中长链脂肪酸甘油三酯的酶法制备与分离纯化研究

摘要

食用油可为人体提供热能、必需脂肪酸，并有效促进脂溶性维生素的吸收，是人类生命不可或缺的能源物质。但随着生活水平的日益提高，人们饮食中除正常食用油外，隐性油脂(动物食品、高脂类食品)的摄入量不断增加，与此相关的肥胖症、高血压、高血脂症等发病率呈越来越高的趋势，因此对食用油进行功能结构定向催化重组是功能性油脂研究开发的热点课题之一。中长链脂肪酸甘油三酯(MLM型结构脂质)由于在食用油原有脂肪酸的基础上插入了特定的中链脂肪酸，与未改性食用油相比其摄入能量显著降低，因此受到广大消费者的青睐。本文以菜籽油和辛酸为原料，在1，3特异性脂肪酶作用下，分别采用一步法和两步法合成MLM型结构脂质，通过对酶催化合成MLM型结构脂质及分子蒸馏纯化过程的研究，获得其产物制备与分离纯化的最适条件，建立气相色谱法分析菜籽油中脂肪酸组成及含量的方法，并利用其对评价指标进行检测与分析。主要研究结果如下：
　　(1)以辛酸甲酯标准品为外标，根据脂肪酸甲酯的出峰顺序，采用面积归一法计算脂肪酸的含量，建立了一种高效的菜籽油脂肪酸组成及含量分析的气相色谱方法；对其进行的方法学确认试验(精密度和回收率)结果表明，该方法重复性较好，准确度较高；为MLM型结构脂质制备与分离纯化提供了一种简捷、准确的检测手段。
　　(2)响应面优化得到一步酶法酸解制取MLM型结构脂质的最适条件为：菜籽油与辛酸摩尔比1:3.57，加酶(Lipozyme TL IM)量10.57%(以底物质量计)，加水量5.2%(以酶质量计)，反应温度48.6℃；采用此条件，在无溶剂体系中反应12h，实测辛酸插入率为23.19%，与模型预测值25.77%接近；其结果表明固定化Lipozyme TL IM一步法催化菜籽油和辛酸合成结构脂质过程简单，条件温和，产物易于分离，是一种环境友好型的工艺技术，但辛酸插入率相对较低。
　　(3)采用二级分子蒸馏技术对一步酶法酸解产物进行纯化，正交试验确定的最佳蒸馏工艺参数为：进料速率为1mL/min，温度为155℃，转速为150r/min，真空度为0.4-0.6Pa，此条件下，MLM型结构脂质的纯度可达93.11%，酸价1.28mgKOH/g；其它质量指标为：过氧化值4.32mmol/kg，皂化值202.17mgKOH/g，碘值95.75g/100g，亮度比菜籽油稍低，黄度比菜籽油高。
　　(4)两步酶法合成MLM型结构脂质中，在单因素试验的基础上，正交试验获得最佳醇解反应条件为：脂肪酶Lipozyme TL IM加入量7%，菜籽油/无水乙醇底物摩尔比1:5，反应温度35℃，反应18h，单甘酯含量为38.82%，经三级分子蒸馏纯化后，单甘酯的纯度可达到90.76%；采用正交试验对第二步酯化反应进行优化，得到的最佳条件为：脂肪酶Lipozyme RM IM加入量9%(以底物质量计)，反应时间14h，反应温度40℃，底物摩尔比(单甘酯：辛酸)=1:6，此条件下，辛酸插入率达60.48%。
　　(5)对两步酶法合成的产物进行二级分子蒸馏纯化，所获得的MLM型结构脂质纯度为91.52%，酸价2.35mgKOH/g；其它质量指标为：过氧化值4.47mmol/kg，皂化值246.65mgKOH/g，碘值86.15g/100g，亮度同菜籽油接近，而黄度高于菜籽油；MLM型结构脂质产品最低可达国家四级菜籽油标准。

目录

文摘

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致谢

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第一章 绪论

1.1 菜籽油简介

1.2 结构脂质

1.2.1 构成结构脂质的脂肪酸概述

1.2.2 结构脂质在人体内的代谢途径与生理功能

1.2.3 结构脂质的研究现状

1.3 结构脂质的合成方法

1.3.1 直接酯化法

1.3.2 酯交换法

1.3.3 酸解法

1.3.4 醇解法

1.3.5 两步酶法

1.3.6 酶法合成结构脂质的反应介质

1.4 结构脂质的分离纯化与检测分析

1.4.1 结构脂质的分离纯化

1.4.2 结构脂质的检测分析

1.5 本课题研究的目的、意义及主要内容

1.5.1 研究目的及意义

1.5.2 研究的主要内容

1.5.3 本论文的技术研究框架图

第二章 MLM型结构脂质中辛酸插入率的检测

2.1 材料与方法

2.1.1 材料与试剂

2.1.2 仪器及设备

2.1.3 试验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 辛酸甲酯线性相关性的测定

2.2.2 辛酸甲酯精密度测定

2.2.3 辛酸甲酯回收率测定

2.2.4 产物的定性与定量分析

2.3 本章小结

第三章 MLM型结构脂质的一步酶法合成工艺研究及其分离纯化

3.1 材料与方法

3.1.1 材料与试剂

3.1.2 仪器及设备

3.1.3 试验方法

3.2 试验方案设计

3.2.1 酰基供体与催化用酶的选择

3.2.2 溶剂体系的确定

3.2.3 MLM型结构脂质一步酶法合成单因素试验

3.2.4 一步酶法合成MLM型结构脂质的响应面优化

3.2.5 酶的回收及操作稳定性考察

3.2.6 分子蒸馏纯化一步酶法合成产物的单因素试验

3.2.7 分子蒸馏纯化一步酶法合成产物的正交试验

3.3 结果与分析

3.3.1 催化用酶

3.3.2 溶剂体系

3.3.3 MLM型结构脂质一步酶法合成单因素试验结果分析

3.3.4 一步酶法合成MLM型结构脂质的应面优化结果

3.3.5 Lipozyme TL IM回收及其操作稳定性

3.3.6 分子蒸馏纯化一步酶法合成产物的单因素试验结果分析

3.3.7 正交优化分离纯化的最优参数组合

3.3.8 一步酶法反应前后脂肪酸组成的分析

3.3.9 sn-2位脂肪酸的测定

3.4.本章小结

第四章 两步法合成MLM型结构脂质的工艺初探

4.1 材料与方法

4.1.1 材料与试剂

4.1.2 仪器与设备

4.1.3 试验方法

4.2 试验方案设计

4.2.1 醇解反应单因素试验

4.2.2 醇解反应的正交试验

4.2.3 单甘酯的分离纯化

4.2.4 酯化反应的单因素试验

4.2.5 正交试验确定最佳酯化反应条件

4.2.6 分子蒸馏纯化两步酶法合成产物

4.2.7 酶的回收及操作稳定性考察

4.3 结果分析

4.3.1 醇解反应的单因素试验结果

4.3.2 正交试验优化醇解反应的最佳工艺参数

4.3.3 分子蒸馏纯化单甘酯结果分析

4.3.4 Lipozyme TL IM回收及其操作稳定性

4.3.5 酯化反应的单因素试验

4.3.6 正交试验优化酯化反应试验结果

4.3.7 Lipozyme RM IM回收及其操作稳定性

4.3.8 两步法合成的MLM型结构脂质的纯化结果分析

4.3.9 两步酶法反应前后的脂肪酸组成分析

4.3.10 sn-2位脂肪酸的测定

4.4 本章小结

第五章 MLM型结构脂质的理化性质检验

5.1 材料与方法

5.1.1 材料与试剂

5.1.2 仪器及设备

5.1.3 试验方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 质量指标的检测结果分析

5.2.2 维生素E的测定结果分析

5.2.3 甾醇的测定

5.2.4 差式扫描量热法-热重分析(DSC-TGA)

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

特别声明