富含多不饱和脂肪酸甘油酯的酶法制备

论文摘要

ω-3多不饱和脂肪酸（ω-3PUFA）,如二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）具有良好的生理活性。EPA和DHA主要存在于鱼油当中,但天然存在的鱼油中EPA和DHA的含量较低,需通过一定的生产工艺来提高其含量。然而,传统的分离富集方法存在溶剂回收困难、操作复杂、ω-3PUFA容易氧化分解等缺点。本文通过结合脱酸、乙酯化、分子蒸馏、甘油酯化等多种方法对ω-3PUFA的分离提纯工艺进行研究,验证酶法制备PUFA甘油酯工艺的可行性,以期为富含EPA和DHA的甘油酯工业化提供科学依据。主要内容如下:1.以高酸价金枪鱼油为原料,首先用酶催化鱼油与乙醇反应降低原料酸价,得到优化的反应条件为:甘油酯与无水乙醇的摩尔比1:1,脂肪酶Novozym 435加量为鱼油质量的2%,反应温度45℃,恒温振荡器转速为180r/min,反应时间6h。在优化条件下,鱼油酸价从10.20 mgKOH/g降至0.67 mgKOH/g。然后以酶催化产物为碱法乙酯化的底物,以NaOH为催化剂,添加量为0.3%,反应1.5h后乙酯的产率达到96.5%。2.采用六级分子蒸馏工艺对乙酯型鱼油进行分离,得到富含PUFA的乙酯型鱼油。其中DHA含量从原来的27.57%提高到75.81%,EPA与DHA的总含量从原来的32.11%提高到82.23%。3.以PUFA乙酯和甘油为底物通过酶催化合成PUFA甘油酯。首先以叔丁醇为溶剂在常压下反应,得到优化的反应条件为:底物甘油与PUFA乙酯的摩尔比为1:3,底物浓度30%,脂肪酶Novozym 435加量为底物质量的2%,反应温度50℃,恒温振荡器转速为180r/min。在此优化条件下反应12 h,PUFA乙酯的转化率为47.3%。然后在真空条件下继续反应12 h,PUFA乙酯转化率达到81.5%,其中甘油二酯、甘油三酯和甘油一酯的含量分别为56.1%、32.3%和11.6%。产物PUFA甘油酯中DHA、EPA的含量分别为74.6%和5.5%。4.对PUFA甘油酯进行氧化稳定性研究。三种抗氧化剂中,抗氧化效果的强弱为TBHQ>VE>柠檬酸。通过正交实验确定在TBHQ、VE和柠檬酸加量分别为200mg/kg、500 mg/kg和1000 mg/kg的最优条件下,PUFA甘油酯的过氧化值达到100meq/kg时所需时间增加至未添加抗氧化剂时的5.9倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语对照
• 第一章 绪论
• 1.1 鱼油中多不饱和脂肪酸简介
• 1.2 EPA和DHA的性质及生理活性
• 1.2.1 抗血小板凝聚、降低血脂、防治心脑血管疾病
• 1.2.2 抗炎症、抑制肿瘤生长、增强免疫力
• 1.2.3 增强神经系统功能、益智健脑、预防老年痴呆症、预防衰老
• 1.2.4 保护视力
• 1.3 高纯度EPA和DHA的一般富集方法
• 1.3.1 尿素包合法
• 1.3.2 分子蒸馏法
• 1.3.3 低温结晶法
• 2 萃取法'>1.3.4 超临界CO₂萃取法
• 1.3.5 银离子络合法
• 1.3.6 脂肪酶法
• 1.4 脂肪酶概况
• 1.4.1 脂肪酶简介
• 1.4.2 脂肪酶的催化反应
• 1.4.3 非水介质中酶催化的特点
• 1.5 EPA和DHA在食品工业中的应用
• 1.6 PUFA的化学结构的选择
• 1.7 本课题研究的意义和主要内容
• 1.7.1 本课题研究的意义
• 1.7.2 本课题研究的主要内容
• 1.7.3 本课题的技术路线
• 第二章 酶法与碱法联合催化高酸价鱼油乙酯化的研究
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 鱼油毛油预处理
• 2.2.2 脂肪酶催化鱼油与乙醇的乙酯化反应
• 2.2.3 碱催化鱼油与乙醇的乙酯化反应
• 2.2.4 鱼油品质测定
• 2.2.5 鱼油脂肪酸组成分析
• 2.2.6 鱼油乙酯化产率的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 鱼油脂肪酸组成及品质测定
• 2.3.2 脂肪酶催化高酸价鱼油与乙醇的反应
• 2.3.3 碱催化合成鱼油脂肪酸乙酯
• 2.4 本章小结
• 第三章 分子蒸馏法纯化PUFA乙酯的研究
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 多级分子蒸馏方法
• 3.2.2 乙酯中脂肪酸组成分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 六级分子蒸馏时温度对PUFA乙酯含量的影响
• 3.3.2 六级分子蒸馏时物料流速对PUFA乙酯含量的影响
• 3.3.3 分子蒸馏产品的脂肪酸组成分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 酶法合成PUFA甘油酯的研究
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 常压条件下酶法合成PUFA甘油酯
• 4.2.2 真空条件下酶法合成PUFA甘油酯
• 4.2.3 甘油酯的回收与精制
• 4.2.4 PUFA乙酯和PUFA甘油酯品质测定
• 4.2.5 产物组成及脂肪酸成分分析
• 4.2.6 计算方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PUFA乙酯转化率的测定
• 4.3.2 常压下以叔丁醇为溶剂合成PUFA甘油酯
• 4.3.3 常压与真空条件下分别合成PUFA甘油酯
• 4.3.4 脂肪酶的操作稳定性研究
• 4.3.5 甘油酯类型的组成
• 4.3.6 产物甘油酯的脂肪酸组成和品质测定
• 4.4 本章小结
• 第五章 PUFA甘油酯的氧化稳定性研究
• 5.1 材料与仪器
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 不同温度下PUFA乙酯和PUFA甘油酯的氧化稳定性分析
• 5.2.2 抗氧化剂对PUFA甘油酯的氧化稳定性影响
• 5.2.3 分析方法
• 5.2.4 计算方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 PUFA乙酯和PUFA甘油酯的氧化稳定性分析
• 5.3.2 不同抗氧化剂对PUFA甘油酯的氧化稳定性影响
• 5.3.3 抗氧化剂复配的正交实验
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢