技术摘要：
本发明属于磷脂加工技术领域，具体涉及一种低铁含水磷脂，其主要成分是磷脂、油脂和水，含水量为70‑80g/100g；以干基计，丙酮不溶物含量为92.5‑95.5g/100g；以丙酮不溶物计，铁含量≤18mg/kg。本发明低铁含水磷脂由大豆油脚采用水化法制备，用以解决现有的含水磷脂的  全部
背景技术：
磷脂加工的原料是大豆油脚，简称油脚，是油脂加工领域的大豆油脂精炼过程中 水化脱胶工艺的副产物，也称为水化油脚，其主要成分是磷脂30-45g/100g、大豆油20-30g/ 100g和水分30-50g/100g，微量成分是金属离子，如钙、镁和铁等，以磷脂金属盐的形式存 在，如铁离子含量，以丙酮不溶物计通常为50-100mg/kg，个别情况高达150mg/kg以上。 工业化的磷脂加工方法主要有两种，一是水化法制备浓缩磷脂，即从大豆毛油中 水化提取大豆油脚后，直接干燥脱水得到浓缩磷脂，因其具有流动性也称为流体磷脂，其干 基丙酮不溶物含量为60-65g/100g；二是溶剂法制备粉末磷脂，即以大豆油脚或者浓缩磷脂 为原料，用丙酮萃取除去油脂，得到粉末磷脂，其干基丙酮不溶物含量为95-98g/100g。目前 市场上主流产品是浓缩磷脂，粉末磷脂在市场中占比不足5％。 虽然大豆油脚绝大多数被加工成浓缩磷脂，但浓缩磷脂有很大缺陷。例如文献《大 豆浓缩磷脂生产工艺》(胡兴中.大豆浓缩磷脂生产工艺[J].中国油脂，2007,32(9):20-21) 和《浓缩磷脂制取工艺与实践》(胡庆涛等.浓缩磷脂制取工艺与实践[J].中国油脂，2002, 27(1):39-40)介绍了以水化油脚为原料进行脱水、氧化漂白生产浓缩磷脂的方法。该工艺 的缺点是浓缩磷脂的丙酮不溶物含量太低(60-65g/100g)、需要化学漂白，市场价格仅为 0.4万元/吨，与粉末磷脂4万元/吨的售价有较大差距。 中国专利CN103665029A公开了一种制备大豆粉末磷脂的方法，该方法采用丙酮作 为溶剂萃取水化油脚，分离出丙酮不溶物，再低温真空干燥丙酮不溶物脱除溶剂，得到粉末 磷脂。该方法的缺点是使用丙酮溶剂，生产成本高，并且存在环境污染和溶剂残留的食品安 全隐患，难以普遍推广，因此不能促进油脂加工领域从浓缩磷脂向粉末磷脂转化的产品结 构升级，也不能改善油脂精炼损耗高的现状。 目前水化法制备磷脂的研究存在诸多缺陷，比如中国专利CN107325125A公开了一 种大豆油脚制备水合磷脂的方法及其制得的水合磷脂(以下简称水合磷脂)，该方法包括如 下操作步骤：取大豆油脚加入软化水混合均匀后，静置进行层析；层析结束后控制温度为 85-95℃，进行离心分离得到水合磷脂，其丙酮不溶物能够达到90-92％。该专利存在如下缺 陷： (1)水合磷脂的干基丙酮不溶物含量低：该专利是均质水化方法，即油脚与水要混 合均匀，混合均匀时不可避免地发生乳化，如果乳化严重，磷脂与油脂就很难再分离。为了 避免严重乳化，该专利采取了两个措施，第一、严格控制加水量，加水量是油脚重量的0.25- 0.74倍；第二，加入氢氧化钠或者硫酸，用作破乳剂。上述措施带来的问题是大豆油脚中的 主要成分磷脂、油脂和磷脂金属盐没有得到有效分离，水合磷脂的干基丙酮不溶物含量最 高仅达到92％，与溶剂法丙酮不溶物95-98％相比，尚有一定的差距； (2)缺乏工业用途：该水合磷脂通过浓缩脱水、添加防腐剂、巴氏杀菌和包装得到 3 CN 111592938 A 说　明　书 2/12 页 了一种含水量为22.5-41 .2％的含水磷脂产品，但是这种含水磷脂产品不符合国家标准 《GB28401食品添加剂磷脂》关于水分不得超过2％的规定，不能销售；如果按照现有的制备 粉末磷脂的方法进行干燥，则时间太长、产能太低，没有工业化生产的可行性，既不能销售 也不能进一步加工导致其缺乏工业用途。 另一种水化法提取磷脂的现有技术，如文献《液晶态分离提纯大豆磷脂的研究》 (李子明等.液晶态分离提纯大豆磷脂的研究[J].中国粮油学报，2007,22(1):31-32)，以下 简称液晶态磷脂。该文献方法存在以下技术缺陷：(1)液晶态磷脂的干基丙酮不溶物含量较 低：采用均质水化方法，加水量是0.67倍油脚，得到的液晶态磷脂的干基丙酮不溶物含量仅 为86.05％，这与水合磷脂的缺陷相同；(2)缺乏工业用途：液晶态磷脂的干燥问题与水合磷 脂相同，虽然液晶态磷脂用间歇式真空干燥方式得到了粉末磷脂，但是干燥时间太长，磷脂 产品的色泽较深(棕色)，无法应用于工业化生产。 中国专利CN102517148A公开了一种磷脂两步脱色方法，采用过氧化氢漂白和硅胶 吸附的两步脱色方法，该方法的缺点是：(1)化学漂白脱色，使磷脂产生氧化副产物、破坏磷 脂的天然性，同时存在食品安全风险，不符合“绿色”发展的大趋势；(2)硅胶吸附脱色的效 果很差，失效的硅胶成为废渣，不利于环保；(3)漂白破坏了磷脂中有益的抗氧化成分，使磷 脂的抗氧化性、营养价值降低，缩短了磷脂的保质期。 目前，磷脂中金属离子的研究仅限于检测含量，大豆油脚中含有一定数量的钙、 镁、铁等金属离子，以磷脂金属盐的形式存在，简称磷脂盐。在磷脂盐中，最有代表性的是磷 脂铁盐。文献《豆油的磷脂成分和性质》(饶天国.豆油的磷脂成分和性质[J] .粮食加工， 1982，2:62)中报道了大豆原油的可水化磷脂中含铁离子为150mg/kg，这些铁离子最终要转 移到水化油脚中；文献《不同来源大豆毛油磷脂组成的核磁检测及磷脂酸含量比较》(俞乐 等.不同来源大豆毛油磷脂组成的核磁检测及磷脂酸含量比较[J].中国油脂，2017,42(1): 132)中报道了大豆毛油中金属离子的含量。但是，从大豆油脚中怎样脱除磷脂铁盐的研究 未见报道。 在磷脂加工领域，从产品的角度看粉末磷脂替代浓缩磷脂是未来的方向，从方法 的角度看水化法替代溶剂法是未来的方向，虽然目前已有一些水化法的研究，但是水化法 制备得到的磷脂的纯度仍不够高、色泽改善仍未脱离化学漂白的方法、水化法的脱水效率 仍未达到工业化的水平、工艺技术在完整性和连续化方面尚有不足。 因此，开发一种能解决上述技术问题的低铁含水磷脂是非常必要的。
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于提供一种低铁含水磷脂。本发明低铁含水磷脂由大豆油 脚采用水化法制备，用以解决现有的含水磷脂的丙酮不溶物含量不高和无法脱除铁离子、 以及行业长期依赖溶剂法制备粉末磷脂的缺陷，还解决了水化法粉末磷脂无法实现工业化 生产的技术难题。本发明低铁含水磷脂的用途是制备水化法粉末磷脂，丙酮不溶物含量高 达92.5-95.5g/100g，色泽为自然黄色，不漂白、无溶剂，可以取代溶剂法粉末磷脂，避免溶 剂法粉末磷脂带来的环境污染和食品安全隐患，并且水化法粉末磷脂的生产成本远低于溶 剂法。所述低铁含水磷脂，在磷脂加工领域和相关研究中均未见报道。 本发明的第二个目的在于提供了所述低铁含水磷脂在制备低铁粉末磷脂中的应 4 CN 111592938 A 说　明　书 3/12 页 用。 为实现以上目的，本发明提供的技术方案如下： 一种低铁含水磷脂，所述低铁含水磷脂的主要成分是磷脂、油脂和水，含水量为 70-80g/100g；以干基计，丙酮不溶物含量为92.5-95.5g/100g；以丙酮不溶物计，铁含量≤ 18mg/kg。 优选地，所述低铁含水磷脂的感官指标为棕色半透明流体。 优选地，所述低铁含水磷脂由大豆油脚采用水化法制备，包括如下步骤： (1)取大豆油脚加入水中，浸泡，得到饱和吸水油脚； (2)对饱和吸水油脚进行离心沉降，除去磷脂金属盐，得到流体物； (3)流体物经静置分层，在底层得到低铁含水磷脂。 更优选地，步骤(1)所述大豆油脚与水的质量比为1:1-3.5。 当水少于油脚重量的1.0倍时，大豆油脚无法在水中实现有效浸泡，进而影响磷脂 与水的结合。当水多于油脚质量的3.5倍时，虽然有利于大豆油脚的浸泡，但增加了水的成 本、能源消耗和增加了设备的体积。 更优选地，所述浸泡的温度为60-95℃。 浸泡过程中，在0℃到100℃的水中，磷脂与水都可以发生结合，温度越高结合的效 率越高。因此，提高水温，可以缩短浸泡时间。但是在沸水中，不利于低铁含水磷脂的稳定， 并且水的沸腾蒸发也浪费能源。因此所述浸泡的温度优选为60-95℃。当温度在60℃以上时 属于杀菌温度，可以防止浸泡期间油脚发生变质，而小于95℃可防止水发生沸腾。 更优选地，所述浸泡的时间为1-3h。 所述的浸泡，是指大豆油脚在水中是分散相，而水是连续相，构成了一种浸泡体 系。 所述浸泡的结果，是得到饱和吸水油脚。在浸泡结束时，饱和吸水油脚中的磷脂吸 水量达到饱和，即磷脂含水量达到70-80g/100g。 所述浸泡时间，是指得到饱和吸水油脚所需的时间，浸泡时间，从大豆油脚呈颗粒 状在水中静置浸泡开始，到大豆油脚中开始出现棕色低铁含水磷脂为止。浸泡中的大豆油 脚为黄色，而出现的低铁含水磷脂是棕色，因此可以目测判断浸泡是否达到结束时间。 浸泡期间，不宜有搅拌操作，以防止出现乳化现象。 更优选地，在浸泡之前，所述大豆油脚以搅拌的方式在水中打散成为颗粒状。 更优选地，所述大豆油脚的颗粒粒径≤5mm。 更优选地，所述大豆油脚的颗粒粒径为0.3-3mm。 油脚粒径越小，油脚与水的接触面积越大，越有利于提高油脚中磷脂与水的传质 与传热效率。但是，油脚粒径太小，存在油脚与水被混合均匀、出现均质化的风险，破坏了浸 泡体系。 更优选地，步骤(1)所述低铁含水磷脂的制备方法还包括在所述浸泡体系中添加 电解质。 更优选地，所述电解质在水中的质量分数为0.01-0.3％。 适量的电解质有利于大豆油脚中磷脂与水的结合，电解质过多时会抑制磷脂与水 的结合，太少或者不添加电解质，低铁含水磷脂的含水量偏高，造成脱水时的能源浪费。 5 CN 111592938 A 说　明　书 4/12 页 更优选地，所述电解质包括酸、碱和盐中的至少一种。 更优选地，所述电解质为DL-苹果酸钠、L-苹果酸、DL-苹果酸、冰乙酸、柠檬酸、柠 檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸一钠、葡萄糖酸钠、乳酸、乳酸钾、乳酸钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢 钾、碳酸氢钠、硫酸钠、氯化钾、氢氧化钾、氢氧化钠、盐酸、磷酸和氯化钠中的至少一种。 更优选地，步骤(2)所述离心沉降为间歇式离心沉降。 所述间歇式离心沉降，是指装料与卸料必须是在停机时进行。此处不能使用连续 式离心机，是因为连续式离心机在进料和出料时会使物料发生严重乳化，无法实现预期的 分离效果。由于饱和吸水油脚和离心沉降得到的流体物都是流动性极好的流体，能够自动 装卸料，所以间歇式离心机操作可以通过程序设计实现自动化，以满足规模化的工业生产。 在离心沉降过程中，饱和吸水油脚在间歇式离心机中被分成渣状物和流体物两种 组分，渣状物主要是磷脂金属盐，以渣的形态紧贴在离心机转鼓壁上，这些渣状物要通过排 渣的方式从离心机上部取出。流体物主要是油脂、水和低铁含水磷脂，因其可以流动，称为 流体物。在停机后流体物可以从离心机底部自动流入静置分层罐中，流体物中的油脂、水和 低铁含水磷脂由于比重的不同而自动分为三层。 更优选地，所述离心沉降的温度为60-95℃。 更优选地，所述离心沉降的转速为500-2000rpm。 更优选地，所述离心沉降的时间为5-15min。 更优选地，步骤(3)所述静置分层的温度为60-95℃。 本发明还涉及所述低铁含水磷脂在制备低铁粉末磷脂中的应用。 优选地，采用所述低铁含水磷脂制备低铁粉末磷脂，包括如下步骤： (1)制备浓缩含水磷脂：将所述低铁含水磷脂在真空条件下在90-110℃使含水量 浓缩到25-65g/100g，得到浓缩含水磷脂，其干基丙酮不溶物含量为92.5-95.5g/100g，以丙 酮不溶物计铁含量为≤18mg/kg，感官指标为棕色半透明流体。 (2)制备含水磷脂弹性体：将所述浓缩含水磷脂以10-100cm/min的速度推送到搅 拌器中，搅拌转数为800-1200rpm，搅拌时间为5-30s，得到连续输出的含水磷脂弹性体，其 含水量、丙酮不溶物含量与浓缩含水磷脂相同，但感官指标变化为黄色不透明半固体。 (3)制备固体磷脂：将所述连续输出的含水磷脂弹性体通过孔径为2-6mm的进料 口，送入常压或者真空连续干燥机中，在120-160℃干燥6-20min，得到连续输出的条状固体 磷脂，其含水量为3-10g/100g，干基丙酮不溶物含量为92.5-95.5g/100g，感官指标为黄色 条状固体。 (4)制备低铁粉末磷脂：将所述条状固体磷脂粉碎、过筛，在60℃真空干燥30- 60min，得到低铁粉末磷脂，其含水量为≤2g/100g，干基丙酮不溶物含量为92.5-95 .5g/ 100g，以丙酮不溶物计铁含量为≤18mg/kg，感官指标为黄色粉末，产品执行国家标准 《GB28401食品添加剂磷脂》。 步骤(4)所述粉末磷脂的含水量，等同于国家标准《GB28401食品添加剂磷脂》所述 的干燥减量。 所述真空为0.01-0.004MPa。 脱除磷脂金属盐的意义： 第一、磷脂金属盐导致含水磷脂的丙酮不溶物含量降低：水化法从油脚中分离的 6 CN 111592938 A 说　明　书 5/12 页 磷脂金属盐，其干基含油率达到40％。如果磷脂金属盐留在含水磷脂中，会导致含水磷脂的 丙酮不溶物含量降低，这是专利CN107325125A水合磷脂和文献《液晶态分离提纯大豆磷脂 的研究》液晶态磷脂的丙酮不溶物含量低的一个原因； 第二、磷脂金属盐导致磷脂产品保质期降低：金属离子对磷脂的氧化起到催化的 作用，从油脚中分离出来的磷脂金属盐，30天内即氧化变质。磷脂产品中含有磷脂金属盐， 会降低磷脂产品的保质期。 第三、磷脂金属盐没有乳化性：磷脂的主要用途就是作为乳化剂用于制备药品、食 品等产品，磷脂金属盐不仅自身没有乳化性，而且干扰正常磷脂的乳化性，使正常磷脂凝聚 失去乳化性。 第四、磷脂铁盐是深红色物质：磷脂产品中如果含有较多的磷脂铁盐，产品色泽会 变深、变暗，传统方法是依赖化学漂白脱色，导致食品安全性降低、保质期降低、磷脂天然性 受到破坏等不利后果。 与水化法低铁粉末磷脂相比较，溶剂法粉末磷脂的主要缺陷如下： 第一、使用有机溶剂丙酮，存在环境污染、溶剂残留造成的食品安全隐患、生产成 本高； 第二、溶剂法在萃取脱除油脂时，也将磷脂中叶黄素等天然植物色泽除去，既降低 了磷脂的营养价值，也失去了天然植物色素的抗氧化保护，缩短了磷脂的保质期； 第三、溶剂法不能降低磷脂中铁离子的含量，不能改善磷脂的色泽(磷脂铁盐是深 红色的)，不能改善磷脂的抗氧化性能(铁离子对磷脂的氧化有催化作用)。 本发明的有益效果是： 第一、本发明低铁含水磷脂的丙酮不溶物含量，在目前所有水化法中是最高的：本 发明低铁含水磷脂的干基丙酮不溶物含量为92.5-95.5g/100g，专利公开的水合磷脂为90- 92g/100g，文献报道的液晶态磷脂为86.05g/100g。本发明低铁含水磷脂的含水量达到了 70-80g/100g，磷脂吸水量达到了饱和：磷脂吸水量达到饱和时，磷脂亲油性降低到最小，即 低铁含水磷脂的油脂含量最小，且磷脂的纯度最高，其干基丙酮不溶物含量达到92 .5- 95.5g/100g。 第二、本发明低铁含水磷脂的丙酮不溶物含量与溶剂法最相近：本发明低铁含水 磷脂的干基丙酮不溶物含量为92.5-95 .5g/100g，已经接近甚至达到溶剂法粉末磷脂95- 98g/100g的水平。从行业发展的角度看，水化法最终要替代溶剂法成为主流产品，以消除有 机溶剂造成的环境污染、溶剂残留造成的食品安全隐患和降低生产成本，本发明是目前最 适合替代溶剂法的产品。 第三、本发明低铁含水磷脂是所有水化法和溶剂法中唯一能除去磷脂金属盐，包 括磷脂铁盐的产品：无论是专利公开的水合磷脂和文献报道的液晶态磷脂，还是现有技术 的溶剂萃取法的粉末磷脂，都不能除去磷脂金属盐，因此这些产品在色泽、保质期、乳化性 等方面存在缺陷。显然，本发明低铁含水磷脂则消除了这些缺陷。 第四、本发明的低铁含水磷脂及其制备的低铁粉末磷脂，从大豆油脚到粉末磷脂 具有完整的工艺技术，在品质、保质期、生产成本、环保和食品安全方面都具有很大优势，适 合工业化生产。 7 CN 111592938 A 说　明　书 6/12 页 附图说明 图1为大豆油脚经浸泡、离心沉降和静置分层得到低铁含水磷脂的工艺流程图。 图2为大豆油脚经浸泡、离心沉降和静置分层得到低铁含水磷脂的工艺示意图；其 中： (a)为大豆油脚在水中的示意图； (b)为大豆油脚颗粒是分散相、水是连续相的浸泡体系示意图； (c)为饱和吸水油脚的示意图； (d)为间歇式离心机停机装料的示意图； (e)为间歇式离心机运行中的示意图； (f)为间歇式离心机停机卸料的示意图； (g)为静置分层罐中流体物静置分层得到低铁含水磷脂和油脂的示意图。 图3为低铁含水磷脂制备低铁固体磷脂的工艺流程图。 图4为浓缩含水磷脂制备低铁固体磷脂的工艺示意图。 其中：(1)是连续相水；(2)是大豆油脚；(3)是分散相大豆油脚颗粒；(4)是饱和吸 水油脚；(5)是渣状物，即磷脂金属盐；(6)是流体物，即油脂、低铁含水磷脂和水的混合物； (7)是低铁含水磷脂；(8)是油脂；(9)是浓缩含水磷脂；(10)是含水磷脂弹性体；(11)是低铁 固体磷脂。A是浸泡罐；B是间歇式离心机；C是静置分层罐；D是调速齿轮泵；E是管道搅拌器； F是连续式干燥机。