高品質大豆濃縮磷脂的制備

黃昭先 ，陳靚，王翔宇 ，王滿意 , *

1. 中糧營養健康研究院加工應用技術中心（北京 102209）；2. 營養健康與食品安全北京市重點實驗室（北京 102209）；3. 江蘇一鳴生物股份有限公司（泰州 225300）；4. 老年營養食品研究北京市工程實驗室（北京 102209）；5. 江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心（南京 210023）

大豆濃縮磷脂是大豆油加工過程中的副產物，具有一定親水親油特性，廣泛應用于飼料、食品和醫藥等領域[1]。國產大豆濃縮磷脂產量巨大，但是由于其顏色深、透明度低[2]，大多數只能作為飼料原料使用，而食品級大豆濃縮磷脂主要依賴進口[3]。飼料級大豆濃縮磷脂與食品級的相比，丙酮不溶物含量、酸值等指標沒有明顯差別，但是由于透明度低，顏色深、感官效果差，只能用于飼料行業，或者成為食品級大豆濃縮磷脂的生產原料[3-5]。大豆濃縮磷脂透明度低主要是由于其中含有較多的微小雜質，因此試驗從去除雜質著手，探索提高大豆濃縮磷脂品質方法。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

飼料級大豆濃縮磷脂（中糧東海糧油工業有限公司）；食品級大豆濃縮磷脂（美國嘉吉公司）；濃度30%過氧化氫溶液、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-乙醇標準溶液、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（均為國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

S3500激光粒度分析儀（美國Microtrac）；無機陶瓷膜（南京艾宇琦膜科技有限公司）；R-205型旋轉蒸發器（上海申勝生物技術有限公司）；MF-1000型薄膜蒸發器（東京理化EYELA）；HS-1000型恒溫水浴（EYELA）；WH-17D旋片式油封真空泵（德國Chemvak）；PFX195-1型自動色度儀（英國羅維朋（Lovibond））；3-16L離心機（美國SIGMA）；反應釜（實驗室定制）；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 試驗方法

1.3.1 大豆濃縮磷脂制備方法

溶解離心。將飼料級大豆濃縮磷脂與正己烷以1︰10（g/mL）比例混合溶解，通過離心機離心分離得到上清液，離心機轉速2 000 r/min，離心時間10 min，離心目的是初步去除大豆磷脂里顆粒較大雜質。

膜過濾。選擇不同孔徑的無機陶瓷膜對上清液進行過濾，經過脫溶得到大豆濃縮磷脂。

脫色。向大豆濃縮磷脂中添加濃度30%過氧化氫，真空狀態（絕對壓力0.01 MPa），攪拌速度60 r/min，在一定溫度下反應一段時間，用薄膜蒸發器對大豆濃縮磷脂作脫水處理90 ℃，20 min，得到成品大豆濃縮磷脂。

1.3.2 Gardner色澤的檢測

原理為：在同一光源下，由透過已知光源試樣的顏色與透過標準玻璃色片的光的顏色進行匹配，用Gardner色標號表示其測定結果。

分析步驟為：稱取大豆濃縮磷脂5.0±0.01 g于100 mL燒杯中，加入30 mL正己烷溶解試樣，轉入100 mL容量瓶中定容，搖勻，打開PFX195-1型羅維朋比色計開關，按MEUN鍵選擇Gardner測定程序：打開儀器蓋，將校準玻片放入檢測室右側，關上儀器蓋，按READ鍵進行儀器校準，校準結束后，取出校準玻片，將配置好的試樣倒入比色槽內，放入檢測室右側，按READ鍵進行試樣檢測，記錄測定結果。

1.3.3 丙酮不溶物的測定

按SN/T 0802.2—1999《進出口磷脂 丙酮不溶物檢驗方法》執行。

1.3.4 干燥失重的測定

按GB 5009.3—2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》執行。

1.3.5 過氧化值的測定

按GB 28401—2012《食品安全國家標準 食品添加劑 磷脂》執行。

1.3.6 酸值的測定

按GB 28401—2012《食品安全國家標準 食品添加劑 磷脂》執行。

2 結果與討論

2.1 除雜對大豆濃縮磷脂透光度的影響

大豆濃縮磷脂中存在雜質顆粒，如果用無機陶瓷膜去過濾正己烷溶液，就不得不考慮選擇無機陶瓷膜孔徑問題，由于無機陶瓷膜標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粒徑，過濾才會有效果。因此，對大豆濃縮磷脂正己烷溶液進行初步離心，用激光粒徑分布儀對分離得到雜質進行粒徑分布分析，結果如圖1所示，由離心機分離得到雜質平均粒徑10.09 μm，最小粒徑289 nm。經過離心而未通過膜過濾得到的大豆濃縮磷脂透光率比飼料級磷脂有大幅提高，但仍然遠低于食品級大豆濃縮磷脂，如圖2所示。表明離心分離并不能完全去除磷脂中雜質，而離心后大豆濃縮磷脂中所含雜質粒徑可能在289 nm以下。

圖1 大豆濃縮磷脂雜質粒徑分布圖

分別選擇20，50，100，200和500 nm孔徑的無機陶瓷膜對大豆磷脂正己烷溶液進行過濾，制備得到大豆濃縮磷脂，測定其透光率，結果如圖2所示。無機陶瓷膜的孔徑越小，過濾效果越好，大豆磷脂的透光率越高，無機陶瓷膜孔徑選擇20 nm時，得到的磷脂透光率與食品級大豆磷脂相當。說明離心去除飼料級大豆濃縮磷脂中雜質后，利用孔徑小于50 nm的無機陶瓷膜過濾，可以較好地解決磷脂透明度低的問題。

圖2 大豆濃縮磷脂透光率

2.2 過氧化氫對大豆濃縮磷脂色澤品質的影響

飼料級大豆濃縮磷脂除了透明度低外，存在顏色深的問題，研究表明[6-8]過氧化氫可對磷脂進行脫色，但脫色后的磷脂過氧化值很高。試驗通過在真空條件下對大豆濃縮磷脂進行脫色，觀察其中過氧化值變化。

2.2.1 過氧化氫用量對大豆濃縮磷脂色澤的影響

反應溫度50 ℃、反應時間30 min，過氧化氫用量（占大豆磷脂質量）分別為0，0.25%，0.5%，1.0%和2.0%。測定的大豆濃縮磷脂的質量指標結果如圖3和表1所示。隨著過氧化氫使用量加大，得到大豆濃縮磷脂Gardner色澤逐漸下降，相應過氧化值升高很多，并且干燥失重增加，后續需要進行降低過氧化值和脫水處理，過氧化氫用量對其他理化指標影響不大。

圖3 過氧化氫用量對大豆濃縮磷脂Gardner色澤和過氧化值的影響

表1 過氧化氫用量對大豆濃縮磷脂理化性質的影響

2.2.2 反應溫度對大豆濃縮磷脂色澤的影響

過氧化氫用量（占大豆磷脂質量）2.0%，反應時間30 min，反應溫度40，50，60和70 ℃。測定的大豆濃縮磷脂的質量指標結果如圖4和表2所示。反應溫度升高有助于過氧化值降低和水分脫除，但會使大豆磷脂Gardner色澤變深，反應溫度不宜超過60 ℃。反應溫度對其他的理化指標影響不大。

2.2.3 反應時間對大豆濃縮磷脂色澤的影響

反應溫度50 ℃，過氧化氫用量（占大豆磷脂質量）2.0%，反應時間0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。測定的大豆濃縮磷脂的質量指標結果如圖5和表3所示。反應時間0.5 h內大豆濃縮磷脂的Gardner色澤下降較快，隨后下降速度減慢趨于平衡，推測可能是真空狀態下過氧化氫與磷脂中色素反應開始時較快，之后減弱，直至過氧化氫消耗殆盡有關系。反應過程中，過氧化值不斷下降，直至72 h時，達到7.34 meq/kg，符合國標要求，這說明利用抽真空的方法可以降低大豆磷脂過氧化值。隨著反應進行，磷脂中水分會緩慢減少，反應時間對其他理化指標影響不大。

圖4 反應溫度對大豆磷脂Gardner色澤和過氧化值的影響

表2 反應溫度對大豆濃縮磷脂理化性質的影響

圖5 反應時間對大豆磷脂Gardner色澤和過氧化值的影響

表3 反應時間對大豆濃縮磷脂理化性質的影響

2.2.4 反應時間對大豆濃縮磷脂過氧化值的影響

反應溫度50 ℃，過氧化氫用量（占大豆磷脂質量）分別為0.25%，0.50%，1.00%和2.00%，反應時間0，0.17，0.5，1，2，6，24，48和72 h。測定的大豆濃縮磷脂Gardner色澤和過氧化值變化如圖6、圖7和表4所示。過氧化氫在各個梯度用量下，隨著反應時間延長，Gardner色澤逐漸減小直至平衡。各個梯度過氧化氫用量條件下，過氧化值不斷下降，下降速度逐漸減慢，反應進行到一定時間后，過氧化值可以降低到國標范圍內，說明在真空條件下反應，既可降低大豆濃縮磷脂Gardner色澤，也可降低大豆磷脂過氧化值。

2.2.5 制備的大豆濃縮磷脂主要理化指標

根據試驗結果，對飼料級大豆濃縮磷脂進行離心除雜，通過20 nm無機陶瓷膜后，真空狀態下用過氧化氫處理72 h，反應溫度50 ℃，過氧化氫用量（占大豆磷脂質量）分別為1.0%和2.0%，得到樣品1和樣品2，比較2個樣品與飼料級大豆濃縮磷脂和食品級大豆濃縮磷脂的主要理化指標，結果如表5所示。樣品1和樣品2色澤相較于飼料級磷脂淺了許多，接近食品級磷脂，并且過氧化值也符合國標10 meq/kg的要求，其透光率如圖2中20 nm所示也接近食品級大豆濃縮磷脂，其他指標也與食品級磷脂相近。因此，通過試驗條件，可以得到高品質的大豆濃縮磷脂。

圖6 反應時間對大豆濃縮磷脂Gardner色澤影響

圖7 反應時間對大豆濃縮磷脂過氧化值影響

表4 反應時間對大豆濃縮磷脂Gardner色澤和過氧化值的影響

表5 飼料級和食品級大豆濃縮磷脂主要理化指標

3 結論

飼料級大豆濃縮磷脂通過離心除雜、膜過濾、過氧化氫脫色可以得到高品質的磷脂，制備過程中無機陶瓷膜孔徑選擇20 nm，過氧化氫脫色過程應在真空條件下進行，溫度不宜過高，在50 ℃，過氧化氫（濃度30%）用量1%和2%條件下制備的大豆濃縮磷脂色澤淺、透明度高、過氧化值低，性能接近于食品級大豆濃縮磷脂。