大豆卵磷酯的制备和应用

背景及概述^[1]

卵磷脂是1844年法国人高布利(Gobley)次从蛋黄中分离出的含有氯及磷的脂肪混合物。20世纪30年代又在大豆油脂加工后的副产物中发现了大豆卵磷脂。卵磷脂(Lecithin)主要成分包括卵磷脂、肌醇磷脂、脑磷脂、磷脂酸、丝氨酸磷脂以及神经磷脂等；狭义的卵磷脂系指胆碱磷酸甘油酯或磷脂酰胆碱，其三甘油酯分子上的磷酸与胆碱结合。大豆卵磷脂又名大豆磷脂，是精炼食用大豆油时得到的一种粘稠的含油很高的毛磷脂，是一类具有重要生理功能的类脂化合物，也是一类天然的表面活性剂，在食品、医药、化妆品等许多方面有广泛用途。粗磷脂由于含30%～40%的油脂，亲脂性强而亲水性弱，限制了其在上述工业中的应用。近年来，国外大豆卵磷脂发展迅速，其精制、分离和深加工综合利用有了迅速的发展，越来越被人们所重视。我国大豆资源丰富，开发大豆卵磷脂具有丰富的原料优势。农产品深加工和转化技术也是当前国家在全国范围内重点支持的技术开发领域之一，因此，大力开发大豆卵磷脂及其深加工产品，不仅可以提高大豆的附加值和科技含量，其产品的市场前景也十分广阔。

化学结构及其组成^[1]

大豆卵磷脂是豆油精炼过程中得到的一种副产物。其化学结构主要由三甘油酯分子上的磷酸与胆碱等基团(X)结合，结构式见图。式中R1和R2是代表脂肪酸的烃基，其Rl和R2中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸是混合配位的。常见的有硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸及花生四烯酸等。大豆卵磷脂主要成分含量：19%～20%的卵磷脂(磷脂酰胆碱)、8%～20%脑磷脂(磷脂酰乙醇胺)、20%～21%的磷脂酰肌醇及磷脂酰丝氨酸等。

物理性质^[1]

大豆卵磷脂是一种淡黄色至棕色、无嗅或略带有气味的黏稠状或粉末状物料。从其结构上来看，2个脂肪酸链为疏水基，磷酸及胆碱等基团为亲水基，所以，它是一种表面活性剂，具有一系列界面性质和胶体性质。大豆卵磷脂不溶于水，易溶于多种有机溶剂，易形成反胶团，即疏水基在外，亲水基在内。乳化性是磷脂的重要性质。大豆卵磷脂分子中存在大量不饱和脂肪酸，很容易被空气氧化，而温度的升高不仅加快了此种氧化的发生，而且使其颜色逐渐加深。大豆卵磷脂也能形成液晶，包括热致液晶和溶致液晶。

化学性质^[1]

大豆卵磷脂的化学性质主要表现在它的酯键、脂肪酸链和磷脂的X取代基上。大豆卵磷脂在酸性或碱性条件下，加热或煮沸时，可发生完全水解反应，生成游离的脂肪酸、甘油、肌醇和磷酸等小分子产物。在特殊的磷脂酶作用下，大豆卵磷脂可发生部分水解，如蛇卵磷脂酶能专一作用于磷脂的不饱和脂肪酸酯键，使其分解。由于大豆卵磷脂分子中含有不饱和脂肪酸，故其中的不饱和键以发生各种加成反应。在乳酸等有机酸存在下，大豆卵磷脂与过氧化氢反应，使其不饱和键部分羟基化。在镍等催化剂存在下，大豆卵磷脂可与氢发生加成反应，生成饱和磷脂。在一定条件下，大豆卵磷脂可与卤素、氢卤酸等进行加成反应，生成卤代产物。磷脂酰乙醇胺分子中的胺基，可与酸酐等酰化试剂反应，生成酰化产物。

应用^[2]

大豆卵磷脂在食品中可用作为乳化剂、润滑剂、分散剂、抗老化剂、发泡剂、催长剂等；在医药工业中作为药物载体，具有防治动脉硬化症、改善脂肪代谢、防止肝功能障碍、增强动脉血管壁、减少坏死等功效。

1）在食品工业中的应用

随着科技的进步，卵磷脂的应用越来越受到人们的重视，特别是在食品工业中应用广泛。大豆磷脂具有多种特性，在食品中的应用就在于它的乳化、湿润、稳定、脱模、分离调解、抗氧化和防止淀粉老化等作用。作为食品添加剂，它用于烘烤食品，可增大面团体积及其均一性和起酥性，并能延长食品的保存期，用于糖果、速溶食品、人造奶油和冷饮食品等，可以起到乳化、分散和湿润等作用；还可以用于肉类和禽蛋类食品、乳制品，以及各种方便食品，均能产生一些特殊的作用。大豆磷脂能提高烘焙食品的加工性能：如，增强对水分的吸收，使面团柔软易加工，产品膨松且具有特殊香味。为了增加面包的蛋白质含量，在面粉中加入约12%的脱脂大豆粉，再加入1%的磷脂，可制成高质量的营养包。制作普通面包，磷脂与面粉按0.025～0.005：1的比例混合，可使面包皮柔软光滑，内部结构均匀细密、气味芳香。在挂面中加入少量磷脂可改善口味，提高挂面的营养价值。此外，磷脂作为食品乳化剂，在冰淇淋等食品的制作中已得到了广泛的应用。

2）在医药保健中的应用

大豆卵磷脂作为医药保健品的添加剂已越来越受到重视。它具有降低人体血清胆固醇的作用。高纯度的磷脂可作为静脉注射营养剂的主要成分。磷脂复合物是生命细胞的重要组成部分，它影响着细胞的生命活力，对细胞膜的渗透性起着重要的作用。此外，将磷脂添加到各种化妆品中均能起到较好的护肤效果。大豆磷脂是人体组织组成的重要成分之一，它可以作为日常多聚磷酸胆胺的来源，它关系到机体内脂肪、胆固醇的代谢酶系统和脂肪在肝脏的转化作用等。大豆磷脂还是脑和神经系统中乙酰胆碱，以及前列腺等活性物质的前体，并能溶解和清除机体内的某些过氧化脂质、活化脑细胞、调节内分泌体系。

延缓衰老功能：人体细胞的细胞膜主要是由卵磷脂构成的。人体补充卵磷脂可以修补被损伤的细胞膜，增加细胞膜的脂肪酸的不饱和度可改善膜的功能，使其软化和年轻化。这样就提高了人体的代谢能力、自愈能力和机体组织的再生能力，从而增强人体整体的生命活力，从根本上延缓人体的衰老，对人体衰老而引发的动作不协调等症状有相当高程度的改善，保持人类的健康、年轻与活力。

调节血脂，降低胆固醇：引起动脉硬化的胆固醇上脂肪性的蜡状物质。如果胆固醇含量过高，富积在动脉壁上，就会严重影响血液循环，是引起心、脑血管病的主要原因。卵磷脂具有显著降低胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白的作用，这主要是因为卵磷脂的乳化作用影响了胆固醇与脂肪的运输与沉积，并能除去过剩的甘油三酯。因此，大豆卵磷脂可以有效地降低过高的血脂和胆固醇，进而防治因其而引起的心脑血管疾病。

强化脑部功能，增强记忆力：在脑神经细胞中，卵磷脂的含量约占其质量的17%～20%。“乙酰胆碱”是大脑内的一种信息传递物质，“胆碱”是大豆卵磷脂的基本成分，卵磷脂的充分供应将保证有充足的“胆碱”与人体内的“乙酰”合成为“乙酰胆碱”，从而为人脑提供充分的信息传递物质，进而提高脑细胞的活性化程度，提高记忆与智力水平。

防治糖尿病的作用：糖尿病是一种内分泌代谢疾病，多数患者都存在脂肪代谢障碍。降低血脂的方法除使用药物外，还可以选择大豆卵磷脂。大豆卵磷脂的降脂原理明确，效果可靠，没有副作用，并且还能改善细胞的功能，提高细胞的代谢能力，供给机体所需的能量。

3)在饲料工业中的应用

在饲料工业中，大豆可应用于提高饲料能量及氨基酸、脂溶性维生素E的含量。每克脂肪可提供37.7kJ热量，是蛋白质、糖类热量的一倍。如添加质量分数5%的大豆卵磷脂，相当于提高28%的能量。

乳化稳定剂：因磷脂分子具有亲水和亲油两个基团，因此磷脂是很好的脂肪乳化剂。在小牛代乳料、仔猪奶等液体饲料中，磷脂可以起到有助于乳化液的形成，并使之稳定的作用。大豆磷脂的乳化性能在快速制备液体饲料时，加速脂肪分散，透明度脂肪的利用率。

悬浮剂：磷脂不仅能使水中脂肪乳化，且对不溶于水的组分也有作用。磷脂能影响不溶性组分在液体饲料中的沉降。粘结剂：粗磷脂加入配合饲料或预混料中，可起到粘结作用，可减少混合饲料中的粉末。

润滑剂：磷脂具有良好的润滑性，造粒时可减少对设备的磨损，同时降低能耗，并使饲料因摩擦升温减到最小。因此，这种颗粒能迅速冷却下来，发霉的危险随之减小。

4)在化妆品中的应用

大豆磷脂具有较强的表面活性和胶体性质。同时，它又是所有生物细胞的重要成分之一。在机体细胞代谢和细胞膜渗透性调节方面起着重要作用。大豆卵磷脂对人体皮肤有良好的保湿性和渗透性，具有抗氧化、抗静电、乳化、分散、湿润、渗透、保湿、调理、软化、润肤和柔发等多种功能。长期使用含大豆磷脂的化妆品，可改善皮肤营养，减少皮肤褶皱，增加皮肤光泽，使皮肤细嫩，并能消除皮肤色素沉着，减少和祛除老年斑，延缓皮肤衰老。还可以促进毛发生长和减少白发。

5)在其他方面的应用

除了上述应用之外，大豆磷脂在纺织品、橡胶、塑料、皮革、染料、油漆、石油化工、农药等行业也得到了较为广泛的应用。

制备^[1-2]

卵磷脂普遍存在于蛋黄、动物脑、大豆、玉米、棉籽等资源中，在实际应用中，主要从大豆、蛋黄中提取。提取高纯度卵磷脂一直是磷脂研究的重要课题。大豆加工豆油的油脚中含有40%～50%的磷脂，大豆卵磷脂中卵磷脂含量约为16%～20%。大豆卵磷脂的提取分离方法主要有：

1)有机溶剂法

传统的卵磷脂生产多采用有机溶剂进行提取，其原理是根据混合磷脂中各组分在溶剂中溶解性的差异而实现分离，所用溶剂一般为C1～C4的低碳醇、正己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯等。溶剂提取法的关键在于找到一个好的溶剂或溶剂体系，在提取时必须控制好温度、溶剂用量、溶剂浓度等。有机溶剂从提取方式分为单一溶剂提取法和混合溶剂提取法。

2)有机溶剂无机盐复合沉淀法

该法是利用卵磷脂可与某些无机盐生成沉淀的性质，把卵磷脂从磷脂中提取出来，从而达到与其他磷脂分离，除去蛋白质和脂肪的目的。对几种无机盐，如CdCl₂、MgCl₂、CaCl₂、ZnCl₂用于提取大豆卵磷脂进行了比较实验后认为，ZnCl₂是较为理想的沉淀剂。

3)色层分离技术法

色层分离是一种高效的分离技术，过去大多用在实验室中，近20年来规模逐渐放大并应用到工业上。在大豆卵磷脂提取中常用的色层分离技术有薄层色谱法、柱色谱法及高效液相色谱法。

4)薄层色谱分离技术

用离心薄层色谱法(CTLC)纯化大豆卵磷脂，用高效液相色谱和薄层色谱鉴定，结果采用进样量1000mg能得到716mg纯SPC。CTLC法简便且制备量较大，产品清除了中性杂质和其它磷脂，SPC纯度达到99.99%。

5)柱色谱分离技术

柱层析是以吸附剂为固定相，移动相中的溶质在通过固定相时，由于它们的吸附和解吸能力的不同，从而达到分离的目的。李卫等[8]以硅胶为吸附剂，用梯度差为(1∶2)～(2∶1)的甲醇和氯仿的混合液进行凹形梯度洗脱，可以对卵磷脂进行洗脱，洗脱剂用量仅为柱体积的5～6倍，洗脱时间仅为6h。

6)超临界萃取技术

超临界萃取技术是近年来发展迅速的一项新技术。常用的CO2超临界流体，能充分保留产品的营养和功能特性。通过正交试验，研究超临界CO2萃取制首乌中卵磷脂成分的工艺条件。优选出工艺条件为：萃取压力32MPa，萃取温度50℃，解析釜压力为6MPa，解析釜温度55℃。

7)膜分离法

此法是根据卵磷脂中不同组分分子量的大小，它们通过半透膜的难易程度不同，将卵磷脂从混合物中分离出来。如使溶于乙烷、异丙醇混合液的磷脂溶液通过聚丙烯半透膜，可使卵磷脂浓度由25%提高到51%。

参考文献

[1] 蔡卓, 程龙军, 江彩英, et al. 大豆卵磷脂的研究现状[J]. 化工技术与开发, 2008, 037(009):34-37.

[2] 霍永琛. 大豆卵磷脂的研究进展[J]. 明胶科学与技术, 2007, 27(003):113-117.