脂肪酶催化猪油酸解合成人乳脂替代品

摘要

油脂是人们的食物组成中的重要组成部分之一，它们是维持生命活动的备用能源，同时为人体带来某些必需脂肪酸和维生素。随着人们生活水平的提高，越来越多的人们开始选择摄取对健康有益的优质油脂。由此，结构酯的概念引起了人们的强烈关注。人乳脂即是其中的一种，它的特殊结构决定了它的营养功能，在婴幼儿配方食品的生产中起着至关重要的作用。
　　 本论文以合成人乳脂替代品——1，3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)为目的，研究使用脂肪酶催化天然油脂酸解的合成工艺。具体研究内容如下:
　　 1、合成工艺原料的选择。分别分析了天然动物油脂，包括猪油、牛油、羊油、鸡油、鸭油和鱼油，确定其油脂中的脂肪酸组成、分布，以及物化性质。分析结果表明，猪油与天然人乳脂肪近似，棕榈酸(C16:0)在Sn-2位上的含量为54.00％，占总棕榈酸(C16:0)含量的73.08％。且其中几种主要甘油三酯的溶点在10-50℃之间，适宜进行常温下生物合成与催化，并且猪油价格低廉，故选择猪油为酸解合成工艺的油脂原料。
　　 2、脂肪酶催化猪油酸解合成OPO的反应条件研究。本研究中主要使用的是北京化工大学已工业化生产的一种高效酯化和转酯化脂肪酶——Candidasp.99-125脂肪酶。以该脂肪酶作催化剂，催化猪油与油酸酸解合成OPO。确定了各因素对反应的影响，并通过正交试验，得到酸解合成的反应条件，即底物质量比（猪油/油酸）1:2，无溶剂体系，反应的温度45℃(±3℃)，酶用量为总底物质量的7％-10％，反应时间3-4h，反应得到的产物三甘酯中Sn-2位脂肪酸组成中棕榈酸(C16:0)含量为52.82％，OPO的含量为39.83％。在底物质量比（猪油/油酸）1:2、无溶剂体系、反应的温度45℃(±3℃)、酶用量为总底物质量的7％-10％、反应时间4h的条件下，将反应体系放大至20L，结果与实验室小试中得到的结果基本一致，产物三甘酯的Sn-2位棕榈酸含量占总棕榈酸含量的85％左右，OPO的产量可达到40％以上，达到国家卫生部2008年13号公告要求，其它已测指标也均符合国家标准。对产物进行分离，采用离心萃取和静态萃取两种方法对反应液进行脱酸处理，结果发现总脂肪酸的脱除率分别为71.56％和74.89％。静态萃取脱酸，三甘酯的损失较低于使用离心萃取脱酸。但离心萃取脱酸，可实现连续处理，处理量大，控制好离心的转速和两相的流速，达到较好的萃取效果。使用静态萃取脱酸，操作简单，但要实现大批量的处理，需要合适的空间和设备。说明离心萃取和静态萃取两种方法均可进行OPO生产的后续脱酸处理。
　　 3、脂肪酶催化猪油酸解合成OPO的反应条件优化。为降低成本，对以上条件进行了多次优化，得到最优反应条件为反应温度为43℃，底物质量比（猪油:油酸）1:2，无溶剂体系，酶用量降至1％时，加入总底物质量1％的水和等酶量的环糊精(β-CD)，反应时间延长至24h，OPO的产量也可达到40％以上。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 结构酯与人乳脂

1．2 酶催化合成的方法

1．2．1 酸解法

1．2．2 醇解法

1．2．3 酯交换方法

1．3 产物的分离纯化的方法

1．3．1 分子蒸馏的分离方法

1．3．2 柱层析的分离方法

1．3．3 液-液萃取的分离方法

1．3．4 溶剂结晶的分离方法

1．3．5 超临界CO2萃取的分离方法

1．4 产物的分析方法

1．4．1 气相色谱的分析方法

1．4．2 高效液相色谱的分析方法

1．4．3 质谱分析的方法

1．5 国内外的相关研究进展

1．6 本文研究内容简述

第二章 原料的分析及选择

2．1 实验材料与方法

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验方法

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 原料的主要组成分析

2．2．2 原料的熔点分析

2．2．3 原料平均分子量的计算

2．3 小结

第三章 脂肪酶催化合成OPO的工艺条件研究

3．1 实验材料

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．1．3 实验方法

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 合成反应的反应进程的研究

3．2．2 不同影响因素对反应的影响

3．2．3 正交试验的分析

3．2．4 合成条件的初步优化

3．2．5 验证试验

3．2．6 10-500g的体系放大

3．2．7 20L的体系放大(中试)

3．3 小结

第四章 脂肪酶催化合成OPO的工艺放大

4．1 实验材料和方法

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．1．3 实验方法

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 合成条件的进一步优化

4．2．2 脂肪酶使用寿命的研究

4．3 小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

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