大豆磷脂的酰化改性
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表 3 是不同反应时间得到样品的 HLB 值。由表 3 可见, 当 反 应 时 间 为 20 min 时 , 酰 化 产 物 的 HLB 值 较 30 min 的 低 , 反 应 时 间 超 过 30 min 后 , 酰 化 磷 脂 的 HLB 值并未得到进一步提高, 说明, 30 min 时磷脂 的马来酸酐酰化过程已经完成。
Synthesis of Acylated Soybean Lecithin
LU Xing- fang ,CHEN Cai- xuan ( Zhejiang Industry & Trade Polytechnic, Wenzhou 325003, China)
Abstr act: Acylated soybean lecithin, which possessed improved hydrophilicity and an added unsaturated linkage in the molecular structure, was synthesized by reacting maleic anhydride with edible soybean lecithin. The results showed that the hydrophilicity of the acylated soybean lecithin was best when the re- action temperature was among 55- 65 ℃, the dosage of maleic anhydride was about 5% of soybean lecithin and the reaction time was about 30 minutes. The acylated reaction was confirmed by infrared spectrum. Key wor ds: soybean lecithin; acylated; hydrophilicity; infrared spectrum
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 采用马来酸 酐作为酰化试剂, 固定反应温度为 55 ℃, 反应时间为 30 min, 改 变 马 来 酸 酐 的 用 量 为 3% 、4% 、5% 、6% , 7%, 以产品亲水性能为衡量指标, 确定适宜的马来酸 酐用量。 2.3.5 反应产物的结构分析
( Ⅱ) — ——磺化大豆磷脂的加脂性能和在皮革中的应用[J].中 国皮革, 2004, 33( 17) : 5- 7. [3]李桂华, 赵斌, 张勇.羟基化改性磷脂的研制[J].郑州工程学院 学报, 2002, 23( 2) : 69- 71. [4]兰云军, 谷雪贤 , 银 得 海 , 等.磷 脂 的 化 学 改 性 方 法[J].西 部 皮 革, 2003,( 8) : 33- 36. [5]田 志 茗 , 初 阳.磷 脂 的 乙 酰 化 羟 化 改 性 工 艺 及 其 表 面 活 性 研 究[J].精细石油化工, 2004,( 2) : 14- 16. [6]张继浪, 骆承痒, 孙长青.大豆磷脂酰羟化的研究[J].东北农业 大学学报, 1994, 25( 3) : 290- 297. [7]孙根行, 周庆芳, 俞从正.菜籽油脂肪酸二乙醇酰胺一步合成 法[J].皮革化工, 2003, 20( 4) : 28- 31. [8]张树军, 孟宪忠 , 尚 颖 , 等.大 豆 磷 脂 的 精 制 与 改 性[J].黑 龙 江 日化, 1997,( 1) : 2- 4.
21
表 2 可见, 反应温度为 55 ℃时, 马来酸酐酰化磷脂的 HLB 值较高, 即其乳化和分散性能较好。这可归因于 温度的升高可以加快酰化反应的速度, 但当温度过高
20
第4期
卢行芳, 等: 大豆磷脂的酰化改性
皮化材料
时 , 会 使 得 部 分 磷 脂 氧 化 分 解[5], 故 55~65 ℃是 反 应 的理想温度。 3.3 反应时间对亲水性的影响
图 1 未改性磷脂( a) 与马来酸酐酰化磷脂( b) 的红外图谱
参考文献: [1]卢 行 芳 , 卢 荣.天 然 磷 脂 产 品 的 加 工 及 应 用[M].北 京 : 化 学 工
业出版社, 2004. [2]张 洪 飞 , 韩 吉 力 , 高 慧 , 等.磺 化 大 豆 磷 脂 的 结 构 和 性 能 研 究
4 结论
( 1) 在无溶剂的条件下, 用马来酸酐对磷脂进行 酰化改性, 不仅提高了磷脂的亲水性, 也引入了具有 更高反应活性的不饱和双键, 从而提高了磷脂的不饱 和度, 增强了其可反应的程度。
( 2)Leabharlann Baidu由改性产物 的亲水性大 小可知, 反 应 温 度 55~65 ℃, 马来酸酐用量为 5%, 反应时间为 30 min 是该酰化改性比较理想的反应条件。
1 引言
磷脂是一种天然的两性表面活性剂, 来源丰富、 价格低廉, 磷脂独特的分子结构, 使其具有乳化分散、 渗透、软化、润湿等多种功能, 因而被应用于化妆品、 食品、化工助剂等诸多领域。但是, 目前市售的大豆磷 脂亲水 亲 油 平 衡 值 HLB 值 太 低( 仅 为 1~2) , 亲 水 性
收稿日期: 2007- 03- 02 第一作者简介: 卢行芳( 1963.2- ) , 女, 博士, 教授。研究方向为皮革 化学品与皮革工艺。E-mail: sxzzlxf@163.com * 通讯联系人
差, 在水中不易分散[1, 2], 使得 其应用范围 受到了很大 的限制。因此, 对磷脂进行改性, 提高 HLB 值, 从而提 高乳化分散性是十分必要的。近年来, 有关大豆磷脂 的改性研 究很多, 如 将大豆磷脂 进行羟 基 化[3,4]、乙 酰 化[5]、酰羟化[6]、磺化[2]等, 并取得了一定的效果。本 研 究以马来酸酐( 顺丁烯二酸酐) 为原料, 对市售食用级 的大豆磷脂进行酰化, 引入可进一步反应的不饱和双 键。关于这方面的研究, 虽有文献报道[8], 但该报道采 用苯或甲苯等有机溶剂为反应介质, 提高了反应成 本; 另一方面, 苯等有机溶剂的挥发还会对环境产生 污染。本论文采用无溶剂介质的方法对大豆磷脂进行 马来酸酐酰化改性, 方法简单易操作, 反应成本低。实 验 考 察 了 反 应 温 度 、马 来 酸 酐 用 量 和 反 应 时 间 对 改 性 磷脂亲水性的影响, 并通过红外谱图的比较分析, 证
2.3 实验方法 2.3.1 磷脂预处理
采用真空法, 除去市售食用级大豆磷脂原料中的 游离水。 2.3.2 反应温度对改性产物亲水性的影响
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 使反应体系 呈碱性, 磷脂中脂肪酸被羟基取代, 亲水性增强, 分子 的反应活性提高, 有利于下一步的酰化改性[1], 固定反 应时间为 30 min, 马来酸酐用量为磷脂质量的 5%, 改变反应温度分别为 45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃, 以产 品亲水性能为衡量指标, 确定适宜的反应温度。 2.3.3 反应时间对改性产物亲水性的影响
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 固定马来酸
酐用量为 5%, 反应温度为 55 ℃, 改变反应时间分别 为 20 min、30 min、40 min、50 min、60 min, 以产品亲 水性能为衡量指标, 确定适宜的反应时间。 2.3.4 马来酸酐用量对改性产物亲水性的影响
( 3) 马 来 酸 酐 改 性 磷 脂 在 1500~1600 cm-1 处 出 现 CO- NHR 吸 收 峰 , 证 实 磷 脂 分 子 中 已 经 引 入 酰 基。
3.5 红外( IR) 图谱 图 1 是大豆磷脂( a) 和马来酸酐酰化磷脂( b) 的
红外图谱。由图 1 发现, 两者的谱图在基团频率主要 特征吸收峰上大致相同, 只是马来酸酐酰化的磷脂 ( 图 1, b) 在 1500~1600 cm-1 处出现一个新的吸收峰。 这是由于二者的主体结构都是磷脂, 而酰化产物中
取反应温度为 55 ℃、反应时间为 30 min、马来酸 酐质量比为 5%的改性磷脂和未改性磷脂, 在红外电 子水分仪上彻底除去改性磷脂中的游离水, 进行红外 谱图分析, 通过比较二者在吸收峰上的区别, 验证酰 化反应是否进行。
3 实验结果与讨论
3.1 HLB 值的评价依据 磷脂是一种天然的表面活性剂, 其 HLB 值可参
由于引入了 CO- NHR 基团, 故在 1500~1600 cm-1 处
出现了 CO- NHR 中 C=O 的伸缩振动峰[5, 7]。
3.6 产品质量指标
在反应温度 55 ℃、反应时间 30 min、马来酸酐质
量比为 5%的条件下, 得到的改性磷脂质量指标为:
外观
黄色膏状物
pH 值
7.0±0.5
固含量
19
皮化材料
西部皮革
第 29 卷
实磷脂分子中已经引入了酰基, 该酰化改性确实可 行。
2 试验部分
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料
大豆磷脂
市售工业品
顺丁烯二酸酐( 马来酸酐)
分析纯
氢氧化钠
分析纯
2.1.2 实验仪器
JJ- 1 型定时电动搅拌器, 金坛市华峰仪器有限
公司; Equinox55 傅立叶变换红外光谱仪, 德国 Bruker
照 表 面 活 性 剂 的 亲 水 性 评 价 标 准[1]予 以 比 较 。 具 体 操 作为: 在一定量的常温水中加入质量比为 10%的改 性磷脂产物, 用相同速度搅拌 1 min, 观察分散现象。 并参照表 1 的标准予以评价[1]:
3.2 反应温度对亲水性的影响 表 2 是不同温度下反应得到样品的 HLB 值。由
29 卷 第 4 期 第20047期年 4 月
西部皮革 WESTLEAHTER
Vol.29 No.4 Apr.2007
大豆磷脂的酰化改性
卢行芳, 陈彩选 ( 浙江工贸职业技术学院, 浙江 温州 325003)
摘 要: 对市售食用级大豆磷脂进行了马来酸酐酰化改性, 既提高了它的亲水性和乳化分散性, 又引
公司; 红外线电子水分测试仪, 恒宇仪器股份有限公
司。
2.2 反应原理
CH2OCOR1
O
CH- C
CHOCOR2 O
+
O
CH- C
CH2- O- P- O- CH2CH2- NH2
O
OH
△ →
CH2OCOR1
CHOCOR2 O CH2- O- P- O- CH2CH2- NHCOCH=CHCOOH
OH
90%
水溶性
可与室温水任何比例分散
HLB 值
8~10
3.4 马来酸酐用量的影响 表 4 是马来酸酐用量不同时得到的酰化产物的
HLB 值。由表 4 可见, 在本实验采用的反应条件下, 马来酸 酐 用 量 为 5%时 得 到 的 酰 化 改 性 磷 脂 亲 水 性 较好。这可能是由于马来酸酐与磷脂的质量比小于 5%时, 反应进行的程度小; 而马来酸酐用 量加大时, 过量的马来酸酐会与之前加入的 NaOH 反应, 使得反 应体系的 pH 值减小, 不适于酰化反应的进行。
入了具有反应活性的不饱和基团。实验结果表明, 在 55~65 ℃、马来酸酐质量为磷脂质量的 5%时反
应 30 min, 得到的改性磷脂亲水性能较好。通过对产品红外谱图的分析, 确定了酰化改性的完成。
关键词: 大豆磷脂; 酰化改性; 亲水性; 红外谱图
中图分类号: TS529.1
文献标识码: A
文章编号: 1671- 1602( 2007) 04- 19- 03
Synthesis of Acylated Soybean Lecithin
LU Xing- fang ,CHEN Cai- xuan ( Zhejiang Industry & Trade Polytechnic, Wenzhou 325003, China)
Abstr act: Acylated soybean lecithin, which possessed improved hydrophilicity and an added unsaturated linkage in the molecular structure, was synthesized by reacting maleic anhydride with edible soybean lecithin. The results showed that the hydrophilicity of the acylated soybean lecithin was best when the re- action temperature was among 55- 65 ℃, the dosage of maleic anhydride was about 5% of soybean lecithin and the reaction time was about 30 minutes. The acylated reaction was confirmed by infrared spectrum. Key wor ds: soybean lecithin; acylated; hydrophilicity; infrared spectrum
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 采用马来酸 酐作为酰化试剂, 固定反应温度为 55 ℃, 反应时间为 30 min, 改 变 马 来 酸 酐 的 用 量 为 3% 、4% 、5% 、6% , 7%, 以产品亲水性能为衡量指标, 确定适宜的马来酸 酐用量。 2.3.5 反应产物的结构分析
( Ⅱ) — ——磺化大豆磷脂的加脂性能和在皮革中的应用[J].中 国皮革, 2004, 33( 17) : 5- 7. [3]李桂华, 赵斌, 张勇.羟基化改性磷脂的研制[J].郑州工程学院 学报, 2002, 23( 2) : 69- 71. [4]兰云军, 谷雪贤 , 银 得 海 , 等.磷 脂 的 化 学 改 性 方 法[J].西 部 皮 革, 2003,( 8) : 33- 36. [5]田 志 茗 , 初 阳.磷 脂 的 乙 酰 化 羟 化 改 性 工 艺 及 其 表 面 活 性 研 究[J].精细石油化工, 2004,( 2) : 14- 16. [6]张继浪, 骆承痒, 孙长青.大豆磷脂酰羟化的研究[J].东北农业 大学学报, 1994, 25( 3) : 290- 297. [7]孙根行, 周庆芳, 俞从正.菜籽油脂肪酸二乙醇酰胺一步合成 法[J].皮革化工, 2003, 20( 4) : 28- 31. [8]张树军, 孟宪忠 , 尚 颖 , 等.大 豆 磷 脂 的 精 制 与 改 性[J].黑 龙 江 日化, 1997,( 1) : 2- 4.
21
表 2 可见, 反应温度为 55 ℃时, 马来酸酐酰化磷脂的 HLB 值较高, 即其乳化和分散性能较好。这可归因于 温度的升高可以加快酰化反应的速度, 但当温度过高
20
第4期
卢行芳, 等: 大豆磷脂的酰化改性
皮化材料
时 , 会 使 得 部 分 磷 脂 氧 化 分 解[5], 故 55~65 ℃是 反 应 的理想温度。 3.3 反应时间对亲水性的影响
图 1 未改性磷脂( a) 与马来酸酐酰化磷脂( b) 的红外图谱
参考文献: [1]卢 行 芳 , 卢 荣.天 然 磷 脂 产 品 的 加 工 及 应 用[M].北 京 : 化 学 工
业出版社, 2004. [2]张 洪 飞 , 韩 吉 力 , 高 慧 , 等.磺 化 大 豆 磷 脂 的 结 构 和 性 能 研 究
4 结论
( 1) 在无溶剂的条件下, 用马来酸酐对磷脂进行 酰化改性, 不仅提高了磷脂的亲水性, 也引入了具有 更高反应活性的不饱和双键, 从而提高了磷脂的不饱 和度, 增强了其可反应的程度。
( 2)Leabharlann Baidu由改性产物 的亲水性大 小可知, 反 应 温 度 55~65 ℃, 马来酸酐用量为 5%, 反应时间为 30 min 是该酰化改性比较理想的反应条件。
1 引言
磷脂是一种天然的两性表面活性剂, 来源丰富、 价格低廉, 磷脂独特的分子结构, 使其具有乳化分散、 渗透、软化、润湿等多种功能, 因而被应用于化妆品、 食品、化工助剂等诸多领域。但是, 目前市售的大豆磷 脂亲水 亲 油 平 衡 值 HLB 值 太 低( 仅 为 1~2) , 亲 水 性
收稿日期: 2007- 03- 02 第一作者简介: 卢行芳( 1963.2- ) , 女, 博士, 教授。研究方向为皮革 化学品与皮革工艺。E-mail: sxzzlxf@163.com * 通讯联系人
差, 在水中不易分散[1, 2], 使得 其应用范围 受到了很大 的限制。因此, 对磷脂进行改性, 提高 HLB 值, 从而提 高乳化分散性是十分必要的。近年来, 有关大豆磷脂 的改性研 究很多, 如 将大豆磷脂 进行羟 基 化[3,4]、乙 酰 化[5]、酰羟化[6]、磺化[2]等, 并取得了一定的效果。本 研 究以马来酸酐( 顺丁烯二酸酐) 为原料, 对市售食用级 的大豆磷脂进行酰化, 引入可进一步反应的不饱和双 键。关于这方面的研究, 虽有文献报道[8], 但该报道采 用苯或甲苯等有机溶剂为反应介质, 提高了反应成 本; 另一方面, 苯等有机溶剂的挥发还会对环境产生 污染。本论文采用无溶剂介质的方法对大豆磷脂进行 马来酸酐酰化改性, 方法简单易操作, 反应成本低。实 验 考 察 了 反 应 温 度 、马 来 酸 酐 用 量 和 反 应 时 间 对 改 性 磷脂亲水性的影响, 并通过红外谱图的比较分析, 证
2.3 实验方法 2.3.1 磷脂预处理
采用真空法, 除去市售食用级大豆磷脂原料中的 游离水。 2.3.2 反应温度对改性产物亲水性的影响
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 使反应体系 呈碱性, 磷脂中脂肪酸被羟基取代, 亲水性增强, 分子 的反应活性提高, 有利于下一步的酰化改性[1], 固定反 应时间为 30 min, 马来酸酐用量为磷脂质量的 5%, 改变反应温度分别为 45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃, 以产 品亲水性能为衡量指标, 确定适宜的反应温度。 2.3.3 反应时间对改性产物亲水性的影响
在 500 mL 三 口 烧 瓶 中 , 投 入 一 定 量 的 大 豆 磷 脂, 加入磷脂质量 2%的 10%NaOH 溶液, 固定马来酸
酐用量为 5%, 反应温度为 55 ℃, 改变反应时间分别 为 20 min、30 min、40 min、50 min、60 min, 以产品亲 水性能为衡量指标, 确定适宜的反应时间。 2.3.4 马来酸酐用量对改性产物亲水性的影响
( 3) 马 来 酸 酐 改 性 磷 脂 在 1500~1600 cm-1 处 出 现 CO- NHR 吸 收 峰 , 证 实 磷 脂 分 子 中 已 经 引 入 酰 基。
3.5 红外( IR) 图谱 图 1 是大豆磷脂( a) 和马来酸酐酰化磷脂( b) 的
红外图谱。由图 1 发现, 两者的谱图在基团频率主要 特征吸收峰上大致相同, 只是马来酸酐酰化的磷脂 ( 图 1, b) 在 1500~1600 cm-1 处出现一个新的吸收峰。 这是由于二者的主体结构都是磷脂, 而酰化产物中
取反应温度为 55 ℃、反应时间为 30 min、马来酸 酐质量比为 5%的改性磷脂和未改性磷脂, 在红外电 子水分仪上彻底除去改性磷脂中的游离水, 进行红外 谱图分析, 通过比较二者在吸收峰上的区别, 验证酰 化反应是否进行。
3 实验结果与讨论
3.1 HLB 值的评价依据 磷脂是一种天然的表面活性剂, 其 HLB 值可参
由于引入了 CO- NHR 基团, 故在 1500~1600 cm-1 处
出现了 CO- NHR 中 C=O 的伸缩振动峰[5, 7]。
3.6 产品质量指标
在反应温度 55 ℃、反应时间 30 min、马来酸酐质
量比为 5%的条件下, 得到的改性磷脂质量指标为:
外观
黄色膏状物
pH 值
7.0±0.5
固含量
19
皮化材料
西部皮革
第 29 卷
实磷脂分子中已经引入了酰基, 该酰化改性确实可 行。
2 试验部分
2.1 实验材料与仪器
2.1.1 实验材料
大豆磷脂
市售工业品
顺丁烯二酸酐( 马来酸酐)
分析纯
氢氧化钠
分析纯
2.1.2 实验仪器
JJ- 1 型定时电动搅拌器, 金坛市华峰仪器有限
公司; Equinox55 傅立叶变换红外光谱仪, 德国 Bruker
照 表 面 活 性 剂 的 亲 水 性 评 价 标 准[1]予 以 比 较 。 具 体 操 作为: 在一定量的常温水中加入质量比为 10%的改 性磷脂产物, 用相同速度搅拌 1 min, 观察分散现象。 并参照表 1 的标准予以评价[1]:
3.2 反应温度对亲水性的影响 表 2 是不同温度下反应得到样品的 HLB 值。由
29 卷 第 4 期 第20047期年 4 月
西部皮革 WESTLEAHTER
Vol.29 No.4 Apr.2007
大豆磷脂的酰化改性
卢行芳, 陈彩选 ( 浙江工贸职业技术学院, 浙江 温州 325003)
摘 要: 对市售食用级大豆磷脂进行了马来酸酐酰化改性, 既提高了它的亲水性和乳化分散性, 又引
公司; 红外线电子水分测试仪, 恒宇仪器股份有限公
司。
2.2 反应原理
CH2OCOR1
O
CH- C
CHOCOR2 O
+
O
CH- C
CH2- O- P- O- CH2CH2- NH2
O
OH
△ →
CH2OCOR1
CHOCOR2 O CH2- O- P- O- CH2CH2- NHCOCH=CHCOOH
OH
90%
水溶性
可与室温水任何比例分散
HLB 值
8~10
3.4 马来酸酐用量的影响 表 4 是马来酸酐用量不同时得到的酰化产物的
HLB 值。由表 4 可见, 在本实验采用的反应条件下, 马来酸 酐 用 量 为 5%时 得 到 的 酰 化 改 性 磷 脂 亲 水 性 较好。这可能是由于马来酸酐与磷脂的质量比小于 5%时, 反应进行的程度小; 而马来酸酐用 量加大时, 过量的马来酸酐会与之前加入的 NaOH 反应, 使得反 应体系的 pH 值减小, 不适于酰化反应的进行。
入了具有反应活性的不饱和基团。实验结果表明, 在 55~65 ℃、马来酸酐质量为磷脂质量的 5%时反
应 30 min, 得到的改性磷脂亲水性能较好。通过对产品红外谱图的分析, 确定了酰化改性的完成。
关键词: 大豆磷脂; 酰化改性; 亲水性; 红外谱图
中图分类号: TS529.1
文献标识码: A
文章编号: 1671- 1602( 2007) 04- 19- 03