殷 茹，彭 珍，潘麗爽，宋瑩瑩，曹 棟

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122)

綜合利用

大豆粉末磷脂脫糖條件的研究

殷 茹，彭 珍，潘麗爽，宋瑩瑩，曹 棟

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122)

以大豆粉末磷脂為原料，建立了以乙醇溶液為溶劑的單溶劑體系脫糖方法?？疾炝嗣撎沁^程中乙醇體積分數(shù)、脫糖溫度、料液比、脫糖時間、脫糖次數(shù)對脫糖率的影響，并通過正交試驗對脫糖條件進行優(yōu)化。最終得到最佳脫糖條件為乙醇體積分數(shù)55%、脫糖溫度30℃、料液比1∶8、脫糖時間50 min、脫糖次數(shù)1次。在最佳條件下，大豆粉末磷脂脫糖率達90.64%。采用HPLC對所得糖類物質(zhì)進行了鑒定，結(jié)果表明其主要是由蔗糖、棉子糖和水蘇糖組成，含量分別為11.87%、8.84%、75.16%。這3種糖與大豆低聚糖主要成分一致。

大豆粉末磷脂；單溶劑體系；正交試驗；脫糖率

磷脂是一種含有磷酸的脂類物質(zhì)，是生物膜的重要組成成分，廣泛存在于動物、植物和微生物的細胞膜上[1]。磷脂在肉、蛋、奶中含量較高，但商品化磷脂主要來源于大豆[2]。大豆磷脂具有乳化、潤濕、分散、速溶等諸多功能且營養(yǎng)價值較高，被廣泛應(yīng)用于食品、飼料、醫(yī)藥、化工等行業(yè)[3]。大豆磷脂經(jīng)丙酮脫油后得到大豆粉末磷脂[4]，其主要成分是磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酸(PA)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)及少量糖類物質(zhì)[5]。由于磷脂的來源和生產(chǎn)方式不同，各個組分的含量也不同。通常情況下，磷脂中的糖類物質(zhì)含量為5%～8%[6]，而經(jīng)過丙酮脫油后其含量會進一步提高[1]。磷脂中的糖類物質(zhì)一般分為結(jié)構(gòu)糖和游離糖，其中結(jié)構(gòu)糖主要是一些糖酯類物質(zhì)，游離糖包括水蘇糖、棉子糖、蔗糖等低聚糖[7]。糖類物質(zhì)的存在會對磷脂品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，如磷脂加工過程中糖類物質(zhì)會因為加熱而發(fā)生美拉德反應(yīng)引起褐變[8]，在很大程度上限制了磷脂在食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[5]；另外，若靜脈輸液時有糖存在，很可能會引起輸液反應(yīng)，嚴重危及病人生命安全[9]。

目前已有關(guān)于磷脂脫糖的研究，并且在工業(yè)上已經(jīng)得到了應(yīng)用。但是脫糖工藝仍存在脫糖率低、操作復(fù)雜、成本高、耗時長、試劑殘留等問題。因此，本文以大豆粉末磷脂為原料，建立了以乙醇溶液為溶劑對磷脂中的糖類物質(zhì)進行脫除的單溶劑體系脫糖方法，以脫糖率為指標，通過正交試驗優(yōu)化磷脂脫糖的最佳工藝條件，并采用HPLC對所得糖類物質(zhì)進行了鑒定。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大豆粉末磷脂：江蘇曼氏生物科技有限公司；無水乙醇、濃硫酸、苯酚、葡萄糖：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；去離子水；水蘇糖、棉子糖、蔗糖標準品：含量均大于99%，美國Sigma公司。

RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；TG18G離心機：鹽城凱特實驗儀器有限公司；ZK-072 型真空干燥箱：上海市實驗儀器總廠；UV-2100 型紫外可見分光光度計：尤尼柯(上海)儀器有限公司；Waters 2695高效液相色譜儀、2414示差折光檢測器：美國Waters公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 苯酚-硫酸法測定總糖含量

總糖含量的測定方法參考文獻[1，10]。準確稱量干燥至恒重的葡萄糖1.0 g于1 000 mL容量瓶中，用去離子水定容，混勻，使其完全溶解，配制成1.0 mg/mL的葡萄糖標準貯備液，備用。分別取標準貯備液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 mL 稀釋成10、20、30、40、50、60、70、80、90 μg/mL 標準溶液。分別吸取標準溶液2.0 mL各3份于具塞比色管中，再分別加入1.0 mL、6%的苯酚溶液，迅速搖勻，再分別緩慢加入5.0 mL、95.5%的濃硫酸于各比色管中，混勻。然后于沸水浴中20 min讓其充分顯色，再于冰浴中冷卻20 min，在490 nm處測定其吸光度。以經(jīng)過相同處理的2.0 mL去離子水為對照組。以葡萄糖溶液質(zhì)量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，見圖1。磷脂原料、脫糖磷脂和粗糖中的總糖含量的測定同上(用2.0 mL樣品代替2.0 mL葡萄糖標準溶液即可)。

圖1 葡萄糖標準曲線

1.2.2 大豆粉末磷脂脫糖試驗

取大豆粉末磷脂10 g于250 mL的錐形瓶中，按一定料液比加入不同體積分數(shù)的乙醇溶液，在一定溫度下攪拌一定時間，靜置后以8 000 r/min的速度離心分離15 min，下層磷脂重復(fù)脫糖幾次，合并上層溶液，將上層溶液和下層磷脂分別減壓濃縮得到粗糖和脫糖磷脂產(chǎn)品?？疾煲掖俭w積分數(shù)、脫糖溫度、料液比、脫糖時間、脫糖次數(shù)對脫糖率的影響。采用苯酚-硫酸法測定粗糖和脫糖磷脂中的總糖含量。

脫糖率=所得粗糖中總糖質(zhì)量/粉末磷脂中總糖質(zhì)量×100%

粗糖純度=粗糖中總糖質(zhì)量/粗糖質(zhì)量×100%

1.2.3 糖類物質(zhì)的HPLC鑒定

樣品配制：用一定量的去離子水溶解所得純化糖(粗糖經(jīng)正己烷純化)樣品，配制質(zhì)量濃度為10 mg/mL 樣品溶液，經(jīng)0.22 μm膜過濾，采用外標法對糖類物質(zhì)進行HPLC檢測。

HPLC條件：Waters 2695高效液相色譜儀，2414示差折光檢測器；安捷倫氨基色譜柱(250 mm×4.6 mm)，柱溫35℃；流動相為乙腈-水(體積比為65∶35)；流速1.0 mL/min。

蔗糖、棉子糖、水蘇糖標準溶液的配制：分別準確稱量一定質(zhì)量的蔗糖、棉子糖、水蘇糖于10 mL容量瓶中，用去離子水定容，混勻，使其完全溶解，配制成20～100 mg/mL標準溶液，對不同糖含量標準溶液進行HPLC分析，重復(fù)3次。以糖含量為橫坐標，積分面積為縱坐標繪制標準曲線，見圖2。以純化糖中各糖的積分面積計算對應(yīng)糖的含量。

圖2 蔗糖、棉子糖、水蘇糖的標準曲線

2 結(jié)果與討論

2.1 原料總糖含量

采用1.2.1中苯酚-硫酸法測總糖含量的方法，對大豆粉末磷脂原料中總糖的含量進行測定，得到大豆粉末磷脂原料中總糖含量為10.2%。

2.2 單因素試驗

2.2.1 乙醇體積分數(shù)對脫糖率的影響

在料液比1∶10、脫糖溫度30℃、脫糖時間60 min 條件下脫糖1次，考察乙醇體積分數(shù)45%、50%、55%、60%、65%對脫糖效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 乙醇體積分數(shù)對脫糖率的影響

由圖3可知，脫糖率隨乙醇體積分數(shù)的增大先升高后大幅度降低。這可能是因為乙醇體積分數(shù)較低時，水的比例相對較大，使得大部分磷脂呈乳化狀態(tài)，而這既不利于糖的脫除，也不利于之后的分離。當乙醇體積分數(shù)升高時，水的比例相應(yīng)降低，溶液的極性變小，磷脂呈現(xiàn)顆粒狀態(tài)。乙醇體積分數(shù)55%時磷脂呈現(xiàn)非常細小均勻肉眼可見的顆粒，這種狀態(tài)既有利于糖向溶液中擴散，也有利于之后的分離操作。直到乙醇體積分數(shù)增大到60%以上時，磷脂開始結(jié)塊，阻礙了糖類向溶液中轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致脫糖率降低。另外，當含水量過高或過低時，不利于醇溶性或水溶性糖的脫糖。因此，在乙醇體積分數(shù)55%時，醇溶性和水溶性糖的脫糖率達到最大值88.75%。綜合考慮，選擇乙醇體積分數(shù)55%。

2.2.2 料液比對脫糖率的影響

在乙醇體積分數(shù)55%、脫糖溫度30℃、脫糖時間60 min條件下脫糖1次，考察料液比1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14對脫糖效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，脫糖率隨著料液比1∶6～1∶10迅速增加，1∶10以后趨于平緩。這是因為當料液比較小時，用到的乙醇溶液占比太小，使磷脂粉末不能充分分散開來，導(dǎo)致脫糖率較小。增大料液比，大豆粉末磷脂和溶液完全接觸，糖類物質(zhì)得以充分轉(zhuǎn)移，脫糖率增大。綜合考慮，選擇料液比為1∶10。

圖4 料液比對脫糖率的影響

2.2.3 脫糖時間對脫糖率的影響

在乙醇體積分數(shù)55%、料液比1∶10、脫糖溫度30℃條件脫糖1次，考察脫糖時間10、30、50、70、90 min 對脫糖效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 脫糖時間對脫糖率的影響

由圖5可知，脫糖率在10～50 min內(nèi)迅速增加，50 min以后趨于平緩。其原因是液固兩相需要時間充分混合，充分混合后磷脂表面的糖會被浸洗到溶液中，而磷脂內(nèi)部的糖需要先擴散到磷脂表面之后才能轉(zhuǎn)移到溶液中，這也需要一定時間。綜合考慮，選擇脫糖時間為50 min。

2.2.4 脫糖溫度對脫糖率的影響

在乙醇體積分數(shù)55%、料液比1∶10、脫糖時間50 min條件脫糖1次，考察脫糖溫度25、30、35、40、45℃對脫糖效果的影響，結(jié)果如圖6所示。

圖6 脫糖溫度對脫糖率的影響

由圖6可知，脫糖率隨著脫糖溫度的升高呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，并在35℃時達到最大值。原因可能是溫度的升高會加快溶液的擴散，有利于糖從固相轉(zhuǎn)移到液相中，而溫度過高會降低溶液對糖的選擇性，從而導(dǎo)致脫糖率下降。綜合考慮，選擇脫糖溫度為35℃。

2.2.5 脫糖次數(shù)對脫糖率的影響

在乙醇體積分數(shù)55%、料液比1∶10、脫糖溫度35℃、脫糖時間50 min條件下，考察脫糖次數(shù)1、2、3、4、5次對脫糖率的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7 脫糖次數(shù)對脫糖率的影響

由圖7可知，脫糖率隨著脫糖次數(shù)的增加緩慢升高?？赡苁且驗?次脫糖就將大部分的游離糖脫了出來，只剩余少量的游離糖和結(jié)合糖。繼續(xù)脫糖磷脂中殘余的游離糖不斷被脫除，而結(jié)合糖是不能被脫除的。綜合考慮，選擇脫糖次數(shù)為1次。

2.3 正交試驗

2.3.1 正交試驗結(jié)果與分析

在單因素試驗基礎(chǔ)上，由于脫糖次數(shù)對脫糖率的影響非常小，將脫糖次數(shù)定為1次,以脫糖率為指標，選擇脫糖溫度、乙醇體積分數(shù)、脫糖時間、料液比4個因素，每個因素取3個水平，設(shè)計L9(34)正交試驗。正交試驗因素水平見表1，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素水平

由表2可知，各因素對脫糖率影響大小的順序為：料液比>乙醇體積分數(shù)>脫糖時間>脫糖溫度。為了進一步確定試驗誤差和各試驗條件是否影響試驗結(jié)果，將正交試驗結(jié)果進行方差分析，找出這些因素的主效因子。由于無空白試驗做對照，所以按照常規(guī)方法將離均差平方和中最小的一項近似作為誤差的估計，用來計算各因子列的比值，參考極差分析，決定用脫糖溫度作為誤差來源項，用SPSS軟件進行方差分析，結(jié)果見表3。

由表3可知，乙醇體積分數(shù)、脫糖時間及料液比對脫糖效果的影響非常顯著，脫糖溫度對脫糖效果的影響較顯著。綜合極差分析和方差分析結(jié)果，得最佳試驗條件為A1B2C2D1，即脫糖溫度30℃、乙醇體積分數(shù)55%、脫糖時間50 min、料液比1∶8。

表2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

表3 正交試驗結(jié)果方差分析

2.3.2 最佳條件下的重現(xiàn)性試驗

在最佳條件下進行重現(xiàn)性試驗，得到粗糖1.36 g，粗糖純度為66.8%，大豆粉末磷脂的脫糖率為90.64%，脫糖磷脂中總糖含量為1.15%，脫糖磷脂的得率為86.2%，且具有較好的重現(xiàn)性。在最佳條件下大豆粉末磷脂中的總糖含量由10.2%降低到1.15%，脫糖磷脂的得率也較高，說明脫糖效果較好。

2.4 糖類物質(zhì)的HPLC鑒定

經(jīng)HPLC檢測分析所得純化糖圖譜如圖8所示。

圖8 純化糖的HPLC圖譜

由圖8可知，純化糖中主要含有蔗糖(tR=5.9 min)、棉子糖(tR=8.0 min)、水蘇糖(tR=11.4 min)，且含量分別為11.87%、8.84%、75.16%。

3 結(jié) 論

本文建立了單溶液體系的大豆粉末磷脂脫糖方法。通過正交試驗得到最佳脫糖條件為：乙醇體積分數(shù)55%，脫糖溫度30℃，料液比1∶8，脫糖時間50 min，脫糖次數(shù)1次。在最佳條件下大豆粉末磷脂脫糖率達90.64%。HPLC鑒定所得純化糖主要是由蔗糖(11.87%)、棉子糖(8.84%)、水蘇糖(75.16%)組成。

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Removal conditions of carbohydrates from soybean powder phospholipid

YIN Ru， PENG Zhen， PAN Lishuang， SONG Yingying， CAO Dong

(School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， Jiangsu， China)

With soybean powder phospholipid as raw material， a removal method of carbohydrates in single solvent system of ethanol solution was established. The impacts of volume fraction of ethanol， removal temperature， ratio of material to liquid， removal time and removal times on removal rate of carbohydrates were studied， and the removal conditions of carbohydrates were optimized by orthogonal experiment. The results showed that the optimal removal conditions of carbohydrates were obtained as follows：volume fraction of ethanol 55%， removal temperature 30℃， ratio of material to liquid 1∶8， removal time 50 min and removal times once. Under the optimal conditions， the removal rate of carbohydrates from soybean powder phospholipid was 90.64%. The identification result of HPLC turned out that the removed carbohydrates were mainly composed of sucrose， raffinose and stachyose. Their contents were 11.87%， 8.84% and 75.16% respectively. The three main carbohydrates were consistent with soybean oligosaccharides.

soybean powder phospholipid; single solvent system; orthogonal experiment; removal rate of carbohydrates

2016-08-09；

2016-12-16

殷 茹(1991)，女，碩士研究生，研究方向為食品工程(E-mail)1334565974@qq.com。

曹 棟，教授，博士(E-mail)caodong@jiangnan.edu.cn。

TQ645.9；TS202.3

A

1003-7969(2017)03-0113-05