特异性脂肪酶催化甘油三酯酯交换反应影响因素的研究

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酶促甘油三酯酸解反应作为酯交换反应的一种重要类型,广泛应用于脂质改性和结构脂质的制备,在食品和油脂工业中起着重要作用。欧美和日本的很多食品专用油企业已经将酶促酸解反应技术作为研究的重点。本课题分别针对不饱和甘油三酯和饱和甘油三酯两种体系,用特异性脂肪酶作催化剂进行甘油三酯和脂肪酸的反应,分析反应产物中的脂肪酸、甘油三酯和甘油酯的组成,探讨不同影响因素对反应产物组成的影响。首先,对无溶剂条件下不饱和甘油三酯的酸解反应体系进行了研究。以固定化脂肪酶Lipozyme RM IM为催化剂,催化山茶油和棕榈酸进行酸解反应,考察了水分活度、温度、底物摩尔比(山茶油:棕榈酸)、酶用量和反应时间对酸解反应产物的棕榈酸含量、Sn-1,3位棕榈酸含量、Sn-2位棕榈酸含量、主要甘油三酯(TAG)及其它甘油酯组成的影响。单因素实验表明:Sn-1,3位的棕榈酸含量与底物摩尔比和酶用量呈正相关;在反应初期到反应6h时,Sn-1,3位棕榈酸含量随着反应时间的延长而缓慢上升,当反应进行到20h-24h时,Sn-1,3位含量显著下降。Sn-2位棕榈酸含量与水分活度、温度和反应时间呈正相关,其中温度的影响最大,而当反应时间为20h-24h时,Sn-2位棕榈酸含量显著上升。响应面优化分析表明,终产物中1-棕榈酰-2,3-二油酰甘油酯(POO)和1,3-二棕榈酰-2-油酰甘油酯(POP)含量受反应时间、底物摩尔比和酶用量的的影响较大。其中,对POO的影响程度排列顺序为底物摩尔比>酶用量>反应时间,对POP含量的影响程度排列顺序为酶用量>反应时间>底物摩尔比。水分活度、底物摩尔比、酶用量、温度对产物中1,3-甘二酯(1,3-DAG)和1,2-甘二酯(1,2-DAG)含量的影响不大,在反应初始时5分钟时间内,1,3-DAG比1,2-DAG含量高4%左右,随着反应时间的延长,1,3-DAG的含量比1,2-DAG的含量高2%左右,并且两者的差值逐渐趋于稳定。其次,对无溶剂条件下饱和甘油三酯酸解反应体系进行了研究。以固定化脂肪酶Lipozyme RM IM为催化剂,催化完全氢化大豆油和油酸进行酸解反应,考察了水分活度、温度、底物摩尔比(完全氢化大豆油:油酸)、酶用量和反应时间对反应产物组成的影响。单因素实验表明:Sn-1,3位的油酸含量随反应时间、底物摩尔比(完全氢化大豆油:油酸)和酶用量的增加均呈先上升后缓慢下降的趋势;Sn-2位油酸含量主要受酶用量、温度和反应时间的影响,其中反应时间的影响最为显著。响应面优化分析表明,对终产物中的1,2-二硬脂酰-3-油酰甘油酯(SSO)含量的影响程度排列顺序为底物摩尔比>酶用量>反应时间,对终产物中的1,3-二油酰-2-硬脂酰甘油酯(OSO)含量的影响程度排列顺序为底物摩尔比>酶用量>反应时间。水分活度、底物摩尔比、酶用量、温度对反应体系中1,3-DAG和1,2-DAG的影响不大,在反应初始5分钟内,1,3-DAG比1,2-DAG含量低1%左右,随着反应时间的延长,1,3-DAG的含量比1,2-DAG的含量高4%左右,并且两者的差值逐渐趋于稳定。特异性脂肪酶催化的两种反应体系,Sn-1,3位上脂肪酸的接入率都是主要受温度、反应时间和水分活度的影响,表征酰基转移程度的Sn-2脂肪酸含量都主要受温度和反应时间的影响。底物摩尔比、酶用量、反应时间对两个反应体系中终产物甘油三酯的组成有主要影响。反应条件对两种反应体系产物甘油二酯的组成影响不大。
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