酒糟提取物菲汀制備植酸的工藝化研究

田小海，崔洪艷

(長春醫學高等專科學校，吉林長春 130031)

酒糟提取物菲汀制備植酸的工藝化研究

田小海，崔洪艷

(長春醫學高等專科學校，吉林長春 130031)

摘要[目的]優化從酒糟提取物菲汀制備植酸的工藝條件。[方法] 通過732#陽離子交換樹脂及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。[結果] 制備植酸工藝條件：732#陽離子交換樹脂的最佳流速為375 ml/h，最大進樣量為0.5 ml；717#陰離子交換樹脂的最佳流速為250 ml/h，最大進樣量為0.5 ml。活性炭脫色的最佳條件為：0.5 ml/min，溫度為60 ℃。真空減壓濃縮的溫度為50 ℃。[結論]研究確定了通過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，可為工業化生產制備大量植酸提供重要的依據。

關鍵詞酒糟；菲汀；植酸；制備工藝

植酸的化學名稱為肌醇六磷酸酯，即環己六醇六磷酸酯[1]，鱗的含量可達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]，可用作食品工業的保鮮劑[4]、防腐劑[5]、抗氧化劑[6]、穩定劑和發酵促進劑，也可用在水處理上。正因用途廣泛，植酸的生產越來越受到國內外研究者及一些企業的關注[7]。筆者旨在通過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。多循環水式真空泵、干燥箱、恒溫磁力攪拌器、TDL-5離心機、751分光光度計和PHS-3型酸度計、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、植酸標準品，均為分析純藥品，sigma公司。

1.2方法

1.2.1試驗原理和工藝流程。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，而植酸會大部分溶解在稀酸中，通過氫型陽離子交換樹脂與堿作用生成水。

通過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生完全交換生成水，即可得到粗品植酸，經脫色、干燥等過程可制備成高純度植酸。

1.2.2粗品植酸制備方法。靜態法測定732#氫型陽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#氫型陽離子交換樹脂2 g，105 ℃烘干至恒重，測量含水量：

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為濕樹脂質量(g)，w為樹脂含水量(%)，c1為NaOH標準溶液的濃度(mol/L),c2為HCl標準溶液的濃度(mol/L),V2為0.1 mol/L HCl標準溶液的用量(ml)。

動態法測定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，并保證無氣泡產生。對稀植酸溶液加熱到60 ℃后過活性炭柱，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。

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

1.2.4植酸質量的檢測方法。

1.2.4.1蛋白質檢測。氨態氮的測定[8](1141-1145)：植酸含氮不利于蛋白質含量的測定，影響中和劑的使用，不利于其溶解。用濃H2SO4消化時，含氮有機化合物分解出氨，氨與H2SO4化合生成硫酸銨。用標準酸溶液進行滴定，準確測定氨量，從而計算出含氮量。

Bradford法測蛋白質的含量[9](255-257): 蛋白質很容易使目的產物變質，在提取菲汀的過程中確定最佳的酸浸pH，防止酸性蛋白質溶解在菲汀溶液中。該方法采用考馬斯亮藍G250(Coomassile brilliant blue G250，簡稱CBB-G250)作為染色物質測定蛋白質的含量。

標準曲線的制作：取6支試管，按照表1操作。

表1　蛋白質標準曲線　ml

配制1 mg/ml的牛血清白蛋白溶液，將得到的植酸產品配制成1 mg/ml的溶液。混勻，放置2 min，于595 nm處比色，記錄光密度值(OD值)。以蛋白質含量C為橫坐標，光密度值A(OD值)為縱坐標，繪制標準曲線,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。準確稱取樣品0.5 g于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml標準液。于樣品管和標準管中各加入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，從而測定出硫酸根的含量。

1.2.4.3鈣離子檢測。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pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml鈣標準液。在樣品管和標準管中各加入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后進行比濁，從而測定出植酸中鈣的含量。

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

1.2.4.5氯離子檢測。準確稱取樣品0.5 g于比色管中，加水至17.0 ml，以20%的氨水調pH至7，在另一支比色管中加入0.5 ml標準液。于樣品管和標準管中各加入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，從而測定出氯化物的含量。

1.2.4.6磷檢測[10]。采用EDTA標準溶液滴定的方法檢測植酸中磷的含量。

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空為空白試驗時消耗EDTA標準溶液的體積(ml)；V樣為樣品消耗EDTA標準溶液的體積(ml)；C為EDTA標準溶液的濃度(mol/L)；m為樣品質量(g)；0.152 1為1 mol/L三氯化鐵相當于0.152 1 g P2O5(1 g植酸相當于0.645 5的P2O5)；5/14為植酸與三氯化鐵絡合的摩爾比。

1.2.4.7水分檢測。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。采用目測法。

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：自動檢索系統控制化學傳導率。

2結果與分析

2.1粗品植酸制備靜態法測定732#氫型陽離子交換樹脂交換容量：測得含水量為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，最大進樣量為0.5 ml。

動態法測定717#陰離子交換樹脂交換容量：測得含水量為37.67%，交換量為1.123×10-3mol/g。將經過732#陽離子柱的菲汀溶液過717#陰離子柱。確定了最佳流速為250 ml/h，最大進樣量為0.5 ml。

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

2.3植酸質量檢測

2.3.1蛋白質檢測。植酸中蛋白質濃度測定見圖1。

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

Bradford法測蛋白質的含量[9](255-257)：測得植酸溶液的OD值為0,表明在植酸溶液中不含有蛋白質。未檢測到蛋白質，符合藥典標準不含蛋白質。

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

2.3.2硫酸根離子檢測。硫酸根含量為0.003%，一次攝入硫酸根的含量過高時會迅速結合重金屬，在人體內形成沉積，長時間的重金屬鹽的沉積將會使人發生慢性中毒的現象，該試驗測定結果符合藥典標準硫酸含量0.006%以下。

2.3.3鈣離子檢測。試驗測得植酸中含鈣量為23%。該試驗中鈣的含量適中，符合藥典中規定鈣的含量≥12%。

2.3.4鐵離子檢測。試驗測得鐵離子的含量為0.000 3%，符合藥典中規定的0.000 5%以下。鐵離子含量過高時會造成鐵中毒，該試驗中鐵的含量適中，長期給藥后并未對小鼠造成毒害作用。

2.3.5氯離子檢測。試驗測得氯化物的含量為0.002%，符合藥典中規定氯化物的含量0.005%以下。氯離子本身是一種消毒劑，含量過高時，會破壞人體內的正常菌群，嚴重的會造成菌群失衡，使正常菌群成為條件致病菌而造成內源性的感染。

2.3.6磷檢測。試驗測得植酸中磷的含量為34%，符合藥典中規定磷含量≥31%，磷的含量適中，小鼠未出現高磷病。

2.3.7水分檢測。試驗測得水分含量為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環境，水分過高會導致植酸容易變質。

2.3.8外觀檢測。經觀察植酸為白色粉末，符合藥典中規定的植酸的顏色標準。

2.3.9植酸的色譜分析。酒糟中提取的是植酸的二磷酸結構，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構，相關資料表明是植酸的六磷酸結構。

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離子(Ca2+等)也可除去菲汀中的陰離子(Cl-等)。菲汀經過離子交換后即為粗植酸溶液。粗植酸中還含有大量的雜質(色素等)可通過活性炭進行脫色。通過觀察確定溫度在60 ℃條件下脫色效果最好。水浴攪拌進一步縮短脫色的時間，并要嚴格控制溫度和流速。

濃縮應在減壓下進行，因為植酸與二價以上金屬離子有極強的螯合力，濃縮時采用玻璃儀器，不能使用金屬反應罐，否則金屬離子會超標。對于植酸指標檢測可采用國家藥典中的檢測方法檢測，并確定了植酸的各種檢測指標都在藥典允許的范圍之內。

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中圖分類號S509.9

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)30-230-03

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

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