植酸 植酸(Phytic acid)
化学名:肌醇六磷酸
是从植物种籽中提取的一种有机磷酸类化合物。
分子式:C6H18O24P6
分子量:660.04。
本品是淡黄色浆状液体,易溶于水、乙醇、丙酮,不溶于无水乙醚、苯、已烷、氯仿。(中国酶制剂网www.cnenzyme.com整理)
植酸作为螯合剂、抗氧化剂、保鲜剂、水的软化剂、发酵促进剂、金属防腐蚀剂等,广泛应用于食品、医药、油漆涂料、日用化工、金属加工、纺织工业、塑料工业及高分子工业等行业领域。
植酸的性能
1、植酸以植酸钙镁钾盐的形式广泛存在于植物种子内,也存在于动物有核红细胞内,可促进氧合血红蛋白中氧的释放,改善血红细胞功能,延长血红细胞的生存期。
2、植酸本身就是对人体有益的营养品,植酸在人体内水解产物为肌醇和磷脂,前者具有抗衰老作用,后者是人体细胞重要组成部分。
3、植酸对绝大多数金属离子有极强络合能力,络合力与EDTA相似,但比EDTA的值应有和范围更广。植酸二价以上金属盐均可定性沉淀。
4、每个植酸分子可提供六对氢原子使自由基的电子形成稳定结构,从而代替被保鲜物分子作为供氧分子,避免被保鲜物氧化变质。
5、植酸有良好导电性。
植酸的毒性
小鼠口服LD50为4192mg/kg体重,毒性比食盐更低(食盐LD50为400mg/kg)。
三致试验:植酸对小鼠骨髓嗜多染细胞微核实验无致突变作用。
植酸在食品中的应用
1、按卫生部颁发《食品添加剂卫生标准GB2760-86增补品种》中规定植酸适用于水产品对虾保鲜参考用量以0.05%-0.1%的水溶液作为冷冻保鲜液,日本在贝类罐头中用0.1-0.5%植酸,以防黑变,鱼类用0.3%植酸,在100℃处理,二分钟可防止鱼体变色,用0.01-0.05%植酸与微量柠檬酸混合配制的溶液,可作果蔬、花卉保鲜剂,效果很好。
2、 罐头食品中的应用
在罐头食品中添加植酸可达到稳定护色效果。
在鱼、虾、乌贼等水产品罐头中添加微量植酸,可防止鸟粪石(玻璃状磷酸铵镁结晶)生成。国外把植酸称之为“struvite”防止剂,已广泛应用在罐装食品中。添加量0.5-0.5%。
3、饮料生产中的应用
在饮料中添加0.01-0.05%植酸,可除去过多的金属离子(特别是对人体有害的重金属),对人体有良好保护作用。在日本,欧美等国家常用作饮料除金剂。含有植酸主要成分的快速止渴饮料,最适于运动员激烈训练和高温作业工人饮用,具有快速止渴、复活神经机能和保护脑、肝、眼的作用,这种饮料在日本已投入批量生产(我厂有快速止渴饮料详细配方)。
4、抗氧化剂
将一份50%植酸和三份山梨醇脂酸(亲水/亲油值4.3)混合,以0.2%加入植物油中,抗氧化性能极好。植酸可防止过氧化氢(双氧水)分解,因此可作双氧水储藏稳定剂。
5、药物和发酵促进剂
植酸钠或铋盐能减少胃分泌物,用于治疗胃炎、十二指肠炎、腹泻等。
植酸可解除铅中毒,并可作重金属中毒防止剂。
将植酸加到含单孢丝菌属介质中,可促进庆大霉素和氨基配糖物抗生素的发酵,使产量提高几倍,在乳酸菌的培养基里加入植酸,可促进派乳酸菌的生长。
植酸及盐的抗蚀用途
植酸及其盐的巨大螯合势能,赋予其优良的抗腐蚀性,科学试验证明在金属和合金表面上的植酸盐涂层具有抗蚀性和金属与聚合物涂层间的优良粘合性。目前,用铬酸处理的钢件表面的抗蚀性远不及用植酸处理的效果好。并且铬酸盐对人体有毒害作用,对环境危害很大,产生的废液需要无害化处理。
(1)镀锌的冷轧钢板,用0.5%的植酸常温处理10s(PH=3),然后电泳沉积一层马来酸类树脂层,再经170℃固化,将此件在5%氯化钠溶中进行腐蚀试验,时间240h,其表面腐蚀性和金属树脂的粘性均优于铬酸盐处理的。
用植酸或其盐配制的金属清洁剂,稳定性好,并可以减少金属表面的腐蚀,将1%植酸添加于一般润滑脂中,可显著地抑制轴承的腐蚀。
此外尚可作为防蚀剂添加于包装纸中,用它包装的金属制品不会引起表面锈蚀。
(2)应用植酸或其盐处理镀锡薄钢板(俗称马口铁)或制成马口铁罐可赋予其优良的抗氧性,耐腐蚀性,抗刮擦性,具有良好的焊接,并可以防止罐头中生成磷酸铵镁以及防止食品中的硫与罐身反应而产生黑度,从而提高了罐头的外观和质量。
(3)应用植酸与多价阳离子的高亲合势能,可配制各种净洗剂,供特定的清洁去污之用,。
洁厕剂:含植酸的洁厕剂,可以使尿中的钙易于从便池壁脱落,可避免表面的过度腐蚀。
防蚀涂料:植酸或其盐与环氧化合物反应的产物,涂刷于钢铁表面,100℃干燥60min,试样在户外露置10d,不生锈。
(4)以石膏为底的建材中加入植酸可防止与其接触的钢架遭腐蚀。
(5)含有植酸的抗腐蚀性底漆与漆料添加剂所产生的薄膜的硬度、弹性、粘合力与抗腐蚀性无有改善。
(6)锅炉、汽车水箱用水中,添加植酸或植酸盐50×10-6,可使设备不结垢,水的总硬度为32°,若不加则为69°;腐蚀速率,添加植酸为0.34mg/cm2,不加植酸则为1.48mg/cm2。
(7)在热交换的冷却水中,添加植酸或植酸盐,可阻止铜管腐蚀,并降低水中含磷量(与磷酸型阻蚀剂相比),5×10-6植酸可代替50×10-6聚磷酸,曾用于叶轮式致冷器的冷却水中,两年不见腐蚀。
CAS No.: 83-86-3
生产工艺
植酸广泛存在于植物体内,是所有植物种子的主要成分,一般含量在1%—5%,尤其在米糠、麸皮及油料籽如棉籽饼中,含量非常丰富,甚至高达10%以上。植酸在植物体内不是以游离状态而是以钙镁复盐即菲汀的形式存在。
从天然植物中提取植酸的基本原理为:用稀酸浸泡原
料.将植酸钙盐转变成可溶性的植酸,然后,通过离子吸
附、沉淀等方法,将植酸从溶液中分离出来,再经过反复置
换和精制处理,即可得到产品。下面介绍3种方法:
①以米糠为原料,采用中和沉淀法生产,其主要工艺流程如图3—4所示。(中国酶制剂网www.cnenzyme.com整理)
粉碎:米糠饼先粉碎,过20目筛。
酸浸:向米糠粉中加入7.5倍的0.1mol/L左右的盐酸(100kg水中加入1.2kg 30%的工业盐酸配制),保持PH值为2—3,同时需加入酸浸液质量0.55%~5%的尿素、食盐、碳酸铵或硫酸铵等中性盐,以减少原料中的蛋白质、糖类进人酸浸液,不时搅拌。浸泡时间,冬季为6—8h,夏季为4—6h。夏季为了防止其腐臭,必要时可加入少量水杨酸作防腐剂。
过滤:酸浸后的萃取液,静置一段时间澄清后,吸取上层清液并过滤之,再将下层悬浮液压滤。滤干后,用清水洗涤滤渣1~2次,合并滤液和洗涤液,送入中和沉淀工序。滤渣可作饲料等。
中和沉淀:将配制好的新鲜石灰乳(生石灰与水的组成比为1:10,缓慢地将水加入生石灰中溶解,取上层石灰乳过100目筛)加入滤液中,边加边搅拌。控制pH值在5.8~6.0左右,中和静置2h,使植酸钙完全析出。
洗涤过滤:静置后虹吸弃去上清液,再注入清水反复洗涤.至洗液不再呈浅黄色、无酸根、PH值等于7为止。最后将下层白浆用泵打人压滤机压滤,即得含水约为80%左右的粗制膏状植酸钙镁。
酸溶:将植酸钙镁悬浮于3倍量的蒸馏水中,加草酸的饱和溶液,调节溶液的PH值至3.5,使植酸钙转化为草酸钙沉淀,并将植酸游离出来。
脱色:酸溶液经过滤除去草酸钙后,用活性炭脱色,过滤后,滤液进行离子交换。
离子交换:过滤液先通过阳离子交换树脂(732型或Amberlite 2R-120),使阳离子NNH4+、Na+、Ca2+、Mg2+等与H+交换。然后让流出液再通过阴离子交换柱(用704树脂或AG2-X8树脂),除去SO42-、Cl-、PO43-等阴离子,并使流出液的PH值保持在1.5以下。
浓缩:通过真空蒸发,浓缩至植酸含量达到70%,即为产品。
1、以米糠为原料,采用离子交换树脂法生产,其主要工艺流程如图3—5所示。 酸浸:取粉碎过筛的脱脂米糠粉10kg加人稀硫酸调PH值至3~4,在不断搅拌下浸渍3—4h,过滤得第一次浸提液。糠渣中加入稀硫酸调PH值至4—5,不断搅拌下浸渍2~3h,过滤得第二次浸提液。用少量水洗涤滤渣1~2次,合并2次浸提液和洗涤液,共得约lOOL。
阴离子树脂吸附:将上述合并液通过717(201× 7)型阴离子交换树脂(该树脂预先用盐酸处理成Cl-型),以吸附植酸钙镁,用温水(40~50℃)将吸附植酸钙镁的树脂逆流洗净(以除去蛋白质和糖类),再用0.15mol/L氯化钠洗脱无机磷(用钼蓝法检测),直到洗脱液使钼蓝试剂不再显蓝色为止,然后用0.7mol/l氯化钠溶液洗脱,得到约15L的植酸钠溶液。
阳离子树脂交换:将上述植酸钠溶液用10%稀植酸调pH值为5~6,通过732(00l×7)型阳离于交换树脂(该树脂预先处理为H+型),当植酸流经该交换柱时,溶液中的Na+与H+交换,流出液呈淡黄色。
脱色浓缩:将流出液先部分减压浓缩,用粉末活性炭脱色,过滤后,滤液减压浓缩(温度不超过70℃),得到含量为70%的植破溶液915g。
2、以棉籽饼为原料,采用中和沉淀法生产。其主要工艺过程类似于以米糠为原料的中和沉淀法。棉籽饼粉碎脱脂后,以1.0%~3.0%的硝酸浸提,过滤后,先用ca(oH)2调PH值至2—4,后用NaoH调PH值至6—8,分离出菲汀沉淀.水洗后,通过阳离子交换柱得稀植酸溶液,经活性炭脱色.再经真空浓缩得到50%的植酸。植酸的产率达80%以上。(中国酶制剂网www.cnenzyme.com整理)
为提高植酸的纯度,可采取以下三种有效方法。第一种是在酸浸过程中加入少量的溶剂,使浸提液中蛋白质含量大大降低。第二种是在提取菲汀过程中,稀硝酸溶解后,先加Ca02钙化,再加NaoH中和至适宜pH值沉淀菲汀,可使沉出菲汀中有机磷含量大大提高,蛋白质和稀酸不溶物大大降低。第三种方法是在制得的稀植酸溶液中加入少星纯化剂,可使植酸中蛋白质含量进一步降低,提高了植酸产品的纯度。