中碳链脂肪酸酯类食品添加剂的制备及性能研究

论文摘要

现代食品工业的兴盛与发展离不开各类食品添加剂的使用。随着人们生活水平的提高,人们对食品添加剂提出了“天然、营养、多功能”的要求。中碳链脂肪酸酯类具有降低血脂、防止体内脂肪沉积、快速供能的保健功能,因此开发中碳链脂肪酸酯类食品添加剂应用前景广阔。樟树籽仁油富含中碳链脂肪酸（癸酸,月桂酸）,是制备中碳链脂肪酸酯类（癸酸酯、月桂酸酯）食品添加剂的理想原料。本课题以樟树籽仁油为原料合成了中碳链脂肪酰乳酸钠（癸酰乳酸钠：月桂酰乳酸纳=1.37：1）、单中碳链脂肪酸甘油酯（单癸酸甘油酯：单月桂酸甘油酯=1.37：1）,并分别研究了中碳链脂肪酰乳酸钠乳化性、单中碳链脂肪酸甘油酯的抑菌活性及抑菌机理。活性炭负载对甲苯磺酸催化酯化制备中碳链脂肪酰乳酸钠的工艺条件为：乳酸钠：脂肪酸（mol/mol）2.0:1、催化剂用量4%、反应时间60min、反应温度180℃。在该条件下,中碳链脂肪酰乳酸钠产率可达95.6%。活性炭负载对甲苯磺酸循环重复使用效果较好,循环重复使用5次,催化效果未见明显下降。中碳链脂肪酰乳酸钠的理化性质及乳化测定结果为：（1）参照硬脂酰乳酸钠FAO/WHO产品质量标准测定了中碳链脂肪酰乳酸钠的理化性质,结果为：酯值220、酸值30、总乳酸含量35%、熔点为52℃。（2）参照GB/T11543-2008表面活性剂乳化性能评定方法评定了中碳链脂肪酰乳酸钠乳化性能,结果表明：油水比为3：7时,中碳链脂肪酰乳酸钠乳化力最强,乳化力为80.1g/g；油水比为3：7的乳化液离心稳定性添加量为4%、常温稳定性添加量为3%、高温稳定性添加量为5%。对照实验结果表明,中碳链脂肪酰乳酸钠形成的乳化液性能均优于硬脂酰乳酸钠形成的乳化液。浓硫酸连续催化酯化酯交换制备单中碳链脂肪酸甘油酯工艺条件为：反应温度170℃、反应时间3h、醇油摩尔比为5：1、催化剂用量1.5%。在此条件下,单中碳链脂肪酸甘油酯的含量可达到76.0%。单中碳链脂肪酸甘油酯能抑制大肠杆菌（E.coil）、金黄色葡球菌（S.aureus）枯草芽胞杆菌（B.subtilis）、酿酒酵母（S.cerevisae）、黑曲霉（A.niger）的生长。单中碳链脂肪酸甘油酯对E.coil、S.aureus、B.subtilis、S.cerevisae、A.niger的最低抑菌浓度（MIC）分别为1.25mg/mL、0.32mg/mL、0.32 mg/mL、0.32 mg/mL、0.63 mg/mL。对照实验结果表明,单中碳链脂肪酸甘油酯抑菌效果均优于其它食品防腐剂（山梨酸钾、对羟基苯甲酸丁酯、乳酸链球菌素）。本论文采用二乙酸荧光素（FDA）染色实验研究细菌膜通透性;分光光度法测定细菌胞内蛋白含量、脂多糖（LPS）含量、上清液中细菌胞外核酸物质含量,原子吸收光谱法测定上清液中K+、Ca2+、Mg2+含量研究胞内内容物外泄情况；采用氧电极法测定细胞呼吸作用强弱；电子显微镜观测细菌形态结构变化；对单中碳链脂肪酸甘油酯抑菌机理进行了探索。结果表明：单中碳链脂肪酸甘油酯能增加受试菌种（E.coil、S.aureus、B.subtilis、S.cerevisae、A.niger）的细胞膜通透性；可引起受试菌种一种或多种胞内物质泄露；可破坏细胞壁及细胞膜；可抑制细胞呼吸作用。由此可推测单中碳链脂肪酸甘油酯抑菌作用是通过破坏微生物细胞壁及细胞膜、引发细胞内容物外泄、抑制细胞呼吸作用共同引起的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 食品乳化剂的发展历史及趋势
• 1.2 食品防腐剂的发展历史及趋势
• 1.2.1 单甘酯、脂肪酰乳酸钠的生产及应用现状
• 1.3 课题研究的目的、意义及主要内容
• 1.3.1 本课题研究的目的及意义
• 1.3.2 本课题主要研究内容
• 第2章 中碳链脂肪酰乳酸钠的制备
• 2.1 材料与设备
• 2.1.1 材料与试剂
• 2.1.2 主要仪器与设备
• 2.2 方法
• 2.2.1 中碳链脂肪酸的制备
• 2.2.2 活性炭负载对甲苯磺酸催化剂的制备
• 2.2.3 中碳链脂肪酰乳酸钠的合成
• 2.2.4 中碳链脂肪酰乳酸钠的红外测定
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 反应物摩尔比对中碳链脂肪酰乳酸钠产率的影响
• 2.3.2 反应温度对中碳链脂肪酰乳酸钠产率的影响
• 2.3.3 催化剂用量对中碳链脂肪酰乳酸钠产率的影响
• 2.3.4 反应时间对中碳链脂肪酰乳酸钠产率的影响
• 2.3.5 中碳链脂肪酰乳酸钠合成工艺的优化
• 2.3.6 活性炭负载对甲苯磺酸循环催化效果
• 2.3.7 中碳链脂肪酰乳酸钠的红外图谱分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 中碳链脂肪酰乳酸钠理化性质及乳化性能研究
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.1.1 材料与试剂
• 3.1.2 主要仪器
• 3.2 方法
• 3.2.1 中碳链脂肪酰乳酸钠理化性质的测定
• 3.2.2 中碳链脂肪酰乳酸钠乳化力的测试
• 3.2.3 中碳链脂肪酰乳酸钠乳化液稳定性的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 中碳链脂肪酰乳酸钠理化性质的测定
• 3.3.2 中碳链脂肪酰乳酸钠乳化力的测定结果
• 3.3.3 中碳链脂肪酰乳酸钠稳定性的测定结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 单中碳链脂肪酸甘油酯的制备
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 主要仪器与设备
• 4.2 方法
• 4.2.1 单中碳链脂肪酸甘油酯的合成
• 4.2.2 单中碳链脂肪酸甘油酯的红外测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 反应温度对产物中单甘酯含量的影响
• 4.3.2 反应时间对产物中单甘酯含量的影响
• 4.3.3 甘油和樟树籽仁油的摩尔比对产物中单甘酯含量的影响
• 4.3.4 催化剂的用量对产物中单甘酯含量的影响
• 4.3.5 单中碳链脂肪酸甘油酯合成优化
• 4.3.6 单中碳链脂肪酸甘油酯红外图谱分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 单中碳链脂肪酸甘油酯抑菌活性研究
• 5.1 材料与设备
• 5.1.1 材料及试剂
• 5.1.2 主要仪器
• 5.2 方法
• 5.2.1 菌种培养
• 5.2.2 敏感性测试
• 5.2.3 单中碳链脂肪酸甘油酯及几种食品防腐剂的最低抑菌浓度（MIC）的测定及比较
• 5.2.4 单中碳链脂肪酸甘油酯及几种食品防腐剂抑菌效果比较
• 5.3 结果及讨论
• 5.3.1 敏感性测试结果
• 5.3.2 单中碳链脂肪酸甘油酯及几种食品防腐剂MIC测定结果
• 5.3.3 单中碳链脂肪酸甘油酯及几种食品防腐剂抑菌效果比较
• 5.4 本章小节
• 第6章 单中碳链脂肪酸甘油酯抑菌机理研究
• 6.1 材料与设备
• 6.1.1 材料与试剂
• 6.1.2 主要仪器
• 6.2 实验方法
• 6.2.1 实验准备溶液配制
• 6.2.2 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及霉菌孢子细胞膜通透性的影响
• 6.2.3 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及霉菌孢子体内物质泄露的影响
• 6.2.4 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及霉菌孢子呼吸作用的影响
• 6.2.5 扫描电镜观察大肠杆菌、金黄色葡球菌及枯草芽孢杆菌表面形态
• 6.2.6 透射电镜观察酵母菌及黑曲霉孢子细胞形态结构变化
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及霉菌孢子细胞膜完整性的影响
• 6.3.2 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及霉菌孢子体内物质泄露结果
• 6.3.3 单中碳链脂肪酸甘油酯对大肠杆菌LPS含量的影响
• 6.3.4 扫描电镜观察细菌结果
• 6.3.5 酿酒酵母及黑曲霉孢子透射电镜观察结果
• 6.3.6 单中碳链脂肪酸甘油酯对细菌、酵母菌及黑曲霉孢子呼吸速率影响测定结果
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果