脂肪酶催化动物油转酯化及提高其催化效率的方法

论文摘要

本文研究了脂肪酶催化猪油甲醇解和乙醇解以及碱催化猪油甲醇解制备脂肪酸酯。在脂肪酶催化猪油转酯化体系中,考察了有机溶剂、含水量、金属离子、离子浓度和羟基保护剂对反应系统中脂肪酶活力及催化效率的影响。结果表明：酶促猪油甲醇解与乙醇解的适宜条件为：甲醇（或乙醇）猪油摩尔比3:1,甲醇（或乙醇）添加次数3次,催化3.45g猪油添加脂肪酶400mg,在38℃、160r/min振荡反应。猪油甲醇解反应72h转化率可达77.5%,200mg脂肪酶催化3.45g猪油乙醇解反应96h转化率可达60.8%。酶促猪油甲醇解与乙醇解的比较结果表明,乙醇也是猪油转酯化反应的适宜原料。碱催化猪油甲醇解的适宜条件为：甲醇和猪油摩尔比6:1,氢氧化钠质量分数为1%,在60℃、160r/min搅拌反应2.5h。在该适宜条件下的猪油转化率可达到92.9%。气相色谱分析结果表明,酶法和碱法催化猪油甲醇解所得产物均为肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、棕榈油酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯和亚油酸甲酯。其中酶法催化生成的长链脂肪酸甲酯量较多,并生成少量的癸酸甲酯和月桂酸甲酯；碱法催化生成的肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯和棕榈油酸甲酯较多,并生成少量的月桂酸甲酯。脂肪酶催化猪油甲酯化与猪油完全甲酯化生成的脂肪酸甲酯组成及各组分的含量差异不显著。甘油法测定的转化率比气相色谱法测定的脂肪酸甲酯生成率略低。在脂肪酶催化猪油转酯化体系中,反应介质对脂肪酶活力和猪油转化率影响很大,添加20%（v/v）的正己烷比对照的转化率提高8.8%,在40%的正己烷体系中添加20%（v/v）50mmol·L-1、pH6.8的磷酸缓冲液比添加等量水的转化率提高29.2%。在40%的正己烷体系和20%的磷酸缓冲液体系中,添加1mmol·L-1的钙离子和钡离子分别比对照的转化率提高6.7%和6.5%,添加0.1mmol·L-1的镁离子和锌离子分别比对照的转化率提高4.4%和6.25%,添加0.05mol·L-1的葡萄糖、麦芽糖、海藻糖和淀粉分别比对照的转化率提高1.9%、7.1%、6.9%和4.5%,添加1.83%（v/v）的甘油比不添加甘油的转化率提高7.2%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 动物油脂
• 1.1.1 油脂及其用途
• 1.1.2 动物油脂的分类
• 1.1.2.1 猪油
• 1.1.2.2 牛油
• 1.1.2.3 羊脂
• 1.1.2.4 鸡油
• 1.1.2.5 鱼油
• 1.1.3 开发动物油脂的意义
• 1.2 脂肪酸酯
• 1.2.1 定义
• 1.2.2 脂肪酸酯的性质
• 1.2.2.1 物理性质
• 1.2.2.2 化学性质
• 1.2.3 脂肪酸酯的用途
• 1.2.4 脂肪酸酯的制备
• 1.2.4.1 反应机理
• 1.2.4.2 工业化生产
• 1.3 转酯化反应
• 1.3.1 原理
• 1.3.2 转酯化反应的分类
• 1.3.2.1 酸催化法
• 1.3.2.2 碱催化法
• 1.3.2.3 酶催化法
• 1.3.2.4 超临界流体法
• 1.3.3 影响转酯化反应的因素
• 1.3.3.1 影响酸碱催化转酯化反应的因素
• 1.3.3.2 影响酶催化转酯化反应的因素
• 1.3.3.3 影响超临界流体转酯化反应的因素
• 1.4 脂肪酶
• 1.4.1 定义
• 1.4.2 脂肪酶催化机理
• 1.4.3 脂肪酶活力及催化效率的影响因素
• 1.4.3.1 有机溶剂对脂肪酶活力的影响
• 1.4.3.2 离子及离子浓度对脂肪酶活力的影响
• 1.4.3.3 其它介质对脂肪酶活力的影响
• 1.4.4 脂肪酶的分子结构与界面活化
• 1.5 本论文的选题背景及主要研究内容
• 第二章 材料和方法
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 猪油预处理
• 2.2.2 碱法催化猪油转酯化
• 2.2.3 脂肪酶催化猪油转酯化
• 2.2.3.1 脂肪酶液制备
• 2.2.3.2 脂肪酶活力测定
• 2.2.3.3 脂肪酶催化猪油转酯化
• 2.2.4 猪油转酯化产物处理
• 2.2.5 甘油法测定猪油转化率
• 2.2.5.1 高碘酸钾法滴定甘油生成量
• 2.2.5.2 猪油分子质量的测定及计算
• 2.2.5.3 猪油转化率计算
• 2.2.6 气相色谱法测定脂肪酸甲酯
• 2.2.6.1 脂肪酸甲酯标准品色谱图
• 2.2.6.2 猪油脂肪酸甲酯成分测定
• 2.2.6.3 猪油完全甲酯化
• 2.2.6.4 脂肪酸甲酯生成率计算
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 猪油预处理
• 3.1.1 猪油预处理效果
• 3.1.2 猪油分子量计算
• 3.2 脂肪酶催化猪油转酯化的工艺条件
• 3.2.1 脂肪酶催化猪油甲醇解
• 3.2.1.1 甲醇猪油摩尔比对猪油甲醇解转化率的影响
• 3.2.1.2 甲醇添加次数对猪油甲醇解转化率的影响
• 3.2.1.3 脂肪酶添加量对猪油甲醇解转化率的影响
• 3.2.1.4 反应时间对猪油甲醇解转化率的影响
• 3.2.2 脂肪酶催化猪油乙醇解
• 3.2.2.1 乙醇猪油摩尔比对猪油乙醇解转化率的影响
• 3.2.2.2 乙醇添加次数对猪油乙醇解转化率的影响
• 3.2.2.3 脂肪酶添加量对猪油乙醇解转化率的影响
• 3.2.2.4 反应时间对猪油乙醇解转化率的影响
• 3.2.3 脂肪酶催化猪油甲醇解与乙醇解的比较
• 3.3 碱法催化猪油甲醇解的工艺条件
• 3.3.1 醇油摩尔比对碱法催化猪油甲醇解转化率的影响
• 3.3.2 温度对碱法催化猪油甲醇解转化率的影响
• 3.3.3 催化剂用量对碱法催化猪油甲醇解转化率的影响
• 3.3.4 反应时间对碱法催化猪油甲醇解转化率的影响
• 3.4 酶法与碱法催化猪油甲醇解的产物分析
• 3.4.1 酶法与碱法催化猪油甲醇解产物定性分析
• 3.4.2 酶法与碱法催化猪油甲醇解产物组成比较
• 3.5 猪油转化率的测定方法比较
• 3.6 反应介质对脂肪酶催化猪油甲醇解的影响
• 3.6.1 有机溶剂对猪油甲醇解的影响
• 3.6.1.1 有机溶剂种类对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.1.2 正己烷添加量对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.2 缓冲液对猪油甲醇解的影响
• 3.6.2.1 无溶剂体系中缓冲液量对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.2.2 有机溶剂体系中缓冲液量对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.2.3 缓冲液种类对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.2.4 缓冲液浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.3 金属离子及其浓度对猪油甲醇解的影响
• 2+浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响'>3.6.3.1 Ca²⁺浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 2+浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响'>3.6.3.2 Mg²⁺浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 2+浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响'>3.6.3.3 Zn²⁺浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 2+浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响'>3.6.3.4 Ba²⁺浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.4 糖类及甘油对猪油甲醇解的影响
• 3.6.4.1 葡萄糖浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.4.2 麦芽糖浓度对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.4.3 糖种类对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 3.6.4.4 甘油对脂肪酶活力和猪油甲醇解转化率的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢