檸檬酸單脂肪酸甘油酯的酶法合成及其性質(zhì)研究.pdf

1、檸檬酸單脂肪酸甘油酯(CITREM)是甘油、脂肪酸以及檸檬酸(CA)的酯化產(chǎn)物。作為一種新型的陰離子表面活性劑，CITREM具有乳化、增稠、抗氧化及抗氧化增效等作用，廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和日化等工業(yè)。目前CITREM的合成方法主要是化學(xué)法，但化學(xué)合成法存在反應(yīng)條件劇烈、隨機(jī)性強(qiáng)、副產(chǎn)物多等缺點(diǎn)。有機(jī)相酶催化反應(yīng)具有條件溫和、專一性強(qiáng)等特點(diǎn)，能有效地克服化學(xué)合成法的缺點(diǎn)。本文采用有機(jī)相脂肪酶催化技術(shù)合成CITREM，對合成工藝、催化反應(yīng)

2、機(jī)理及產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴在有機(jī)介質(zhì)中催化CA和單甘酯(monoglyceride，MG)酯化合成CITREM，對脂肪酶和反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行了篩選，最佳溶劑為無水叔丁醇，在所選5種脂肪酶中，Novozym435的催化活性最好，且最優(yōu)條件為:CA濃度0.12mol/L，MG和CA摩爾比2:1，4A分子篩用量120g/L。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過響應(yīng)面分析法研究了Novozym435用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)

3、時(shí)間對CA轉(zhuǎn)化率的影響，最佳工藝參數(shù)為:Novozym435用量9.02%，反應(yīng)溫度54.180℃，反應(yīng)時(shí)間47.5h，在此條件下CA轉(zhuǎn)化率可達(dá)77.37%。三個(gè)因素對CA轉(zhuǎn)化率的影響:脂肪酶用量>反應(yīng)時(shí)間>反應(yīng)溫度，三者的交互作用不顯著。此外，Novozym435在最優(yōu)條件下重復(fù)利用8次，其催化活力仍可保持92%左右。
　　 ⑵采用薄層色譜、電噴霧質(zhì)譜和紅外光譜對產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析。電噴霧質(zhì)譜分析表明，產(chǎn)物主要為檸檬酸單脂肪酸

4、甘油酯，此外含有少量的單甘油基檸檬酸、二甘油基檸檬酸和甘油基檸檬酸單脂肪酸甘油酯，副產(chǎn)物主要為脂肪酸。紅外光譜分析表明，CITREM的檸檬酸主要在α-啦上。定性分析表明，有機(jī)相脂肪酶催化合成CITREM的反應(yīng)是可行的，該反應(yīng)具有專一性強(qiáng)、副產(chǎn)物少的特點(diǎn)。
　　 ⑶對Novozym435催化合成CITREM的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。熱力學(xué)分析表明，該酯化反應(yīng)的Ea值為57.72kJ/mol，比通常脂肪酶催化脂肪酸酯化反應(yīng)的Ea值要高。

5、動(dòng)力學(xué)分析表明，該酯化反應(yīng)受到高濃度CA的抑制，并符合雙底物乒乓機(jī)制，表觀動(dòng)力學(xué)常數(shù):Vmxa=0.7142mmol/(g·min)，KB=0.0557mol/L，KA=0.0137mol/L，KiA=0.1945mol/L。
　　 ⑷對CITREM的表面活性和抗氧化活性進(jìn)行了分析。CITREM的親水親油平衡值為8，臨界膠束濃度為23.45μmol/L，乳化性優(yōu)于MG，但乳化穩(wěn)定性次于MG，起泡性和起泡穩(wěn)定性都較差，不適合作發(fā)泡