植酸的提取工艺与应用.docx

1、植酸的提取工艺与应用浙 江 育 英 职 业 技 术 学 院ZHEJIANG YUYING COLLEGE毕业设计（论文）(2012届)题 目： 植酸的提取工艺与应用 分院/系 ： 信息技术与应用系 专 业： 食品营养与检测 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 日 期： 2015年5月 浙江育英职业技术学院教务处 制植酸的提取工艺与应用摘要：植酸是一种重要的有机磷添加剂,有着非常广泛的用途。目前植酸的工业化生产主要以米糠、玉米、鼓皮等物质为原料。我国是一个农业大国,有非常丰富的农副产品资源,如将其加工制备为植酸则会带来显著的经济效益。目前国内大部分厂家的生产工艺主要是溶剂萃取法中的沉淀法

2、和离子交换法，成本较高，产品很大部分属于中低档产品，很少能生产出高档的植酸产品。而针对此法开展的微生物发酵法、膜分离、微波或超声波提取法等新技术还停留在实验室研究阶段，没有尽快的进入实际生产领域。需要在以后的工作中加强合作，把最新的科技成果尽快的转化为生产力，努力提高植酸生产技术水平。关键词：植酸；提取；工艺1 前 言植酸又名肌醇六磷酸酷,主要以钙镁的复盐(即菲汀)的形式广泛存在于天然植物种子、胚芽、鼓皮、米糠中,是一种由谷物副产品等通过精细加工提炼而成的天然产品。植酸是一种重要的有机磷添加剂,具有独特的化学性质和生理药理功能,可广泛应用于食品、水果保鲜、医药、日用化工、金属加工、纺织工业、高

3、分子工业、燃料工业和环保等行业1。随着人们绿色消费观念的增强,人们对食品防腐保鲜剂的要求越来越高。国家计委、国家经贸委和农业部联合发布的全国食品工业十五发展规划中指出,我国食品添加剂发展的方向是天然、营养、多功能且安全可靠。天然提取的植酸毒性极低,比食盐更安全,因此其作为新型食品防腐剂、抗氧化剂和保鲜剂而受到越来越多的关注。由于植酸的结构特殊,决定了它具有独特的性质,在许多领域有着极为广泛的用途,世界各国都在加大研究和开发力度。美、日等国已把植酸作为重要的精细化工产品,生产量和用量每年都在增加。国外关于植酸的研究和应用每年都有大量专利报道出现,不断地完善和改进植酸的生产工艺并开发了许多新的用途

4、，国外的植酸生产厂家主要集中在日本,其原料米糠从中国安徽等地进口。日本的三井化工从1997年开始使用离子交换法生产植酸,其产量己从最初的30余吨发展到1999年的600余吨,其产品主要销往欧美、韩国和中国。2 植酸的研究现状2.1 植酸的存在形式植酸,又名肌醇六磷酸醋、环已六醇六磷酸酷,是肌醇磷酸酷的混合物,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,主要以钙镁的复盐(即菲汀)的形式广泛存在于天然植物种子、胚芽、鼓皮、米糠中,几乎不以游离态形式存在。植酸中磷含量占植物总磷含量的60%-80%,其含量随品种、产地和分析者的不同而有差别。在谷物种子中,植酸存在于与细

5、胞蛋白相联系的糊粉层中,棉籽中的植酸是包裹在球状沉积物中,而玉米粒中的植酸存在于胚部,胚部的植酸含量占总植酸含量的70%-80%。在稻谷中,大部分植酸存在于米糠中,米糠中的植酸含量占总植酸含量的90%左右2。2.2 植酸的化学结构和物理特性植酸的分子式为C6H18O24P6,相对分子质量为660.04。目前,植酸的化学结构多数采用的是肌醇六正磷酸酷的结构式,该结构式由一个环己六醇,结合六个磷酸而成。植酸是一种淡黄色至浅褐色浆状液体(多以40%-70%的水溶液出售),呈强酸性,易溶于水、95%的乙醇、丙酮,难溶于无水乙醚、苯、己烷、氯仿等有机溶剂。植酸水溶液呈酸性,受热易水解,温度愈高,时间愈长

6、水解愈充分,但在120以下短时间内大致是稳定的。植酸分子中有12个可解离的酸性氢离子,其中有6个强酸根(PKa=l.8),两个弱酸根(PKa=6.3),四个极弱的酸根(PKa=9.7),分三步电离,在较低的浓度下就显示较强的酸性。植酸的分子结构比较独特,尤其是所含的六个磷酸基具有很强的鳌合能力。植酸鳌合金属的能力与EDTA相似,但其作用的pH值范围比EDTA更广泛倒。在中性和高pH值下,也能与各种多价的阳离子形成难溶的配合物。植酸的毒性特别低,用50%的植酸水溶液进行毒性试验,LD50为4192mg/kg,此值介于乳酸与山梨酸之间,比食盐(4000mg/kg)作食品添加剂还安全3。 3 植酸的

7、应用 3.1 食品工业的应用3.1.1 抗氧化剂植酸的抗氧化性主要是因为植酸能与金属离子发生鳌合，从而使金属离子失去活性，破坏氧化过程中产生的过氧化物，中断反应的进行，使之不能继续生成醛、酮等产物。由于植酸的强抗氧化性，因此可应用于食用油行业中，防止油脂的酸败。向油脂中加入 0.01%的植酸，其抗氧化能力可提高数十倍。3.1.2 保鲜剂与护色剂植酸具有较强的螯合作用，能与辅酶中的金属离子发生螯合作用，抑制或者减慢酶促反应的发生，从而达到防止水果酶促褐变的发生，起到保鲜作用。植酸比常用的其他添加剂如亚硝酸盐效果更好，且更安全，目前很多国家己广泛应用其为食品添加剂。研究发现，植酸能有效防止苹果果汁

8、褐变，用植酸溶液处理草莓，可以延缓草莓果实中维生素 C 和可溶性固形物含量的减少4。3.1.3 发酵促进剂植酸能加速细胞生长，在细菌细胞膜上附着时，能改善氧的通透性，加快细菌的新陈代谢过程，从而促进细菌的生长。酿酒时向发酵培养基中加入 0.1%植酸钾可促进酵母菌的生长繁殖，使酒气更香醇。添加少量植酸到含有单孢丝菌属的介质中，有利于抗生素类物质庆大霉素以及氨基配糖物抗生素的发酵，同时，植酸还能促使乳酸菌的发酵。3.1.4 酒类降固剂酿酒的过程中容易带入一些金属离子，同时酒在贮藏过程中会析出一些可溶性蛋白质和多酚类物质，添加适量的植酸可防止这一现象的产生。往白兰地酒、葡萄酒、猕猴桃酒、啤酒等酒类中

9、加入 0.1%-0.5%的植酸，可以有效地除去其中的碱金属盐、钙、铜以及其它重金属元素，对人体健康有着良好的保护作用53.2 植酸在医药领域的应用植酸在人体内能水解为磷脂和肌醇。磷脂是人体细胞的中重要的组成部分；肌醇是人和动物生长的必须物质，具有抗衰老，保肝护肝等医疗保健作用。研究发现，植酸能提高氧合红蛋白释放氧的能力，对治疗心血管疾病具有很好的疗效，同时， 植酸能促进抑制癌细胞的基因 P53 的表达，目前已被用于抗肿瘤药物的研制。3.3 植酸在其他领域的应用同时植酸在日化工业以及塑料加工业也有着广泛的应用。如植酸可用于生产牙膏和漱口液，可作为化妆品原料，同时在工业中还能作为防锈剂、去垢剂以及

10、塑料印刷版材料等等。3.4 植酸的开发前景植酸是一种易得的多功能天然提取物，它的用途涉及到人类生活的多个领域，如食品、医药、日化、工业等，特别是在食品领域。随着三鹿奶粉事件以及双汇瘦肉精事件的发生，人们对于食品安全更加重视，那些天然且安全性高的食品添加剂越来越受到消费者欢迎。植酸从植物中提取，安全性高且具有很强的保鲜效果，更重要的是植酸还具有特殊的医疗保健作用，因此，植酸的开发具有很大的市场价值6。4 植酸的提取工艺植酸的生产方法有化学合成法、微生物发酵法、溶剂萃取法三种。4.1 化学合成法该法是以肌醇和五氧化二磷为原料，经过化学反应制得植酸。该法虽然可行，但是无工业意义，操作起来不仅麻烦，成

11、本也很大，因此一般工业生产不会用到此方法。4.2 微生物发酵法该法主要是对土壤中的微生物进行分离和筛选，选出能生产植酸的菌株粗糙链孢霉（Neurospora Crassa）肌醇缺陷型突变菌株，然后通过微生物发酵产生植酸。同时还采用生物的方法，通过基因克隆，培育出植酸生产工程菌，从而实现植酸的大规模生产。生物发酵法具有广阔的发展前景，是未来制取植酸的发展方向7。4.3 溶剂萃取法溶剂萃取法是工业生产中普遍采用的方法。生产过程为：用酸溶液浸泡原料，使原料中植酸钙溶解，溶解完全后再加碱进行中和，即可得到植酸钙镁盐的沉淀，过滤沉淀，酸洗沉淀，将酸洗液经阳离子交换树脂洗脱，洗脱液流经阴离子交换树脂进行二

12、次洗脱，得到的洗脱液经脱色和旋转蒸发仪浓缩即可得到植酸制品。酸浸以后，一般采用抽滤或离心过滤，以除去糠渣，一般情况下滤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盐和可溶性盐类，同时还有色素、糖类、蛋白质、无机磷等杂质，需进一步分离。滤液加入110 000的聚丙烯酸酰胺，充分混和，静置，过滤，可除去大部分的蛋白质、色素、糖类等。此时滤液中主要成分为：可溶性的植酸酸式盐和可溶性盐类，无机磷和少量未除净蛋白质、色素、糖类等8。主要工艺流程为：其基本原理为：植酸主要以植酸钙镁复盐（菲汀）的形式存在于植物内。在酸性条件下植酸对金属离子的络合作用大大降低，当有强酸存在的条件下（溶液的 pH4），

13、络合作用最强，于是形成的植酸钙镁复盐又沉淀下来。该法的优点是工艺流程简单，操作容易，成本较小，缺点是得到的植酸提取率相对较小9。目前国内大部分厂家的生产工艺主要是溶剂萃取法中的沉淀法和离子交换法，成本较高，产品很大部分属于中低档产品，很少能生产出高档的植酸产品。而针对此法开展的微生物发酵法、膜分离、微波或超声波提取法等新技术还停留在实验室研究阶段，没有尽快的进入实际生产领域。科研和生产联系严重脱节，需要在以后的工作中加强合作，把最新的科技成果尽快的转化为生产力，努力提高植酸生产技术水平。5 结语综上所述，目前植酸的工业化的生产主要以米糠、玉米、鼓皮等为原料,而我国是一个农业大国,有丰富的农副产

14、品资源可供利用,经深度加工和综合利用制备植酸,经济效益十分显著。随着国内对植酸研究的深入和应用领域的拓展,植酸这种在国际上已普遍推广使用的天然有机磷添加剂,在我国的开发和利用前景必将十分广阔。因此，需要在以后的工作中加强合作，把最新的科技成果尽快的转化为生产力，努力提高植酸生产技术水平。致 谢本文是在周纪东老师的关心和悉心指导下完成的。周老师渊博的理论知识、一丝不苟的治学态度、对待工作的热情以及和蔼可亲的人格魅力，给我留下了深刻的印象。在论文选题、资料收集直至论文撰写的整个过程中，无不凝聚着导师的大量心血。谨在论文完成之际，向尊敬的老师衷心的感谢。感谢所有与我一同度过大学的四年生活的同学，与他

15、们相处的美好时光将成为人生最美好的回忆之一。真心感谢我的父亲、母亲，他们在我身上倾注了无限的奉献和寄托。他们的支持和鼓励是我生命中最宝贵的精神支柱！他们的殷切期望是我奋然前行的最原始的动力。正是他们对我的关心和鼓励才使我能够顺利完成本科阶段的学业。最后，本人论文期间，此向本文参考文献的作者表示感谢。参考文献1 金庆军,刘建升,包秀春,田君濂.从稻米糠中提取植酸的研究J.山东化工.2007(01):14-16.2 戴传波,李建桥,李健秀.植酸制取的研究进展J.食品工业科技.2007(02):57-59.3 李健芳,汪童,王金玲,尹业平.超声波酸浸法提取米糠中植酸钙的研究J.中国粮油学报.2006

16、(05):5-7.4 袁建,王立峰,鞠兴荣,蒋娟.油菜籽饼粕中植酸的提取技术研究J.中国粮油学报.2006(06):94-95.5 滕业方,张金兴.从米糠中制取植酸的工艺研究现状及其进展J.广州化学.2005(03):68-69.6 王文侠,蒋继丰,张慧君.离子吸脱法从脱脂米糠中提取植酸的研究J.齐齐哈尔大学学报.2005(01):88-89.7 张书文,李志云,于春慧.高纯度植酸的新制备工艺J.中国医药工业杂志.2003(03):50-52.8 胡乔生,万东北,钟剑峰,蓝知深,孙群生.用离子交换法从米糠中提取植酸的研究J.赣南师范学院学报.2001(03):33-35.9 陶为华.植酸提取工艺的改进J.实验室研究与探索.2000(01):72-74.