无溶剂体系酶法甘油解菜籽油合成甘油二酯的研究

摘要

甘油二酯(DG)是一类甘油三酯(TG)中一个脂肪酸被羟基取代的结构脂质。DG是天然植物油脂的微量成分及体内脂肪代谢的内源中间产物，它是公认安全(GRAS)的食品成分。近年来发现，膳食DG具有减少内脏脂肪、抑制体重增加、降低血脂等作用，因而受到广大学者的关注。本文研究了无溶剂体系中酶促甘油解合成DG的间歇工艺、固定床连续工艺并对其进行优化，同时对间歇反应中提高固定化酶(LipozymeRMIM)的使用寿命作了初步研究。 首先研究了硅胶吸附甘油在无溶剂酶促甘油解合成甘油二酯中的作用。通过分别使用游离甘油和吸附甘油反应做对比实验，比较间歇反应中反应前后酶活的变化的情况，结果发现，硅胶吸附甘油的确能降低该反应体系中因机械搅拌等作用造成的酶活损失；研究硅胶/甘油不同混合比例下，反应前后酶活损失、产物组成、酶的生产力(产物中1，3-甘油二酯重量/单位酶活)等变化，结果发现，当选用硅胶/甘油(重量比，下同)为1∶1时，酶活损失小、产物中DG的含量高、酶的生产力高，与未采用硅胶吸附相比，酶活损失降低30％、DG的含量达40％、酶的生产力可提高2.3倍。在反应温度为60℃，菜籽油/甘油摩尔比为1∶2，固定化酶(酶活134U/g)添加量(对菜籽油重量比，下同)为6％，体系平衡水活度aw为0.33，搅拌速度为350rpm，反应时间为12h的条件下，重复多次的使用LipozymeRMIM，当酶的生产力下降50％时，酶可重复使用20次。 通过单因素实验，确定了无溶剂体系酶法甘油解合成甘油二酯间歇反应的各主要因素的最适范围如下：底物菜籽油/甘油摩尔比为1∶1.5～2；温度为：60℃；体系平衡水活度为：0.11左右；固定化酶(酶活211U/g)添加量：8％；反应时间：24h左右。 在单因素的基础上，根据Placket2Burman实验设计方案，确定影响无溶剂体系酶法甘油解合成甘油二酯中影响反应的3个主要因素分别为：体系平衡水活度、反应温度、反应时间。 采用响应面分析法，根据Box2Behnken实验设计对影响实验的3个主因素进行优化。非主因素底物摩尔比、酶添加量分别控制在1∶2和8％，运用SASRSREG程序对所得数据进行回归分析，各因素经回归拟合后，得到在此3因素中，酶催化甘油解合成DG的最佳条件为：温度59.7℃，体系平衡水活度0.09，反应时间25.9h。 根据单因素实验、主因素筛选、响应面优化实验结果得出，无溶剂体系酶法甘油解合成甘油二酯间歇反应最优工艺条件为： 底物菜籽油/甘油摩尔比1∶2，酶添加量8％，温度59.7℃，体系平衡水活度0.09，反应时间25.9h。反应重复三次，产物中甘油二酯的含量均达到65％以上，其中1，3-甘油二酯的含量为32％。 采用固定床柱式反应器，湿法装柱、逆流循环反应。研究了反应底物流加速率、底物摩尔比、反应温度、甘油含水量、循环反应时间等参数，确定固定床柱式反应器连续甘油解生产甘油二酯的最适工艺条件如下： 底物菜籽油/甘油摩尔比为1∶2；甘油含水量：5％；底物流加速率1.16mL/min；反应温度：70℃；反应循环10个空柱体积时，产物中甘油二酯的含量可高达59％。在此反应条件下，当连续甘油解反应229个空柱体积时，流出的单位空柱体积反应液中甘油二酯的生成率为反应开始时的50％。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章硅胶吸附甘油在无溶剂酶法甘油解合成甘油二酯中的作用研究

第三章无溶剂体系酶法甘油解合成甘油二酯间歇工艺的优化

第四章无溶剂体系酶法甘油解合成甘油二酯固定床反应工艺的优化

第五章展望

第六章论文主要结论

致谢

参考文献

附录

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