溶血磷脂的制备及其性能研究

中国食品添加剂》 China Food AddmVes 2O0o No ． 1 一 f 溶血磷脂的制备及其性能研究 硼 ．-y L 周家春 周 怀 徐玉佩 ( ， · — ●— ——‘———，———j I ) 一 ， (华东理工大学生物工程学院 上海，200237) 摘要：溶血磷脂可通过磷脂酶 A2的催化而获得 。酶浓度、钙离子浓度、温度和 pH对溶血磷脂转化率都有影响 。 对 溶血磷脂性能的研究表明，溶血磷脂的乳 、乳化液在高温和低温下，在不同 pH条件下的稳定性 都明显高于普通 磷脂，并且具有较强的广谱抗菌能力。 宋 孑 笮 关键词：溶血磷脂，制备，性能 ● _ — — ^ — — ～ - — 一 _ 一 善j免画 m 溶血磷脂 是磷 脂在磷 脂 酶 A 的作 用 下 失去一分子脂肪酸而成，在其分子结构中除 保留了普通磷脂的亲水、亲油基团外，又因 疏 水基 团 的减 少而 明显 增 加 了它 的 亲 水 性 能，因此较普通磷脂有更好的水分散性 ，适 于制备水包油型乳状液 “ 溶血磷脂在 不 同温度、pH 下的稳定性远大于普通磷 脂， 能适用于多种场合。而其独特的锥型分子结 构和在三维空间中自由度的增加，使其渗入 细胞 膜 的能 力 大大 增 加而 具 有 广 谱 抗 菌 能 力 。 在食品工业中，溶血磷脂可与直链淀粉 形成强复合体而延缓老化、改善质构；在肉 制品中，可作为罐头、香肠等的乳化剂及禽 肉注射的调味汁 。 ； 由于其高胆碱含量 而 具有 治疗乙酰胆碱缺乏引起 代谢紊 乱的作 用；溶血磷脂具有广谱抗菌作用，而且不受 pH值影响 。 。在医药及化妆品行 业中，溶 血磷脂被用于抗菌、抗肿瘤、增加其他药物 的性能、舒展皮肤皱纹等 “’。 l 材料与方法 1．1 主要 试剂与材料 粉末磷脂；磷脂酶 A ：酶解 卵磷脂标 样；AOT (二辛基琥珀酸磺酸钠)；异辛烷； 苯酚红 。 1．2 方法 1．2．1 溶血磷脂 的制备 一 38 一 徐品裤檐：l J 以 Tris—Ha 缓冲液 为溶 剂配制 磷 脂 溶 液，添加 Caa2使钙离子浓度为 l 50mmol／L。 在 50℃ 下加入磷 脂酶 A 反应 一定时 间。 1．2．2 溶血磷脂的分析 溶血磷 脂含量 的测 定采用反胶 团酚 红 比 色法 。取酶解反 应液 50／~L注入到 5mL反胶 团酚 红 测 定液 中振 荡至 透 明 ，在 560rim 下 测 出酚 红反 应液 与酚 红测定液 之间的吸光度 差值 (X)，溶 血 磷 脂 的生成 量 (Y)为： Y=15．973X一0．018mmol／L 。 磷脂组 成 的定性 分析 以硅胶 薄层层析 法 进行，展 开剂组成为三氯甲烷 ：甲醇 ：冰醋 ‘ 酸 ：水 =5：20 ：1．2：5．5 (体积比)，以碘 蒸气显 色。 1．2．3 溶血磷脂性能的分析 1．2．3．1 溶血 磷脂乳化能 力的分析 ’ 在 室温 (26℃)下，在 100m L 0．1％ 溶 血磷脂 溶液 中加 入过量的精炼油 ，经高速搅 拌乳化后静置 4h，观察析出的油量，并与 普通磷脂的乳化能力相比较。 1．2．3．2 溶 血磷脂乳化稳 定性能 的分析 在不同温度、pH条件下将 10％ 溶血磷 ． 脂水 溶液 50mL与精炼 油 50mL混 合并 搅 拌乳化 ，保 持 24h，观 察乳 化层 体 积 变 化，并与普通磷脂的乳化稳定性比较 ㈣。 1．2．3．3 溶血磷脂抗菌性能的分析 将一定量 的溶 血磷 脂 添 加于 带 菌液 中， 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food AdditiveS 2000 No ． 1 在 37℃ 下培养 7h后 以 GB4789．2的 方法 分析磷脂加入对细菌生长的抑制作用。 2 结果与讨论 2．1 影 响酶促反应速 率 的因素 2．1．】 酶浓度对反应速率的影响 以底物 浓度 l50mmol／L，温 度 5O℃ ， pH9．0，钙离子浓度 100mmol／L为反应体系， 改变 磷 脂 酶 A2浓 度 为 70u／mL，100u／mL， l30u／mL，磷脂的转化速率如表 l。 表 1 酶浓度对反应速率的影响 由表 l可知，酶浓度从 70u／mL提高到 100u／mL时，磷脂的转化率提高到较大，从 100u／mL提高到 l30u／mL时，转化率的提高 有所 下 降 。反 应 时 间 达 90rain时， 磷 脂 转 化率 已达相对高值，反应时间超过 140min 后，转化率提高非常小。 为确认 磷脂酶 Az能够催 化 的平 衡 转 化 点， 在磷 脂 转 化 率 为 31．O％ 的反 应 体 系 中 再次加 入磷 脂酶 Az，继续 反应 140rain，磷 脂 的转化率又提高了 24．2％；继续加入磷脂酶 Az，转化率还能再提高 lO．1％，磷脂的转化 总量可达 65．3％ 如果考虑在酶反应前，磷 脂 中已经存在 有一部分溶血磷 脂 ，反应液 中 溶血磷脂的实际含量更高。 根 据 实 验 结 果 可 知，磷 脂 酶 Az在 pH9．0，温 度 5O℃ 的条 件下 ，在 140rain后 已大 量失活 ，要 提高体 系的转化率 ，必须分 次加酶 。 2．1．2 钙离子浓度对反应速率的影响 钙离子的存在既有利于 酶与底 物的结 合，又能与反应中生成的脂肪酸结合成脂肪 酸钙 沉淀 ，使反应体系平衡 向生成脂肪 酸的 方 向移动 ，因此可提 高磷 脂 的平 衡 转化 率 ， 钙离子浓度对反应速率有明显的影 响 (见 表 2)。 表 2 钙离子浓度对反应速率的影响 反 应时 间 (min) 钙离子浓度 (mmol／L) 磷脂转化率 (％) 反应体 系中底 物浓度 150mmol／L．酶浓度 ll~u／mL 温 度 50"C ．pH9．0 2．1．3 温度 对反应速率 的影 响 以底物浓度 l 50mmol／L，酶浓度100u／mL， 钙离子浓度 180mmol／L，pH9．0为反应体系， 改变 反 应 的温 度 条件 ， 并 测 定 反 应 60rain 时 的磷 脂转化率 ，结果 如 图 l所示 。 一 ， e"- E ＼ 琶 褂 j O 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 图 1 温度对反应速率的影响 在温度低于 6O℃ 时，提高温度有利于 提高反应速率，在温度高于 6O℃ 时，由于 酶蛋白的变性而使反应速率迅速下降。由于 该酶较易受热变性，因此，以采用较低的温 度 (5O℃ ) 为宜 。 2．1．4 pH 对反应速率 的影 响 以底物浓度 l50mmol／L，酶浓度100u／mL， 钙离子浓度 l80mmol／L，温度 5O℃ 为反应体 一 39 一 ～ 一飘盥 一督菌登 二主 一 [～鼬 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂 China Food Additives 2()()0 No．1 系 ， 改 变 反 应 的 pH 条 件 。 并 测 定 反 应 60min时的磷脂转 化率，结果显示 ． 反应 的 最适 pH 在 9．0左右 (见 图 2)。 ^ 三 目 目 一 耐 刿 0 一 ⋯ ⋯ n ⋯ - f_1 l ⋯l r⋯ 毛 一 } ～ ⋯。 r一 嚣 ● 6 7 8 9 l0 1 1 12 pH 图2 pH对反应速率的影响 2．2 溶血磷 脂的薄层层析 粉末磷脂的薄层层析图谱为 5个点，它 们 的 Rf值分别 为：0．05，0．17，0．31，0．52和 0．70，对应的组分分别 为：LPC，LPE，PC，PE 和 FA。转 化率 为 31％ 的磷脂酶解 液层析图 谱的 5个点分别 为：PE、PC、LPE、LPC 和原点 。脂 肪酸 能 因生成了脂肪 酸钙沉淀 而无法随溶剂展开。将转化率 为 65％ 的磷 脂 酶解 液 作 层析 分 析， 图 谱 中 出现 了 3个 点 ，分别 是 LPE、LPC lf11原 点 。PE f11 PC 二个 点的消失 ．可能 是碘蒸气 的显 包不够 灵 敏 ，少量的 PE和 PC不 足 以达 到 显 色的需 要 ，但 已足 以证 明 PE和 PC已基 本 被 酶解 成 LPE和 LPC。 2．3 溶血磷脂 的性 能分析 磷脂经酶 解后，其 溶解 度 明显 提高， l50mmol／L的磷脂 为乳 浊液状 态，酶解后呈 溶液状态，粘度则从 45cp下降到 l5cp。 2．3．1 溶血磷脂的乳化能力 以转化 率 为 65％ 的 溶血 磷 脂 和粉 末磷 脂为原料 ．各配制 0．1％ 磷脂 溶液 100mL，分 别加入精炼油 5、7、9mL，在室温 (26℃ ) 下高速搅拌乳化后静置 4h，不同磷脂的乳 化能力如表 3。 表 3 磷脂的乳化能力 由表 3可知，溶血磷 脂乳 化油脂 的能 力 是普通磷脂的 4～5倍。这是 因为溶血磷脂 在 油 一 水 界 面形 成 的定 向楔薄 膜 的 机械 强 度高．乳状液的稳定性也高。 2．3．2 溶 血磷脂的乳化稳 定性 2．3．2．1 不 同 pH 条件下 的乳化稳 定性 离 子型表 面活性 剂只有 在分 子处 于屯 离 状态时才能表现出表面活性作用．环境 pH 必然影响其乳状液的乳化稳定性。普通磷脂 在 pH5时 的乳 化 稳 定性 最高 ．在 较 高 的酸 性或碱性环境下的稳定性较差。溶血磷脂对 pH 的乳 化 稳定 在 pHS~9下 都 较 好 (见 表 4)。 2．3．2．2 不同温度下 的乳化稳定 性 由于食 品加工经常需要加热 消毒及冷 藏 一 40 一 表 4 不同 pH下磷脂的乳化稳定性 处理，因此，乳化剂在不同温度下的乳化稳 定性是其重要的质量指标之一。溶血磷脂在 高 温和 低 温下 的乳 化稳 定 性 都大 于 普 通 磷 脂 表 5 不同温度下磷脂的乳化稳定性 (pH7) 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国食品添加剂》 China Food AdditiveS 2000 No ． 1 2．4 溶血磷脂 的抗菌性 能 溶血 磷脂对杂菌 液显示 的广谱 的抗菌 效 J立如表 6。 表 6 磷脂的抗菌效应 以上结果是 3次实验的平均值 虽然 本文对溶血 磷脂抗菌性 能的研究 十 分有 限，也没有 分析与其它 防腐剂的协 同作 用，但溶血磷 脂分子 的楔形 破膜作 用是 勿用 置疑的 ，作 为食 品添 加剂的一种 ，溶血磷脂 的抗菌保鲜功能是值得开发的 3 结 论 在 磷 脂 浓 度 为 150mmol／L，Ca 浓度 180mmol／L，pH9，温度 为 50℃ 的条 件 下 分 次加入磷脂 酶 A2(100u／mL)水 解 7h， 溶 血 磷脂 的生成 率 可达 65％ 以上 。与普 通 磷脂 相比较，溶血磷脂的溶解度上升，粘度下降 了 2倍 ．乳 化能 力 提 高 了 3～4倍 ． 乳 化 液在 不 同 温 度 、pH 下 的稳 定 性 也 明显 提 高，并且具有较强的广谱抗菌性能。 参 考 文 献 青井畅之 ．油化学，1999，39(1)：l0 H．G．B惜 hcIberger，China Food Industry，1999、6：30-32 JPN．0195755 徐玉佩．周家春 ．中国食品添加剂．1998，6：27 刘哗 ．无锡轻工大学硕上论文 毛培坤 ．合成洗涤剂工业分析 ．轻工业出版社．1988 Research in Preparation and Performance of Lys0ph0sph0ljpids Zhou Jiachun，Zhou Huai，Xu Yupei (Colle~ of Biotechnolog3，，East China Unwersity of Sciel,ce and Technoltx．13 Shanghai，200237) ABSTRACT： Lysophospholipids are produced from phospholipids by phospholipase A!．The affecting factors including concentration of enzyme，concentration of calcium ion， temperature and pH are studied．It is proved that lysophospholipids are a better emulsifier and more resistant to both temperature and acidity．Lysophospholipids also show high anti· biotic ability． K EY W OR DS：1ysOphOsphOlipids，preparation，performance 维普资讯 http://www.cqvip.com