脂肪酶Candida sp.99-125催化合成类可可脂工艺研究

摘要

类可可脂是由油脂改性技术得到的一类与天然可可脂组成与性能相符合的一类油脂，类可可脂不同于以往的代可可脂，它不具有反式脂肪酸，能降低人们因食用巧克力产品而患糖尿病、心脏病等疾病的风险，随着食品加工工艺的提高，类可可脂逐渐成为制作糕点涂层、巧克力等制品的较好替代品，因此，通过酶法进行油脂改性技术具有反应条件温和、工艺条件简单等优点成为类可可脂研究较为热门的方向。
　　本研究通过脂肪酶催化棕榈油或其分提物与硬脂酸进行酯交换反应制备类可可脂，在建立甘油三酯定性定量分析的基础上，对影响反应的相关条件进行了工艺研究，通过两步分提低温结晶实现目标甘油三酯的分离，并对自制类可可脂产品与天然可可脂成分与物理性质上的对比分析，主要包括以下几个方面:
　　1、建立了甘油三酯的分析方法，通过超高效合相色谱(UPC2)对油脂中甘油三酯进行质谱分析，得到油脂中含有的甘油三酯信息，根据当量碳数(Equivalent Carbon Number，ECN)确定各甘油三酯在HPLC-ELSD中的出峰顺序继而面积归一化确定其百分含量。确定了33℃棕榈油与28℃棕榈油的甘油三酯与脂肪酸成分，为后续可以作为制备类可可脂的原料提供检测依据。
　　2、优化了脂肪酶催化酯交换制备类可可脂的反应条件，实验考察了酶的种类、酶添加量、底物配比和温度对反应过程中硬脂酸指数、酯交换速率以及产品组成的影响。单因素优化实验表明:催化反应中Candidasp.99-125脂肪酶表现出与Lipozyme RM IM等同的催化效果，考虑到Candida sp.99-125脂肪酶的成本低廉，因此本研究选用此酶进行酯交换反应，研究表明，在Candida sp.99-125脂肪酶（对应水解酶活为20000U）添加量10％（以底物油质量计，wt％）、棕榈油/硬脂酸质量比1∶2、反应温度45℃时为最佳反应条件，在此条件下，对反应进程进行了研究，确定反应控制在150 min时结束酶催化反应，反应产物中目标甘油三酯含量总和达到了71％，且硬脂酸指数SI值达到0.54，与天然可可脂组分中目标甘三酯(TAG)的比例相似。
　　3、产品的分离提纯，经酶法酯交换反应制备的产物中，除了含有大量的游离脂肪酸外，同时含有除目标甘油三酯以外的其他杂甘油三酯，通过两步低温结晶分提实验，分别采用正己烷和丙酮低温结晶实现了目标甘三酯与其他杂甘油三酯的分离，优化其结晶工艺参数，分离后目标甘油三酯总量达到了90％以上，收集结晶后产品以进行后续分析。
　　4、自制类可可脂与天然可可脂的对比分析与性质检测，将自制类可可脂分别与美国、厄瓜多尔和非洲的可可脂进行甘油三酯与脂肪酸的对比分析，实验结果表明自制类可可脂与三种产地可可脂组成相似，经X-射线衍射仪(XRD)对产品进行晶型检测，天然可可脂和自制类可可脂均在4.56(A)左右处有一个主要的吸收峰，表现出了非常强烈的稳定的β型结晶趋势。利用差示热扫描仪对产品进行熔点检测，自制类可可脂熔点为20.71℃与天然可可脂20.21℃十分接近。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 油脂的改性技术

1．2 可可脂及其代用品

1．2．1 天然可可脂概述

1．2．2 可可脂的代用品

1．2．3 类可可脂

1．3 棕榈油

1．3．1 棕榈油概述

1．3．2 棕榈油的分提

1．3．3 棕榈油产品的应用

1．4 类可可脂的制备方法

1．4．1 物理调配法

1．4．2 微生物法

1．4．3 酯交换法

1．5 类可可脂国内外研究进展

1．6 本研究的立题意义和研究内容

第二章 原料的分析及选择

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 实验原料与试剂

2．2．2 实验仪器及设备

2．3 实验方法

2．3．1 原料甘油三酯的分析方法

2．3．2 原料脂肪酸成分的检测方法

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 原料甘油三酯的定性定量分析

2．4．2 28℃棕榈油和33℃棕榈油甘油三酯的分析

2．4．3 原料脂肪酸的定性定量分析

2．5 本章小结

第三章 酶促酯交换制备类可可脂的工艺

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 酶促酯交换制备类可可脂的工艺优化实验设计

3．3．2 脂肪酶水解酶活的测定

3．3．3 酶促酯交换反应指标

3．3．4 甘三酯组成分析

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 脂肪酶种类对酶催化反应的影响

3．4．2 脂肪酶用量对酶催化的影响

3．4．3 温度对酶催化的影响

3．4．4 物料比对酶催化反应的影响

3．4．5 酶促酸解制备类可可脂的反应进程研究

3．4．6 酶催化产物组成分析

3．4．7 28℃与33℃棕榈油酶催化结果

3．5 本章小结

第四章 产品的分离纯化工艺研究

4．1 引言

4．2 实验材料

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．3 实验方法

4．3．1 结晶条件及分离方法

4．3．2 油脂回收率

4．3．2 甘油三酯的分析方法

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 料液比对一次结晶的影响

4．4．2 结晶时间对一次结晶的影响

4．4．3 料液比对二次结晶的影响

4．4．4 结晶时间对二次结晶的影响

4．4．5 结晶后产品组成HPLC-ELSD分析

4．5 本章小结

第五章 自制CBE与CB的对比分析与检测

5．1 引言

5．2 实验材料

5．2．1 实验试剂

5．2．2 实验仪器

5．3 实验方法

5．3．1 产品组成成分分析

5．3．2 产品理化性质检测

5．3．2 产品晶型检测

5．3．3 产品熔点检测

5．4 实验结果与讨论

5．4．1 自制CBE与天然CB成分对比分析结果

5．4．2 自制CBE理化性质参数

5．4．3 晶型分析

5．4．4 DSC性能分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 问题和建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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