶解度隨溫度變化更顯著，導致溫度升高時，得率略有降低，含量有所提高;在溫度高于－20℃時，卵磷脂的溶解度隨溫度變化更顯著，導致溫度升高時，卵磷脂在溶劑中溶解度增大，從而得率和含量都急劇下降。綜合考慮，實驗選擇冷凍溫度為－20℃。

圖3 冷凍溫度對提取效果的影響Fig.3 Influence of frozen temperature on extraction effect

2.2 正交實驗

在單因素實驗基礎上進行正交實驗優化提取工藝條件。綜合考察料液比、己烷－丙酮體積比、冷凍溫度三個因素的影響，按照L9(34)正交表進行實驗，正交實驗設計和結果見表2。

表2 正交實驗結果Table 2 Results of orthogonal design

由表2可知，影響卵磷脂得率和含量的因素主次順序為:C(冷凍溫度)＞A(料液比)＞B(己烷－丙酮體積比)。通過極差分析得到最佳工藝條件:A2B3C2，即料液比 1∶4.5，己烷－丙酮體積比 1∶3，冷凍溫度－20℃。從極差值可以看出，己烷－丙酮體積比對實驗結果影響較小，綜合考慮實際生產成本，驗證實驗選擇的條件為:料液比1∶4.5，己烷－丙酮體積比1∶2.5，冷凍溫度－20℃，進行3組重復實驗后，測得產品得率為9.37%，磷脂含量為97.68%。

2.3 HPLC檢測結果

利用高效液相對標準品及樣品進行檢測，結果見圖4。

圖4 高效液相色譜圖Fig.4 The HPLC Chromatogram

由圖4可以看出，在8.6和9.2min左右，PC標準品和樣品均出現兩個峰，這是因為PC本身是混合物，其R2位置上存在多種基團，如油酸、亞油酸、花生四烯酸等，導致PC中存在多種單質，如1－棕櫚酸－2－二花生四烯酸磷脂酰膽堿、1，2－花生四烯酸磷脂酰膽堿、1，2－二亞油基磷脂酰膽堿等［18－19］。由于這些單質在結構上存在微小差別，造成出峰時間有一定差異，從而出現上圖中的峰形。

樣品中主要組分的峰形和PC、PE標準品基本一致，表明樣品主要組分為PC和PE，通過外標法定量測得PC含量為77.42%，PE含量為18.47%。

3 結論

研究了料液比、己烷－丙酮體積比、冷凍溫度對蛋黃卵磷脂提取效果的影響，并通過正交實驗優化提取工藝，得到最佳工藝條件:料液比1∶4.5(g/mL)，己烷－丙酮體積比1∶2.5，冷凍溫度－20℃，該條件下產品的得率可達9.37%，磷脂含量為97.68%。采用高效液相色譜法對樣品進行檢測，結果表明樣品中PC和PE組分含量分別為77.42%和18.47%。本工藝具有操作簡單、提取效果好、成本低等優點，對工業化生產鴨蛋黃卵磷脂有著重要的參考價值和指導意義。

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