卵磷脂

卵磷脂 （德语：lecithins，古希腊语：λέκιθος =egg yolk）是一组化合物的经典名称，即所谓的磷脂酰胆碱 .这些是脂质，更准确地说是磷脂，由脂肪酸、甘油、磷酸和胆碱组成。卵磷脂是动植物细胞膜的组成部分。它们是脂肪和脂肪油中的伴生物质，尤其富含蛋黄和植物精细胞。

卵磷脂允许脂肪和水的乳化（混合），因此是食品和饲料的重要天然表面活性剂（乳化剂）。卵磷脂在欧盟被批准作为食品添加剂 (E 322) 用于一般食品（包括“有机”产品），但仅限于婴儿食品的最大数量限制。它们在成分列表中被列为 卵磷脂 , 大豆卵磷脂 或者只是 E 322 列出。它们还用作药物和化妆品的活性成分，以及在营养学中用作食品补充剂。

取决于它们的来源，工业上获得的卵磷脂产品，例如大豆或鸡蛋的提取物，除了卵磷脂外，还含有其他磷脂以及鞘磷脂和糖脂。这些物质组还具有类似于卵磷脂的物理性质，并且也是乳化剂。根据欧盟指令，卵磷脂产品中极性脂质（不溶于丙酮）的比例必须至少达到60%。

发现与探索

1811 年，法国药剂师 Louis Nicolas Vauquelin 首次报道了由脑物质制成的脂肪制剂，其中含有有机结合的磷，化学家亨辛在 1719 年就已经发现了这种物质。

1846/1847 年，Nicolas-Theodore Gobley 从蛋黄中分离出一种粘性的橙色物质，其中含有油酸、人造黄油、甘油磷酸和含氮有机碱。他在 1847-1858 年间在脑物质、鲤鱼卵、血液、胆汁和其他器官中发现了类似的物质。 1850 年，他以希腊词 lekithos 将他的发现命名为卵磷脂 （蛋黄）。

Felix Hoppe-Seyler 是生物化学和分子生物学的创始人，他于 1867 年在植物种子中发现了有机结合的磷。 1899 年，化学家 E. Schulze 和 E. Steiger 从植物种子中分离出磷脂，他们也将其称为卵磷脂。根据他们的发现，在他们检测的植物种子中，大豆和羽扇豆的卵磷脂含量最高，为 1.5-2.5%。

研究人员 Diakonow 和 Adolph Strecker (1822–1871) 分离出卵磷脂，例如B. 从蛋黄中提取，纯度更高，发现卵磷脂的含氮部分是胆碱。

Johannes Ludwig Wilhelm Thudichum (1829–1901) 是脑化学的创始人，他发现了一种类似的化合物，并以希腊词 kephalos 的名字将其命名为 kephalin （头部）并能够分离鞘磷脂。

从 1900 年代初期到 1930 年代后期，在磷脂知识方面没有发现任何重大进展。 1939 年，Ernst Klenk (1896-1971) 和 Sakat 在大豆卵磷脂中发现了肌醇和肌醇磷酸。 1944 年美国化学家 Jon Pangborn 从牛心肌脂质中提取了心磷脂，1958 年 Carter 及其同事描述了仅存在于植物磷脂混合物中的复杂植物糖脂。

当 Hansamühle Hamburg（今天的 ADM Ölmühle Hamburg AG）在 1925 年引入 Bollmann 的提取工艺时，卵磷脂可以经济地从植物粗油中分离出来。工业生产开始了。大豆油成为卵磷脂的主要来源。蛋黄中的卵磷脂有特殊用途，例如在药房和化妆品领域。

1925 年左右，最早的卵磷脂应用研究人员之一是 Bruno Rewald，他作为最早的卵磷脂技术专家之一，推荐卵磷脂作为乳化剂和分散剂。

汉堡成为工业大豆和卵磷脂加工的起点和中心。 1930 年，美国人 Josef Eichberg 率先认识到卵磷脂对美国的价值，并在那里推销了 Hansamühle 的“汉堡卵磷脂”。从 1935 年起，卵磷脂——质量上乘——也在美国生产。正是 Pillsbury 和 Central Soya 公司（均为美国）采用了这种多功能物质。

从 1948 年起，汉堡的 Lucas Meyer 就致力于应用技术和卵磷脂的销售。 Rüdiger Ziegelitz 和 Volkmar Wywiol 从 1953 年开始推动卵磷脂的营销和进一步开发，卵磷脂作为辅助和活性成分在全球范围内取得了突破。他们将卵磷脂的多种用途广泛应用于食品、动物饲料和技术领域。

在饮食应用中，医生 Dr. Buer 在 1935 年率先推出并推出了首批卵磷脂制剂之一，其产品为“Buer-Lecithin”。 H. Eickermann、A. Nattermann &Cie（现为赛诺菲-安万特集团）专注于活性成分磷脂酰胆碱，开发了许多重要的药物制剂，至今仍在市场上销售。

博士Herbert Rebmann 从蛋黄中开发出磷脂作为脂肪营养液的优质药用乳化剂。

研究和应用技术远未结束。目前z。 B. 海藻中的卵磷脂、脂质体在食品工业中的应用以及磷脂在水产养殖中的科学应用。

发生率和可用性

出现次数

极性脂质，尤其是磷脂，是生物膜的重要结构成分，存在于所有生物（人类、动物、植物和藻类）和许多微生物中。在肝脏和大脑、肺和心脏以及肌肉组织中发现了最高浓度的卵磷脂。磷脂也存在于一些体液中，尤其是脊椎动物的血浆中。

可用性

目前，每年生产约 180,000 吨卵磷脂，主要来自美国、巴西和阿根廷收获的大豆（卵磷脂含量为 2%）。中国、印度、巴拉圭或加拿大等其他大豆生产国目前对全球卵磷脂生产的重要性不大。欧洲的大豆种植处于边缘地位。除了大豆，油菜籽和向日葵作为原料来源虽然较少，但蛋黄的卵磷脂比例很高（约 10%），几乎无法供应由于有限的市场供应。相对较少的数量主要用于制药、医疗和化妆品行业。

卵磷脂在体内的作用

除了它们的结构形成特性外，卵磷脂还被赋予了许多功能任务。它们积极参与合成代谢脂质代谢（脂质的合成和分布）和分解代谢脂质代谢（脂质的分解和转化）。

• 几乎所有细胞的细胞膜都由脂双层组成。卵磷脂对于生物膜的形成至关重要。
• 由于脂肪不溶于水，因此需要各种身体步骤来消化脂肪，以便能够进行从脂肪滴（胶束）分解开始的消化。
• 从肝脏输出脂肪酸对农场动物来说尤为重要。

鸡主要吃淀粉，形成蛋的脂肪必须在肝脏中合成；卵磷脂在这里是必需的，以便输出由肝脏形成的脂肪（极低密度脂蛋白，VLDL），否则动物有患脂肪肝的风险。对于奶牛，这种危险在某种程度上也存在，尽管这是不同过程的结果：小牛出生后不久，就开始了能量密集型的牛奶生产。为此，身体脂肪储备被调动起来，首先被输送到肝脏，然后从这里作为 VLDL 进入血液。如果此时奶牛的氨基酸供应不足（特别是：赖氨酸和蛋氨酸），肝脏中也会出现脂肪沉积，最终导致生产性能下降。这方面的研究仍在进行中。

化学结构和性质

卵磷脂 （磷脂酰胆碱）是一组常见的化合物，属于磷酸甘油酯的上级组。磷酸甘油酯（图 1）是与甘油和两种脂肪酸形成二羧酸酯的化合物。这部分磷酸甘油酯对应于普通脂肪的结构。然而，甘油的第三个 OH 基团与磷酸根离子形成二磷酸酯；一方面是甘油，另一方面是另一个未定义的官能团 X。在卵磷脂的情况下（图 2），X 基团是胆碱。胆碱是一种季铵化合物，所以它带有正电荷，是一种阳离子。磷酸基团在很宽的 pH 值范围内以阴离子形式存在，因此它带有负电荷。因此，卵磷脂可分为两性离子或内盐 抓牢。卵磷脂不具有特征熔点，因为这些化合物具有不同的脂肪酸组成。图3显示了卵磷脂与棕榈酸和油酸的具体例子。不饱和脂肪酸如油酸或亚麻酸在卵磷脂中相当常见。

这些化合物的结构导致了作为表面活性剂的特性：部分分子具有极性 （亲水的），另一部分是非极性 （疏水）性质。因此，它们是两亲性的，可以降低多种物质（相）之间的界面张力并充当乳化剂或分散剂。因此，它们允许混合实际上不混溶的液体，如油和水，以及颗粒在水相中的悬浮液。

类似地，卵磷脂可以形成脂质体，作为细胞发育的模型，并且可以在医学上作为活性成分的运输辅助剂。卵磷脂还能够形成层状液晶相，这对化妆品应用特别感兴趣。图 4 和 5 显示了一个油滴和一个脂质体。卵磷脂分子显示为带有红色区域的灰色物体。这些符号上的红色标记旨在代表分子的极性部分。

其他磷脂

从天然来源获得的卵磷脂除了卵磷脂外，还含有其他磷酸甘油酯，例如 磷脂酰乙醇胺 与乙醇胺、磷脂酰丝氨酸 含丝氨酸和磷脂酰肌醇 以肌醇为极性基团X。还有鞘磷脂和糖脂，后者不是磷脂。这些化合物组也显示出相似的物理性质并充当表面活性剂。卵磷脂的天然来源的例子是鸡蛋和大豆。下表显示了鸡蛋和大豆卵磷脂的大致成分。

物理性质

卵磷脂具有吸湿性。当暴露在空气中时，它们会形成粘性的蜡状物质。如果长时间加热到 70 °C 以上，卵磷脂会变成深棕色至黑色。基本上，卵磷脂、相关的磷脂及其改性衍生物可溶于脂肪和油，可分散在水中。卵磷脂易溶于有机溶剂，如氯仿或己烷。然而，它们不溶于丙酮。在乙醇中的溶解度取决于脂肪酸的链长和饱和度。当饱和度低时，磷脂酰胆碱的乙醇溶解度降低。磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇微溶于乙醇。

卵磷脂应密封，避光，不得储存在 15°C 以上。由于它容易被分子氧氧化（自动氧化），因此可以添加抗氧化剂来稳定它。

大豆卵磷脂的提取

原料：大豆

主要生产国的大豆可作为可再生原料充分利用（2005 年收成：2.14 亿吨）。成熟和精心储存的豆子对于良好的卵磷脂品质非常重要。豆子必须先清洗干净，打碎，滚成薄片。

原料：毛豆油

血小板（2-5 mm）在萃取系统中用己烷逆流萃取。将所得混合物（混合油）蒸馏和蒸发，最后通过直接蒸汽在真空中除去溶剂。

所得原油是大豆​​卵磷脂的起始产品。提取前对油籽进行蒸煮，可使毛油中的卵磷脂含量提高50-100%。脱胶油中非水合磷脂的比例随之降低。

结果：卵磷脂

将含有约 2% 卵磷脂作为伴生物质的原油在浸泡罐中加热至 70-90°C，并与 1-4% 的水充分混合。卵磷脂膨胀，以凝胶状物质的形式脱落，并通过高速特殊分离器从原油中分离出来。在薄膜蒸发器中从这种卵磷脂湿污泥中除去水——大约 12% 的油、33% 的磷脂和 55% 的水。生产的粗卵磷脂含有 60-70% 的极性脂质和 27-37% 的大豆油。含水量现在只有0.5-1.5%。

脱胶得到的原料卵磷脂的主要成分有：磷脂（又称磷脂）、甘油三酯、糖脂和碳水化合物。微量成分：甾醇、游离脂肪酸、着色剂等多种化合物。

除了用水溶胀法脱胶外，还有酸脱胶法（超级脱胶法）和磷脂酶 A2 脱胶法。尤其是那些很难或不可能检测到的所谓的非水合磷脂也会沉淀出来。

纯卵磷脂 - 组分 - 修饰

卵磷脂可以以其原始形式用于许多应用。然而，在许多情况下，为了获得特殊用途的特定卵磷脂，对天然（原始）卵磷脂进行脱油、分馏或改性是有意义的：

• 脱油用于通过从天然卵磷脂中去除油脂和游离脂肪酸来生产粉末状或颗粒状的“纯卵磷脂”。它们无味、易于给药、具有高磷脂浓度并具有改进的 O/W 乳化性能。
• 分馏是指将卵磷脂复合物分离成醇溶性成分和醇不溶性成分。醇溶性馏分可通过色谱法进一步分为具有特定性质的两个馏分。
• 修饰基于脂肪酸分子与磷脂分子的分离。这在磷脂酶 A2 的帮助下发生。该过程称为酶水解。生成的“溶血卵磷脂”特别亲水，可增强 O/W 乳化性能并增加钙离子耐受性。
• 乙酰化是另一种修饰形式，通过在氨基上添加一个乙酸分子来改变磷脂酰乙醇胺。这使得生成的“溶血卵磷脂”特别亲水。
• 另一种提高卵磷脂乳化活性的方法是将磷脂分子中结合的单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸羟基化。这是通过与过氧化氢反应来完成的。

属性

未加工的植物卵磷脂是棕色至淡黄色的物质，具有塑料和液体的稠度。颜色取决于种子的产地、收获和储存条件以及加工方法和设备，其稠度取决于含油量、游离脂肪酸量和水分含量。已脱油的卵磷脂呈粉状或颗粒状。清洁（精制）卵磷脂具有中性气味和味道的特征（豆豆味）。原则上，卵磷脂及其改性衍生物和分馏的磷脂可溶于油脂。

卵磷脂的应用

卵磷脂在食品和动物饲料生产、制药和医药以及化妆品和非食品领域的用途多种多样。一些用途如下所示。

食物中的卵磷脂

工业生产的最大数量的卵磷脂，主要来自大豆，进入食品工业。最初，植物卵磷脂是鸡蛋卵磷脂的替代品。然而，长期以来，它一直被认为是等效的，有时甚至更胜一筹，它作为乳化剂和分散剂具有稳固的地位，无论是油性介质中的亲水性物质和水性介质中的疏水性物质，还是气/水和气/固界面的稳定剂食物系统。

面包和烘焙食品中的卵磷脂 ：卵磷脂是烘焙过程中特别重要的添加剂。它们可以更容易地搅打脂肪面团，并允许使用低粘面团。可以实现更高的体积产量、更细的孔隙和更脆的外壳，这对面包卷生产特别有利。卵磷脂延缓面包和烘焙食品变质的能力尤为显着。

人造黄油制造中的卵磷脂 ：一开始人造黄油与黄油相比，有油炸时飞溅的缺点，牛奶酪蛋白的附着力强，会燃烧，产生难闻的气味。为了防止这种情况，最初使用蛋黄中的卵磷脂作为乳化剂。然而，只有使用无味的大豆卵磷脂才能经济地解决这些问题。

新的加工技术和配方确保了质量的显着提高，然而，这导致从天然大豆卵磷脂转向特殊的卵磷脂部分。这也可以实现更好的抗氧化性和稳定性。

仅添加卵磷脂无法实现低脂人造黄油（40% 脂肪和 60% 水）的良好防飞溅效果。这只能与大豆浓缩蛋白等表面活性物质结合使用。

巧克力中的卵磷脂 ：与几乎所有其他地方一样，卵磷脂在这里具有双重功能：它可以提高巧克力的质量，并且在生产过程中具有许多优势。为了在巧克力生产中达到正确的稠度并获得典型的香气，在所谓的精炼机中需要数小时的研磨操作。卵磷脂的使用降低了粘度，缩短了加工时间，节省了可可脂。但是属性也受到有利的影响。巧克力变得更耐高温、延长保质期、增加表面光泽并减少过早变灰。

该行业几乎完全使用大豆卵磷脂，但也使用来自油菜籽和葵花籽的卵磷脂。合成卵磷脂和卵磷脂组合可以证明在生产中是有利的。这同样适用于卵磷脂组分的使用，它使巧克力在精炼过程中比天然卵磷脂更好地液化。

方便食品中的卵磷脂 ：植物卵磷脂在可可粉和咖啡粉的速溶化中得到了证明。但它们可以特别有效地用于全脂奶粉和脱脂奶粉。还用作大豆蛋白制品、马铃薯淀粉和脱水汤的分散剂。

饲料中的卵磷脂

小牛和牛 ：在牛饲料中，卵磷脂主要具有技术重要性。卵磷脂可以防止例如B.在粉状浓缩饲料混合物的生产中形成粉尘。同时降低了生产过程中粉尘爆炸的风险。

由于它的乳化能力，它延缓了饮水器中脂肪的乳脂化和不溶性成分的沉淀。然而，对于年幼的动物来说，生理方面更为重要。使用小牛代乳品可以获得非常好的喂养效果 - 至少与牛奶相当 - 用脱脂牛奶代替牛奶并富含非牛奶脂肪和蛋白质。

猪 ：在饲养仔猪时经常需要的人工母乳中，卵磷脂的使用与小牛代乳品一样重要。在育肥饲料中添加卵磷脂可以显着提高脂肪利用率，通常可以缩短育肥期。

鸡 ：如果雏鸡在饲料中摄入卵磷脂，则可以证明雏鸡生长更快，肝脏中维生素 A 储存增加。自 1956 年以来在德国就出现了脂肪肝综合征，它受到在蛋鸡饲料中添加卵磷脂（具有高比例的胆碱和肌醇）的积极影响。牛皮癣也不再出现。还可以提高杂交种的产蛋性能和蛋重。

水产养殖 ：在鳟鱼和鲑鱼养殖中，脂肪的消化不良会导致问题和死亡率增加。海洋动物油还会造成肝肾损伤和色素脱失，使鳟鱼长期无脂肪喂养。然而，卵磷脂和家禽脂肪对鱼的健康和生长有益。卵磷脂中的亚油酸和亚麻酸以及胆碱促进生长并提高饲料转化率。可以避免肾脏和肠道出血和脂肪肝综合征。

卵磷脂在水产养殖中的应用越来越重要，如甲壳类动物、贝类和海产品的养殖。

毛皮动物 ：起初只假设喂食卵磷脂，例如。 B. 在兔子和水貂中，可能有助于预防肝病——尤其是在怀孕期间。后来的喂养试验证明了这一点。幼貂生长较快，毛皮较大，质量较好。脂肪肝在水貂中普遍存在。一方面，这是由于饮食大多是片面的，但也由于缺乏卵磷脂等物质，这些物质已在肝脏代谢中得到证实。

非食品领域的卵磷脂

今天，出于经济原因，油、脂肪和蜡的水性乳液代替纯油被广泛用于各种行业。卵磷脂作为乳化剂和活性成分发挥着突出的作用。大约 20% 的卵磷脂用于技术行业。

重要的应用领域包括建筑业、建筑木材的处理、用于人造纤维、服装和手套皮革、皮革护理产品、羊毛打蜡、染色或印花织物以及通过管道运输煤炭，以及就像在油漆和清漆中一样。

植保产品中的磷脂 ：除活性成分外，农药还含有溶剂和乳化剂以及可能的其他添加剂。如果卵磷脂是乳化剂，它会降低杀生物活性成分的含量，同时提高剩余活性成分含量的有效性。水性乳液保持稳定，使活性成分更好地分布。

化妆品中的卵磷脂

磷脂从外部和内部起作用。它们增加皮肤的呼吸强度并调节细胞新陈代谢。它们会影响柔软度。

磷脂具有保湿作用。通过这种方式，它们可以防止正常和特别是干燥的皮肤在洗涤后变干。这一特性也用于洗发水。它们可调节皮肤的 pH 值，并支持天然保护层抵御侵蚀性环境影响。

它们的亚油酸和亚麻酸含量高，对皮肤病有积极作用。使用磷脂生产球形囊泡，即脂质体，是相对较新的。球体由由磷脂制成的脂质双层包围。它们内部含有水相，其中溶解了特殊的活性成分，这样更容易渗透到皮肤中。

个人证明

1. ↑ Fachlexikon ABC Chemie，第 2 卷，第 3 版，Harri Deutsch 法兰克福 1987 年，第 855 页，ISBN 3-87144-899-0

参考文献

• Hermann Pardun：植物卵磷脂 .化学工业出版商 H. Ziolkowsky KG，奥格斯堡，1988 年。
• Werner Schäfer，Volkmar Wywiol：卵磷脂 - 无与伦比的活性成分 . Strahte Verlag，法兰克福，1986，ISBN 3-87795-031-0 .
• Rüdiger Ziegelitz：卵磷脂 - 特性和应用 . Lucas Meyer（编辑），汉堡，1989 年。
• Jean Pütz、Christine Niklas：化妆、面具、美丽的头发——温和的化妆品 . vgs 出版社。科隆，1987； 国际标准书号 3-8025-6151-1 .
• D.D. Lasic：脂质体：从物理学到应用 爱思唯尔，1993 年。
• Dietrich Arndt，Iduna Fichtner：脂质体，展示 - 特性 - 应用 . Akademie-Verlag，柏林，1986 年。
• Rüdiger Ziegelitz/Dr. Lutz Popper：卵磷脂 - 成熟的功能 .由 Backmittelinstitut 出版，www.backmittelinstitut.de，2007 年 4 月 3 日。