脂肪酶催化合成甘油二酯的研究

摘要

甘油二酯(DAG)是一种健康食用油.甘油二酯在人体内具有特殊的代谢特征和生理功效,使得近年来对甘油二酯的研究受到重视.2000年底,FDA经过安全审查将甘油二酯列入公认安全性食品行业.目前,国内尚缺完整的工业化生产甘油二酯的方法.该论文建立了一种含有甘油二酯的甘油酯的分析方法;系统的探索了一条适合工业化生产甘油二酯的工艺,在固定化脂肪酶的催化作用下进行油脂的甲醇解反应生产甘油二酯;探讨了分子蒸馏提纯甘油二酯的可行性.建立了一种利用高效液相色谱分析甘油二酯的方法.采用硅胶色谱分离柱,以正乙烷/异丙醇为流动相;方法的标准曲线具有良好的线性相关性,相对标准偏差为1.27﹪,加标回收率在98.4﹪~98.9﹪之间,测定结果与气相色谱测定结果对比接近;方法对甘油二酯的定性定量分析简便、准确、快速.筛选出了适合催化甲醇解反应生产甘油二酯的固定化脂肪酶LipozymeTL IM;并进一步研究了其催化玉米油甲醇解反应生产甘油二酯的工艺条件,结果为:在无溶剂体系中进行反应,反应温度60℃,反应达到平衡时间180min,摇床转速150r/min,油醇摩尔比1:0.8,一次性流加甲醇,加酶量5﹪,甘油二酯的产率为36.8﹪;在优化反应条件下,进行底物和酶的20倍量放大试验,实验结果与小试吻合;在优化条件下固定化脂肪酶Lipozyme TL IM催化玉米油甲醇反应,具有较好的操作稳定性;固定化脂肪酶Lipozyme TL IM经100℃加热6小时,仍能保持良好的催化活性,说明该酶在100℃内具有良好的热稳定性.通过对连续搅拌罐反应器和填充床反应器酶催化玉米油甲醇解连续化反应的实验结果比较,连续搅拌罐反应器比填充床反应器更适合固定化脂肪酶Lipozyme TL IM催化甲醇解连续化反应生产甘油二酯;酶的操作半衰期达到624小时,每克酶能催化反应的底物质量为5.66Kg.采用二级分子蒸馏工艺对甲醇解反应产物中的甘油二酯进行蒸馏提纯.在操作压力2.0Pa左右时,一级蒸馏操作温度为160℃,获得的甘油二酯纯度为47.6﹪,二级蒸馏操作温度为240℃,获得的甘油二酯纯度为82.5﹪,甘油二酯的提纯效果良好;如果对油脂组合物中甘油二酯的要求含量在50﹪左右或者更低,则通过一级分子蒸馏就能够达到要求.

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第一章绪论

1.1食用油脂概述

1.1.1食用油脂的性质

1.1.2食用油脂的功能

1.2甘油二酯的研究进展

1.2.1甘油二酯的代谢特征

1.2.2甘油二酯的生理功能

1.2.3甘油二酯的合成

1.2.4甘油二酯的分离纯化

1.2.5甘油二酯的应用

1.3脂肪酶的研究与应用

1.3.1脂肪酶的研究概况

1.3.2脂肪酶的催化机制

1.3.3脂肪酶的底物特异性

1.3.4脂肪酶在油脂工业中的应用

1.4本文研究的目的、意义和内容

第二章甘油二酯的高效液相色谱分析

2.1前言

2.2材料和方法

2.2.1主要原料及试剂

2.2.2仪器及设备

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1甘油二酯标准曲线的制作

2.3.2检测样品图谱

2.3.3精密度实验

2.3.4回收率实验

2.3.5高效液相色谱与气相色谱法测定甘油二酯对比

2.4本章小结

第三章脂肪酶催化玉米油甲醇解反应生产甘油二酯条件的优化

3.1前言

3.2材料和方法

3.2.1脂肪酶

3.2.2主要原料及试剂

3.2.3仪器及设备

3.2.4实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1固定化脂肪酶的筛选

3.3.2最适反应温度的确定

3.3.3最适反应时间的确定

3.3.4最适振荡速度的确定

3.3.5最适加酶量的确定

3.3.6最适底物配比的确定

3.3.7微水体系反应实验

3.3.8有机溶剂体系反应实验

3.3.9分次添加甲醇反应实验

3.3.10优化条件下的反应历程

3.3.11酶的热稳定性实验

3.3.12酶的操作稳定性实验

3.3.13放大实验

3.3.14不同低级醇与玉米油反应的实验

3.3.15不同植物油甲醇解反应实验

3.4本章小结

第四章酶促玉米油甲醇解连续化反应生产甘油二酯的研究

4.1固定化酶反应器

4.2影响固定化酶反应器选择的因素

4.3材料与方法

4.3.1实验材料

4.3.2仪器与设备

4.3.3实验方法

4.4结果与讨论

4.4.1填充床酶反应器连续化玉米油甲醇解反应生产甘油二酯

4.4.2连续搅拌罐酶反应器连续化玉米油甲醇解反应生产甘油二酯

4.4.3玉米油甲醇解反应生产甘油二酯酶反应器的选择

4.5本章小结

第五章分子蒸馏提纯甘油二酯

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1仪器与设备

5.2.2材料

5.2.3实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1脂肪酸甲酯、单甘酯分子蒸馏温度操作参数的确定

5.3.2甘油二酯分子蒸馏温度操作参数的确定

5.3.3含甘油二酯的油脂组合物

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢