| 饲料工业对人类的最大贡献就是利用动物营养学理论使粮食及其副产品更有效地转化为畜产品,以期最大限度地缓解人口和生活质量日益增长与土地、粮食资源匮乏之间的矛盾。大豆磷脂作为大豆油加工过程的副产品,由于既富含不饱和脂肪酸、胆碱、肌醇等营养物质,又是一种天然的表面活性剂和抗氧化剂,可用于配合饲料中作为提高饲料理化指标和动物生产性能的重要手段之一,迎合和满足饲料工业快速发展的需要。我国有丰富的磷脂资源,早在“50”年代人们就已着手对磷脂的研究和生产,但由于种种原因,特别是开发应用方面未能跟上,使磷脂生产得不到有效的开发。本文将根据近年来的生产实践,对大豆磷脂的开发及其在饲料工业中的应用进行论述。
1 大豆磷脂的分类、化学结构、理化特性
1.1 大豆磷脂的分类
我国生产的大豆磷脂一般按其化学特性分为天然磷脂和改性磷脂;按其物理特性分为液体磷脂和粉状磷脂;按其磷脂含量分为粗磷脂和精炼磷脂;按豆油含量分为含油磷脂和脱油磷脂。而世界上对商品磷脂的分类更为复杂,通常分成如下3大类:
大豆磷脂的分类
目前,我国饲料工业上用的商品化大豆磷脂主要有:粗制液态大豆磷脂、粗制载体大豆磷脂、精制粉末大豆磷脂、改性大豆磷脂等。
1.1.1 粗制液态大豆磷脂:大豆精炼油的副产品——新鲜水化油脚,经真空薄膜蒸发急冷工艺加工而成,含有60%~64%的丙酮不溶物及36%~40%的大豆油,呈黄色至棕褐色,具有巧克力香味。作为饲料除可提供一定的能量外,还含有丰富的不饱和脂肪酸、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇和维生素E等营养物质。
1.1.2 粗制载体大豆磷脂:采用粗制液态大豆磷脂为原料,以膨化玉米粉为载体深加工制成,含磷脂25%左右,粗脂肪50%以上,呈黄色至黄褐色,具有巧克力及膨化食品香味,状态为松散或略有粘结。可解决液态大豆磷脂添加难的问题。
1.1.3 精制粉末大豆磷脂:由粗制液态大豆磷脂经脱油精制而得纯天然磷脂混合物,用乙醇处理后分为醇溶部分和醇不溶部分两种。醇溶部分磷脂酰胆碱含量高,增强了其亲水性,是O/W(水包油)型乳化剂,其产品等级按磷脂酰胆碱含量不同而区分。醇不溶部分为磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇,是W/O(油包水)型乳化剂。
1.1.4 改性大豆磷脂:由粗制液态大豆磷脂经化学法改性——羟化或酰化而制成,具有较强的亲水性(O/W)和乳化功能。改性磷脂的乳化及亲水性能比粗制大豆磷脂大大提高。若进一步精制提取可制成粉末大豆磷脂。
1.2 大豆磷脂的化学结构
大豆磷脂的主要成分是磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇,它们都含有甘油磷酸脂的母体化合物磷脂酸,这类化合物甘油上的碳1(C1)和碳2(C2)位上的羟基被脂肪酸酯化,碳3(C3)上的羟基被磷酸酯化。其结构如图1。
1.2.1 磷脂酰胆碱:磷脂酰胆碱俗称卵磷脂,它是由磷脂酸和胆碱组成,其结构如(图1-2)。纯品是白色蜡状物质,极易吸水,其第2碳原子上的不饱和脂肪酸很容易被氧化,且胆碱的碱性极强,在甲基转移中起供甲基作用。磷脂酰胆碱有调控动物机体代谢,防止脂肪肝形成的作用。
1.2.2 磷脂酰乙醇胺:磷脂酰乙醇胺俗称脑磷脂,其结构与卵磷脂相似,由磷脂酸与乙醇胺组成(图1-3)。也是动植物中含量最丰富的磷脂,与血液凝固有关。
1.2.3 磷脂酰肌醇:磷脂酰肌醇是由磷脂酸与肌醇组成,其极性部分是1,6碳环状糖醇———肌醇(如图1-4)。它常与磷脂酰乙醇胺混在一起存在于组织内。
1.3 大豆磷脂的理化特性
1.3.1 性状:纯净磷脂在高温下是白色的。但一般制品均有深浅不同的黄色,这是受空气中的氧及光的影响所致。
1.3.2 溶解度:大豆磷脂可溶于脂肪、氯仿、乙醚、石油醚及苯,难溶于丙酮与乙酸乙脂,不溶于水。磷脂酰胆碱易溶于乙醇,磷脂酰乙醇胺次之,磷脂酰肌醇难溶。根据磷脂在5℃于丙酮中的溶解度低于0.003%的性质,可用丙酮不溶物指标来检测大豆磷脂的含量。
1.3.3 吸水性:大豆磷脂的吸水性极强,久与空气接触则变成褐色的粘稠物。
1.3.4 表面活性:由于大豆磷脂中的2个主要成分——磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺分子中的磷酸酯基团上的氧带有负电荷,含氮基团带有正电荷,可起界面活性剂作用,能使水、油不相溶的相形成稳定的乳胶体。根据磷脂酰肌醇难溶于乙醇的特性,把大豆磷脂分馏成醇溶性馏分与醇不溶性馏分,醇溶性馏分一般用作水包油型乳化剂,具有降低粘度的功能;而醇不溶性馏分一般用作油包水型乳化剂,是一种高效的防溅剂。天然的大豆磷脂是上述磷脂的混合物,因此,只能形成弱的W/O型和O/W型乳浊液。
1.3.5 水解性:磷脂在酸碱存在时易水解,水解产物为脂肪酸、甘油、磷酸、胆碱、胺基醇及肌醇。
1.3.6 氧化性:磷脂在空气或阳光中不稳定,易氧化酸败而变黑,但在油脂中却比较稳定,因此,含油磷脂有利于保存。生产上可利用磷脂的这一特性来灭活自由基,保护饲料中多不饱和脂肪酸、脂溶性维生素等免受氧化。
2 大豆磷脂的生理功能和营养价值
2.1 大豆磷脂的生理功能
2.1.1 磷脂是动物脑、神经组织、骨髓和内脏中不可缺少的组成生物膜的重要成分,是组成细胞膜脂质双层结构的脂性物质,在细胞内外的营养和废物转运、细胞内压调节和离子交换中发挥作用,进而调解生理功能,增强细胞活力。
2.1.2 磷脂具有保护和节约体内肉碱的消耗,并作为合成脂蛋白的有效成分,调节与促进脂肪代谢,预防脂肪肝发生。
2.1.3 磷脂具有乳化和抗氧化功能,可作为表面活性剂、抗氧化剂和润滑剂,有利于饲料中油脂和脂溶性维生素的保存、消化和吸收。
2.2 大豆磷脂的营养价值
2.2.1 由于大豆磷脂是由甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱和肌醇等构成,可提供动物生长所必需的多不饱和脂肪酸、磷酸、胆碱、肌醇等营养物质,改善饲料的适口性和提高利用率。
2.2.2 尽管磷脂中甘油三脂上的碳3(C3)的羟基被磷酸、胆碱、乙醇氨、肌醇等酯化,但仍具有油脂的一般营养特性,提供甘油与多不饱和脂肪酸,只是热能值仅有油脂的80%左右,可部分替代油脂,以提高饲料的能量水平和大幅度降低单位饲料的能量成本。
3 大豆磷脂的质量标准及检测方法
3.1 大豆磷脂的质量标准
根据饲料生产企业的实际及近年来在饲用大豆磷脂质量控制工作中的体会,以粗制液态大豆磷脂为例,控制以下指标作为饲料企业接收大豆磷脂的标准较为适用(见表1)。
表1 粗制液态大豆磷脂的质量标准
|
感
官
指
标 |
外
观 |
色泽为棕黄色至棕褐色,呈塑状或粘稠状,质地均匀,无
发霉变质。 |
|
气
味 |
具有大豆磷脂固有的类似巧克力香味,无异味、异臭。 |
|
质
量
指
标 |
等 |
级 |
一级 |
二级 |
三级 |
|
乙醚不溶物,% |
≤ |
0.5 |
1.0 |
3.0 |
|
丙酮不溶物,% |
≤ |
64.0 |
60.0 |
55.0 |
|
水分及挥发物,% |
≤ |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
|
酸价mgKOH/g |
≤ |
30 |
35 |
40 |
3.2 大豆磷脂的检测
3.2.1 外观、气味:打开产品外包装,观察产品表面是否发霉,色泽是否正常;嗅产品的气味是否有异味。
3.2.2 乙醚不溶物的测定:将50ml烧杯、玻棒和30ml(3号)玻璃砂芯过滤坩锅置于105±2℃的电热恒温干燥箱中烘至恒重。将样品温热软化(不超过60℃),称取混合均匀的样品3g左右(精确至0.0002g)于已恒重的烧杯中(连同玻璃棒),加入约.50ml乙醚,用玻棒搅拌溶解后,静置片刻,将上层清液沿着玻棒缓缓倾入过滤坩锅内抽滤。然后,将沉淀物在烧杯中以少量乙醚洗涤数次,倒入过滤坩锅内抽滤。再用少量乙醚冲洗过滤坩锅及内壁,直至把可溶物洗净为止。用脱脂棉蘸少许乙醚擦净过滤坩锅及烧杯的外壁,将过滤坩锅和放有玻棒的烧杯置于105±2℃的电热恒温干燥箱中烘1h,取出冷却称量直至恒重。
乙醚不溶物(%)乙醚不溶物的重量/试样重×100
3.2.3 丙酮不溶物的测定:将烧杯、玻璃棒和坩埚,在100~105℃烘箱中烘至恒重。称取刚混合均匀试样(1.9~2.0)g(精确至0.0002g)于已恒重的烧杯中(连同玻璃棒)。加0~5℃饱和丙酮30ml(方法:取1g粉状磷脂于1000ml磨口瓶中,加1000ml丙酮,在0~5℃冰水浴浸泡2h,约隔15min摇动1次,约过2h后,用快速滤纸过滤,滤液于0~5℃冷藏备用),在冰水浴内用玻璃棒采取搅拌与碾压相结合的方法用力碾压试样,要在2min内使试样中大部分油溶出。将溶液迅速用已恒重的坩埚轻度抽滤,不要把颗粒状的不溶物带入坩埚。用0~5℃饱和丙酮20ml冲洗坩埚内壁。在上述烧杯中再加0~5℃饱和丙酮20ml,在冰水浴中用玻璃棒同上法继续碾压试样(2~3)min,待不溶物沉下,将溶液通过原坩埚抽滤。重复上述碾洗操作2次,要将不溶物全部碾成细粉。最后1次碾洗后,取约0.1ml清液滴在玻璃上快速蒸发丙酮。如留有油迹,则需再碾洗试样,直至检查无油残迹为止。
将不溶物搅起移入坩埚中抽滤,用0~5℃饱和丙酮30ml分2次洗涤过滤坩埚、玻璃棒、烧杯和不溶物(尽量将不溶物移入坩埚),最后加强抽滤,抽除残留丙酮。将坩埚取下,用干净纱布沾少许丙酮擦净坩埚和烧杯外部,用玻璃棒将坩埚内沉淀物搅松。将盛有沉淀物的坩埚和附有残留不溶物的玻璃棒及烧杯立即置于100~105℃烘箱中烘干30min。取出、冷却、称重,直至恒重。
丙酮不溶物(%)=丙酮不溶物的重量/试样重×100-乙醚不溶物(%)
3.2.4 水分及挥发物的测定:在称量瓶内置玻璃棒一根及石英砂10g,于105±2℃的电热恒温干燥箱内烘至恒重后,称入2g混合均匀的样品(精确至0.0002g),用玻璃棒搅拌均匀。将称量瓶放入105±2℃的电热恒温干燥箱内烘2h(每隔40min用玻璃棒搅拌1次),直至恒重。如果发现质量增加,则以前次质量为准。
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