田小海，崔洪艷

(長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，吉林長(zhǎng)春 130031)

酒糟提取物菲汀制備植酸的工藝化研究

田小海，崔洪艷

(長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，吉林長(zhǎng)春 130031)

摘要[目的]優(yōu)化從酒糟提取物菲汀制備植酸的工藝條件。[方法] 通過(guò)732#陽(yáng)離子交換樹脂及717#陰離子交換樹脂吸附制備稀植酸。采用活性炭脫色，真空減壓濃縮的方法制備精品植酸。[結(jié)果] 制備植酸工藝條件：732#陽(yáng)離子交換樹脂的最佳流速為375 ml/h，最大進(jìn)樣量為0.5 ml；717#陰離子交換樹脂的最佳流速為250 ml/h，最大進(jìn)樣量為0.5 ml?；钚蕴棵撋淖罴褩l件為：0.5 ml/min，溫度為60 ℃。真空減壓濃縮的溫度為50 ℃。[結(jié)論]研究確定了通過(guò)離子交換樹脂法由酒糟提取物菲汀制備植酸的最佳工藝條件，可為工業(yè)化生產(chǎn)制備大量植酸提供重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞酒糟；菲汀；植酸；制備工藝

植酸的化學(xué)名稱為肌醇六磷酸酯，即環(huán)己六醇六磷酸酯[1]，鱗的含量可達(dá)50%～80%[2]，是肌醇二、三、四、五和六磷酸酯的混合物。植酸用途十分廣泛[3]，可用作食品工業(yè)的保鮮劑[4]、防腐劑[5]、抗氧化劑[6]、穩(wěn)定劑和發(fā)酵促進(jìn)劑，也可用在水處理上。正因用途廣泛，植酸的生產(chǎn)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外研究者及一些企業(yè)的關(guān)注[7]。筆者旨在通過(guò)研究酒糟提取物菲汀利用離子交換樹脂法制備植酸的工藝條件，從而對(duì)酒糟的利用找到突破途徑。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1主要儀器。多循環(huán)水式真空泵、干燥箱、恒溫磁力攪拌器、TDL-5離心機(jī)、751分光光度計(jì)和PHS-3型酸度計(jì)、732#離子交換樹脂、D301R(717)陰離子交換樹脂、布氏漏斗、抽濾瓶、比色管、天平。

1.1.2主要試劑。鹽酸、EDTA、硫氰酸氨、酚酞、二甲酚橙、鉬酸銨、磷酸二氫鉀、抗壞血酸、硝酸銀、氯化銨、硫代硫酸鈉、鉻黑T、重鉻酸鉀指示劑、淀粉指示劑、植酸標(biāo)準(zhǔn)品，均為分析純藥品，sigma公司。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)原理和工藝流程。植酸制備原理：C6H8O24P6Mg4Ca2+12H+→C6H20O24P6+4Mg2++2Ca2+。菲汀在酸性條件下水解，金屬離子(鎂離子等)游離，而植酸會(huì)大部分溶解在稀酸中，通過(guò)氫型陽(yáng)離子交換樹脂與堿作用生成水。

通過(guò)717#陰離子交換樹脂使陰離子(SO42-等)與離子交換樹脂中的氯發(fā)生完全交換生成水，即可得到粗品植酸，經(jīng)脫色、干燥等過(guò)程可制備成高純度植酸。

1.2.2粗品植酸制備方法。靜態(tài)法測(cè)定732#氫型陽(yáng)離子交換樹脂交換容量：RH+NaOH→RNa+H2O。精確稱取事先處理好并抽干的732#氫型陽(yáng)離子交換樹脂2 g，105 ℃烘干至恒重，測(cè)量含水量：

w%=(m1-m2)×100/m1

式中，m1為烘前樹脂重量，m2為烘后樹脂重量。

式中,m為濕樹脂質(zhì)量(g)，w為樹脂含水量(%)，c1為NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L),c2為HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L),V2為0.1 mol/L HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量(ml)。

動(dòng)態(tài)法測(cè)定717#陰離子交換樹脂交換容量：RN(CH3)3OH+HCl→RN(CH3)3Cl+H2O。精確稱取事先處理好并抽干的717#陰離子交換樹脂2 g，105 ℃烘干至恒重，測(cè)量含水量：

w%=(m1-m2)×100/m1

式中，m1為烘前樹脂重量，m2為烘后樹脂重量。

總交換容量(mol/g)=10VC/m(1-w)

式中，V為0.1 mol/L的AgNO3的用量(ml)，C為AgNO3的濃度(mol/L)，m為濕樹脂重量(g)，w為濕樹脂含水量(%)。

1.2.3精品植酸制備方法。脫色：將活性炭裝入玻璃柱中，并保證無(wú)氣泡產(chǎn)生。對(duì)稀植酸溶液加熱到60 ℃后過(guò)活性炭柱，控制流速0.5 ml/min，收集稀植酸溶液得到白色溶液，即完成脫色。

真空蒸發(fā)濃縮：將植酸溶液裝入真空減壓濃縮瓶蒸發(fā)濃縮至膏狀物，60 ℃烘箱中干燥即可得純品。

1.2.4植酸質(zhì)量的檢測(cè)方法。

1.2.4.1蛋白質(zhì)檢測(cè)。氨態(tài)氮的測(cè)定[8](1141-1145)：植酸含氮不利于蛋白質(zhì)含量的測(cè)定，影響中和劑的使用，不利于其溶解。用濃H2SO4消化時(shí)，含氮有機(jī)化合物分解出氨，氨與H2SO4化合生成硫酸銨。用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液進(jìn)行滴定，準(zhǔn)確測(cè)定氨量，從而計(jì)算出含氮量。

Bradford法測(cè)蛋白質(zhì)的含量[9](255-257): 蛋白質(zhì)很容易使目的產(chǎn)物變質(zhì)，在提取菲汀的過(guò)程中確定最佳的酸浸pH，防止酸性蛋白質(zhì)溶解在菲汀溶液中。該方法采用考馬斯亮藍(lán)G250(Coomassile brilliant blue G250，簡(jiǎn)稱CBB-G250)作為染色物質(zhì)測(cè)定蛋白質(zhì)的含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：取6支試管，按照表1操作。

表1　蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線　ml

配制1 mg/ml的牛血清白蛋白溶液，將得到的植酸產(chǎn)品配制成1 mg/ml的溶液?；靹颍胖? min，于595 nm處比色，記錄光密度值(OD值)。以蛋白質(zhì)含量C為橫坐標(biāo)，光密度值A(chǔ)(OD值)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到線性方程A=0.004 6C+0.001 2(r=0.999)。

1.2.4.2硫酸根離子檢測(cè)。準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調(diào)pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml標(biāo)準(zhǔn)液。于樣品管和標(biāo)準(zhǔn)管中各加入2.0 mol/L的硫酸溶液2.5 ml，0.1 mol/L的BaCl溶液5.0 ml，靜置10 min后比濁，從而測(cè)定出硫酸根的含量。

1.2.4.3鈣離子檢測(cè)。精確稱取0.5 g樣品于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調(diào)pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml鈣標(biāo)準(zhǔn)液。在樣品管和標(biāo)準(zhǔn)管中各加入1.0 ml冰醋酸溶液，5.0 ml草酸銨溶液，加水至刻度，放置10 min后進(jìn)行比濁，從而測(cè)定出植酸中鈣的含量。

1.2.4.4鐵離子檢測(cè)。準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調(diào)pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml標(biāo)準(zhǔn)液。于樣品管和標(biāo)準(zhǔn)管中各加入0.1 mol/L的NaOH溶液3.0 ml，靜置10 min后比濁，從而測(cè)定出鐵離子的含量。

1.2.4.5氯離子檢測(cè)。準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調(diào)pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml標(biāo)準(zhǔn)液。于樣品管和標(biāo)準(zhǔn)管中各加入2.0 mol/L的硝酸溶液2.5 ml，0.1 mol/L的AgNO3溶液5.0 ml，靜置10 min后比濁，從而測(cè)定出氯化物的含量。

1.2.4.6磷檢測(cè)[10]。采用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的方法檢測(cè)植酸中磷的含量。

P2O5(%)=[(V空-V樣)×C×0.152 1×100]/(50m/250)

植酸(mmol/g)=[(V空-V樣)×C×5/14]/(50m/250)

式中，V空為空白試驗(yàn)時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(ml)；V樣為樣品消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(ml)；C為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L)；m為樣品質(zhì)量(g)；0.152 1為1 mol/L三氯化鐵相當(dāng)于0.152 1 g P2O5(1 g植酸相當(dāng)于0.645 5的P2O5)；5/14為植酸與三氯化鐵絡(luò)合的摩爾比。

1.2.4.7水分檢測(cè)。精確稱取1.0 g植酸(w1)，放入100 ℃(≤105 ℃)烘箱中烘干恒重，于干燥器中冷卻到室溫，在天平上稱重(w2)。水分含量(%)=[(w1-w2)/ w1]×100。

1.2.4.8外觀檢測(cè)。采用目測(cè)法。

1.2.4.9植酸的色譜分析。用Omnipac pax-100 column分離植酸；洗脫劑：200 mol/L的NaOH，水(18 mΩ)-異丙醇的體積比為1∶1；檢測(cè)：自動(dòng)檢索系統(tǒng)控制化學(xué)傳導(dǎo)率。

2結(jié)果與分析

2.1粗品植酸制備靜態(tài)法測(cè)定732#氫型陽(yáng)離子交換樹脂交換容量：測(cè)得含水量為37.00%，交換量為1.73×10-3mol/g。此方法提取菲汀的分子量為850 g/mol。確定了最佳流速為375 ml/h，最大進(jìn)樣量為0.5 ml。

動(dòng)態(tài)法測(cè)定717#陰離子交換樹脂交換容量：測(cè)得含水量為37.67%，交換量為1.123×10-3mol/g。將經(jīng)過(guò)732#陽(yáng)離子柱的菲汀溶液過(guò)717#陰離子柱。確定了最佳流速為250 ml/h，最大進(jìn)樣量為0.5 ml。

2.2精品植酸制備結(jié)果按照“1.2.3”的制備方法得出精品植酸，菲汀水解為植酸轉(zhuǎn)化率 1.2%。

2.3植酸質(zhì)量檢測(cè)

2.3.1蛋白質(zhì)檢測(cè)。植酸中蛋白質(zhì)濃度測(cè)定見圖1。

氨態(tài)氮的測(cè)定[8](1141-1145)：無(wú)顏色變化，表明消化液中并未產(chǎn)生氨。植酸是一種不含氮的環(huán)狀六元醇，植酸中不含有氮有利于植酸中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定，不影響中和劑的使用和植酸的溶解。

Bradford法測(cè)蛋白質(zhì)的含量[9](255-257)：測(cè)得植酸溶液的OD值為0,表明在植酸溶液中不含有蛋白質(zhì)。未檢測(cè)到蛋白質(zhì)，符合藥典標(biāo)準(zhǔn)不含蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)是一種很容易變性和變質(zhì)的生物大分子，在分離提取其他物質(zhì)的過(guò)程中一定要除去混在其中的蛋白質(zhì)，否則很容易使目的產(chǎn)物變質(zhì)。在提取菲汀的過(guò)程中確定最佳的酸浸pH，防止酸性蛋白質(zhì)溶解在菲汀溶液中。

2.3.2硫酸根離子檢測(cè)。硫酸根含量為0.003%，一次攝入硫酸根的含量過(guò)高時(shí)會(huì)迅速結(jié)合重金屬，在人體內(nèi)形成沉積，長(zhǎng)時(shí)間的重金屬鹽的沉積將會(huì)使人發(fā)生慢性中毒的現(xiàn)象，該試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果符合藥典標(biāo)準(zhǔn)硫酸含量0.006%以下。

2.3.3鈣離子檢測(cè)。試驗(yàn)測(cè)得植酸中含鈣量為23%。該試驗(yàn)中鈣的含量適中，符合藥典中規(guī)定鈣的含量≥12%。

2.3.4鐵離子檢測(cè)。試驗(yàn)測(cè)得鐵離子的含量為0.000 3%，符合藥典中規(guī)定的0.000 5%以下。鐵離子含量過(guò)高時(shí)會(huì)造成鐵中毒，該試驗(yàn)中鐵的含量適中，長(zhǎng)期給藥后并未對(duì)小鼠造成毒害作用。

2.3.5氯離子檢測(cè)。試驗(yàn)測(cè)得氯化物的含量為0.002%，符合藥典中規(guī)定氯化物的含量0.005%以下。氯離子本身是一種消毒劑，含量過(guò)高時(shí)，會(huì)破壞人體內(nèi)的正常菌群，嚴(yán)重的會(huì)造成菌群失衡，使正常菌群成為條件致病菌而造成內(nèi)源性的感染。

2.3.6磷檢測(cè)。試驗(yàn)測(cè)得植酸中磷的含量為34%，符合藥典中規(guī)定磷含量≥31%，磷的含量適中，小鼠未出現(xiàn)高磷病。

2.3.7水分檢測(cè)。試驗(yàn)測(cè)得水分含量為12%，符合植酸中水分含量在藥典中要求低于18%。水分是很多微生物作用的介質(zhì)環(huán)境，水分過(guò)高會(huì)導(dǎo)致植酸容易變質(zhì)。

2.3.8外觀檢測(cè)。經(jīng)觀察植酸為白色粉末，符合藥典中規(guī)定的植酸的顏色標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.9植酸的色譜分析。酒糟中提取的是植酸的二磷酸結(jié)構(gòu)，與樣品中的峰形和峰值相通。從酒糟中提取的植酸中還有其他的峰存在，表明了還有另外一種結(jié)構(gòu)，相關(guān)資料表明是植酸的六磷酸結(jié)構(gòu)。

3討論

采用離子交換樹脂法制備植酸既可除去菲汀中的陽(yáng)離子(Ca2+等)也可除去菲汀中的陰離子(Cl-等)。菲汀經(jīng)過(guò)離子交換后即為粗植酸溶液。粗植酸中還含有大量的雜質(zhì)(色素等)可通過(guò)活性炭進(jìn)行脫色。通過(guò)觀察確定溫度在60 ℃條件下脫色效果最好。水浴攪拌進(jìn)一步縮短脫色的時(shí)間，并要嚴(yán)格控制溫度和流速。

濃縮應(yīng)在減壓下進(jìn)行，因?yàn)橹菜崤c二價(jià)以上金屬離子有極強(qiáng)的螯合力，濃縮時(shí)采用玻璃儀器，不能使用金屬反應(yīng)罐，否則金屬離子會(huì)超標(biāo)。對(duì)于植酸指標(biāo)檢測(cè)可采用國(guó)家藥典中的檢測(cè)方法檢測(cè)，并確定了植酸的各種檢測(cè)指標(biāo)都在藥典允許的范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉巧如.由菲汀制取植酸鈉及植酸的生產(chǎn)工藝研究[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004，32(4)：130-132.

[2] DE BOLAND A R，GAMER G B，O’DEEL B L.Identification and properties of “phytate” in cereal grains and oilseed producrs[J].J Agric Food Chem,1975,23:1186.

[3] 戴傳波，李建橋，李健秀.植酸制取的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2007,28(2)：239-242.

[4] 趙玉生，于然.植酸的食品保鮮機(jī)理及應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑，2007(1):147-151.

[5] 王強(qiáng)，時(shí)維振，羅根祥.植酸對(duì)16錳鋼緩蝕性能的研究[J].化工文摘，2006(1):36-39.

[6] 劉延奇，楊留枝，李素云,等.植酸淀粉酯的制備工藝研究[J].食品工藝，2007,28(1)：100-103.

[7] 施安輝，王光玉，李桂杰,等.目前國(guó)內(nèi)外植酸酶研究進(jìn)展[J].中國(guó)釀造，2005,146(5)：5-11.

[8] TAKASU N,KOMIYA T,ASAWA T，et al.Streprozocin-and-allxon-induced H2O2generating and DNA fragmentation in pancreatic islets [J].Diabetes，1991，40：1141-1145.

[9] 何學(xué)令.四氧嘧啶劑量給藥途徑對(duì)制作大鼠糖尿病模型的影響[J].四川動(dòng)物，2003，22(4)：255-257.

[10] 鄧近平，范志勇，賀建華.植酸酶磷當(dāng)量的研究[J].飼料工業(yè)，2007,28(6)：18-23.

中圖分類號(hào)S509.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)30-230-03

作者簡(jiǎn)介田小海(1980-),男，吉林乾安人，講師，碩士，從事微生物發(fā)酵、生物化學(xué)、生命教育的研究和教學(xué)。

收稿日期2015-09-11

Study on the Process of Preparing Phytic Acid with Lees Extracts Phytin

TIAN Xiao-hai, CUI Hong-yan(Changchun Medical College, Changchun, Jilin 130031)

Abstract[Objective] Optimization of process conditions for preparation of phytic acid from lees extract phytin. [Method] Through the 732# cation exchange resin and 717# anion exchange resin adsorption for preparing dilute phytic acid, using active carbon for decoloring, method of vacuum pressure reduction, high quality phytic acid was prepared. [Result] Phytic acid preparation conditions: The optimal velocity of 732# cation exchange resin is 375 ml/h, the maximum amount of sample is 0.5 ml. The best velocity of 717# anion exchange resin for 250 ml/h, the maximum amount of sample is 0.5 ml. The optimum conditions for activated carbon decolorization: 0.5 ml/min, the temperature is60 ℃. Vacuum concentration temperature is 50 ℃. [Conclusion] The experiment determined the optimum conditions of phytic acid were prepared by exchanging lees extract phytin system resin by ion, provides an important basis for the industrial production of preparing a lot of phytic acid.

Key wordsLees; Phytin; Phytic acid; Preparation process