母乳脂替代品的酶法制备及性质研究

摘要

母乳脂是母乳中的主要营养物质，添加母乳脂替代品的婴儿配方奶粉是满足婴儿生长发育需求的最佳辅助食品。目前市场上婴儿配方奶粉中，其脂肪大多以牛乳脂和普通植物油调配而成，虽然脂肪酸组成与母乳脂相似，但脂肪酸分布结构存在较大差异，且缺乏促进婴儿智力发育的二十二碳六烯酸(DHA)、花生四烯酸(AA)、二十碳五烯酸(EPA)等长链多不饱和脂肪酸。本文采用两步酶法，探究脂肪酸组成及分布与母乳脂相近，且富含多不饱和脂肪酸的母乳脂替代品最适制备工艺条件和分离提纯方法;在对产物理化特征指标、脂肪酸组成分布以及生育酚含量检测分析的基础上，通过贮藏试验考察不同抗氧化剂提高母乳脂替代品氧化稳定性的效果，为母乳脂替代品应用提供可靠的参考依据。主要研究结果如下:
　　(1)选择油茶籽油为原料，棕榈酸为酰基供体，在有机溶剂体系中酶法合成Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯，较适反应溶剂正己烷为10 mL/g（以底物质量计）;响应面试验获得最优合成工艺参数:脂肪酶Novozym435用量10.10％（以底物质量计）、底物（棕榈酸/油茶籽油）质量比1.1∶1、反应温度50℃、时间16.50 h，此条件下甘油三酯Sn-2位棕榈酸含量达到66.08％;无溶剂体系中酶法合成Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯的最佳工艺条件:底物（棕榈酸/油茶籽油）质量比1.5∶1、脂肪酶用量11.40％（以底物质量计）、反应温度56℃、时间21h，此条件下甘油三酯Sn-2位棕榈酸的含量为61.64％。
　　脂肪酶重复利用10次后，有溶剂体系中酶活是初始酶活的89.03％，无溶剂体系中酶活是初始酶活的88.98％，两种反应体系中均具有较好操作稳定性。虽然有溶剂体系需消耗一定量的试剂，但脂肪酶用量、反应温度、时间均低于无溶剂体系，且合成产物Sn-2位棕榈酸含量高。
　　(2)以纯度和回收率为指标，采用有机溶剂结晶法对酶法合成的Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯进行分离提纯，得到结晶较适工艺条件:结晶溶剂无水乙醇用量3mL/g、结晶温度25℃、时间7 min;重结晶较适工艺参数:重结晶混合溶剂无水乙醇∶水(V/V)3∶1、温度30℃，时间7 min，此条件下分离提纯产物中甘油三酯纯度为95.83％，回收率为91.21％。
　　(3)在有机溶剂体系中，将分离提纯后的Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯和鱼油经Sn-1，3专一性脂肪酶Lipozyme TL IM催化制备母乳脂替代品，合成工艺条件为:正己烷用量4mL/g（以底物质量计），底物质量比1∶1，脂肪酶用量8％（按底物质量计），反应温度50℃，时间4h;初产物分离纯化参数为:结晶溶剂无水乙醇用量3mL/g，结晶温度20℃，结晶时间7 min，重结晶混合溶剂无水乙醇∶水(V/V)3∶1、温度15℃，时间7 min，此条件下母乳脂替代品的纯度达到94.98％，回收率为92.24％。
　　母乳脂替代品理化性质检测结果符合GB11765-2003和SC/T3502-2000，总棕榈酸与Sn-2位棕榈酸的含量分别为27.88％和55.97％，棕榈酸分布在Sn-2位的相对含量达到了66.92％，与母乳脂极相近，明显高于市售婴儿配方奶粉中脂肪Sn-2位棕榈酸的相对含量。此外，还含有较高含量的不饱和脂肪酸，其中单不饱和脂肪酸的含量为38.55％，DHA、EPA等多不饱和脂肪酸的含量分别为7.38％、14.50％，表明该母乳脂替代品具有较高的营养价值。
　　(4)贮藏试验结果表明，两步酶法合成的母乳脂替代品氧化稳定性较差，通过添加TBHQ（叔丁基对苯二酚）、VE、L-抗坏血酸棕榈酸酯(L-AP)、β-胡萝卜素等脂溶性抗氧化剂，其抗氧化性均得到不同程度改善，其中复配抗氧化剂0.01％VE+0.01％L-AP+0.01％柠檬酸，对提高母乳脂替代品抗氧化能力的作用效果最佳，有效地减缓了贮藏过程中过氧化值、P-茴香胺值、总氧化值的增加速度，延长货架期。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 母乳脂

1．1．1 母乳脂的结构特点

1．1．2 母乳脂在人体内的消化与吸收

1．1．3 母乳脂中脂肪酸对婴儿生长发育的影响

1．2 母乳膳替代品

1．2．1 母乳脂替代品定义

1．2．2 主要合成方法

1．2．3 分离精制技术

1．2．4 国内外对母乳脂替代品的研究现状及发展趋势

1．3 油茶籽油

1．4 鱼油

1．5 课题研究的目的意义及主要内容

1．5．1 课题研究的目的意义

1．5．2 主要研究内容

1．5．3 课题技术路线框架图

第二章 Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯的酶法合成工艺研究

2．1 试验材料与方法

2．1．1 材料与试剂

2．1．2 仪器与设备

2．1．3 试验方法

2．2 试验方案

2．2．1 有机溶剂的选择

2．2．2 有溶剂体系合成Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯单因素试验

2．2．3 有溶剂体系Box-Behnken优化试验

2．2．4 无溶剂体系合成Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯单因素试验

2．2．5 无溶剂体系Box-Behnken优化试验

2．2．6 脂肪酶回收及重复利用效果考察

2．3 结果与讨论

2．3．1 有机溶剂的选择结果

2．3．2 有溶剂体系单因素试验结果

2．3．3 有溶剂体系Box-Behnken试验优化合成工艺条件

2．3．4 无溶剂体系单因素试验结果

2．3．5 无溶剂体系Box-Behnken试验优化合成工艺条件

2．3．6 Novozym 435脂肪酶的重复利用效果

2．4 本章小结

第三章 Sn-2位富含棕榈酸甘油三酯分离纯化条件研究

3．1 试验材料与方法

3．1．1 材料与试剂

3．1．2 仪器与设备

3．1．3 试验方法

3．2 试验方案

3．2．1 有机溶剂结晶分离提纯甘油三酯试验

3．2．2 有机溶剂重结晶分离提纯甘油三酯试验

3．3 结果与讨论

3．3．1 有机溶剂结晶分离提纯效果分析

3．3．2 有机溶剂重结晶分离提纯效果分析

3．4 本章小结

第四章 母乳脂替代品的酶法制备及其性质研究

4．1 试验材料与设备

4．1．1 材料与试剂

4．1．2 仪器与设备

4．2 试验方案

4．2．1 母乳脂替代品的酶法制备与纯化

4．2．2 母乳脂替代品理化特征性能指标检测

4．2．3 不同抗氧化剂对母乳脂替代品氧化稳定性的影响

4．3 结果与讨论

4．3．1 母乳脂替代品分离纯化结果分析

4．3．2 母乳脂替代品主要脂肪酸组成分布的检测结果与对比分析

4．3．3 母乳脂替代品的理化特征指数

4．3．4 热性能测定结果分析

4．3．5 生育酚含量测定结果分析

4．3．6 母乳腊替代品氧化稳定性的检测分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况