【摘 要】
:
随着化石资源枯竭以及环境污染问题突出,以动、植物油等可再生资源为原料的绿色表面活性剂逐渐成为该领域的研究热点。聚甘油脂肪酸酯具有良好的稳定性、乳化性、润湿性,是一种符合“可持续发展”的绿色非离子表面活性剂。聚甘油酯的原料脂肪酸多为商用脂肪酸或油脂水解脂肪酸,此类原料势必会增加聚甘油酯生产成本,因此开发低成本原料,实现废物利用具有良好发展前景。目前,工业上制备聚甘油酯大多为化学法,存在反应温度高(1
【基金项目】
:
项目名称:国家自然基金面上项目“氨基酸基低共熔溶剂的构建及对油脂甘油解反应的调控机制”,项目编号:32072255;
论文部分内容阅读
随着化石资源枯竭以及环境污染问题突出,以动、植物油等可再生资源为原料的绿色表面活性剂逐渐成为该领域的研究热点。聚甘油脂肪酸酯具有良好的稳定性、乳化性、润湿性,是一种符合“可持续发展”的绿色非离子表面活性剂。聚甘油酯的原料脂肪酸多为商用脂肪酸或油脂水解脂肪酸,此类原料势必会增加聚甘油酯生产成本,因此开发低成本原料,实现废物利用具有良好发展前景。目前,工业上制备聚甘油酯大多为化学法,存在反应温度高(180-240℃)、产物颜色深气味重等缺点。近年来,生物技术蓬勃发展,液体脂肪酶因价格下降而备受研究人员关注。然而,液体脂肪酶在使用过程中存在稳定性较差、不易回收、污染底物等问题,因此对液体脂肪酶进一步固定化非常必要。但目前商品固定化载体价格昂贵导致固定化酶价格高,限制了其工业化应用,因此开发一种低成本固定化酶方法十分必要。基于以上问题,本课题以油脂精炼副产物皂脚脂肪酸为原料,以一种价格相对低廉的液体脂肪酶CALB(Candida antarctica lipase-B)为催化剂进行聚甘油酯的制备。为进一步降低生产成本且提高催化剂稳定性,本课题利用国产固定化载体对CALB进一步固定化,旨在开发一种低成本高效的固定化方法。另一方面,本课题对聚甘油酯的抗氧化性进行探索,为聚甘油酯开辟新应用方向。研究主要结果如下:首先,通过对6种脂肪酶的筛选,发现仅CALB和Novozym 435对聚甘油酯的制备有催化效果,考虑成本问题选用液体脂肪酶CALB为本实验的催化剂。通过单因素实验和响应面优化实验确定了最优反应条件为:底物比1.5:1,加酶量0.54 wt%,反应温度84℃以及反应时间5.8 h。在此条件下,脂肪酸转化率为83.07%,各个反应因素对CALB催化制备聚甘油酯的影响大小为:加酶量>时间>温度>底物比。分子筛的加入对脂肪酸转化率并无显著影响。通过热力学分析得到其阿伦尼乌斯方程、反应活化能Ea和指前因子A分别为lnV0=2.34625-(2.34885)/T、19.53 k J/mol和10.45。通过对产物的HPLC-ELSD和ESI-MS分析,其主要成分为单酯、二酯和三酯,其含量分别为43.77%、39.03%和17.20%。其次,通过对CALB固定化进一步降低了催化剂成本。通过对多种国产固定化载体筛选,发现环氧基固定化载体ES108固定化CALB具有最高的催化效率,通过响应面优化得到固定化脂肪酶的最优条件是:固定化时间12.25 h,酶液体积13.84 m L,缓冲液p H 6.43,所得固定化酶的酶负载量69.57±1.30 mg/g,酶活343.56±15.34 U。通过单因素实验和响应面优化实验得到固定化酶催化制备聚甘油酯的最优反应条件为:底物比1.5:1,反应温度83.77℃、加酶量0.71 wt%,反应时间7.44 h。各个反应因素对固定化酶催化制备三聚甘油酯的影响大小为:时间>加酶量>温度>底物比。在最优条件下,脂肪酸转化率为84.11±1.46%,在重复回收十次后,自制固定化酶的催化活性保留了68.01%。通过对CALB催化聚甘油酯的热力学分析,得到其阿伦尼乌斯方程为lnV0=4.67762-(2.96885)/T,活化能Ea和指前因子A分别为24.68 k J/mol和107.51。最后对产物进行高效液相色谱(HPLC-ELSD)和高分辨质谱(ESI-MS)分析,其主要成分为单酯、二酯和三酯,含量分别为40.74%、30.95%、19.31%。通过分子蒸馏对产品进行纯化,获得纯度较高的聚甘油酯产品,为了对产品的性能进行测定,参照国标GB1886.178-2016,对比商品化产品,对产品的基本物理性质进行测定。结果表明,所制产品酸价、碘值、皂化值、灼烧残渣、羟值均符合国家标准。并对产品的界面性质进行测定,得到产品的亲水亲油平衡值(HLB值)均大于10,也对产品的表面张力、临界胶束浓度、最大吸附量、最小截面积、胶束自由能进行测定,结果良好。通过纳米乳液稳定性实验,发现制备的产品均表现出良好的耐酸耐碱性以及良好的耐高温性,纳米乳液在75 d储藏实验中,性能良好。最后对聚甘油酯的抗氧化性质进行探究,通过体外抗氧化实验、乳液体系抗氧化实验、油脂105℃加速实验发现,在0-750μg/m L浓度范围内,三聚甘油酯存在一定的体外抗氧化效果。在油脂105℃加速实验中,三聚甘油添加0.8 wt%,在24 h中可有效抑制62.26%氧化产物生成。
其他文献
在合适储藏期内的蛋白原料能够保证品质稳定,有助于组织化植物蛋白产品开发;适量谷朊粉的加入对组织化植物蛋白的纤维结构起到增强的效果,但鲜有研究针对蛋白原料储藏和谷朊粉的两大组分对挤压组织化植物蛋白的品质影响。本文通过蛋白原料加速储藏实验以及利用能形成粘弹性特性的玉米醇溶蛋白和低过敏性的大米蛋白进行低水分组织化蛋白的生产,探究蛋白原料储藏变化以及大米谷蛋白与玉米醇溶蛋白两者复配替代谷朊粉的潜力。具体实
小麦面筋蛋白在面条制品中发挥着不可替代的作用,遇水后可形成三维的面筋网状结构,起到支撑作用,赋予面条制品黏弹性、延展性。如今,仅用小麦粉加工的传统面条制品已无法满足消费者的期求,食品添加剂、功能性物质等被广泛应用于面条制品中。银耳是一种具有良好营养价值的药食同源真菌,且具有较强的黏性与持水性等特点。若银耳能以一种增稠剂加至面条制品中,则不仅可以提高面条的品质,同时还能丰富面条的营养、产生良好的风味
花生营养丰富,是一种常见食品,但也是一种常见的食物过敏原。近年来,花生过敏的患病率一直在上升,虽然研究表明免疫疗法可以减轻过敏个体对花生的反应,或者在儿童时期逐渐摄入含有微量花生蛋白的食物可以提高他们对花生和花生制品的耐受性,但这些方法尚未达到临床治疗水平,预防过敏反应的主流方法是避免接触花生过敏原。因此,开发一种快速、方便、准确的方法来检测加工食品中残留的花生致敏蛋白是非常必要和迫切的。花生球蛋
玉米是我国主要的粮食作物,也是重要的化工和食品工业原料以及饲料来源,在国民经济中的地位至关重要。玉米在生长、收获、储运及加工环节,极易被真菌污染,降低其品质的同时也造成巨大经济损失。此外,真菌代谢产生的真菌毒素,给人和动物的生命健康造成严重威胁。因而,亟需寻找安全高效的方法来减少和避免各环节尤其是储藏环节的玉米真菌污染,并降低玉米中真菌毒素的含量。本课题从玉米储藏污染优势真菌的防控和脱氧雪腐镰刀菌
绿原酸及其酯类化合物具有抗氧化、抗菌、抗炎等生理活性,在食品工业、医药保健和日用化工方面有广泛的应用前景。然而绿原酸作为酚类化合物,其稳定性和脂溶性较差。据此,本研究对绿原酸分子中的羧基进行修饰,与烷基醇进行酯化、酯交换,开发一种制备绿原酸乙酯、绿原酸十二醇酯的化学催化方法,并对化合物进行分离纯化和结构表征,为绿原酸烷基酯的工业化生产提供了参考。建立了绿原酸乙酯的HPLC-UV检测方法。以甲醇-1
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON),又称为呕吐毒素,主要由镰刀菌产生,广泛存在于玉米、小麦、大麦、黑麦等谷物中,是谷物中最常见的污染物之一。DON具有细胞毒性、免疫毒性、生殖毒性等,与其他毒素共存会产生协同效应。DON化学性质稳定,在谷物加工过程中很难去除,人类可以通过摄入受污染的食物直接接触DON,也可能通过呼吸道、皮肤和粘膜接触而暴露于DON。因此,建立DON的检测方法
花青素是一种黄酮类多酚化合物,因具有鲜艳的色彩、较好的水溶性和安全性使其有望替代食品合成色素,花青素还具有多种对人体有益的功效,例如抗衰老、抗氧化等。然而花青素具有化学不稳定性,对食品加工条件和其他周围环境高度敏感。黑豆蛋白是一种氨基酸含量非常丰富的蛋白质,研究发现蛋白质与花青素相互作用一方面可以改善花青素的稳定性和生物利用度,另一方面也会影响蛋白质的结构、功能及营养特性,但是目前关于黑豆7S、1
小麦是全世界最主要的粮食作物之一,也是我国食品加工行业的最重要原料。在对食品安全问题日益重视的今天,小麦的品质不仅关系着加工制品的品质,更关系着消费者的身体健康。小麦中的不完善和变质粒的存在,会降低小麦的品质、加工制粉品质和食品安全,尤其最近的小麦赤霉病污染产生的呕吐毒素对人体健康造成威胁,给食品安全带来了巨大的隐患。当前的小麦制粉清理加工过程和设备能够有效地去除小麦中的杂质,但对接近并肩的不完善
由于人类对平衡饮食的强烈渴望,研发含有营养的面制品便成为研发重点。大豆富含高蛋白、油脂和膳食纤维,还有大量的黄酮、多酚、皂苷等活性成分。其中天然活性成分具有良好的抗氧化活性,本实验采用小麦淀粉和谷朊粉按一定比例混合后模拟面粉,再加入生、焙烤豆粉,制作含有大豆的模拟面团和面条,以揭示大豆对面筋蛋白-淀粉混合体系的影响;采用模拟体外消化模型,消化所制备的模拟面条,探究各种植物化学物质的变化和抗氧化性的
氯霉素(CAP)是一类广谱抗生素,因其抗菌效果好且价格低廉的特点被广泛用于畜牧养殖业。然而,CAP的不当使用会导致动物源性食品中CAP的残留,从而对人体造成肾损伤、再生障碍性贫血和白血病等严重的副作用。因此,加强对CAP准确,有效的检测,对保障食品安全和公众健康有着极其重要的意义。电化学分析技术具有选择性好,操作简便,响应速度快等优点,为传统实验室分析技术提供了一种有利的替代方案。本课题针对当前C