氧化铝吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的热力学研究

曹 栋，陈国安，张显久，史苏佳，邓紫新

（1.江南大学，江苏无锡214122；2.无锡江大百泰科技有限公司，江苏无锡214122）

氧化铝吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的热力学研究

曹 栋1，陈国安2，张显久2，史苏佳1，邓紫新1

（1.江南大学，江苏无锡214122；2.无锡江大百泰科技有限公司，江苏无锡214122）

研究了氧化铝吸附醇溶性磷脂中磷脂酰乙醇胺的热力学行为，结果表明，三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附符合Langmuir方程；三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附为放热吸附，低温有利于吸附；三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附为物理吸附过程，以上研究对磷脂单体的制备具有指导意义。

磷脂，氧化铝，热力学

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

醇溶性磷脂（PC54.65%，PE9.52%） 北京华清美恒生物科技有限公司；乙醇（分析纯）、中性氧化铝（100-200目）（FCP） 国药集团化学试剂有限公司；甲醇、氯仿、氨水 色谱纯，江苏汉邦科技有限公司；磷脂酰乙醇胺 Sigma公司。

Aligent 1100高效液相色谱仪 美国安捷伦公司；蒸发光散色检测器（ELSD） 2000ES，美国ALLTECH公司；超声波清洗器KQ2200 昆山市超声仪器有限公司；冷冻水浴恒温振荡器SHA-2A 金坛市亿通电子有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 氧化铝的预处理 将中性氧化铝在105℃恒温干燥1.5h后，放在干燥器中冷却备用。

1.2.2 磷脂溶液的配制 准确称取一定量的醇溶性磷脂样品，用95%（v/v）乙醇-水溶液溶解，配制成1.5918mg/mL的醇溶磷脂溶液。

1.2.3 吸附平衡实验 分别精确称取 0.1000、0.1200、0.1600、0.1800、0.2000、0.3000g经过处理的氧化铝，置于6个250mL带塞磨口锥形瓶中，各加入浓度为1.5918mg/mL的醇溶性磷脂乙醇溶液25.0mL，在一定温度下，150r/min的恒温水浴振荡器上振摇吸附，达到平衡后，取其上层清液，测定达到平衡时PE的浓度（Ce），计算出平衡吸附量（Qe），以平衡吸附量（Qe）对平衡浓度（Ce）作图，即为吸附等温线。分别测定吸附温度为25、45、60℃下的吸附等温线，平衡吸附量（Qe）的计算公式如下：

式中：Qe-吸附剂（氧化铝）的平衡吸附量（mg/g）；C0-被吸附物质（PE）的起始浓度（mg/mL）；Ce-被吸附物质（PE）的平衡浓度（mg/mL）；V-溶液体积（mL）；M-吸附剂（氧化铝）的质量（g）。

1.2.4 磷脂酰乙醇胺质量分数的测定 采用HPLC-ELSD法，参见文献［12］。色谱条件：色谱柱：Lichrospher SI（4.6mm×25cm，5μm）；流动相 A：氯仿∶甲醇=4∶1（V/V），流动相B：甲醇∶水∶氨水= 16∶3.9∶0.1（V/V/V）；流速：1.000mL/min；柱温：30℃；进样量：5μL；蒸发器温度：90℃；氮气流速：1.6L/min，梯度洗脱的洗脱梯度见表1。

表1 洗脱梯度

2 结果与讨论

2.1 吸附平衡方程

氧化铝对醇溶磷脂乙醇溶液中PE的吸附属于固-液吸附，适用于固-液体系的吸附等温式主要有Langmuir方程和 Freundlich方程等。本文使用Langmuir方程进行研究，其吸附等温线方程如下式表示［13］：

若定义Qm为吸附质的单层饱和吸附量，其方程形式转化为：

图1 PE在氧化铝上的吸附等温线

从图1可以看出，氧化铝对PE有较高的吸附量，在较低的浓度范围内，氧化铝对PE的吸附量随着液相浓度的升高而迅速增大，到较高浓度范围内时，吸附量随浓度变化的幅度减小。随着温度的升高，PE在氧化铝上的吸附量有所下降，但是下降得不是很明显，这是因为氧化铝具有很高的机械强度和物化稳定性，其空间结构不受温度的影响。

为了求出方程中 K和 Qm，将上式两边取倒数得：

图2 氧化铝吸附PE的1/Qe-1/Ce图

经回归得到Langmuir方程的拟合参数及相关系数，见表2所示。

表2 氧化铝对PE的吸附等温线方程

由表2相关系数看出，Langmuir模型拟合效果较好，同时由表2得到三个温度下的等温吸附方程分别为温度越高，K越小，导致吸附量减少，因此，三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附应在较低温度下进行。

2.2 三氧化二铝吸附磷脂酰乙醇胺的吸附热

由前面可知，随着温度的升高，氧化铝的吸附能力降低，即升高温度不利于氧化铝吸附磷脂酰乙醇胺，说明吸附反应为放热反应。根据 Clausius-Clapeyron方程：

式中：Ce为吸附平衡时溶质的浓度（mg/L），T为绝对温度（K），ΔHA，m为平衡浓度Ce时的微分吸附热（kJ/mol），K为常数，由等温线作出吸附量Q（mg/g）时的lnCe-（1/T）图，由lnCe-（1/T）图的斜率即可求出吸附量为Q时的微分吸附热ΔHA，m。图3为氧化铝吸附磷脂酰乙醇胺的吸附等容线，由吸附等容线斜率计算吸附热，结果列于表3。

图3 氧化铝吸附PE的吸附等容线

表3 氧化铝吸附PE的吸附热

由表3数据可知，氧化铝吸附磷脂酰乙醇胺的吸附热＜20kJ/mol，属于物理吸附的范畴，且吸附为放热吸附。

3 结论

三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附符合Langmuir方程；三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附为放热吸附，低温有利于吸附；三氧化二铝对磷脂酰乙醇胺的吸附为物理吸附过程，以上研究对磷脂单体的制备具有指导意义。

［1］Cao dong，Shi su-jia.The influence of organic solwents on tranphosphatidylation by phospholipase D from peanut in anhydrous organic solvents［J］.Eur lipid Sci Technol，2008，110（1）：48-51.

［2］李卫，邵友元，黄光斗.优选法确定提取卵磷脂的最佳条件［J］.化工时刊，2001，16（2）：31-34.

［3］张维农，何海波，冯钰琦，等.柱色谱法制各高纯大豆卵磷脂和脑磷脂研究［J］.中国油脂，2004，29（6）：54-58.

［4］郑立红，王宪花.超临界CO2萃取制备卵黄磷脂［J］.杭州化工，2001，31（3）：15-19.

［5］Siegfried P，Eckhard W，Zhang Z.Preparation of purified powdered PC from lecithin by extraction with liquefied gases［P］.Ger DE4440831.

［6］刘燕华.卵磷脂技术发展现况及应用［J］.食品工业，1995，27（12）：8-12.

［7］杜先锋，刘承勋.层析法分离纯化卵磷脂［J］.营养学报，1995，17（1）：50-52.

［8］李卫.柱层析法分离卵磷脂和脑磷脂［J］.湖北工学院学报，2001，16（2）：63-65.

［9］Günther R.Process for isolating phosphatidylcholine free of lysophosphatidylcholine from egg powder［P］.US patent4，857，236.

［10］Tremblay P.Phospholipid composition［P］.WO 88，03797.［11］Nielsen R.A simple chromatographic method for purification of egg lecithin［J］.Lipids，1980，15（6）：481-484.

［12］曹栋.HPLC-ELSD法分离测定大豆磷脂酰胆碱［J］.中国油脂，2005，30（12）：43-45.

［13］廖学品，陆忠兵，石碧.皮胶原纤维对单宁的选择性吸附［J］.中国科学（B辑），2003，33（3）：245-252.

Study on thermodynamic of alumina adsorbing phosphatidylethanolamine in alcohol-phospholipid

CAO Dong1，CHEN Guo-an2，ZHANG Xian-jiu2，SHI Su-jia1，DENG Zi-xin1
（1.Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Wuxi Jiangda Baitai Technology Co.Ltd.，Wuxi 214122，China）

The thermodynamic behavior of phosphatidylethanolamine in alcohol-phospholipid adsorbed by aluminum oxide was studied.The results showed thatthe adsorption ofthe aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was in line with the Langmuir adsorption equation，that the adsorption of the aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was exothermic action，that low temperature was in favor of adsorption，that the adsorption of the aluminum oxide on phosphatidylethanolamine was physical adsorption process.The research is important on the preparation of phospholipid monomer.

phospholipid；alumina；thermodynamics

Q545

A

1002-0306（2010）07-0140-03

磷脂研究中，主要的方向是在磷脂的生物学功能及磷脂单体的分离制备上［1］。在磷脂单体分离制备中，主要有溶剂萃取法、超临界流体萃取法、吸附法、超滤法及酶催化精制法等［2-5］，其中吸附法主要的吸附剂包括氧化铝、硅藻土和硅胶及一些交换树脂等［6］。吸附法在制备高纯度磷脂方面有着广泛的前景，许多学者研究了各种吸附方法制备高纯度磷脂的可行性。杜先锋等［7］采用吸附柱层析法对蛋黄卵磷脂进行了纯化。李卫等［8］以硅胶为吸附剂，用梯度洗脱，可以对卵磷脂进行洗脱。Günther等［9］用低沸点石油醚∶C1-4醇∶水的混合溶剂浸取蛋黄粉得到蛋黄磷脂，并进一步进行硅胶吸附制得高纯度磷脂单体。Trmblay等［10］用吸附柱层析法制备了不含溶血磷脂的高纯蛋黄磷脂产品。Nielsen［11］以二氯甲烷-甲醇-氨水为洗脱液，在吸附剂柱上分离经无机盐复合沉淀的粗磷脂。但吸附剂对混合磷脂的吸附选择性研究严重不足，给吸附剂在制备单体磷脂的应用造成影响。本文从吸附的基本理论出发，研究氧化铝对磷脂酰乙醇胺的吸附热力学，阐明氧化铝对磷脂酰乙醇胺的吸附热力学行为，为氧化铝吸附法制备高纯磷脂单体的实际工业应用提供基础数据。

2009-07-27

曹栋（1960-），男，教授，主要从事功能脂质的研究。

江苏省科技型中小企业创新资金（BC2008021）。