超聲作用下脂肪酶催化茶葉籽油水解工藝優(yōu)化及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、茶葉籽油是一種營養(yǎng)價(jià)值較高的可食性植物油。目前，對茶葉籽油的研究主要集中于理化特性、提取工藝、脂肪酸組成及制備生物柴油等，暫無對其水解進(jìn)行研究的相關(guān)報(bào)道。
　　本文以茶葉籽油為原料，在對其理化特性和甘油酯組成進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，優(yōu)化了兩種不同方式超聲作用下脂肪酶（TLIM、LVK）催化茶葉籽油水解的工藝條件；并進(jìn)一步比較了其反應(yīng)表觀、界面動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)特性。
　　1茶葉籽油理化特性及甘油酯組成分析
　　研究發(fā)現(xiàn)茶葉籽油（機(jī)

2、械熱榨）的比重為0.88、酸值2.5 mg KOH/g、折光指數(shù)為1.468、皂化值為193.35 mg KOH/g、碘值85 Meq/g；甘油單、二、三酯相對含量分別為：1.85％、8.05%、90.10%。茶葉籽油中甘油三酯主要包括8種三不飽和甘油三酯(41.39%)、8種三飽和甘油三酯(0.92%)、24種二不飽和一飽和甘油三酯(39.70%)、24種二飽和一不飽和甘油酯(11.70%)。
　　2機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助

3、脂肪酶TLIM水解茶葉籽油工藝研究
　　在無溶劑非均相體系中，采用機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助脂肪酶TLIM催化茶葉籽油水解。以水解率為評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行單因素、正交優(yōu)化試驗(yàn)，得優(yōu)化工藝條件為：油水比為2：3，TLIM酶濃度4.5%，超聲震浴溫度50℃，緩沖液pH8.5，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，反應(yīng)時(shí)間19.5 h。此時(shí)，水解率達(dá)72.25%。并測得機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助和機(jī)械攪拌輔助酶解的 Km分別為0.053 mL/g和

4、4.56 mL/g；Ea分別為14.05 kJ/mol和30.73 kJ/mol。
　　3探頭式超聲乳化耦合磁力攪拌協(xié)同輔助脂肪酶水解茶葉籽油工藝研究
　　采用探頭式超聲持續(xù)乳化耦合磁力攪拌協(xié)同輔助脂肪酶（TLIM、LVK）催化茶葉籽油水解。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用Box-Benhnken響應(yīng)面優(yōu)化得TLIM酶水解茶葉籽油的優(yōu)化工藝為：TLIM酶濃度3.5%，緩沖液pH8.5，超聲功率320 W，水浴溫度50.5℃，酶解時(shí)間

5、8 h，攪拌轉(zhuǎn)速840 r/min。此時(shí)，水解率實(shí)測值73%，模型預(yù)測值73.38%。采用中心組合響應(yīng)面優(yōu)化得LVK酶水解茶葉籽油的優(yōu)化工藝為：油水比1:1.75，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，超聲功率320 W，氯化鈣濃度0.25%，酶解溫度49.5℃，LVK酶濃度5.5%，緩沖液pH9.4，時(shí)間4 h。此時(shí)，水解率實(shí)測值83.15%，模型預(yù)測值82.06%。
　　4超聲作用下脂肪酶催化茶葉籽油水解表觀動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)研究
　

6、　以反應(yīng)初速度為評價(jià)指標(biāo)，研究超聲作用下脂肪酶催化茶葉籽油水解反應(yīng)表觀動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性。(1)將水看作酶解底物，測得機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助茶葉籽油酶解Vmax為168.42μmol/mL*min(M-M)、232.55μmol/mL*min(L-B)、222.22μmol/mL*min(H-W)，此時(shí)底物水濃度為0.1124g/L(M-M)、Km為0.0465 g/L(L-B)、0.0444 g/L(H-W)；探頭式超聲耦合磁力

7、攪拌協(xié)同輔助茶葉籽油酶解Vmax為154.18μmol/mL*min(M-M)、169.49μmol/mL*min(L-B)、166.67μmol/mL*min(H-W)，此時(shí)底物水濃度為0.1043 g/L(M-M)、Km為0.01186 g/L(L-B)、0.01 g/L(H-W)。(2)將油看作酶解底物，測得機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助茶葉籽油酶解 Vmax為308.68μmol/mL*min(M-M)、370.37μmol/mL

8、*min(L-B、H-W)，此時(shí)底物油濃度為0.0387 g/L(M-M)、Km為0.0074 g/L(L-B、H-W)；探頭式超聲耦合磁力攪拌協(xié)同輔助茶葉籽油酶解Vmax為457.33μmol/mL*min(M-M)、526.31μmol/mL*min(L-B)、555.55μmol/mL*min(H-W)，此時(shí)底物油濃度為0.0328 g/L(M-M)、Km為0.00526 g/L(L-B)、0.00556 g/L(H-W)。(3)

9、以水解率為評價(jià)指標(biāo)，測得機(jī)械攪拌輔助茶葉籽油酶解的Ea為30.73 kJ/mol、?≠G為69.98 kJ/mol、?≠H為28.04 kJ/mol、?≠S為-0.13 kJ/mol/K；機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助茶葉籽油酶解 Ea為14.05 kJ/mol、?≠G為68.06 kJ/mol、?≠H為11.36 kJ/mol、?≠S為-0.175 kJ/mol/K。以初速率為評價(jià)指標(biāo)，測得機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助茶葉籽油酶解Ea為

10、18.99 kJ/mol、?≠G為65.46 kJ/mol、?≠H為16.30 kJ/mol、?≠S為-0.152 kJ/mol/K；探頭式超聲耦合磁力攪拌協(xié)同輔助茶葉籽油酶解Ea為6.74 kJ/mol、?≠G為63.80 kJ/mol、?≠H為4.05 kJ/mol、?≠S為-0.185 kJ/mol/K。表明兩種超聲對酶解反應(yīng)均具有一定促進(jìn)作用，而探頭式超聲作用效果更優(yōu)。
　　5超聲作用下脂肪酶酶解茶葉籽油反應(yīng)油水界面動(dòng)力學(xué)

11、研究
　　研究了兩種不同超聲作用下脂肪酶催化茶葉籽油水解反應(yīng)界面動(dòng)力學(xué)模型。得探頭式超聲耦合磁力攪拌和機(jī)械攪拌耦合超聲震浴協(xié)同輔助脂肪酶催化茶葉籽油水解反應(yīng)中各試驗(yàn)因子（P、ω、T、E、Ф）對反應(yīng)體系界面面積（At）影響的模型公式分別為： At=0.06894×P25986， At=0.4036×T2.8611， At=843206.79Ф/(1+15.02695Ф)，At=192.03×ω0.9234；At=0.1113×ω1.