酯化反应的反应条件优化及低反式脂肪酸营养黄油的制备

摘要

反式脂肪酸(Tans fatty acids，TFA)是不饱和脂肪酸的反式异构体，主要存在于氢化植物油、精炼植物油以及反刍动物脂肪中。但近年来，反式脂肪酸与人类的健康的关系引起社会的高度重视，如何减少反式脂肪酸的产生与限制其使用已成为国际关注的话题与研究的热点。酯化反应，是通过改变甘油三酯的结构来改善油脂性质的方法，因其不改变油脂固有的脂肪酸的组成，能保持天然脂肪酸营养价值的特点，为油脂改性与低反式脂肪酸功能食品的制备提供了理论依据，在今后油脂开发与应用领域有着广阔的前景。
　　 目的:
　　 1、优化乙醇钠催化酯化反应的条件与改善传统后处理方法，降低反应条件，提高产品得率;
　　 2、探讨酯化反应对油脂的性质的影响，说明酯化反应不引起反式脂肪酸的生成;
　　 3、将利用酯化反应制备熔点范围为30～38℃，亚油酸含量高、成本低且不含反式脂肪酸的多种酯化黄油产品，提高产品的营养价值，扩大产品的应用范围;
　　 方法:
　　 1、以棕榈硬脂与大豆油为原料，乙醇钠为催化剂，分别考察反应温度、反应时间以及催化剂用量对混合油熔点降低程度的影响，再采用响应面Box-Benknken Design设计实验，以熔点变化为依据，优化酯化反应的实验条件;
　　 2、采用体积分数为0-50％的乙醇水溶液分别对终止反应后的产品进行洗脱处理，比较不同洗脱方法的产品得率、溶液使用量以及反应前后油脂性质，选取乙醇水溶液后处理的最佳体积分数;
　　 3、将价格低廉的棕榈硬脂与富含多不饱和脂肪酸——亚油酸的大豆油按按1∶9～9∶1比例混合，比较分析反应前不同比例的混合油性质的变化以及反应后相同比例的混合油的性质变化，通过熔点测定确定反应后熔点范围为30-38℃时混合油的比例;
　　 4、利用椰子油富含对人体有益的功效成分——中/短碳链饱和脂肪酸的优点，将其与棕榈硬脂与大豆油分别按5∶4∶1、4∶4∶2、3∶4∶4比例混合反应，分析反应前后油脂中性质变化;
　　 5、利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)、ABB油脂分析仪、高效液相色谱(HPLC)—蒸发光散射检测器、核磁共振分析仪、差示量热扫描仪分别对反应前后油脂的脂肪酸组成、碘值、甘油三酯组成、固体脂肪含量以及熔融曲线变化进行分析。
　　 结果:
　　 1、响应面优化达到反应平衡点的最佳条件为:反应温度:79.1℃，反应时间:15.6min，催化剂量:0.45％，熔点下降程度达到23.45％;
　　 2、用体积分数为50％乙醇水溶液洗脱处理时，产品得率最高，洗脱次数与洗脱溶液的体积最少，洗脱后的乙醇可回收，减少了环境的污染，同时利用乙醇水溶液洗脱不改变油脂的性质;
　　 3、棕榈硬脂与大豆油比例在6∶4～3∶7时，反应后所形成的酯化黄油熔点范围在30℃～38℃，亚油酸含量在25％～40％之间;
　　 4、棕榈硬脂、大豆油与椰子油的比例为5∶4∶1、4∶4∶2、3∶4∶4时，酯化黄油的熔点在30℃—38℃，亚油酸比例为25％，油酸含量约为20％～25％，中/短碳链饱和脂肪酸含量为6％～20％;
　　 5、混合油组分比例的不同，其性质将发生相应的改变;但酯交换反应后，混合油中的熔点、甘油三酯成分、固脂含量、DSC熔化曲线均发生明显变化，但油脂中的脂肪酸组成与碘值没有发生明显改变，说明酯化反应不会引起脂肪酸的结构与饱和度的改变，即不产生反式脂肪酸;
　　 结论:
　　 酯化反应是油脂改性的重要的手段，采用酯化反应制备各种酯化黄油，尽管反应前后甘油三酯结构组成、固脂含量、融化曲线均发生明显变化，但是脂肪酸组成不变，不发生脂肪酸异构化，无反式脂肪酸生成，因此，酯化反应将是油脂加工与功能性油脂制备领域的重要的发展方向。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1 油脂中反式脂肪酸的研究进展

1．1 反式脂肪酸的特点与来源

1．2 反式脂肪酸对人类健康的危害

1．3 国内外反式脂肪酸安全管理与控制

1．4 反式脂肪酸检测方法

1．5 降低反式脂肪酸的方法

2 酯化黄油及酯化反应研究进展

2．1 酯交换反应(酯化反应)概况

2．2 酯交换反应的研究与应用现状

3 研究的目的与内容

第二章 酯化反应的反应条件优化

引言

1 材料和仪器

1．1 实验材料和试剂

1．2 实验主要仪器

2 实验方法

2．1 酯化黄油制备方法

2．2 单因素实验

2．3 响应面Box-Benhnken Design实验设计

2．4 洗脱方法比较

2．5 熔点测定方法

2．6 酸值测定方法

2．7 过氧化值测定方法

2．8 碘值测定方法

2．9 脂肪酸组成分析及含量测定

3 结果分析

3．1 响应面优化反应条件结果

3．2 洗脱方法比较结果

4 小结

第三章 酯化反应制备低反式脂肪酸、高亚油酸酯化黄油

前言

1 材料和仪器

1．1 实验材料和试剂

1．2 实验主要仪器

2 实验方法

2．1 棕榈硬脂与大豆油的混合调配

2．2 酯化黄油制备方法

2．3 熔点测定方法

2．4 脂肪酸组成分析及含量测定

2．5 碘值测定方法

2．6 甘油三酯结构的分析

2．7 固体脂肪含量的测定

2．8 DSC融化曲线的测定

3 结果与分析

3．1 酯交换对混合油熔点的影响

3．2 酯交换对混合油碘值的影响

3．3 酯交换对脂肪酸组成的变化

3．4 酯交换对甘油三酯含量的影响

3．5 酯交换对固体脂肪含量的影响

3．6 酯交换对DSC融化性质的影响

4 小结

第四章 酯化反应制备低反式脂肪酸、含中/短碳链脂肪酸的营养酯化黄油

前言

1 材料和仪器

1．1 实验材料和试剂

1．2 实验主要仪器

2 实验方法

2．1 棕榈硬脂、大豆油和椰子油的混合调配

2．2 酯化黄油制备方法

2．3 熔点测定方法

2．4 脂肪酸组成分析及含量测定

2．5 碘值测定方法

2．6 甘油三酯分析

2．7 固体脂肪含量的测定

2．8 DSC融化曲线的测定

3 结果分析

3．1 熔点与碘值的变化

3．2 脂肪酸组成变化

3．3 甘油三酯的变化

3．4 固体脂肪含量变化

3．5 DSC融化曲线的变化

4 小结

全文小结

附表

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文