论文摘要
甘油二酯（DAG）是近年来倍受关注的一种功能性油脂，可降低餐后血脂水平和抑制食欲，具有控制体重和防止肥胖症等功效。众多动物试验和人体试验结果表明，以DAG为食用油，安全可靠，不会带来健康问题和负面影响。目前DAG的酶法制备多采用脂肪酶催化，价格高，工业化成本较高。本论文研究了无溶剂体系磷脂酶Lecitase?Ultra催化合成DAG的方法，基于工业化的考虑，对该酶进行固定化，便于重复使用，设计开发了新型鼓泡式反应器，将其用于固定化酶的催化反应，制备了高纯度DAG，并应用于搅打稀奶油中，为磷脂酶Lecitase?Ultra的开发利用和DAG的制备提供理论和方法的指导。论文主要研究内容和结果如下：1、研究了游离磷脂酶Lecitase?Ultra催化油酸和甘油直接酯化法合成1,3-DAG，考察了有机溶剂和无溶剂体系的反应效果，对无溶剂体系中的合成工艺进行优化。发现该酶在无溶剂体系中可实现DAG的快速酯化合成，仅1.5h反应，油酸酯化率达80.3%，产物中1,3-DAG含量为54.8wt%。2、研究了磷脂酶Lecitase?Ultra的吸附法固定化条件，发现大孔树脂DA-201为最佳载体，得到固定化磷脂酶Lecitase?Ultra（IM-LU）酶活为1652.4U/g。吸附动力学研究表明Langmuir方程可较好地描述该吸附过程，为单层吸附。经固定化后，磷脂酶的Km增大，Vmax减小，酶的热、pH、金属离子和储藏稳定性都有所提高。FTIR测定结果显示，经固定化过程，酶分子的二级结构稍有改变，其α-螺旋含量减少，β-折叠增多。3、研究了无溶剂体系IM-LU催化大豆油甘油解制备DAG的反应效果，对底物摩尔比、温度、加酶量等反应条件进行了优化，经12h反应，产物中DAG含量为53.7wt%。磷脂酶催化大豆油甘油解反应具有1,3-位点选择性，固定化过程未改变这一特性。与原料大豆油相比，DAG中饱和脂肪酸得到富集，亚油酸含量显著降低，油酸含量有一定升高。4、设计试制了新型鼓泡式反应器（BCR），将其用于IM-LU催化酯化合成1,3-DAG。与搅拌式反应器相比，BCR可节约酶制剂用量并加快反应进程，得到了快速合成1,3-DAG的工艺条件，经45min反应，酯化率达86.4%。在BCR中，酯化速度和酯化率明显提高，产物1,3-DAG含量为58.3wt%。BCR可避免因机械搅拌导致固定化酶的剪切失活，提高酶的操作稳定性。5、通过分子蒸馏制备高纯度DAG油，研究了其熔化结晶性能、固体脂肪含量和脂肪酸组成，并替代氢化植物油BL-39用于搅打稀奶油中。结果发现，随着DAG替代量的升高，搅打稀奶油的平均粒径大小、界面蛋白含量、脂肪部分聚结率和质构特性值等呈上升的变化趋势。5%–15%DAG替代量可缩短搅打时间，提高搅打稀奶油的站立稳定性，与对照样相比，其感官品质变化不大。20%以上替代量样品的站立稳定性和感官品质均较差，不宜用于本文的搅打稀奶油中。