菲汀的性质及制备方法.pdf

11期西 北农林科技大学学报(自然科学版)Vol些生 些丝习orhwe s,Sei一TeehUniv.ofAgri.a ndFor.(Nat.Sei.Ed.)3 3Nov.No.112005第月卷年0 53 3第2 0菲汀的性质及制备方法张晓杰(烟台大学 化工系,i lJ东 烟台264 00 5)L摘要 介绍了菲汀的性质、生产工艺、产 品质量检测方法和质量标准,以及菲汀滤渣的利用。以米糠、玉米皮、蓖麻子等农副产品为原料生产菲汀,生产工艺简单,产 品附加值 高,特别适合乡镇企业发 展农产品化工。关健词菲汀;植酸钙;生产工艺;质量标准;菲汀滤渣中图分类号T So3文献标识 码A文童编 号 1 671一9 35 7(2 00 5)11一0 1 1 3一04菲 汀又名 植 酸钙,是植 酸 与钙、镁、钾等金属离子形 成的一种复盐。菲汀是一种无臭、无味的白色粉末,溶于盐酸、硝 酸、硫酸,不 溶于醇 类、乙醚、丙酮、苯等有 机溶剂,微溶于水。菲汀是一种重要的药物 原料仁,有促 进 人体新陈代谢、恢复体内磷 平 衡、健 脑 及治 疗神经 炎、神经衰弱、幼 儿询楼病等作用。以菲汀为原料 提取 的肌醇制剂可临床治疗肝硬化、肝炎、脂肪肝以及胆 固醇过高 等症。在 工业上菲 汀主要 用于生产 肌 醇和植酸卜弓,并 在发酵、油脂、食品等工 业 上得 到广 泛应用;在农业上菲汀主要用于生产敌 敌畏、敌百虫、乐果等农药。近年来,随着 人们生活 水平 的提高以及对健康的关注,国内外食品行业,特 别是医药行业 对菲汀的需求迅速增 加。菲 汀广泛存在于植 物的果壳,如米糠、麦鼓和植 物 的种 子 中,我国是 农业 大国,农作物品种 丰富,开发菲汀产品有雄厚的原料基础,而且菲汀及其下游产品附加值高,市 场前 景广 阔,适合乡镇企 业发展农产品化工。本文介 绍了菲汀 的性 质、生产工 艺、产品质量分析 方法,特 别对生产工艺的改进和菲 汀滤渣 的利用进行了介绍,对 发展菲汀产品具有指导意义。l菲汀的分 布及性质菲汀广 泛存 在于植 物 的果壳,如米糠、麦熬、玉米 皮、棉籽壳中,大部分 植物 种 子 中都含有 菲 汀,几种 产 量 较大的植 物 果 壳和种子中的 菲 汀 含 量 见表1。由表1可知,脱脂米糠 中的菲 汀含 量高达10 011 09/kg,是非常好的菲汀生产原 料,亚 麻种 子和蓖麻 子 中 菲 汀 含量比大豆高,麦 数 中 菲汀含 量仅为2 05 09/kg,但是麦鼓 资源充足,用 作菲汀生产 的原料 是可行 的。表1几种主要 作 物 果壳和种 子中菲汀 的含tTab le1Phytineonte ntinplantsg/kg种种类菲汀汀种类菲,丁丁K K KindPhytin n nKnd d d脱脱脂米糠D e一fatrieebr a n1001 10 0 01大豆S oy a a a亚亚麻种子I inseed5 96 4 4 4麦“Whe abr a nZ卜5“蓖蓖麻子Cas*orbe a n59 9 9 9 9菲汀是植物种子 中磷、钙、镁和肌醇 的主要存在形 式。米 糠 中植 酸钙 磷占总磷 的 8 0%9 0%,植 酸钙 镁 占总钙 镁的 7 5%一9 0%。谷物菲汀中磷、钙、镁元素的含量见 表2。由表2可见,在谷 物菲 汀 中,磷元素含量 明显高于镁和钙,在米糠、玉米和芝麻 菲汀中,镁 元 素 含 量 高于钙 元素,在 大豆 和油 菜 籽 菲汀中,钙元素含量高于镁 元素,其余谷物菲汀中钙和镁元素含量基本 相当。菲汀 的分子式 为CoHS()2;PoMg;Ca(Me)25Hz(),分子式 中碱金属 离 子(Me)的种 类取 决于提取过 程中使用 中和剂的种类,如用 氨水作中和剂 时,分 子式为C6H,():4PoMgCa(NH魂)。5H2()。在酸性20 05一07一0 4i l j东省科技厅资助项目(2004GG3 203 0030);烟台市科委资助项目(2004239)张晓杰(195 9一),女,山东掖县人,副教授,硕士,主要从事化工分离工艺与工程研究。1 14西北农林科技大学学报(自然科学版)第3 3卷水溶 液 中,菲汀易离解 成溶于水 的植酸和金属离子,数见 表3。由表3可知,菲 汀水溶 液分3步 电离,说工业上利用这 个性质提 取玉米等植 物种子糊 粉层中明植酸 与金属离子具有很强的络合作 用。的植酸钙 镁。菲 汀水解 液离解pH值及植 酸 电离常衰2不同 谷 物菲汀中礴、钙、镁 元素的含t困Tab leZP,Ca,Mge ontentgr ainphytin种类K一 nd米棣Rieebra n花生Pe anut大豆阮y a油菜籽Rapese ed表3Tab le3PPhosPhor us19514 618 61 7 6CaCaleiumMagnes lum种类K.ndPPho sPhor u sCaCaleiummg/gMgMagn eslum:,;:.:菲汀pH值与植趁电离常数困ThePHandio n osPher eeon stant电离常数f oniz ationCo nsta nt解离氢离子数H山num ber4.55.0758,0:109.722菲汀的制备关于菲汀 的制备方法国内外均 有报 道,按使用沉淀剂 的不 同分 为醇 类沉淀法川、金 属 盐 沉淀 法川和稀酸萃取 加碱 中和沉淀法图;按使用 原料 的不同分 为玉米提 取 法口“一,J、鼓 皮 提取 法3川、花生壳提取法5、酒糟提取法 6、米糠提取 法阶7 8二等。工业生产 中普遍 采用稀 酸萃取加 碱中和沉淀 法 制备菲汀。2.1反应方程式稀酸萃取加 碱中和沉淀法制备菲汀的反应方程式(以Ca()H):为沉淀剂)如下:CoHsO:4PoMg;CaK十ZH-一C6H。()2;P6Mg;H:+Z K一,CHsO:;P6Mg;HZ+Ca()H):一CoHoO:、PoMg;Ca。+2H2()。首先,不溶性 的 植酸 钙镁 复盐 在 5 0C、酸 性溶液(pH2.。2.5)中转 化为可溶性 植 酸钙镁 酸式盐川;其次,用氢氧化钙中和(PH7.58.5)沉 淀得到湿菲 汀,最后在 5 0SOC烘 干得到菲汀产品。2,2菲汀制备工艺以米糠为原料的菲汀制备工 艺流程:!糠油,滤 渣米糠制油 米糠粕破碎酸 浸 过滤中和沉淀过滤湿菲汀烘干 成品。废水制 备过程 中溶剂 的种 类、浓 度、温度、浸取 时间和沉淀剂的种类、浓度等是影响菲汀 质量 和收率的主要因素。以米糠为原料生产菲 汀的工艺分 为两步:(l)浸取。用pH2.0的盐酸溶液,在固液 质量比为芝麻 S esame1812 8.397.8可 可籽Co e oa18 686.275.3向日葵Su nflower18077.87 1.1玉米Maize20 023.397.01,8、室 温下浸 泡6h,过 滤 后 得到浸 取 液。(2)中和。用质量分 数 1 0%石灰乳中和浸取 液至pH4.5,然 后用质量 分数1 0%Na()H溶 液 调 节pH至7.0 1 1”2 0,过滤得到湿菲 汀。2.3菲汀精制工艺在工业生 产 中,湿 菲汀可以不经 过烘干直接用作生产 肌醇的原料,也可以经洗 涤后 用 弱酸除去菲汀中大部分钙镁离子,再进行离子 交换制取植酸。若用菲 汀制药或 加工食品,则需要进 行精制加 工。菲汀精制加工工艺 如下:盐酸CaC I:活性炭纯碱告奋告十湿菲汀 酸 化钙 化脱色过滤 中和沉淀一水洗 脱水粉碎烘干成品。菲 汀生产 方法 简单,提高收率与降低生产 中的用水 量是其研究 的两个主要方面。孔军 等,j研究表明,循环使用菲 汀生产 中的浸 取液 可以使菲汀 收率由8 1.5%提高到9 6.5%,废水 排放量减少 5 0%。廖周 坤等 2 2研 究 指 出,在 制备 菲汀过 程 中,用碳酸 氢钠作沉 淀剂 除去 无机磷 酸 盐,用离心 分 离方 法脱除蛋白质都能够提高菲汀的质量和收率。综上所述,菲汀生产工艺简 单,原 料来源广泛,产品价值高,经济效益显著,适合 中、小规模 的乡镇企业生产。3菲汀产品质量检测和质量标准3.1菲汀产品质t 检 测方法在生 产 中因所用原料、原料产地、制备方 法的不同,菲汀 产品的质量有很大差别。目前,有关 菲汀质量的检测 方法尚无 统一标准。由于菲 汀 中的磷 含量直接 影响植 酸和肌醇 的收率,因此,衡量 菲汀质 量的主要指标是磷 含量。菲汀 中磷 含量的测定 采用配位滴定 法山,该 方法操 作 方便,终点敏感,具有很好 的准确度与精密度,而且比较容易掌握。3.1.1分析试剂配位滴定 法所 使用 的分析试 剂有0.02mol/LTh(N()3);标 准 溶 液、0.02mol/L第n期张晓杰:菲汀的性质及制备方法nsN H4Fe(S()、):标 准 溶 液、质 量分数0.5%二甲酚橙PZ()5/%=(、VF)/S又1 00%。(X O)指示剂和lm o l/LHC I溶 液。式 中,C为标准 溶 液浓度(mo l/L);V为消耗 标 准溶3.1.2分析方法将菲 汀样品在瓷研钵 中研碎,以液的体积(mL);F为换算因子;S为样品质量(g)。便于溶解。在分析天平上准确称 取菲 汀样品0.293.2菲汀产品质t标 准于锥 形瓶 中,加 人HC I溶液2mL,充 分 振 荡,使之菲 汀产品的用途不 同、生产企业不 同,产品质量完全溶 解,然后加 1 00mL蒸 馏 水、3滴 二甲酚橙 指标 准 也不 尽相 同,中国药 典给 出的药用菲汀质量示剂,迅速 用标准溶 液进行滴定二终 点颜色稳 定后记标准见表4。录消耗标 准溶液的体 积,其磷 含量计算公 式为:表4药用菲汀 的 质t 标准川Tab le4Qualitystanda rdofthemedieinalphyt;ng/kg外观有机磷Appe a r a n e ePhosl)horusPe nto xide钙Caleium水Water重金属Heavymetal白色粉末Whitepowder)3 40)1201804菲汀滤渣的利用米糠、鼓皮、花生壳 等提取 菲汀后 的滤渣的营养成分 并未改 变,是很好 的饲料原 料。利用菲汀滤渣生产饲料不但可以提高 菲汀 生产的原料 利用率,降低生产成 本,减 少 环境 污染,而且能 够改 善 饲料品质,提高饲料质 量。4.1用菲汀滤渣 生产猪饲 料哪用米糠、鼓皮、玉米皮等提取 菲 汀后,其 滤渣生产的猪饲料 的酸度较一 般猪饲料高,适口性好,而且酸化饲料可以提高胃蛋 白酶 的活性,延缓 胃的排空,延长 蛋 白质在 胃内的停留时 间,有 利于蛋 白质 的消化吸收吻三,促进 猪的生长。用 菲汀滤渣生产猪 饲料,不仅 能提高猪的生长速度,而且能降低饲养成本。4.2用菲汀 滤渣 生产 单细胞蛋白用酵母 菌对 菲汀滤渣 进 行固体发酵,由于发 酵后产生单细 胞蛋 白,使菲 汀滤 渣中的蛋 白质含量 大幅度提 高。有研 究勿,8口证明,发 酵后 的菲汀滤渣 中不仅粗 蛋 白总量 有 所提高,而且氨基 酸 总量亦有 大幅 度 增加,二 者 增 加幅度 分 别 为 2 9.0 8%和32.37%。发酵后 的菲汀滤渣可以替代目前大 宗饲料中的玉米及部 分豆粕 或鱼粉。5结束语中 国是世界 两大 菲 汀出口国之一,出口的菲汀主要 用于生产植酸和肌醇吻一32。随着国内外制药行业 对菲汀需求量 的增 加,菲汀生产 规 模将 进一步 扩大,经济效 益将更 加显著。菲汀 生产方法 简单,产品附加值高,原料 价廉易得,特别 是菲汀滤渣的开发利用,不但减少了废水、废渣 的排 放,而且 进一步 提高了原料的利用 率,适合于 乡镇企 业发展 农产品化工。参 考文献仁l j实用精细化学品手册编写组.实用精细化学品手册M.北京:化学工业出版社,199 9.1,7 8一19 88.仁2siban,s,sand hya一),Medini KP.Ef fe et、ofehelat:ngagentsE D T A,phytlnand defe r o xanl,neo nthehe avymetaleomple xe sofD N AJJou r n aloftheIndia nChem iealS oelety,19 9 9,76(1):1 3一16.3Vazqu ezMD.Aluminumexelus旧。me ehan,smInr oottipsof ma lze(Ze ama夕5L.):ly、lgenyofaluminur nay perae e umulato reellsJ.PIantBiolog y,20 02,4(2):2 34一24呀子仁4Yo sh,da,KoyamaKT,Mizobu ehi一Fuku okaH,etal.Temporalandspatialpatte rn sofa c e umulatio nofthetr an,e rlptof myo一inositol一l-pho sphatesynthaseandphytLn一e o ntainingpa rtielesduringseeddev elopmentinr、e eJ口.plantphysiology,19 9 9,21 9(1):5 6一72.sj徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册仁M.北京:化学工业出版社,19 98.6卢敏,才晓梅.从 米糠 中提取植酸钙及其应 用途径 的研究仁J.吉林粮食高等专科学校学报,199 7,9(11):3一5.7李亚 文,刘明华,王京广.提高肌醇L父率的研究仁J.精细化工,1 99 3,10(1):8一1 1.仁8陈均志,杨德庆,郑民锁.从菜籽饼粕生产氨基酸的废液中回 收植酸钙的研究J.西北轻L业学报,1 99 6,14(4):3 8一4 1.仁9陈咏,曹红霞,苏岩.鼓皮生产菲汀新工艺的研究J.化学工程 师,200 4,1。(1):6 1一 62.10 乔世伟,王善荣.玉米浆制取菲 汀 的 工艺研究J.食品工业科技,1998,2 2(6):2 5一2 71 1张友飞.玉米浸 泡提取菲汀探讨.安 徽农业技术师范学院学报,199 8,12(l):1 1一1 3.1幻王德亨,刘清太,张信清,等.利用五米浸渍水同时制取菲汀及玉米浆的生产工艺P.中国专利:C N11459 1OA,199 7一0 3一26.1 16西北农林科技 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民Thepropertiesa ndnz othodforma nufa etu ringl)hytinZH A N叹 二(I人户才 J了z户尹r 矛 22。/儿?)z了议l石,户片,了、,I户)z,J了了 户X iao一jiel一22:。洲,z、1.万hz 一,d),尹粼.),l 了 12亏j(一5,(hz,2“A bstr a et:I、hepropo rt一 esa ndthenz crhod()fm:一n ufo eturinga ndlete rmin 一 ngphyr一 nandthe一ualizy5tanda rdofPllytinwe reintrodueedandthotl、(,frhedregsofphytinwase xpounded.Us ingr leebranandwhe atbranandeastorbeanasr naterial、,110tc ehn()l一)gie al一)roe e s、15simplea ndthevol一,e。)fprodu eti、h:gh.It15espeeiallys uitedtodevelol)ingel、em ie:;1irld、J、tryoffarmprodu etsinvil lageandtownonterlrises。Keywords:phytln;e aleiumPhytate;I)r(duerinJ)r()ees s;qu alilyst:Inda rd;dreg、of一)hytin