植酸的提取工藝與應(yīng)用

1、浙 江 育 英 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院ZHEJIANG YUYING COLLEGE畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(2021屆)題 目： 植酸的提取工藝與應(yīng)用 分院/系 ： 信息技術(shù)與應(yīng)用系 專 業(yè)： 食品營養(yǎng)與檢測(cè) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2021年5月 浙江育英職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處 制植酸的提取工藝與應(yīng)用摘要：植酸是一種重要的有機(jī)磷添加劑,有著非常廣泛的用途。目前植酸的工業(yè)化生產(chǎn)主要以米糠、玉米、鼓皮等物質(zhì)為原料。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,有非常豐富的農(nóng)副產(chǎn)品資源,如將其加工制備為植酸那么會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)大局部廠家的生產(chǎn)工藝主要是溶劑萃取法中的沉淀法和離子交換法，本錢較高

2、，產(chǎn)品很大局部屬于中低檔產(chǎn)品，很少能生產(chǎn)出高檔的植酸產(chǎn)品。而針對(duì)此法開展的微生物發(fā)酵法、膜別離、微波或超聲波提取法等新技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有盡快的進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域。需要在以后的工作中加強(qiáng)合作，把最新的科技成果盡快的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，努力提高植酸生產(chǎn)技術(shù)水平。關(guān)鍵詞：植酸；提取；工藝目 錄1 前言32 植酸的研究現(xiàn)狀32.1 植酸的存在形式32.2植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理特性43 植酸的應(yīng)用43.1 食品工業(yè)的應(yīng)用43.2 植酸在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用53.3 植酸在其他領(lǐng)域的應(yīng)用53.4 植酸的開發(fā)前景54 植酸的提取工藝64.1 化學(xué)合成法64.2 微生物發(fā)酵法64.3 溶劑萃取法65 結(jié)語7致謝

3、9參考文獻(xiàn)91 前 言植酸又名肌醇六磷酸酷,主要以鈣鎂的復(fù)鹽(即菲汀)的形式廣泛存在于天然植物種子、胚芽、鼓皮、米糠中,是一種由谷物副產(chǎn)品等通過精細(xì)加工提煉而成的天然產(chǎn)品。植酸是一種重要的有機(jī)磷添加劑,具有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和生理藥理功能,可廣泛應(yīng)用于食品、水果保鮮、醫(yī)藥、日用化工、金屬加工、紡織工業(yè)、高分子工業(yè)、燃料工業(yè)和環(huán)保等行業(yè)1。隨著人們綠色消費(fèi)觀念的增強(qiáng),人們對(duì)食品防腐保鮮劑的要求越來越高。國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委和農(nóng)業(yè)部聯(lián)合發(fā)布的全國食品工業(yè)十五開展規(guī)劃中指出,我國食品添加劑開展的方向是天然、營養(yǎng)、多功能且平安可靠。天然提取的植酸毒性極低,比食鹽更平安,因此其作為新型食品防腐劑、抗氧化劑和

4、保鮮劑而受到越來越多的關(guān)注。由于植酸的結(jié)構(gòu)特殊,決定了它具有獨(dú)特的性質(zhì),在許多領(lǐng)域有著極為廣泛的用途,世界各國都在加大研究和開發(fā)力度。美、日等國已把植酸作為重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,生產(chǎn)量和用量每年都在增加。國外關(guān)于植酸的研究和應(yīng)用每年都有大量專利報(bào)道出現(xiàn),不斷地完善和改進(jìn)植酸的生產(chǎn)工藝并開發(fā)了許多新的用途，國外的植酸生產(chǎn)廠家主要集中在日本,其原料米糠從中國安徽等地進(jìn)口。日本的三井化工從1997年開始使用離子交換法生產(chǎn)植酸,其產(chǎn)量己從最初的30余噸開展到1999年的600余噸,其產(chǎn)品主要銷往歐美、韓國和中國。2 植酸的研究現(xiàn)狀2.1 植酸的存在形式植酸,又名肌醇六磷酸醋、環(huán)已六醇六磷酸酷,是肌醇磷酸

5、酷的混合物,包括肌醇二磷酸酷、肌醇三磷酸酷、肌醇四磷酸酷、肌醇五磷酸酷、肌醇六磷酸酷等,主要以鈣鎂的復(fù)鹽(即菲汀)的形式廣泛存在于天然植物種子、胚芽、鼓皮、米糠中,幾乎不以游離態(tài)形式存在。植酸中磷含量占植物總磷含量的60%-80%,其含量隨品種、產(chǎn)地和分析者的不同而有差異。在谷物種子中,植酸存在于與細(xì)胞蛋白相聯(lián)系的糊粉層中,棉籽中的植酸是包裹在球狀沉積物中,而玉米粒中的植酸存在于胚部,胚部的植酸含量占總植酸含量的70%-80%。在稻谷中,大局部植酸存在于米糠中,米糠中的植酸含量占總植酸含量的90%左右2。2.2 植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理特性植酸的分子式為C6H18O24P6,相對(duì)分子質(zhì)量為660.

6、04。目前,植酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)多數(shù)采用的是肌醇六正磷酸酷的結(jié)構(gòu)式,該結(jié)構(gòu)式由一個(gè)環(huán)己六醇,結(jié)合六個(gè)磷酸而成。植酸是一種淡黃色至淺褐色漿狀液體(多以40%-70%的水溶液出售),呈強(qiáng)酸性,易溶于水、95%的乙醇、丙酮,難溶于無水乙醚、苯、己烷、氯仿等有機(jī)溶劑。植酸水溶液呈酸性,受熱易水解,溫度愈高,時(shí)間愈長水解愈充分,但在120以下短時(shí)間內(nèi)大致是穩(wěn)定的。植酸分子中有12個(gè)可解離的酸性氫離子,其中有6個(gè)強(qiáng)酸根(PKa=l.8),兩個(gè)弱酸根(PKa=6.3),四個(gè)極弱的酸根(PKa=9.7),分三步電離,在較低的濃度下就顯示較強(qiáng)的酸性。植酸的分子結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特,尤其是所含的六個(gè)磷酸基具有很強(qiáng)的鰲合能力。植

7、酸鰲合金屬的能力與EDTA相似,但其作用的pH值范圍比EDTA更廣泛倒。在中性和高pH值下,也能與各種多價(jià)的陽離子形成難溶的配合物。植酸的毒性特別低,用50%的植酸水溶液進(jìn)行毒性試驗(yàn),LD50為4192mg/kg,此值介于乳酸與山梨酸之間,比食鹽(4000mg/kg)作食品添加劑還平安3。3 植酸的應(yīng)用3.1 食品工業(yè)的應(yīng)用3.1.1 抗氧化劑植酸的抗氧化性主要是因?yàn)橹菜崮芘c金屬離子發(fā)生鰲合，從而使金屬離子失去活性，破壞氧化過程中產(chǎn)生的過氧化物，中斷反響的進(jìn)行，使之不能繼續(xù)生成醛、酮等產(chǎn)物。由于植酸的強(qiáng)抗氧化性，因此可應(yīng)用于食用油行業(yè)中，防止油脂的酸敗。向油脂中參加 0.01%的植酸，其抗氧化

8、能力可提高數(shù)十倍。3.1.2 保鮮劑與護(hù)色劑植酸具有較強(qiáng)的螯合作用，能與輔酶中的金屬離子發(fā)生螯合作用，抑制或者減慢酶促反響的發(fā)生，從而到達(dá)防止水果酶促褐變的發(fā)生，起到保鮮作用。植酸比常用的其他添加劑如亞硝酸鹽效果更好，且更平安，目前很多國家己廣泛應(yīng)用其為食品添加劑。研究發(fā)現(xiàn)，植酸能有效防止蘋果果汁褐變，用植酸溶液處理草莓，可以延緩草莓果實(shí)中維生素 C 和可溶性固形物含量的減少4。3.1.3 發(fā)酵促進(jìn)劑植酸能加速細(xì)胞生長，在細(xì)菌細(xì)胞膜上附著時(shí)，能改善氧的通透性，加快細(xì)菌的新陳代謝過程，從而促進(jìn)細(xì)菌的生長。釀酒時(shí)向發(fā)酵培養(yǎng)基中參加 0.1%植酸鉀可促進(jìn)酵母菌的生長繁殖，使酒氣更香醇。添加少量植酸到

9、含有單孢絲菌屬的介質(zhì)中，有利于抗生素類物質(zhì)慶大霉素以及氨基配糖物抗生素的發(fā)酵，同時(shí)，植酸還能促使乳酸菌的發(fā)酵。3.1.4 酒類降固劑釀酒的過程中容易帶入一些金屬離子，同時(shí)酒在貯藏過程中會(huì)析出一些可溶性蛋白質(zhì)和多酚類物質(zhì)，添加適量的植酸可防止這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。往白蘭地酒、葡萄酒、獼猴桃酒、啤酒等酒類中參加 0.1%-0.5%的植酸，可以有效地除去其中的堿金屬鹽、鈣、銅以及其它重金屬元素，對(duì)人體健康有著良好的保護(hù)作用53.2 植酸在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用植酸在人體內(nèi)能水解為磷脂和肌醇。磷脂是人體細(xì)胞的中重要的組成局部；肌醇是人和動(dòng)物生長的必須物質(zhì)，具有抗衰老，保肝護(hù)肝等醫(yī)療保健作用。研究發(fā)現(xiàn)，植酸能提高氧合

10、紅蛋白釋放氧的能力，對(duì)治療心血管疾病具有很好的療效，同時(shí)， 植酸能促進(jìn)抑制癌細(xì)胞的基因 P53 的表達(dá)，目前已被用于抗腫瘤藥物的研制。3.3 植酸在其他領(lǐng)域的應(yīng)用同時(shí)植酸在日化工業(yè)以及塑料加工業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用。如植酸可用于生產(chǎn)牙膏和漱口液，可作為化裝品原料，同時(shí)在工業(yè)中還能作為防銹劑、去垢劑以及塑料印刷版材料等等。3.4 植酸的開發(fā)前景植酸是一種易得的多功能天然提取物，它的用途涉及到人類生活的多個(gè)領(lǐng)域，如食品、醫(yī)藥、日化、工業(yè)等，特別是在食品領(lǐng)域。隨著三鹿奶粉事件以及雙匯瘦肉精事件的發(fā)生，人們對(duì)于食品平安更加重視，那些天然且平安性高的食品添加劑越來越受到消費(fèi)者歡迎。植酸從植物中提取，平安性高

11、且具有很強(qiáng)的保鮮效果，更重要的是植酸還具有特殊的醫(yī)療保健作用，因此，植酸的開發(fā)具有很大的市場(chǎng)價(jià)值6。4 植酸的提取工藝植酸的生產(chǎn)方法有化學(xué)合成法、微生物發(fā)酵法、溶劑萃取法三種。4.1 化學(xué)合成法該法是以肌醇和五氧化二磷為原料，經(jīng)過化學(xué)反響制得植酸。該法雖然可行，但是無工業(yè)意義，操作起來不僅麻煩，本錢也很大，因此一般工業(yè)生產(chǎn)不會(huì)用到此方法。4.2 微生物發(fā)酵法該法主要是對(duì)土壤中的微生物進(jìn)行別離和篩選，選出能生產(chǎn)植酸的菌株粗糙鏈孢霉Neurospora Crassa肌醇缺陷型突變菌株，然后通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生植酸。同時(shí)還采用生物的方法，通過基因克隆，培育出植酸生產(chǎn)工程菌，從而實(shí)現(xiàn)植酸的大規(guī)模生產(chǎn)。生

12、物發(fā)酵法具有廣闊的開展前景，是未來制取植酸的開展方向7。4.3 溶劑萃取法溶劑萃取法是工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的方法。生產(chǎn)過程為：用酸溶液浸泡原料，使原料中植酸鈣溶解，溶解完全后再加堿進(jìn)行中和，即可得到植酸鈣鎂鹽的沉淀，過濾沉淀，酸洗沉淀，將酸洗液經(jīng)陽離子交換樹脂洗脫，洗脫液流經(jīng)陰離子交換樹脂進(jìn)行二次洗脫，得到的洗脫液經(jīng)脫色和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮即可得到植酸制品。酸浸以后，一般采用抽濾或離心過濾，以除去糠渣，一般情況下濾渣需要重新酸浸以提高萃取率，得到的是可溶性的植酸酸式鹽和可溶性鹽類，同時(shí)還有色素、糖類、蛋白質(zhì)、無機(jī)磷等雜質(zhì)，需進(jìn)一步別離。濾液參加110 000的聚丙烯酸酰胺，充分混和，靜置，過濾，可除

13、去大局部的蛋白質(zhì)、色素、糖類等。此時(shí)濾液中主要成分為：可溶性的植酸酸式鹽和可溶性鹽類，無機(jī)磷和少量未除凈蛋白質(zhì)、色素、糖類等8。主要工藝流程為：其根本原理為：植酸主要以植酸鈣鎂復(fù)鹽菲汀的形式存在于植物內(nèi)。在酸性條件下植酸對(duì)金屬離子的絡(luò)合作用大大降低，當(dāng)有強(qiáng)酸存在的條件下溶液的 pH4，絡(luò)合作用最強(qiáng)，于是形成的植酸鈣鎂復(fù)鹽又沉淀下來。該法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡單，操作容易，本錢較小，缺點(diǎn)是得到的植酸提取率相對(duì)較小9。目前國內(nèi)大局部廠家的生產(chǎn)工藝主要是溶劑萃取法中的沉淀法和離子交換法，本錢較高，產(chǎn)品很大局部屬于中低檔產(chǎn)品，很少能生產(chǎn)出高檔的植酸產(chǎn)品。而針對(duì)此法開展的微生物發(fā)酵法、膜別離、微波或超聲波提

14、取法等新技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有盡快的進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)領(lǐng)域?？蒲泻蜕a(chǎn)聯(lián)系嚴(yán)重脫節(jié)，需要在以后的工作中加強(qiáng)合作，把最新的科技成果盡快的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，努力提高植酸生產(chǎn)技術(shù)水平。5 結(jié)語綜上所述，目前植酸的工業(yè)化的生產(chǎn)主要以米糠、玉米、鼓皮等為原料,而我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,有豐富的農(nóng)副產(chǎn)品資源可供利用,經(jīng)深度加工和綜合利用制備植酸,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。隨著國內(nèi)對(duì)植酸研究的深入和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,植酸這種在國際上已普遍推廣使用的天然有機(jī)磷添加劑,在我國的開發(fā)和利用前景必將十分廣闊。因此，需要在以后的工作中加強(qiáng)合作，把最新的科技成果盡快的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，努力提高植酸生產(chǎn)技術(shù)水平。致 謝本文是在周紀(jì)東老師的

15、關(guān)心和悉心指導(dǎo)下完成的。周老師淵博的理論知識(shí)、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度、對(duì)待工作的熱情以及和藹可親的人格魅力，給我留下了深刻的印象。在論文選題、資料收集直至論文撰寫的整個(gè)過程中，無不凝聚著導(dǎo)師的大量心血。謹(jǐn)在論文完成之際，向尊敬的老師衷心的感謝。感謝所有與我一同度過大學(xué)的四年生活的同學(xué)，與他們相處的美好時(shí)光將成為人生最美好的回憶之一。真心感謝我的父親、母親，他們?cè)谖疑砩蟽A注了無限的奉獻(xiàn)和寄托。他們的支持和鼓勵(lì)是我生命中最珍貴的精神支柱！他們的殷切期望是我奮然前行的最原始的動(dòng)力。正是他們對(duì)我的關(guān)心和鼓勵(lì)才使我能夠順利完本錢科階段的學(xué)業(yè)。最后，本人論文期間，此向本文參考文獻(xiàn)的作者表示感謝。參考文獻(xiàn)1 金慶軍,劉建升,包秀春,田君濂.從稻米糠中提取植酸的研究J.山東化工.2007(01):14-16.2 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(02):57-59.3 李健芳,汪童,王金玲,尹業(yè)平.超聲波酸浸法提取米糠中植酸鈣的研究J.中國糧油學(xué)報(bào).2006(05):5-7.4 袁建,王立峰,鞠興榮,蔣娟.油菜籽餅粕中植酸的提取技術(shù)研究J.中國糧油學(xué)報(bào).2006(06):94-95.5 滕業(yè)方,張金興.從米糠中制取植酸