1、质构大豆磷脂关键技术的研究及其工业化可行性报告项目申请单位：广州海莎生物科技有限公司申请时间：2010 年 2 月 22 日2目录一、项目立项依据（一）项目申请的意义（二）国内外卵磷脂开发现状（三）项目的必要性及可行性（四）项目的产业化前景分析二、研究开发内容、方法、技术路线（一）具体研究开发内容和重点解决的技术关键问题（二）项目的特色和创新之处（三）要达到的技术、经济指标及社会、经济效益三、工作基础和条件（一）承担单位概况（人员、资产、业务与管理状况）（二）国外合作方概况（三）本项目已具备的对外合作基础（四）现有科研装备条件（五）申请专项资金支持的政策依据（六）对环境的影响及预防治理方案四、
2、项目的实施方案五、各参加单位工作分工及经费投入，成果、产权分享情况（一）工作分工（二）合作各方对项目的投入（三）成果、产权分享情况六、以往承担项目完成情况及主要成果（近五年内）（一）承担国家省部级有关课题完成情况（二）以往科技成果转化情况（三）项目获奖及已发表的与本课题研究有关的主要论文、专著情况3一、 项目立项依据（一）项目申请的意义磷脂是一种含磷的类脂物质，主要由磷脂酰胆碱（卵磷脂 PC） 、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂 PE） 、磷脂酰肌醇（肌醇磷脂 PI）组成。其中 PC 是细胞膜重要的结构单元和多功能营养元素，对于所有的人体活性细胞，特别是肝脏细胞的存活及功能的发挥起关键作用，由于磷脂具有表
3、面活性，可作为乳化剂、分散剂和软化剂，广泛应用于医药领域，高纯度的磷脂可用作制造静脉脂肪注射脂肪乳剂，补充危重病人的能量，替代葡萄糖注射液。大豆磷脂是一种纯天然营养保健食品，主要存在与动、植物的细胞之中，是生物细胞膜的主要成分。大豆磷脂是大豆中除了蛋白质、脂肪之外的第三种营养物质，其主要成分：卵磷脂，脑磷脂，肌醇磷脂，这些都是人体必须的营养物质。经科研部门测定，人脑组织干物质中约 40%是由磷脂组成的。在人体的细胞组成中，磷脂是不可缺少的物质。同时，磷脂还是人体获得微量元素（P）的主要来源。磷脂用于医疗保健，是近 20 年来迅速发展的领域。据报道，国际磷脂学会主席、药物学专家伊斯雷尔哈宁曾指出
4、：“食用磷脂可改善老年人的记忆力和老化的脑细胞活力，特别是正在发育生长的儿童效果更佳”等。特别是卵磷脂作为人体保健品既要用品的研究，越来越受到营养学、药物学、医学专家、德重视。为此，世界各国掀起一场磷脂食品热，中老年为了预防和治疗现代病，特别是预防老年痴呆，广大妇女为美容和减肥，少年儿童和青少年学生为健脑益智的需要，均广泛食用大豆磷脂。美国称磷脂是近 30 年开发的最重要的营养4不住制品，日本则有人称磷脂是基于现代医学、药学、营养学知识产生出来的，使人体内生化反应过程中最能发挥有效作用的物质。大豆磷脂（lecithin）是食用油工业加工的副产品，在食品行业主要用作乳化剂，是公认为安全（GRAS
5、）的天然食品添加剂，同时也是保健食品、医药和化妆品的重要原料。现阶段，我国食品级质构大豆磷脂还未形成工业化生产。本项目以现有国产大豆卵磷脂为原料，通过精密过滤除杂、脱色和干燥等技术制造食品级大豆卵磷脂。并以此为原料，通过磷脂酶和脂肪酶对食品级大豆卵磷脂进行改性（水解和酯交换），获得亲水性更好的质构磷脂产品。拓展了大豆磷脂在食品乳化剂中的应用，提高了磷脂的营养保健特性。本项目研究质构大豆磷脂制造关键技术，研究水相或非水相非均相体系高效酶法催化和分离关键技术和装备。技术水平总体国内领先，部分国际先进。该项目的实施，将大大提高我国天然食品乳化剂和油脂保健食品基料的制造技术水平。（二）国内外卵磷脂开发
6、现状磷脂在国外倍受人们喜爱。在日本，每年对磷脂产品的需求量在70008000 吨左右，其中 80%用于食品工业。日本目前已经开发出 30 多个磷脂品种，生产公司主要有赤田善、旭化成、味之素、小川香料、川内化成、光洋商会等；美国食品工业的磷脂消费量估计在 20000 吨左右，目前其生产和消费基本保持平衡。主要生产厂家有 Archer Daniels Midland（ADM）公司，American lecithin 公司等；在欧洲最先把卵磷脂做商业化应用的是德国的Lucas Mayer 公司。其它从事卵磷脂生产的厂家有荷兰的 Central Soya Oversea 公司，德国的 Natterma
7、n Phospholipid Gmbh 公司等。国内磷脂的生产和研究工作起步相对较晚，但发展较为迅速。郑州粮食学5院完成的轻工业部“七五”国家科技攻关项目“食用大豆磷脂的研制”已经得到实际的应用，其产品达到国际同类产品质量标准。北京美亚斯公司已经建立了年产 300 吨粉末磷脂、100 吨颗粒磷脂、30 吨卵磷脂（PC-60） 、100 万盒卵磷脂冲剂的生产线。目前我国四川、东北、天津、上海等省市地区有众多卵磷脂生产厂家，如四川英格尔生物工程有限责任公司于 1997 年建成投产了目前国内最大的超临界 CO2萃取卵磷脂的装置。我国对磷脂的研究和生产自 20 世纪 50年代初期即已开展，对大豆磷脂的
8、研究始于 80 年代初，国内关于大豆磷脂在食品、保健品以及饲料行业等领域的研究开发工作，取得了大量的成果。但是关于大豆磷脂大规模工业化连续生产的企业还是屈指可数，并且大部分磷脂生产厂家只能生产单一品种，产品质量不稳定、透明度差，不能满足磷脂市场高标准、多样化的需求。（三）项目的必要性及可行性本项目主要研究了质构大豆磷脂的关键技术并实现其工业化生产的可行性，拓宽了大豆磷脂的使用范围。中方是世界上大豆加工产业最大的国家之一，有大量大豆加工废弃物，因为污染环境成为障碍产业发展的难题，亟待解决。通过使用发明专利技术实现开发性治理，不但解决环境污染问题，而且能够创造巨大的经济效益，产品更有利于提高人民的
9、健康水平，实现多赢。外方拥有部分技术及广大的市场需求空间，但其国内原料供应不足且质量极其不稳定，还有关键技术还未能公关，需要寻找拥有大量稳定原料来与的地方实施生产，创造经济效益。正在崛起的中国是高端的功能性健康食品、保健品的巨大消费市场，非常6适合发展本项目。双方合作正好互通有无，有巨大的发展空间。项目的可行性：有成熟技术：我方拥有多年生产、销售大豆卵磷脂的经验，并取得广东省省级挖潜改造项目的支持。有良好的合作伙伴：广州海莎生物科技有限公司与马来西亚Meilun Food Chemical SDN.BHD公司和是长期合作伙伴，组成产学研团队，成功开发过多项产品生产技术并且产业化，合作愉快。有丰
10、富资源：中方是世界上大豆加工产业最大的国家之一，达到3000 多万吨，大豆加工废弃物不计其数，资源的数量大大超过本项目需求。有广阔市场：本项目的产品是高端的功能性健康食品、保健品、乳化剂，正在崛起的中国是高端的功能性健康食品、保健品的巨大消费市场，上述产品消费市场巨大。有阶段性的产业化成果：双方已经合作2 年时间。在广州南沙开发区投资1500 万元建设了年产3500T 级的实验工厂，研究开发出整套生产装置，解决了技术问题并且试产出合格的产品。现在迫切需要扩大工业化规模和完善生产设备。（四）项目的产业化前景分析大豆磷脂在食品、化妆品、医药以及化工领域都有比较广泛的应用，其在食品中主要做乳化剂、分
11、散剂、抑晶剂以及保健食品原料等，其在食品领域的主要用途见表 1。可以看出大豆磷脂在许多食品领域中应用，这些食品是日常的高消费量的食品，销量大，消费迅速。保守的估计我国食品行业对质构大豆7磷脂的需求量在 5 万吨左右。大豆磷脂除在食品行业用作添加剂外，很大一部分磷脂被用作保健食品的原料。大豆磷脂的保健作用主要为：调节血脂、改善记忆、延缓衰老。神经醇磷脂能参与神经元生长,维持神经系统的激动性,维持表皮细胞的通透性,增强皮肤屏障功能参与细胞代谢调控,刺激细胞增生。在美国营养保健品市场中,大豆卵磷脂的销量已上升到第三位(第一位是复合维生素,第二位是维生素 E)，被称为血管清道夫。世界卫生组织报道,每人
12、每天食用 2283 g 大豆磷脂,可增加营养效价总和,降低血中胆固醇而无任何副作用,确认了大豆磷脂的营养性和安全性。表 1 大豆磷脂的在食品中的主要应用用途 作用 建议用量 效果和评价焙烤食品 改善面粉中面筋的性能，乳化剂，抗氧化剂，润湿剂。面粉量的 0.1-0.3%。饼中起酥油量的 0.5-5%。提高起酥效果，减少乳化剂成本；改善风味、组织结构，延长货架寿命，保持水分。蛋糕混合 见焙烤（见上） 和其他乳化剂一起占蛋糕量的 1-3%和焙烤一样。使牛奶和水快速润湿。一般和单甘酯混用糖果 乳化剂 起酥油的 1% 用在含脂的糖果中，例如，焦糖，薄脆糖，奶油杏仁糖，太妃糖，有助于糖、脂肪和水的混合，防
13、止起霜、起粒，起纹。口香糖 软化剂，保持水分， 0.2% 提高货架稳定性，控8防止起钟乳 制塑性巧克力 通过润湿和分散作用减少粘度0.3-0.5% 比可可脂高效便宜。高用量用于提高水分含量如：冰激淋糖衣冰激凌 稳定剂，乳化剂 最终重量的 0.2-1% 提高口感，防止在储存时起粒；提高巧克力的分散性。减少蛋黄和稳定脂的用量速溶食品 湿润，分散，乳化 干基重量的 0.2-1% 改善固体和脂肪的润湿和分散性（如饮料粉）人造奶油 W/O 乳化剂，抗溅剂 0.2-0.5% 用量依照希望乳化程度和磷脂级别防粘锅剂 抗粘剂 100% 防止食品粘在所有烹饪表面,易于清理起酥油 乳化剂,分散剂 1-5% 制造更
14、均一彻底混合的起酥油.提高起酥作用食品辅料 天然磷脂资源 100% 提供天然的胆碱、和磷；医生建议可用在病人食谱中减少胆固醇含量。随着人们生活水平的提高，我国居民患“富贵病”的比例逐渐提高。据统计：我国超重肥胖者约有 2.4 亿人，其中肥胖者达 7000 万，高血脂患者有9600 多万。这些人群是大豆卵磷脂已有和潜在的消费者。EPA 和 DHA 等 n-3 系列多不饱和脂肪酸由于可以促进婴幼儿大脑的发育，已经成为婴幼儿配方奶粉的必须成分，用量在 0.02%左右。质构大豆磷脂富含 EPA 和 DHA，而且比甘油三酯型的 EPA 和 DHA 更容易消化吸收，不容易氧化，呈粉末状，易于添加，市场9前
15、景良好。估计用于保健品的质构大豆磷脂的用量在 1-1.5 万吨左右。质构大豆磷脂产品在食品工业及保健品市场需求旺盛，并且呈逐年递增的势头。二、研究开发内容、方法、技术路线（一）具体研究开发内容和重点解决的技术关键问题本项目的生产工艺如下：以粉末大豆卵磷脂为原料，在非水相体系添加脂肪酶或者磷脂酶A1催化大豆卵磷脂和多不饱和脂肪酸(PUFA)进行酯交换，得到富含PUFA的质构磷脂（structured phospholipids）产品。原理如图1所示，具体技术路线如图2所示。图 1 脂肪酶（磷脂酶 A1）催化多不饱和脂肪酸和卵磷脂酯交换原理10粉末大豆卵磷脂磷脂溶液己烷固定床或鼓泡式反应器磷脂酶
16、A1或脂肪酶闪蒸回收己烷流化床干燥质构磷脂多不饱和脂肪酸丙酮萃取溶剂回收脂肪酸图 2 脂肪酶（磷脂酶 A1）催化多不饱和脂肪酸和卵磷脂酯交换制造结构磷脂技术路线粉末大豆卵磷脂通过己烷溶解制成磷脂溶液，磷脂溶液和多不饱和脂肪酸（EPA 或 DHA）在磷脂酶 A1 或脂肪酶的催化下在固定床或者鼓泡式反应器中进行酯交换反应。反应液通过闪蒸回收溶剂，剩余溶剂通过流化床干燥回收，得到粉末中间产品。中间产品通过丙酮萃取酯交换反应释放出的脂肪酸，分离脂肪酸和结构磷脂，得到粉末状质构磷脂产品。（二）项目的特色和创新之处*采用鼓泡式反应器，固定化脂肪酶催化磷脂和多不饱和脂肪酸酯交换制备质构磷脂。* 产出投入比高；* 循环经济、节能减排，清洁化生产；* 后备技术常新，储备充分，可以拥有延伸知识产权。* 通过二次开发能够形成核心工艺技术。
