磷脂改性应用研究文献综述

 2022-12-28 10:12:53

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

磷脂天然存在于动植物中,例如皮肤和其他生物膜中。磷脂最早是在1812年发现,后来由希腊语蛋黄而命名[1]。磷脂从商品化到现在已经有70多年的历史,欧美等国早在二十世纪就开始用磷脂类保健品,在美国,卵磷脂类的保健品销量位于前三[2]。美国和西欧在磷脂的开发利用中占据领先地位,据统计,世界大豆磷脂年产量约14万吨,美国和西欧就占了总产量的一半以上。日本是在1961年批准大豆磷脂类商品的应用,一经上市颇受欢迎,有日本的营养学家称磷脂是“本世纪最伟大的保健食品” [3]。中国是在二十世纪五十年代开始研究和开发磷脂的,但由于种种原因,磷脂商品实现工业化规模生产较晚。我国有丰富的磷脂资源。根据1989年的油料加工统计数字可计算出,浓缩磷脂的潜在产量达25万t,按粉末磷脂计算的潜在产量达8.05万t[4]。仅大豆磷脂的潜在产量即分别为(浓缩磷脂)4.66万t和(粉末磷脂)2.8万t。目前,大豆磷脂的生产国内主要有上海、天津、黑龙江和山东等数个厂家,产品规格有浓缩磷脂、粉末磷脂、卵磷脂、精制磷脂(注射用)、改性磷脂等。大部分磷脂尚未被利用,占用了油厂的场地和资金,特别是夏天由于它们的发酵和腐烂,给环境带来了污染。随着生活水平不断提高和改善,人们对食品的质量和营养要求也越来越高,生产不同规格的磷脂产品,开发和宣传磷脂在食品、保健品、医药及其他工业中的应用,使人们认识磷脂、熟悉磷脂,已是不容忽视的问题。这不仅对与磷脂有关的企业带来意想不到的经济效益,而且磷脂对食品质量的明显提高及对营养补助品种类的丰富,也将反映社会文明和进步。现在生产的磷脂有浓缩磷脂、注射用磷脂、改性磷脂等[5]。近年来,我国大豆磷脂在开发应用方面,也取得了一些可喜的进展。继普通磷脂之后,食品级、医药级磷脂相继问世。我国齐齐哈尔大学表面活性剂课题组进行了精制磷脂系统化研究,在产品系列化和产品树的研究中已取得阶段性成果。该校与齐齐哈尔三泰精细化工有限责任公司进行产、学、研合作,已开发出精磷脂、精细磷脂、高纯磷脂。目前产品已批量生产,进入市场[6]。商品形式既有浓缩磷脂基础产品,又有精制磷脂、卵磷脂和改性磷脂中间产品,还有磷脂片、磷脂冲剂、磷脂硬胶囊等新制品。在医药行业中用大豆磷脂替代蛋黄磷脂,既可降低成本,又减少了进口量。静脉注射用精制大豆磷脂的开发是医药科技2000年发展的重要课题,以高纯度药用大豆磷脂研制的抗癌新药139针剂,目前在国内市场供不应求[7]。鞍山市东方生物保健品有限公司承担国家科委成果推广计划“药用针剂卵磷脂的开发”研究项目,创造性地开发出生产新工艺,用大豆粉末磷脂提取药用及针剂卵磷脂,并建成了国内较大规模的药用和针剂卵磷脂生产线[8]。随着对磷脂研究的深入,对其结构、性能、功效和生理、生化作用的认识在逐步深化,以及磷脂精细分离技术精细有机合成技术以及化工系统工程研究的进展,将使高纯磷脂、精细磷脂得到进一步的开发应用。

我国的卵磷脂生产,与国外相比,就其生产规模、技术水平等而言,仍存在很大差距,主要表现在资源利用率低,总产量不高:生产规模小,专业化程度低:品种单一,质量较差;工艺设备落后:磷脂深加工力度不够产品质量的检测手段落后等方面。大量的磷脂资源成为废弃物,不仅浪费了宝贵资源而且还造成环境污染。究其原因是磷脂产品质量与功能性差,无法满足市场需求。改性磷脂的研究是磷脂研究领域中的一个重要课题,通过对大豆磷脂的化学改性,可进一步改善磷脂的物理性能,从而可大大拓宽磷脂的应用领域,因此应对改性磷脂的生产工艺和产品开发研究付之以高度重视。

磷脂是生物膜重要的组成部分,在生物体内发挥着重要的作用,不仅会对细胞膜的功能产生影响,还会对生物信号传导方面发挥作用,当在生物膜上与蛋白质或信号分子结合,会对细胞的生命活动达到调节作用。磷脂的代谢可以用于判断许多疾病。磷脂产品作为保健品可以提高免疫功能、有利于肝脏、缓解心血管疾病等,磷脂还可以调节血液中的脂质、乳化沉积在血管壁上的胆固醇,磷脂因为可以改善记忆力还被称为“头脑补助食品”,有很大的营养价值[10]

现如今,磷脂有“血管清道夫”之称,还被叫做可以食用的化妆品、细胞的保护伞、智多星等[11]。一直以来,“脑”方面的研究一直都是重中之重,全世界的目光长久以来都聚焦于脑的研究,而磷脂对脑和智力的作用不容小觑。对于心血管疾病,全世界踏入老龄化社会的步伐都在加快,老年人越来越多,这也意味着心血管疾病逐渐成为全社会关注的问题,包括高血压高血脂等,仅仅统计了在北京地区患高血脂的人数就已经达到了100万人,故对磷脂的深入研究也是对解决心血管疾病一大重要思路[12]。磷脂还对于大脑老化病症、精神失调等有可观的治疗效果。除了生物学功能和在医药类的应用,磷脂在食品工业、化妆品、饲料、纺织、油漆等都有应用,磷脂具有优良的乳化作用,常被广泛应用于食品加工业。磷脂与蛋白质、谷物和淀粉结合后,能够极大改善食品的可食品质,也会增加营养价值。磷脂还可以防止淀粉老化,具有抗氧化的功能[13]

除此之外,磷脂应用于巧克力、人造奶油、可可粉、奶酪产品中作为乳品或奶油替代品;在烘焙食品如布丁蛋糕中,可以充当鸡蛋替代品、涂布奶油;在面团制品、肉畜加工产品中,可以作为包装辅助剂,也有增溶的功用,防止脂肪析出[9]。在烘焙食品中,磷脂的加入使蛋糕更蓬松,容易脱模[14]。加入口香糖中可以使口香糖更加柔软,并且不黏牙[15]。磷脂除了特有的两亲表面活性,还本身就是皮肤的组成物质,所以磷脂在化妆品中有很多应用。磷脂可以作为抗氧化剂、乳化剂、分散剂、保湿剂、调理剂、软化剂、润肤剂、渗透剂、稳定剂、脂质的包裹剂、润湿剂营养增补剂、维生素源等。

然而,虽然磷脂的用途非常广泛,但是现存的提取技术与合成工艺均使用了大量的溶剂和有机催化剂等,且复杂的流程与操作要求很难实现大批量的工业生产。深入对磷脂的研究,对医药、食品行业乃至人类生命科学的健康发展都有重大意义。

磷脂包含不同的组分,这些不同组分的功能性质不同,导致它的HLB值不高,阻碍了应用[16]。并且,天然磷脂容易被氧化颜色发黄甚至发棕,将它进行改性可以改善容易被氧化的问题,延长应用于食品药品等的保质期。另外,在化妆品行业,天然磷脂的气味和颜色是限制其应用的主要原因,所以找到改善磷脂气味颜色的改性方法非常重要[17]。还有许多由特殊结构的磷脂药物价值很高,但这些天然的特殊结构磷脂较为稀少,故需要寻找改性方法来制备特殊结构的磷脂。因此 ,磷脂的改性值得关注。

改性磷脂是一种黄色粘稠状的物质。一般选择改性大豆磷脂,是具有适度的酰化和羟基化的大豆磷脂。它很容易在水中分散,形成稳定的乳液。形成一个很好的水-油(O / W)系统的乳化剂[18]。改性后的磷脂应用范围更广,提高了速溶能力和亲水性,增大了HLB值,是一种具有乳化、脱模、速溶和营养增强作用的天然食品添加剂[19]。经过改性,磷脂的味道、颜色、粘稠度都有改善,拓宽了磷脂的应用。而且经过改性可以得到稀缺的特殊结构的磷脂[20]。根据国际磷脂业的发展趋势及我国国情,我们认为中国磷脂产业的发展方向,应是大力发展浓缩大豆磷脂的生产,加强磷脂加工工艺与设备以及与之配套的制油工艺与设备的研究,把基础原料的产品质量迅速提高,占领国内市场,打入国际市场:加强基础应用技术研究,不断地开拓新的应用领域;加强高纯度卵磷脂和磷脂营养食品、药品的研究,组织攻关,开发新品种,逐步改变大豆磷脂的产品结构;促进研究开发高质量、高附加值的磷脂产品。本文将从磷脂的物理改性、化学改性、酶改性这三个改性技术,改性磷脂在医药、化妆品、食品等方面的应用以及讨论其影响制备的改性方法及因素。本课题通过大量查阅文献综述讨论改性磷脂的广阔前景,并对改性磷脂的众多可能应用进行展望。

参考文献

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