单辛酸甘油酯的酶法合成及性质研究

论文摘要

单辛酸甘油酯是脂肪的中间代谢物,在体内没有代谢不良的蓄积性和特异性反应,是一种安全性较高的物质。它不仅具有典型的表面活性,还具有一定的防腐功能,因而用于食品中,能提高食品质量,延长食品贮藏期。本文以辛酸和甘油为原料,通过脂肪酶在无溶剂条件下催化合成单辛酸甘油酯。通过酶的筛选,确定Novo435脂肪酶催化酯化合成最为有效。单因素和响应面实验,确定使用该酶催化合成单辛酸甘油酯的最佳工艺条件为:无水条件下甘油辛酸摩尔比为1:1,脂肪酶与底物质量比为0.88%,反应温度为66.8℃,反应时间为11.5h。此时辛酸转化率约为93.53%,单酯含量约为47.69%。采用高效液相、质谱分析鉴定合成粗产物,确定其主要成分为辛酸甘油单酯、辛酸甘油二酯及辛酸甘油三酯。以氯仿:丙酮:甲酸(96:4:0.5)为展开剂的薄层层析定性分析得到单酯、二酯及三酯的比移值Rf分别为0.15、0.5和0.65、0.94。采用C18柱,分别以3倍柱体积甲醇水溶液60%、70%、80%、90%、100%为连续流动相梯度洗脱能得到纯度在90%以上的单辛酸甘油酯样品。研究了单辛酸甘油酯作为表面活性剂的一些基本性质如HLB值、临界胶束浓度(CMC)、表面张力、乳化性、起泡性。其HLB值约为4.7;CMC约为0.8g/L;质量分数为0.3%的溶液表面张力约为28.4mN/m;当质量分数大于临界胶束浓度时单辛酸甘油酯表现出较好的乳化稳定性;单辛酸甘油酯起泡性很差,基本没有泡沫稳定性。抑菌活性研究表明,单辛酸甘油酯对一些食品中常见的细菌、霉菌和酵母均有较强的抑菌作用,有较广的抑菌谱,且具有较好的耐酸碱性和热稳定性。它对大肠杆菌(Eschericheae coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的最低抑菌浓度分别为0.8g/L及0.7g/L;对啤酒酵母(Saccharomyces cerivisiae)及面包酵母(Saccharomyces cerevlsiae)的最低抑菌浓度分别为0.6g/L和0.8g/L;对黑曲霉(Aspergillus niger)和桔青霉(Penicillium citrinum)的最低抑菌浓度分别为0.8g/L和0.9g/L。添加一定量的单辛酸甘油酯可有效延长大肠杆菌、啤酒酵母、黑曲霉及牛奶酸败菌的生长适应期,降低它们的最终生长量,并且效果优于常用防腐剂山梨酸钾。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 单辛酸甘油酯的性质
• 1.2 单辛酸甘油酯的功能特性及应用
• 1.2.1 乳化性
• 1.2.2 防腐作用
• 1.2.3 单甘酯的应用
• 1.3 单甘酯的合成方法
• 1.3.1 化学法合成
• 1.3.2 酶法合成
• 1.4 非水相生物催化技术的研究情况
• 1.4.1 非水相酶促反应的优点
• 1.4.2 非水溶剂对酶的影响及溶剂的选择原则
• 1.4.3 非水相生物催化反应体系类型
• 1.5 本课题的立题依据和研究内容
• 1.5.1 本课题的立题依据
• 1.5.2 本课题的研究内容
• 第二章 无溶剂条件下酶催化辛酸甘油合成单酯的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 酶催化酯化反应
• 2.3.2 辛酸转化率的测定
• 2.3.3 单辛酸甘油酯含量的测定
• 2.3.4 脂肪酶品种对合成单辛酸甘油酯的影响
• 2.3.5 甘油辛酸摩尔比对转化率的影响
• 2.3.6 反应时间对转化率和单酯含量的影响
• 2.3.7 反应温度对转化率和单酯含量的影响
• 2.3.8 加酶量对转化率和单酯含量的影响
• 2.3.9 初始水量对转化率的影响
• 2.3.10 酶法合成单辛酸甘油酯的工艺条件优化
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 脂肪酶品种对合成单辛酸甘油酯的影响
• 2.4.2 甘油辛酸摩尔比对转化率的影响
• 2.4.3 反应时间对转化率和单酯含量的影响
• 2.4.4 反应温度对转化率和单酯含量的影响
• 2.4.5 加酶量对转化率和单酯含量的影响
• 2.4.6 初始水量对转化率的影响
• 2.4.7 酶法合成单辛酸甘油酯的工艺条件优化
• 2.5 本章小结
• 第三章 单辛酸甘油酯分离纯化及鉴定
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与仪器
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 粗产物的LC-MS 分析
• 3.3.2 单甘酯的薄层色谱TLC 分析
• 3.3.3 C18 柱的分离提纯
• 3.3.4 纯化后单甘酯的LC-MS 及HPLC 分析
• 3.3.5 纯化后单甘酯的IR 分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 粗产物的LC-MS 测定结果
• 3.4.2 粗产物的TLC 分析
• 3.4.3 单辛酸甘油酯的分离提纯
• 3.4.4 纯化后单甘酯的LC-MS 分析
• 3.4.5 纯化后单甘酯的IR 分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 单辛酸甘油酯的表面活性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 HLB 测定（水数法）
• 4.3.2 表面张力的测定方法
• 4.3.3 临界胶束浓度的测定
• 4.3.4 乳化性能的测定（浊度法）
• 4.3.5 气泡性能的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 单辛酸甘油酯及其他表面活性剂的HLB 值
• 4.4.2 单辛酸甘油酯的表面张力
• 4.4.3 单辛酸甘油酯的临界胶束浓度
• 4.4.4 单辛酸甘油酯的乳化性能
• 4.4.5 单辛酸甘油酯的起泡性能
• 4.5 本章小结
• 第五章 单辛酸甘油酯的抑菌性研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.2.1 主要试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.2.3 试验用培养基
• 5.2.4 供试菌种
• 5.2.5 最低抑菌浓度（MIC）的测定
• 5.2.6 生长抑制实验
• 5.2.7 pH 对单甘酯抗菌活性的影响
• 5.2.8 浓度对单甘酯抗菌活性的影响
• 5.2.9 单甘酯耐热性实验
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 单辛酸甘油酯对实验用菌的最小抑菌浓度
• 5.3.2 对各种单一菌的生长抑制作用
• 5.3.3 对混合菌群的抑制作用
• 5.3.4 pH 对单甘酯抗菌活性的影响
• 5.3.5 浓度对单甘酯抗菌活性的影响
• 5.3.6 单甘酯耐热性实验
• 5.4 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文