卵泡中卵磷脂提取技术的研究
叶梦迪, 唐宏刚, 肖朝耿, 杨慧娟, 谌迪, 陈黎洪*
浙江省农业科学院 食品科学研究所,浙江 杭州 310021
*通信作者,陈黎洪,E-mail:cwc528@163.com

作者简介:叶梦迪(1989—),女,浙江临安人,硕士,研究方向为畜、水产品加工。E-mail:niaodi613@163.com

摘要

为提高淘汰蛋鸡副产物的利用率及附加值,本实验以卵泡为原料,通过单因素和正交试验探讨了溶剂萃取技术对卵磷脂提取效果的影响。结果表明,卵泡中卵磷脂提取的最佳工艺条件为选择95%乙醇为提取溶剂,提取温度25 ℃,提取时间25 min,料液比1:12。在此条件下,卵磷脂的得率和提取率可达到45.35%和90.14%。

关键词: 卵泡; 卵磷脂; 提取
中图分类号:S879.3 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2018)05-0848-06
Extraction technology of lecithin from follicle
YE Mengdi, TANG Honggang, XIAO Chaogeng, YANG Huijuan, CHEN Di, CHEN Lihong*
Institute of Food Processing, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021,China
Abstract

In order to improve the utilization rate and additional value of the by-products of layer, the study explored the optimum condition of extraction through single factor and orthogonal test with follicle as material. Results showed that the optimum extraction conditions were obtained as follows: ethanol concentration 95%,extraction temperature 25 ℃,extraction time 25 min and solid-liquid ratio 1:12.Under these conditions, the yield and extraction rate of lecithin were 45.35% and 90.14%, respectively.

Keyword: follicle; lecithin; extraction

卵磷脂, 主要指磷脂酰胆碱(PC)成分[1, 2], 与蛋白质、维生素并列, 被誉为“ 第三营养素” [3], 广泛存在于蛋黄、内脏、脑髓、大豆等动植物体内[4, 5]。蛋黄卵磷脂与大豆卵磷脂相比, 无论在含量还是氧化稳定性方便都更具有优势[6, 7, 8]。蛋黄卵磷脂因具有乳化、分散、消泡及黏附等优良特性和丰富的营养价值[9], 被广泛应用于食品加工、医疗保健、日用化工等领域[10]

淘汰蛋鸡屠宰后遗留在腹中的蛋黄称为卵泡, 通过对比发现, 卵泡的营养价值与普通蛋黄无差异, 且乳化性能优于普通蛋黄[11]。卵泡中含有30%~34%的脂肪成分, 可以提供生命机体所需的磷脂、多不饱和脂肪酸、类甾醇等物质[12, 13]。目前还没有十分合理的卵泡回收机制与深加工技术, 禽蛋产业中浪费的卵泡数量巨大, 使得卵泡市场价格低廉。但是卵泡在营养上有其独特之处, 同时对于蛋黄卵磷脂的需求量逐年增大, 探究卵泡中卵磷脂的高效提取技术对于推动畜禽业的发展具有积极的作用。本实验以淘汰蛋鸡副产物卵泡为原料, 利用溶剂萃取法提取其中的卵磷脂, 为蛋鸡副产物的高值化利用及蛋黄卵磷脂的提取提供一定的思路和途径。

1 材料与方法
1.1 材料与仪器

鸡卵泡, 购于超市, 置于真空冷冻干燥机中冻干, 粉碎后放入-18 ℃备用。

乙醇、丙酮、钼酸钠、硫酸、硫酸联氨、氢氧化钾、盐酸、磷酸二氢钾等试剂, 均为分析纯。

HR2850型搅拌机(PHILIPS公司); ALB-224分析天平(德国赛多利斯股份公司); Scientz-18N冷冻干燥机(宁波新芝冻干设备有限公司); UV-6100紫外可见分光光度计(上海元分析仪器有限公司); RE-52A旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂); MEGAFUGE 11R低温高速离心机(美国Thermo公司); 85-2恒温磁力搅拌器(江苏金坛江南仪器厂)。

1.2 试验方法

1.2.1 卵磷脂的提取步骤

准确称取一定量的卵泡, 加入4倍体积的丙酮, 置于磁力搅拌器上冰浴搅拌后, 真空抽滤, 滤渣中加入一定体积的乙醇, 恒温磁力搅拌一定时间后, 以4 800 r· min-1转速离心20 min, 收集滤液, 将滤渣与乙醇溶液混合, 重复上述操作, 合并滤液在4 ℃冰箱中放置12 h除杂, 在4 ℃真空抽滤, 将获得的滤液低温浓缩获得卵磷脂。

1.2.2 测定方法

卵磷脂含量测定参照《GB/T5537— 2008粮油检验 磷脂含量》。其中得率计算方式参考肖文婷[3]的方法, 提取率计算方式参考周婧[14]的方法。

1.2.3 单因素试验

分别以丙酮溶解时间、乙醇浓度、提取时间、提取温度、料液比为因素, 每个因素取5个水平, 单因素试验设计为:丙酮溶解时间(0、15、30、45、60 min)、乙醇浓度(80、85、90、95、100%)、提取时间(10、20、30、40、50 min)、提取温度(25、30、35、40、45 ℃)、料液比(1: 4、1: 6、1: 8、1: 10、1: 12), 以卵磷脂的得率与提取率作为评价指标, 通过改变一个因素固定其他条件, 比较确定各个因素较佳的提取范围。

1.2.4 正交试验

卵泡中提取卵磷脂, 乙醇萃取过程尤为重要, 考虑到多因素对于提取过程的综合影响, 在上述单因素试验的基础上, 选取提取温度(A)、提取时间(B)、料液比(C)及乙醇浓度(D)4个因素作为研究对象, 以得率和提取率为考察指标, 采用L9(34)正交试验分析法确定卵磷脂提取的最佳条件。试验因素水平见表1

表1 正交试验因素与水平表 Table 1 Factors of orthogonal test design table
2 结果与讨论
2.1 单因素试验结果

2.1.1 丙酮浸提时间对卵磷脂提取效果的影响

根据卵磷脂不溶于丙酮, 而溶于乙醇的原理[15, 16], 采用丙酮除杂-乙醇萃取联用手段来提高卵磷脂的提取效果。由图1所示, 卵磷脂的得率与提取率随着丙酮浸提时间的延长而呈现下降的趋势, 未采用丙酮浸提的所得数据最佳。在周婧[14]的高纯度蛋黄卵磷脂的制备工艺研究中也出现了类似的结果。因此在乙醇提取卵磷脂之前不适宜用丙酮对样品进行预处理。

图1 不同丙酮溶解时间对卵磷脂提取效果的影响
2.1.2 乙醇体积分数对卵磷脂提取效果的影响
Fig.1 Effects of different acetone solution time on the extraction efficiency of lecithin

实验采用一系列不同浓度的乙醇对卵泡中的卵磷脂进行萃取, 固定料液比为1: 6, 提取温度30 ℃, 提取时间20 min, 比较不同乙醇体积分数对卵磷脂得率和提取率的影响。由图2可知, 在实验取值范围内, 随着乙醇体积分数的增加, 卵磷脂的得率和提取率不断上升, 当乙醇浓度为95%时, 提取率高达85.72%。卵磷脂不易溶于水, 而易溶于乙醇溶剂中[17], 随着乙醇体积分数有规律的增加, 萃取剂的性质与卵磷脂越来越相似[18], 使提取效果逐渐提高。卵磷脂为亲水亲油性物质, 溶剂中含有适当的水分有利于卵磷脂的溶出[19, 20], 所以当乙醇体积分数为100%时, 造成卵磷脂的得率与提取率略有下降。综合考虑提取率及成本问题, 在实际操作中选用体积分数为95%的乙醇最为合适。

图2 不同乙醇体积分数对卵磷脂提取效果的影响Fig.2 Effects of different ethanol concentration on the extraction efficiency of lecithin

2.1.3 提取时间对卵磷脂提取效果的影响

根据前人对卵磷脂提取工艺的研究[21, 22], 实验选择提取时间区间为10~50 min, 其他条件不变, 由图3可知, 当提取时间为0~30 min时, 得率和提取率随着时间延长而不断上升, 当时间超过30 min时, 逐渐下降。这可能是由于卵泡颗粒内部溶质的扩散需要一定的时间[18], 当扩散趋于平衡时, 得率和提取率达到最高水平, 分别为21%和84%, 而后随着时间的增加, 乙醇萃取出的卵磷脂逐渐被氧化, 使有效成分分解[23], 造成提取时杂质增多。从改善卵磷脂质量, 提高提取效率等方面考虑, 选取乙醇提取时间20 min为理想用时。

图3 不同提取时间对卵磷脂提取效果的影响Fig.3 Effects of different extration time on the extraction efficiency of lecithin

2.1.4 提取温度对卵磷脂提取效果的影响

由于卵磷脂不耐高温, 温度过高时磷脂中的不饱和脂肪酸极易氧化[24, 25], 从而失去生物活性, 实验选取25~45 ℃对最适提取温度进行探讨。由图4可知, 随着提取温度的升高, 得率与提取率均呈现先显著上升后缓慢下降的趋势。当提取温度为30 ℃时, 卵磷脂的得率和提取率均达到最高点, 分别为18.9%和74.75%。这可能是由于卵磷脂是热敏性物质[26], 温度的改变对产品提取效率影响较为明显, 并非温度越高越好, 温度过高时卵磷脂极易发生氧化分解。综上所述, 选择30 ℃作为卵磷脂提取的最佳温度。

图4 不同提取温度对卵磷脂提取效果的影响Fig.4 Effects of different extraction temperture on the extraction efficiency of lecithin

2.1.5 料液比对卵磷脂提取效果的影响

在乙醇体积分数95%、提取温度25 ℃、提取时间30 min的条件下考察不同料液比对卵磷脂提取效果的影响, 结果表明料液比对卵磷脂的得率和提取率有着显著的影响。图5显示乙醇用量越高, 卵磷脂提取效果越好。乙醇用量由4倍增加到10倍时, 卵磷脂的得率与提取率急剧上升, 而再增加2倍时, 变化缓慢。结合得率与提取率的变化趋势, 并考虑生产成本问题, 采用料液比1: 10提取卵磷脂最佳。

图5 不同料液比对卵磷脂提取效果的影响
2.2 正交试验结果
Fig.5 Effects of different solid-liquid ratio on the extraction efficiency of lecithin

根据卵磷脂提取单因素试验所得结果, 选用L9(34)正交试验研究提取时间、提取温度、料液比、乙醇浓度4个因素对提取效果的综合影响作用(表2)。

表2 正交试验结果及极差分析 Table 2 L9 (34) orthogonal table statistical analysis of extraction of lecithin

表2可知, 4个因素对卵磷脂的提取效果有不同程度的影响。以卵磷脂得率为考察指标的最佳提取工艺是A1B3C3D3, 其中料液比影响最大, 提取温度影响最小。影响卵磷脂提取率因素的主次顺序为乙醇浓度> 料液比> 提取时间> 提取温度。以提取率为考察指标的最佳组合是A3B3C3D2。根据各因素对卵磷脂得率和提取率的影响大小, 提取温度对两个指标的影响都很小, 从经济角度考虑, 选择25℃作为最佳温度。而乙醇浓度对提取率的影响要大于得率, 所以选择95%浓度的乙醇提取卵磷脂为最佳。综合考虑所选4个因素对卵磷脂提取效果的影响, 最佳工艺组合为A1B3C3D2, 即提取温度25 ℃、提取时间25 min、料液比1: 12、乙醇体积分数95%。但是最佳组合并未出现在正交表中, 需要对其进行验证试验。根据正交试验结果制备所得卵磷脂的得率和提取率分别达到45.35%和90.14%, 均明显高于正交试验所得数据, 说明该正交优化试验所得最佳工艺组合可以有效提高卵磷脂的提取效果。

3 结论

淘汰蛋鸡屠宰后, 遗留在腹中的卵泡数量很大, 绝大部分没有得到高效的利用, 造成副产物资源的大量浪费。但卵泡营养成分全面, 具有很高的开发价值。本研究利用食用级溶剂萃取技术提取卵泡中的卵磷脂, 从优化结果上看, 以95%食用乙醇为提取剂, 固定料液比1: 12, 在25 ℃下提取25 min, 可以得到高纯度的蛋黄卵磷脂, 提取率可达90.14%。该项工艺可以提高卵泡的利用率及附加值, 有效促进蛋鸡产业的发展。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] PATIL V V, GALGE R V, THORAT B N. Extraction and purification of phosphatidylcholine from soybean lecithin[J]. Separation and Purification Technology, 2010, 75(2): 138-144. [本文引用:1]
[2] 高进. 高纯度蛋黄卵磷脂的提取、纯化及分析研究[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2009.
GAO J. Studies on extraction, purification and analysis of high-purity lecithin in egg yolk[D]. Changsha: Hunan Agriculture University, 2009. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[3] 肖文婷. 高纯度鸭蛋黄卵磷脂的制备工艺研究[D]. 南昌: 南昌大学, 2013.
XIAO W T. Study on preparation of high purity lecithin from duck egg yolk[D]. Nanchang: Nanchang University, 2013. (in Chinese with English abstract) [本文引用:2]
[4] 罗珍. 磷脂酸胆碱的提取、纯化和分析研究[D]. 南昌: 南昌大学, 2006.
LUO Z. Studies on the extraction, purification and analysis of phosphatidylcholine[D]. Nanchang: Nanchang University, 2006. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[5] 田莹. 蛋黄粉制备高纯度磷脂酰胆碱的研究[D]. 无锡: 江南大学, 2012.
TIAN Y. Studies on preparation of high-purity phosphatidylcholine from egg yolk powder[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2012. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[6] 刘静波, 周玉权, 刘丹, . 高压脉冲电场辅助溶剂提取蛋黄卵磷脂效果及品质保证[J]. 农业工程学报, 2013, 29(5): 251-258.
LIU J B, ZHOU Y Q, LIU D, et al. Extracting egg yolk lecithin using PEF-assisted organic solvent[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013, 29(5): 251-258. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[7] 袁江兰, 康旭, 黄红霞. 鸡蛋黄卵磷脂提取方法的比较研究[J]. 食品科学, 2009, 30(2): 25-28.
YUAN J L, KANG X, HUANG H X. Comparative study on extraction methods of lecithin from egg yolk[J]. Food Science, 2009, 30(2): 25-28. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[8] NARA E, MIYASHITA K, OTA T. Oxidative stability of liposomes prepared from soybean PC, chicken egg PC and salmon egg PC[J]. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 1997, 61(10): 1736-1738. [本文引用:1]
[9] ASOMANING J, CURTIS J M. Enzymatic modification of egg lecithin to improve properties[J]. Food Chemistry, 2017, 220: 385-392. [本文引用:1]
[10] 陈玉江. 蛋黄卵磷脂高压脉冲电场提取关键技术及增强记忆功能评价[D]. 长春: 吉林大学, 2009.
CHEN Y J. Egg yolk lecithin extracted by PEF and the evaluation of enhancing memory function[D]. Changchun: Jilin University, 2009. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[11] 刘燕华, KONDAIAH N. 利用淘汰蛋鸡的蛋黄[J]. 国外畜牧学(猪与禽), 1992(1): 41-42.
LIU Y H, KONDAIAH N. Using yolks of rejected layer[J]. Animal Science Abroad( Pigs and Poultry), 1992(1): 41-42. (in Chinese) [本文引用:]
[12] 葛庆联, 高玉时, 唐修君, . 不同鸡种及不同产蛋周龄鸡蛋营养成分比较分析[J]. 食品安全质量检测学报, 2017, 8(9): 3323-3328.
GE Q L, GAO Y S, TANG X J, et al. Comparison of content of nutrition by different layer breed eggs at different weeks of age[J]. Journal of Food Safety and Quality, 2017, 8(9): 3323-3328. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[13] 鄢茹辉. 蛋黄生物活性成分分离及功能特性研究[D]. 无锡: 江南大学, 2009.
YAN R H. Study on the separation and functional properties of active components from egg yolk[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2009. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[14] 周婧. 高纯度蛋黄卵磷脂的制备工艺[D]. 北京: 北京化工大学, 2011.
ZHOU J. The preparation approach of high purity egg yolk phosphatidylcholine[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2011. (in Chinese with English abstract) [本文引用:2]
[15] 张珍. 鸡蛋黄中提取卵磷脂的最佳工艺条件[J]. 甘肃农业大学学报, 2003, 38(3): 331-335.
ZHANG Z. The optimum condition for abstraction of phosphatidylcholine from egg yolk[J]. Journal of Gansu Agricultural University, 2003, 38(3): 331-335. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[16] 常皓, 王二雷, 宫新统, . 蛋黄卵磷脂研究概况[J]. 食品工业科技, 2010(5): 414-420.
CHANG H. WANG E L. GONG X T, et al. Overview on study of egg yolk lecithin[J]. Science and Technology of Food Industry, 2010(5): 414-420. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[17] 田育苗. 蛋黄卵磷脂纯化工艺研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2013.
TIAN Y M. Purification technology of egg yolk lecithin[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2013. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[18] 李扬. 高纯度蛋黄卵磷脂制备工艺的研究[D]. 长春: 吉林大学, 2005.
LI Y. Study on preparation of high-purity lecithin in egg yolk[D]. Changchun: Jilin University, 2005. (in Chinese with English abstract) [本文引用:2]
[19] 陈艳辉, 玉现新, 李超柱, . 鸡蛋黄中卵磷脂的分离及分析方法研究[J]. 食品研究与开发, 2011, 32(10): 8-12.
CHEN Y H, YU X X, LI C Z, et al. Optimization of extraction process of egg yolk lecithin[J]. Food Research And Development, 2011, 32(10): 8-12. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[20] 陈文娟. 大黄鱼鱼卵磷脂的提取、鉴定及抗氧化活性研究[D]. 福州: 福建农林大学, 2010.
CHEN W J. Study on the extraction, identification and antioxidant activities of phospholipid from the egg of pseudosciaena crocea[D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and Forestry University, 2010. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]
[21] 吴汉东, 佟伟. 蛋黄卵磷脂的提取方法研究[J]. 食品工业, 2010(2): 49-50.
WU H D. TONG W. Study on extracting of lecithin from egg yolk[J]. The Food Industry, 2010(2): 49-50. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[22] 程秋菊. 鸭肝中的卵磷脂的分离提取工艺研究[D]. 扬州: 扬州大学, 2013.
CHENG Q J. Study on the separation and extraction process of lecithin from duck liver[D]. Yangzhou: Yangzhou University, 2013. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[23] 顾明芳. 鸭蛋黄中卵磷脂的分离提取[D]. 无锡: 江南大学, 2007.
GU M F. Separation and extraction of phosphatidylcholine in duck egg yolk[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2007. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[24] 常皓. 蛋黄卵磷脂的提取、分析及氧化稳定性研究[D]. 长春: 吉林大学, 2012.
CHANG H. Egg yolk lecithin extraction, analysis and oxidation stability[D]. Changchun: Jilin University, 2012. (in Chinese with English abstract) [本文引用:1]
[25] 宋晓燕, 周锦珂, 李金华, . 超声强化提取蛋黄卵磷脂的工艺研究[J]. 中药材, 2008, 31(10): 1572-1574.
SONG X Y, ZHOU J K, LI J H, et al. Study on the extraction process of lecithin by ultrasound technology[J]. Journal of Chinese Medicinal Materials, 2008, 31(10): 1572-1574. (in Chinese) [本文引用:1]
[26] 刘颖. 蛋黄卵磷脂提取工艺研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2013.
LIU Y. Study on the extraction process for lecithin in egg yolk[D]. Baoding: Hebei Agricultural University, 2013. (in Chinese with English abstract) [本文引用:]