王向云，李桂華*，嚴(yán)水金，尹良勝

(1.河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.浙江中泰爆破科技有限公司，浙江 新昌 312500；3.浙江永聯(lián)民爆器材有限公司 永進(jìn)分公司，浙江 蘭溪 321100）

0 前言

大豆?jié)饪s磷脂作為一種天然表面活性劑，在很多行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，但大豆?jié)饪s磷脂的HLB 值相對(duì)比較低，在水中的分散性、乳化性不是很好，熱穩(wěn)定性也差，其應(yīng)用范圍受到一定限制.

國(guó)內(nèi)外對(duì)改善大豆?jié)饪s磷脂的親水性能和磷脂改性有較多的報(bào)道[1-3].改性方法有物理法、化學(xué)法及酶法.物理改性主要包括：溶劑分提法、膜分離法、有機(jī)溶劑沉淀法、金屬離子沉淀法、柱色譜分離法和微膠囊化等方法.化學(xué)改性是指利用一些化學(xué)試劑與磷脂分子中的官能團(tuán)作用而改性，主要包括：酸堿水解、乙?；?、羥基化、羥酰化、氫化、磺酸化和乙氧基改性等[4-5].酶法改性是指利用特定的脂肪酶或者磷脂酶通過(guò)水解或者酯交換反應(yīng)改變磷脂的組成結(jié)構(gòu)，從而改變其理化性質(zhì)和功能特性[5].有關(guān)以馬來(lái)酸酐為?；瘎?duì)濃縮磷脂的改性鮮有報(bào)道.

本研究在不用任何溶劑作為介質(zhì)的條件下，以馬來(lái)酸酐為?；瘎?，對(duì)大豆?jié)饪s磷脂進(jìn)行?；男?大豆磷脂中的磷脂酰乙醇胺含有氨基基團(tuán)，可以與馬來(lái)酸酐發(fā)生?；磻?yīng)，即馬來(lái)酸酐開(kāi)環(huán)與氨基反應(yīng)生成酰胺鍵，在磷脂酰乙醇胺上引入了酰胺基團(tuán)，再用氫氧化鈉溶液中和反應(yīng)生成羧酸基團(tuán).由于磷脂分子上接上馬來(lái)酸酐，分子質(zhì)量增加，熱穩(wěn)定性、親水性能改善，HLB 值及對(duì)水相的包覆能力增大，乳化穩(wěn)定性提高.大豆?jié)饪s磷脂的馬來(lái)酸酐?；男裕瑢⑹蛊湓诟餍袠I(yè)中的應(yīng)用得到擴(kuò)展[6].

1 材料和方法

1.1 藥品和試劑

大豆?jié)饪s磷脂：鄭州四維磷脂技術(shù)有限公司；馬來(lái)酸酐:天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉、石油醚、95%乙醇、冰乙酸、異辛烷、丙酮、無(wú)水乙醚、異丙醇、醋酸、醋酸鈉等均為分析純，正己烷（色譜純）.

1.2 主要儀器

RE52CS-1 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；PHS-3C 型pH 計(jì):上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；LC-10A 高效液相色譜儀、GC-2010 氣相色譜儀:日本島津公司；WQF-510 傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR）:北京瑞利分析儀器公司.

1.3 方法

1.3.1 大豆?jié)饪s磷脂?；男苑磻?yīng)的機(jī)理（圖1）

大豆?jié)饪s磷脂中的腦磷脂所含氨基與馬來(lái)酸酐在一定條件下發(fā)生氨基反應(yīng)，生成酰胺鍵和羧基；并在磷脂的磷酸羥胺基團(tuán)上引入不飽和雙鍵，使其反應(yīng)活性增加；磷脂?；男院笥恤人峁倌軋F(tuán)生成，酸價(jià)偏高，再用氫氧化鈉溶液中和生成的羧酸基團(tuán)，進(jìn)而增加改性磷脂的親水性、乳化性和熱穩(wěn)定性等.

圖1 大豆?jié)饪s磷脂?；男苑磻?yīng)機(jī)理Fig .1 Reaction mechanism of acylation modification of condensed soybean phospholipids

1.3.2 大豆?jié)饪s磷脂的酰化改性方法

稱取一定量大豆?jié)饪s磷脂，于500 mL 的三口燒瓶中，在電熱套上真空攪拌加熱，加入馬來(lái)酸酐，反應(yīng)至規(guī)定時(shí)間.測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物的酸價(jià)、?；?根據(jù)?；男粤字乃醿r(jià)滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的氫氧化鈉溶液，將中和反應(yīng)產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器真空脫水，使水分含量在1%以下.

1.3.3 大豆?jié)饪s磷脂的理化指標(biāo)測(cè)定

酸值按照GB/T 5530—2005 的方法測(cè)定；水分按照GB/T 5009.3 的方法測(cè)定；丙酮不溶物按照SN/T 0802.2 的方法測(cè)定；過(guò)氧化值按照GB/T 5538 的方法測(cè)定；碘值按照GB/T 5532 的方法測(cè)定；乙醚不溶物按照SN/T 0802.2 的方法測(cè)定.

1.3.4 氣相色譜法測(cè)定濃縮磷脂的脂肪酸組成

甲酯化方法：按照GB/T 17367—2008 三氟化硼甲酯化法.氣相色譜法：按照GB/T 17377—2008動(dòng)植物油脂脂肪酸甲酯氣相色譜分析.

1.3.5 高壓液相色譜法測(cè)定濃縮磷脂的組成成分按照GB/T 21493—2008 大豆磷脂中磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇的方法測(cè)定.

1.3.6 傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定磷脂結(jié)構(gòu)

涂膜法制樣，將樣品置于紅外光譜儀中進(jìn)行掃描，掃描的范圍為(400～4 000) cm-1，分辨率為4，掃描次數(shù)為8 次.

1.3.7 ?；男源蠖?jié)饪s磷脂?；实臏y(cè)定

稱取1.0 g 磷脂樣品，置于100 mL 的燒杯中，加入50 mL 溫水，置于恒溫磁力攪拌器上攪拌至磷脂完全溶解，測(cè)定溶液的pH.緩慢滴加濃度為0.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液至溶液的pH 為8.7，然后加入8.0 mL 濃度為40%的甲醛溶液，溶液的pH會(huì)漸漸下降至一定數(shù)值.在溶液的pH 穩(wěn)定后，用濃度為0.01 mol/L 的氫氧化鈉溶液滴定，樣品溶液的pH 至8.7 為終點(diǎn)，記錄試驗(yàn)消耗的氫氧化鈉溶液的體積.同時(shí)做空白試驗(yàn).酰化試驗(yàn)的?；实挠?jì)算方法為：

式中：f 為?；剩?；V 為氫氧化鈉溶液的體積，mL.

1.3.8 HLB 值的測(cè)定（比擬法）

用Span85 和Tween80 按照不同的比例配制成一系列具有不同HLB 值的混合乳化劑，分別用系列混合乳化劑及待測(cè)磷脂樣品，與棉籽油按照1∶20(V/V)的比例混合均勻，加入30 mL 蒸餾水經(jīng)高剪切混合乳化機(jī)乳化1 min，邊乳化邊緩慢加入蒸餾水制成乳化液.倒入50 mL 的具塞量筒中，在65℃恒溫烘箱中保存，定時(shí)觀察記錄量筒中乳化液析出油和水的狀態(tài)，計(jì)算出乳化液層比例，對(duì)比不同HLB 值的混合乳化劑及待測(cè)磷脂的乳化層所占比例，得出待測(cè)磷脂樣品的HLB 值的范圍.

2 結(jié)果與討論

2.1 大豆?jié)饪s磷脂的理化特性指標(biāo)

按1.3.3 的測(cè)定方法分析大豆?jié)饪s磷脂原料的常規(guī)理化指標(biāo)，測(cè)定結(jié)果如表1 所示.

表1 大豆?jié)饪s磷脂的理化特性指標(biāo)Table1 The physicochemical property indexes of condensed soybean phospholipids

2.2 大豆?jié)饪s磷脂組成、磷脂脂肪酸組成分析

用高效液相色譜、氣相色譜儀對(duì)大豆?jié)饪s磷脂組成、磷脂脂肪酸組成和含量進(jìn)行測(cè)定和分析，試驗(yàn)結(jié)果如圖2、表2 所示.

圖2 大豆?jié)饪s磷脂的液相色譜圖譜Fig.2 The liquid chromatogram of condensed soybean phospholipids

由圖2 可以看出，大豆?jié)饪s磷脂的成分及含量為：磷脂酰乙醇胺（PE），16.56%；磷脂酰膽堿（PC），20.17%；磷脂酸（PA），6.58%；磷脂酰肌醇（PI），11.36%；油脂及其他45.33%.

表2 大豆?jié)饪s磷脂的脂肪酸組成成分分析Table 2 Fatty acid composition of condensed soybean phospholipids

由表2 可以看出，大豆?jié)饪s磷脂的不飽和脂肪酸的含量為79.85%，飽和脂肪酸的含量相對(duì)較少，為20.15%.

2.3 大豆?jié)饪s磷脂酰化改性單因素試驗(yàn)

2.3.1 馬來(lái)酸酐用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男缘挠绊?/p>

在反應(yīng)溫度為55 ℃，反應(yīng)時(shí)間為30 min 的條件下，分別加入3%、4%、5%、6%、7%馬來(lái)酸酐進(jìn)行?；男?馬來(lái)酸酐用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂酰化改性反應(yīng)酸價(jià)和?；实挠绊懭鐖D3 所示.

由圖3 可知，隨著?；噭R來(lái)酸酐用量的增加，參與酰化反應(yīng)的基團(tuán)增加，反應(yīng)朝生成酰化物方向進(jìn)行，?；潭染驮礁撸；试酱螅磻?yīng)生成的羧酸基團(tuán)就越多，因此酸價(jià)就相應(yīng)增加.當(dāng)加入量增加到5%時(shí)?；蔬_(dá)到最高；高于5%?；视兴陆?，可能是生成的羧酸基團(tuán)過(guò)多抑制?；磻?yīng)的進(jìn)行，使反應(yīng)不充分，消耗的順丁烯二酸酐較少，?；视兴陆?；繼續(xù)增加順丁烯二酸酐用量，順丁烯二酸酐在體系中慢慢水解，使體系中酸價(jià)上升.

圖3 馬來(lái)酸酐用量對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；屎退醿r(jià)的影響Fig.3 Effects of maleic anhydride dosage on the acylation rate and acid value of condensed soybean phospholipids

2.3.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男缘挠绊懺隈R來(lái)酸酐用量為5%，溫度為55 ℃的條件下，反應(yīng)時(shí)間20、30、40、50、60 min 進(jìn)行酰化改性反應(yīng).時(shí)間對(duì)馬來(lái)酸酐?；男苑磻?yīng)酸價(jià)和?；实挠绊懸?jiàn)圖4.

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；屎退醿r(jià)的影響Fig.4 Effects of reaction time on the acylation rate and acid value of condensed soybean phospholipids

由圖4 可知，隨著大豆?jié)饪s磷脂?；磻?yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，?；手饾u增加，這是因?yàn)殡S著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，酰化試劑和磷脂的接觸越來(lái)越充分，反應(yīng)程度升高從而使酰化率升高；反應(yīng)時(shí)間達(dá)30 min 時(shí)?；首罡?；大于30 min，酰化率漸漸下降，因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)抑制酰化反應(yīng)的進(jìn)行，從而使酰化率下降.

2.3.3 反應(yīng)溫度對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男缘挠绊?/p>

在馬來(lái)酸酐用量為5%，反應(yīng)時(shí)間30 min 的條件下，反應(yīng)溫度為45、50、55、60、65 ℃進(jìn)行酰化改性，溫度對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男苑磻?yīng)的酰化率和酸價(jià)的影響如圖5 所示.

由圖5 可知，酰化率隨著反應(yīng)溫度的增加逐漸升高，這是因?yàn)?，兩種反應(yīng)物的接觸面積增大，使?；男苑磻?yīng)更充分，?；孰S之升高，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到55 ℃時(shí)?；蔬_(dá)到最高；超過(guò)溫度55℃，?；手饾u下降，因?yàn)榉磻?yīng)溫度過(guò)高對(duì)?；磻?yīng)有抑制作用.

圖5 反應(yīng)溫度對(duì)濃縮大豆磷脂?；屎退醿r(jià)的影響Fig.5 Effects of reaction temperature on the acylation rate and acid value of condensed soybean phospholipids

2.3.4 大豆?jié)饪s磷脂酰化改性正交試驗(yàn)分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)正交試驗(yàn)來(lái)確定大豆?jié)饪s磷脂酰化改性的最佳工藝條件.馬來(lái)酸酐對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男缘囊蛩厮饺绫? 所示.

表3 大豆?jié)饪s磷脂馬來(lái)酸酐?；男缘囊蛩厮絋able 3 The factor level of condensed soybean phospholipids maleic anhydride acylation modification

采用L25(56)正交表來(lái)安排試驗(yàn)，馬來(lái)酸酐對(duì)大豆?jié)饪s磷脂進(jìn)行?；男哉辉囼?yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果如表4 所示.

用Spss 軟件對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男哉辉囼?yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果如表5 所示.

由表4 可知，大豆?jié)饪s磷脂?；男缘? 個(gè)影響因素的主次順序?yàn)椋厚R來(lái)酸酐用量＞溫度＞時(shí)間.由極差分析可知，正交試驗(yàn)的最佳組合為A3C3B3，即馬來(lái)酸酐用量為5%，反應(yīng)溫度55 ℃，反應(yīng)時(shí)間是30 min.并對(duì)得出的最佳組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，磷脂的酸價(jià)從18.45 mg/g 上升至58.85 mg/g，測(cè)得反應(yīng)的?；蕿?7.35%.由表5 可知，大豆?jié)饪s磷脂?；男苑磻?yīng)中，馬來(lái)酸酐的用量對(duì)試驗(yàn)的影響是極其顯著的，而反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)試驗(yàn)的影響都是高度顯著的.

表4 大豆?jié)饪s磷脂馬來(lái)酸酐?；男缘恼辉囼?yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 The orthogonal experimental design and results of condensed soybean phospholipids maleic anhydride acylation modification

2.3.5 磷脂的紅外圖譜分析

在傅立葉變換紅外光譜儀上分別對(duì)濃縮磷脂和未中和?；男粤字M(jìn)行紅外光譜掃描，結(jié)果如圖6 所示.

由圖6 可知，相對(duì)于大豆?jié)饪s磷脂原料，?；男粤字募t外吸收光譜中，一個(gè)新的吸收峰出現(xiàn)在波數(shù)為（1 500～1 700）cm-1之間，也就是酰化改性磷脂之中有新的基團(tuán)，即酰胺基團(tuán)的引入.

2.4 ?；男粤字膲A中和及理化性能

?；男粤字恤人峁倌軋F(tuán)和酸酐存在，酸價(jià)過(guò)高，功能特性會(huì)受到一定程度的影響，需堿中和降低酸價(jià).用35%的氫氧化鈉溶液中和，然后進(jìn)行旋蒸薄膜真空脫水，制得堿中和酰化改性磷脂產(chǎn)物，大豆?jié)饪s磷脂、?；男粤字睦砘匦灾笜?biāo)如表6 所示.

表5 大豆?jié)饪s磷脂馬來(lái)酸酐酰化改性試驗(yàn)因素間影響分析Table 5 Analysis of the effect of experimental factors on condensed soybean phospholipids maleic anhydride acylation modification

圖6 大豆?jié)饪s磷脂和未中和?；男粤字募t外光譜圖Fig.6 The infrared spectra of condensed soybean phospholipids and unneutralized acylated phosphatide

表6 大豆?jié)饪s磷脂、?；男粤字睦砘匦訲able 6 The physicochemical properties of condensed soybean phospholipids and acylated phosphatide

由表6 可知，馬來(lái)酸酐對(duì)大豆?jié)饪s磷脂?；男灾频玫奈粗泻王；男粤字王；男粤字囊颐巡蝗芪锖?、丙酮不溶物含量和碘值的變化均不太明顯；未中和?；男粤字乃醿r(jià)達(dá)58.85 mg/g，堿中和之后?；男粤字乃醿r(jià)下降至18.29 mg/g.

2.5 比擬法測(cè)定磷脂HLB 值結(jié)果

按照1.3.8 中的方法，測(cè)定大豆?jié)饪s磷脂、?；男粤字拔粗泻王；男粤字娜榛瘜颖壤?，與Span85 和Tween80 按照不同的比例配制成標(biāo)準(zhǔn)HLB 值（3～8）的乳化液進(jìn)行對(duì)比，估算出各磷脂的HLB 值所處的大致范圍，結(jié)果如表7 所示.

由表7 可知，各磷脂的HLB 值范圍大致為：大豆?jié)饪s磷脂3～4、?；男粤字?～7，其中未中和?；男粤字瞥傻娜榛涸诤芏虝r(shí)間內(nèi)油水就完全分離，其HLB 值為2～3；以上結(jié)果說(shuō)明酰化改性磷脂的HLB 值較高，親水性能較好.

3 結(jié)論

馬來(lái)酸酐與大豆?jié)饪s磷脂?；男苑磻?yīng)影響因素的主次順序?yàn)椋厚R來(lái)酸酐用量＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時(shí)間.最佳工藝條件是：馬來(lái)酸酐的加入量為5%，反應(yīng)溫度為55 ℃，反應(yīng)時(shí)間為30 min.此條件下，磷脂的酸價(jià)從18.45 mg/g 上升至58.85 mg/g，?；男苑磻?yīng)的?；蕿?7.35%.經(jīng)堿中和酰化改性磷脂酸價(jià)下降至18.29 mg/g.

表7 比擬法測(cè)定磷脂HLB 值結(jié)果Table 7 The results of HLB value of phospholipids

比較改性前后磷脂的理化特性和HLB 值變化可知，丙酮不溶物含量、碘值的變化均不太明顯；HLB 值為：大豆?jié)饪s磷脂3～4、未中和酰化改性磷脂2～3、?；男粤字?～7.濃縮磷脂酰化改性后水分散性、乳化性及熱穩(wěn)定性都得以提高.

［1］徐生庚，裘愛(ài)泳.貝雷：油脂化學(xué)與工藝學(xué)［M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001：316-326.

［2］周佳佳.大豆磷脂改性及在乳化炸藥中的應(yīng)用研究［D］.鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2013.

［3］李紅，孫東弦，劉延奇.大豆磷脂改性研究進(jìn)展［J］.中國(guó)油脂，2012，37（9）：70-75.

［4］石艷賓，王祥河，何雨青，等.改性大豆磷脂的功能與應(yīng)用［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2007，28（12）：162-164.

［5］王渝鷺，楊國(guó)龍，畢艷蘭，等.酶法制備溶血磷脂的研究進(jìn)展［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2012（6）：43.

［6］劉燕，馮玲琴，衛(wèi)延安.改性磷脂的性質(zhì)及其在乳化炸藥中的應(yīng)用［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2008，31（4）：30-34.