丙酮萃取蛋黄磷脂工艺研究

康世宗，谷克仁，刘国红，李 招

1. 河南工业大学 (河南郑州 450001)2. 中粮粮油工业(黄冈)有限公司 (湖北黄冈 438000)

丙酮萃取蛋黄磷脂工艺研究

康世宗1，谷克仁1，刘国红2，李 招1

1. 河南工业大学 (河南郑州 450001)2. 中粮粮油工业(黄冈)有限公司 (湖北黄冈 438000)

研究了以磷脂酰胆碱萃取率为指标，利用正交试验优化丙酮萃取蛋黄磷脂工艺中料液比、萃取温度、萃取时间等参数，并考察了超声对磷脂酰胆碱萃取率的影响。得到最佳萃取条件：不超声，萃取温度20 ℃，料液比1∶7，萃取时间70 min。在最佳条件下，PC萃取率可达96.955%。

蛋黄粉；磷脂酰胆碱；丙酮；萃取

磷脂酰胆碱俗称卵磷脂(Phosphatidylcholine, PC)，可作为乳化剂，填充剂，和分散剂广泛应用于食品、饲料、保健品、医药和化妆品等行业[1-3]。蛋黄中富含磷脂，大约占蛋黄湿重的10%，相当于蛋黄总固体含量的22%和蛋黄脂质的50%。磷脂酰胆碱是蛋黄磷脂的主要成分，大约占总量的80%[4]，因为含有较多的饱和脂肪酸，其氧化稳定性明显高于大豆磷脂[5]。它是人体胆碱的主要来源，是维持肝脏和大脑功能，脂质代谢，细胞膜信号传递的必需营养素[6]。

溶剂萃取法生产磷脂酰胆碱的工艺中，主要依据磷脂不溶于丙酮的性质，利用丙酮脱除中性脂质等可溶于丙酮的部分，进一步利用其它溶剂(如乙醇或多元溶剂)萃取出磷脂酰胆碱，最后经过纯化得到高纯度磷脂酰胆碱。其中丙酮脱油工艺尤为重要，脱油率以及丙酮不溶物中PC含量直接影响到后续工艺中PC的得率。已发表的文献大多以丙酮不溶物(AI%)为指标[7-8]，考察的是产物中总磷脂的含量。然而，这不能完全作为以PC为主要产品的工艺指标。因为产品中AI%值高，并不能代表PC含量高，有可能在最优条件下得到的产物中其他磷脂含量较高，而PC含量相应较低，影响后续工艺中PC的得率。本研究主要以丙酮萃取阶段PC的萃取率为指标，考察了料液比、萃取温度、萃取时间以及超声对萃取效果的影响，为蛋黄磷脂酰胆碱生产工艺提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 药品与试剂

蛋黄粉：吉林厚德食品有限公司，其中蛋黄油(甘油三酸酯、胆固醇和微量核黄素统称为蛋黄油)的质量分数为43.7%，水分和可挥发性物质3.3%，蛋白质31.8%，PC含量14.5%)；丙酮、三氯甲烷、冰乙酸、三乙胺，购于西陇化工股份有限公司；正己烷(色谱纯)、异丙醇(色谱纯)、甲醇(色谱纯)，购于天津市科密欧化学试剂有限公司；磷脂酰胆碱标准品，购于美国Sigma公司；混合溶剂，三氯甲烷∶甲醇为2∶1(v∶v)。

1.2 主要仪器

GHP-160恒温光照培养箱，上海赫田科学仪器有限公司；DF-101Z集热式恒温水浴锅，山东甄城华鲁电热仪器有限公司；DZF-6050真空干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；Waters e2695高效液相色谱仪，Waters 2424蒸发光散射检测器。

1.3 方法

1.3.1 磷脂的萃取

1.3.1.1 丙酮萃取蛋黄磷脂实验方法

称取10 g蛋黄粉于烧杯中，加入一定量的无水丙酮进行脱油，迅速搅拌均匀。浸提一定时间，在此期间每10 min搅拌1次。然后利用G3砂芯漏斗进行抽滤，将滤液旋蒸回收丙酮，滤饼置于真空干燥箱，在温度50 ℃，压力-0.09 MPa下真空干燥5 h，得到干燥的脱油产品，称重，并对产品中PC含量进行检测，由公式(1)计算出萃取率。

(1)

式中：Y为PC的萃取率，%；m, m0为原料及产物的质量，g；c, c0为原料及产物中PC的含量，%。

1.3.1.2 超声对萃取效果的影响试验

在料液比为1∶5的条件下，由1.3.1.1中萃取方法，将萃取体系分别超声5min、10min、15min、20min、25min后，进行抽滤、干燥，最终得到不同超声时间下的PC萃取率，考察超声对萃取效果的影响。

1.3.1.3 单因素及正交试验设计

设计丙酮萃取磷脂的单因素试验，每个因素选取5个水平，萃取温度：0 ℃、10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃；料液比：1∶3、1∶5、1∶7、1∶9、1∶11；萃取时间：10min、30min、50min、70min、90min。在不同条件下萃取蛋黄粉中的磷脂，计算PC的萃取率，考察单因素对萃取效果的影响。

在单因素试验的基础上选取合适的试验水平，设计三因素三水平正交试验，对正交试验结果进行极差分析，得到最佳的萃取温度、料液比和萃取时间。

1.3.2 磷脂酰胆碱的检测

参考《中华人民共和国药典》2015版第4部中蛋黄卵磷脂检测方法[9]，利用HPLC-ELCD对磷脂酰胆碱进行定性和定量检测。色谱柱：AlltimaSillica，250mm×4.6mm×5μm；以甲醇-水-冰醋酸-三乙胺(85∶15∶0.45∶0.05)为流动相A，以正己烷-异丙醇-流动相A(20∶48∶32)为流动相B，在25min内进行梯度洗脱；柱温为40 ℃；蒸发光散射检测器条件：增益200，漂移管温度为72 ℃，气体压力40psi。

精密称取磷脂酰胆碱标准品15mg，置于50mL容量瓶中，用混合溶剂溶解并定容至刻度，得到磷脂酰胆碱储备液(0.3mg/mL)。分别精密量取磷脂酰胆碱储备液1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL于10mL容量瓶，用混合溶剂定容至刻度，得到浓度分别为0.030、0.045、0.060、0.075、0.090mg/mL的磷脂酰胆碱标准溶液。依照1.3.2中方法分别得到不同浓度的标准溶液中磷脂酰胆碱对应的峰面积。以峰面积的对数Ln(S)和浓度的对数Ln(c)数据进行线性拟合，回归方程y=1.087 7x+19.237，R2=0.996，在38.4μg/mL至115.2μg/mL线性关系良好，见图1。利用外标法得到产品中磷脂酰胆碱的含量。

图1 Ln(S)-Ln(c)标准曲线

2 结果与讨论

2.1 超声对萃取效果的影响

超声波萃取技术由于其无需高温，萃取效率高而被广泛应用于工业生产中，该技术利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应，增大物料中分子运动的频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速溶质分子进入溶剂，提高萃取效率。

然而，实验发现在溶剂萃取法制备磷脂的工艺中的丙酮脱油阶段，如果利用超声波辅助萃取，利于蛋黄粉脱油，但是丙酮不溶物产品中PC含量却相应降低，最终导致PC萃取率不断降低(如图2所示)。这是由于超声波虽然加速了油脂溶于丙酮的速率，但在一定程度上也增加了各种磷脂的溶解度；同时，随着超声时间的增加，分子热运动急速增加，料液温度也不断上升。温度过高不仅将导致产品中磷脂含量减少，也会加速磷脂的氧化变质过程，从而导致产品中PC萃取率急剧降低。因此在单因素和正交试验过程中不进行超声波辅助萃取。

图2 超声时间对萃取效果的影响

2.2 单因素试验结果

考察萃取温度、料液比和萃取时间对萃取效果的影响，得到了不同条件下PC的萃取率，结果如图3～图5所示。

图3 萃取温度对萃取效果的影响

图3是在料液比为1∶5(v∶v，下同)，萃取时间为30 min的条件下进行一次萃取的实验结果，考察了萃取温度对萃取效果的影响。在试验范围内，随着萃取温度的上升，PC的萃取率随着温度的升高，呈现先上升后下降的趋势。温度较低时，蛋黄粉中的油脂在丙酮中溶解度小，而大量留在产品中，产品质量较高，磷脂所占比率相应很少[10]；随着温度升高，溶质的宏观传质速率增大，蛋黄粉中的油脂在丙酮中溶解度不断增大，大量油脂被脱除，产品质量减小，但产品中磷脂所占比率却一直增加，最终导致产品中PC含量呈现先上升后下降的趋势，并在20 ℃时PC萃取率达到最高，在后续单因素试验中萃取温度设定为20 ℃。

图4 料液比对萃取效果的影响

图4是在萃取温度为20 ℃，萃取时间为30 min的条件下进行一次萃取的实验结果，考察了料液比对萃取效果的影响。在试验范围内，料液比的增大，有利于除去蛋黄粉中的油脂，增大产品磷脂比率，但料液比超过1∶5之后，过量的丙酮也会将原料中部分PC萃出，导致PC萃取率整体呈现先升高后降低的趋势，并在1∶5时达到最高，因此在后续单因素试验中料液比设定为1∶5。

图5 萃取时间对萃取效果的影响

图5是在萃取温度为20℃，料液比为1∶5的条件下进行一次萃取的实验结果，考察了萃取时间对萃取效果的影响。由图可见，试验范围内，PC萃取率呈现微弱的先增加后减小趋势，相对于料液比和萃取温度，萃取时间对PC萃取率影响相对较小，在萃取时间为50 min时PC萃取率最高。

2.3 正交试验结果

通过单因素试验结果选择较优水平，设计以下正交试验表(表1)。

表2 正交试验及极差分析结果

由表2可以看出因素的主次关系为：A(温度)>B(料液比)>C(时间)，较优的萃取条件为：A2B3C3，即萃取温度20 ℃，料液比1∶7，萃取时间70 min。由于正交试验中没有此条件下的的结果，因此在该最优条件进行试验验证，进行3次平行试验，最后得到PC萃取率为96.955%。

3 结论

本研究以PC萃取率为指标，优化了丙酮萃取蛋黄磷脂工艺中料液比、萃取温度、萃取时间等参数，并考察了超声对PC萃取率的影响。极差分析结果表明，萃取温度对PC萃取率影响最大，其次是料液比，而萃取时间对萃取效果影响较小。同时，超声波萃取有利于脱油，但影响了最终PC的萃取率，因此该萃取过程中可不采用超声波。

[1] Masoudi R, Sharafi M, Shahneh A Z, et al. Fertility and flow cytometry study of frozen-thawed sperm in cryopreservation medium supplemented with soybean lecithin[J]. Cryobiology, 2016, 73(1):69-72.

[2] Chadha R, Gupta S, Pathak N. Artesunate-loaded chitosan/lecithin nanoparticles: Preparation, characterization, and in vivo studies.[J]. Drug Development and Industrial Pharmacy, 2012, 38(12):1538-1546.

[3] 余云丰. 一种用于抗衰老的化妆品组合物及其配制方法、应用:中国，105687059A[P]. 2016-06-22.

[4] Chojnacka A, Gladkowski W, Kielbowicz G, et al. Lipase-catalyzed interesterification of egg-yolk phosphatidylcholine and plant oils[J]. Grasas Y Aceites, 2014, 65(4):e053.

[5] Asomaning J, Curtis J M. Enzymatic modification of egg lecithin to improve properties[J]. Food Chemistry, 2017, 220:385-392.

[6] Caudill, Marie, Da C, et al. Elevating Awareness and Intake of Choline: An Essential Nutrient for Public Health[J]. Nutrition Today, 2011, 46(5):235-241.

[7] 李 扬. 高纯度蛋黄卵磷脂制备工艺的研究[D]. 长春:吉林大学, 2007.

[8] 金素英. 磷脂产品丙酮不溶物测定方法及其负偏差产生的原因[J]. 粮油加工, 2010(10):31-32.

[9] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M] .北京: 中国医药科技出版社, 2015: 577-578.

[10] 张秀青, 于才渊, 王大海. 超声波辅助从浓缩磷脂中提取高纯粉状磷脂的研究[J]. 食品工业科技, 2006(8):120-122.

The technology research on the acetone extraction of egg yolklecithin

Kang Shizong1, Gu Keren1, Liu Guohong2, Li Zhao1

1. Henan University of Technology (Zhengzhou 450001)2. COFCO Grain and Oil Industry (Huanggang) Co., Ltd. (Huanggang 438000)

The process of the extraction of egg yolk lecithin with acetone was studied. The effects of time, temperature, solid-liquid ratio and ultrasonic on the extraction rate of phosphatidylcholine were investigated and optimized in orthogonal experiments. The orthogonal test results show that the optimum technological conditions are as follows: without ultrasonic, extraction temperature 20 ℃, solid-liquid ratio 1∶7, extraction time 70 min. Under these conditions, the extraction rate of phosphatidylcholine is 96.955%.

egg yolk powder; phosphatidyl choline; acetone; extraction

2017-03-10

康世宗，男，1991年出生，硕士研究生，主要从事粮油食品以及天然产物开发方向研究工作。

TS201

A

1672-5026(2017)04-036-04