玉米油中1,3-甘油二酯的制備及工藝研究

王明星,王亞群,劉曉鵬,王月華,程芳園,韓 娜,宋秋月,李桂芝,楊新月

1.長(zhǎng)壽花食品股份有限公司 (濱州 256209) 2.濱州市檢驗(yàn)檢測(cè)中心 (濱州 256600)

甘油三酯(TAG)是植物油和脂肪中含有的主要成分,由一個(gè)甘油分子和三個(gè)脂肪酸分子組成,植物油和脂肪中還存在一種微量成分即甘油二酯(DAG),它是由一個(gè)甘油分子和兩個(gè)脂肪酸分子組成的結(jié)構(gòu)脂,根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同,可分為1,3-DAG和1,2-DAG兩種同分異構(gòu)體,兩者在自然界的比例為7∶3。早在2000年DAG就被美國(guó)FDA列入公認(rèn)安全性食品[1],DAG與TAG在風(fēng)味、口感等方面相似,能量值也相近[2],然而飲食中攝入過量的甘油三酯會(huì)在體內(nèi)積累,催生高血壓、高血脂、糖尿病等慢性疾病的產(chǎn)生[3-5]。最新研究表明:1,3-DAG富含不飽和脂肪酸,因其特殊的代謝方式,具有降低血液中的甘油三酯和膽固醇水平[6],以及改善胰島素敏感性的作用[7-8],可用于替換食用油中的TAG,且不會(huì)改變膳食結(jié)構(gòu)。此外,1,3-DAG還可以刺激脂肪氧化和能量消耗,有望為肥胖癥和代謝綜合征等疾病提高一種預(yù)防和治療手段[9-10],1,3-DAG 油是真正意義上的功能性健康油脂,具有重大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

目前,制備1,3-甘油二酯的方法主要有酶解法和化學(xué)法兩大類,現(xiàn)階段,酶解法制備1,3-DAG是研究的熱點(diǎn),其生產(chǎn)條件較為溫和、副產(chǎn)物少且得到的1,3-DAG純度高,但具有脂肪酶價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)[11]。雖然化學(xué)法制備1,3-DAG 操作簡(jiǎn)單,但是該工藝在極高的溫度下進(jìn)行,會(huì)導(dǎo)致多不飽和脂肪酸受熱易降解,設(shè)備損耗大,會(huì)額外增加操作成本[12-13]。通常,酶解法和化學(xué)法反應(yīng)后產(chǎn)生的DAG可以通過分子蒸餾、柱層析法、超臨界CO2萃取法以及溶劑結(jié)晶分離法等方法進(jìn)行分離純化,這些過程有助于消除反應(yīng)過程中形成的副產(chǎn)物,如游離脂肪酸(FFA)、甘油一酯(MAG)和甘油三酯TAG[14-15]。分子蒸餾相比于其他方法來講,具有加熱溫度低,受熱時(shí)間短,分離程度高等優(yōu)點(diǎn),適用于高沸點(diǎn)、熱敏性、高黏度的天然產(chǎn)物的分離,在油脂產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用[16-17],在分離純化1,3-DAG時(shí)通常采用二級(jí)蒸餾來獲得更高純度的 1,3-DAG 產(chǎn)品。

所以,酶解反應(yīng)參數(shù)的優(yōu)化和二級(jí)蒸餾參數(shù)的優(yōu)化對(duì) 1,3-DAG 的工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。首先,本文就影響固定化脂肪酶酶解制備1,3-甘油二酯的因素進(jìn)行了研究,確定了實(shí)驗(yàn)室小試條件下酶解反應(yīng)的條件,通過正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化了酶解工藝的生產(chǎn)參數(shù),其次對(duì)于分子蒸餾影響1,3-甘油二酯分離純化的因素也進(jìn)行了研究,確定了分離純化的最佳反應(yīng)條件,最后,從實(shí)驗(yàn)室小試推進(jìn)到工廠中試,確定了適合于工廠生產(chǎn)的工藝條件,為真正的實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)做好了基礎(chǔ),更進(jìn)一步將1,3-甘油二酯推向市場(chǎng),讓更多的人吃上健康食用油。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米毛油,山東三星集團(tuán);固定化脂肪酶,諾維信(中國(guó))生物技術(shù)有限公司;正己烷、異丙醇、甲酸,均為色譜純,天津市康科德科技有限公司;食品級(jí)甘油,山東祥瑞藥業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LT2000B 型電子天平,常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司;DZKW 型電子恒溫水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器廠;79-1型磁力加熱攪拌器,丹瑞實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司;LC-20AT 型高效液相色譜,日本島津;LC-20AT 型電磁力加熱攪拌器,金壇市雙捷試驗(yàn)儀器廠;LD5-2B型臺(tái)式低速離心機(jī),北京京立離心機(jī)有限公司;FMD-150型分子蒸餾儀,杜馬司科學(xué)儀器(江蘇)有限公司;SHZ-D(A) 型真空泵,天津市華鑫儀器廠;GSH2-132型磁力回轉(zhuǎn)高壓反應(yīng)釜,威海匯鑫化工機(jī)械有限公司;脫色塔、脫臭塔,阿法拉伐技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.11,3-甘油二酯油的生產(chǎn)工藝

玉米毛油與固定化脂肪酶在一定條件下進(jìn)行酶解,酶解后得到的上清液離心干燥后進(jìn)入分子蒸餾儀中進(jìn)行兩步分離純化,得到的1,3-甘油二酯半成品油進(jìn)入脫色塔中進(jìn)行脫色處理,然后采用雙溫雙塔分段脫臭工藝進(jìn)行脫臭處理,最終得到1,3-甘油二酯成品油。

1.3.21,3-甘油二酯的酶解工藝條件的優(yōu)化

稱取100 g(精確至0.001 g)玉米毛油于500 mL錐形瓶中,依次加入適量的固定化脂肪酶,甘油,去離子水,攪拌均質(zhì)后在一定溫度下恒溫反應(yīng)一定時(shí)間,于4 000 r/min下離心10 min,取上清液檢測(cè)1,3-DGA的含量。

1.3.3酶解法制備1,3-甘油二酯的放大實(shí)驗(yàn)

根據(jù)酶解所得單因素最優(yōu)酶解反應(yīng)條件,將反應(yīng)體系放大到中試實(shí)驗(yàn),根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)反應(yīng)所得最優(yōu)條件,把小試實(shí)驗(yàn)所用的玉米毛油、甘油、酶、水的添加量均放大1 000倍,在70 ℃的條件下攪拌,酶解反應(yīng)4 h后,將酶解液以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,將得到的上清液進(jìn)行干燥后進(jìn)入分子蒸餾儀通過兩次分子蒸餾進(jìn)行分離純化。

1.3.4分子蒸餾法分離純化工藝的優(yōu)化

將酶解后的樣品于離心干燥后得到的上清液倒入分子蒸餾儀的進(jìn)料口中,條件設(shè)置:冷凝溫度25 ℃、真空度0.1 MPa、蒸餾溫度90 ℃、刮膜轉(zhuǎn)速300 r/min、進(jìn)料速率3 mL/min進(jìn)行一級(jí)分子蒸餾預(yù)處理。將一級(jí)分子蒸餾得到的預(yù)處理樣品的重相倒入分子蒸餾儀的進(jìn)料口,在冷凝溫度25 ℃、真空度0.1 MPa、一定的蒸餾溫度、刮膜轉(zhuǎn)速、進(jìn)料流速條件下,進(jìn)一步補(bǔ)分離純化1,3-DAG,取分離純化后的玉米油樣進(jìn)行1,3-DGA含量的檢測(cè)。

1.3.5分子蒸餾法分離純化1,3-甘油二酯的放大實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)所得最優(yōu)條件,將反應(yīng)體系擴(kuò)大1 000倍的中試實(shí)驗(yàn)得到的上清液干燥后進(jìn)入分子蒸餾儀,通過兩次分子蒸餾進(jìn)行分離純化。在冷凝溫度25 ℃、真空度0.1 MPa、二級(jí)蒸餾溫度200 ℃、進(jìn)料流速5.5 mL/min和刮膜轉(zhuǎn)速300 r/min條件下,進(jìn)一步分離純化1,3-DAG,并檢測(cè)1,3-DAG的含量。

1.3.6脫色脫臭處理工藝

為提高產(chǎn)品的品質(zhì),對(duì)分離純化后的1,3-甘油二酯進(jìn)一步進(jìn)行脫色脫臭處理。將1噸玉米毛油經(jīng)酶解及分離純化后的得到的 1,3-甘油二酯半成品油與3%的活性白土充分混合,在130 ℃的條件下脫色30 min,然后將脫色后的油采用雙塔雙溫分段脫臭工藝進(jìn)行脫臭處理,其中脫臭設(shè)備大塔的溫度設(shè)置為200 ℃,反應(yīng)40 min,脫臭設(shè)備軟塔的溫度設(shè)置為220 ℃,反應(yīng)15 min,高效脫除脂肪酸及烴類、醛類等易揮發(fā)的物質(zhì)。

1.3.71,3-DGA含量和理化性質(zhì)的測(cè)定

1,3-DGA含量的測(cè)定,參照GB/T 26636-2011進(jìn)行;酸價(jià)的測(cè)定,參照GB 5009.229進(jìn)行;過氧化值的測(cè)定,參照GB 5009.227進(jìn)行;溶劑殘留量的測(cè)定,參照GB 5009.262進(jìn)行;苯并(α)芘的測(cè)定,參照GB 5009.27進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 1,3-甘油二酯的酶解工藝條件的優(yōu)化

2.1.1酶解溫度對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響

加入0.3%固定化脂肪酶、10%甘油、20%去離子水,攪拌均質(zhì)后分別在55 ℃、60 ℃、65 ℃、70 ℃、75 ℃下反應(yīng)4 h,反應(yīng)結(jié)束后取樣,研究酶解溫度對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響,結(jié)果見圖1。

圖1 酶解溫度對(duì)1,3-DAG含量的影響

由圖1可知,當(dāng)酶解溫度在從55 ℃上升到65 ℃時(shí),1,3-DAG 含量逐漸上升且增幅明顯;當(dāng)酶解溫度為65 ℃時(shí),1,3-DAG 含量最高;當(dāng)酶解溫度超過65 ℃時(shí),1,3-DAG 含量開始逐漸降低。這是因?yàn)殡S著溫度的逐漸升高,酶活性逐漸降低甚至失活,溫度過低或者過高,均會(huì)影響酶的活性,進(jìn)而影響1,3-DAG的含量。故綜合考慮,選擇65 ℃作為酶解制備1,3-DAG的最佳酶解溫度。

2.1.2酶添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響

分別加入 0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%固定化脂肪酶,10%甘油,20%去離子水,攪拌均質(zhì)后分別在65 ℃下反應(yīng)4 h,反應(yīng)結(jié)束后取樣,研究酶添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響,結(jié)果見圖2。

圖2 酶添加量對(duì)1,3-DAG含量的影響

由圖2可知,當(dāng)酶添加量逐漸增加時(shí),1,3-DAG含量也逐漸增大。添加0.1%的酶時(shí),酶解得到的1,3-DAG含量最少;酶添加量從0.1%增加到0.3%時(shí),1,3-DAG含量顯著增加且增幅較大;當(dāng)添加0.5%的酶時(shí),酶解得到的1,3-DAG含量最大,高達(dá)51.07%;雖然當(dāng)酶添加量從0.3%提高到0.5%時(shí),1,3-DAG含量仍在增長(zhǎng),但增幅在下降。這是因?yàn)楫?dāng)酶添加到0.3%時(shí),在一定條件下,底物與酶充分結(jié)合,兩者處于相對(duì)飽和狀態(tài),繼續(xù)增加酶量對(duì)酶解反應(yīng)影響不大,反而會(huì)增加生產(chǎn)成本?？芍?酶添加量0.3%時(shí),反應(yīng)速度最快,酶解效果較好。綜合考慮,選擇添加0.3%的酶可以作為酶解反應(yīng)的最佳條件。

2.1.3酶解時(shí)間對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響

在加入0.3% 固定化脂肪酶、10%甘油、20%去離子水,攪拌均質(zhì)后在65 ℃下恒溫反應(yīng)7 h的條件下,每隔1 h取樣,研究酶解時(shí)間對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響,結(jié)果見圖3。

圖3 酶解時(shí)間對(duì)1,3-DAG含量的影響

由圖3可知,1,3-DAG 含量隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增加,前3 h,酶解反應(yīng)速率最快,1,3-DAG的含量顯著增加,且增幅明顯;當(dāng)反應(yīng)3 h時(shí),1,3-DAG 含量約為48.06%;當(dāng)反應(yīng)4 h時(shí),反應(yīng)基本達(dá)到平衡,此時(shí)1,3-DAG含量高達(dá)48.95%;4 h后,雖然1,3-DAG 含量隨反應(yīng)時(shí)間的增加有所增加,但增幅很小。這是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長(zhǎng),需要酶解的玉米毛油不斷減少,酶濃度和酶活性也逐漸降低,從而在4 h后1,3-DAG 含量變化不大。綜合考慮,選擇4 h為酶解反應(yīng)的最佳酶解時(shí)間。

2.1.4水添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響

加入0.3% 固定化脂肪酶、10%甘油,再分別加入 5%、10%、15%、20%、25%、30% 的去離子水,攪拌均質(zhì)后在65 ℃下反應(yīng)4 h,反應(yīng)結(jié)束后取樣,研究水添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響,結(jié)果見圖4。

經(jīng)醫(yī)學(xué)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CT檢測(cè)的檢查效果明顯優(yōu)于B超以及X線片檢測(cè)效果，在CT監(jiān)測(cè)中，單螺旋CT由于其獨(dú)特的圖像重建成像優(yōu)勢(shì)所以檢查效果又明顯優(yōu)于普通CT以及雙螺旋CT的檢查效果。我院秉承著精準(zhǔn)檢測(cè)病癥對(duì)患者健康負(fù)責(zé)的原則采用的單層螺旋CT對(duì)患者進(jìn)行闌尾炎的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者癥狀的準(zhǔn)確診斷和治療，有益于患者的及時(shí)康復(fù)。接下來我院將繼續(xù)深入研究在單螺旋CT的使用中所面臨的新挑戰(zhàn)，為未來更好的治療闌尾炎盡出醫(yī)護(hù)工作人員應(yīng)盡的本分。

由圖4可知,水添加量從5%增加到20%時(shí),1,3-DAG含量隨水添加量的增加而增加,且增幅較大;當(dāng)水添加量為20% 時(shí),1,3-DAG 含量最高;然而當(dāng)水添加量超過20%后,1,3-DAG含量卻開始減少。這是因?yàn)樘砑舆^量的水,會(huì)稀釋酶的濃度,影響酶解反應(yīng)的進(jìn)行,也會(huì)導(dǎo)致油的產(chǎn)量下降,進(jìn)一步導(dǎo)致1,3-DAG含量下降。綜合考慮,水添加量為20%是酶解反應(yīng)的最佳添加量。

2.1.5甘油添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響

加入0.3% 固定化脂肪酶、20%去離子水,再分別加入 6%、8%、10%、12%、14%的甘油,在65 ℃下反應(yīng)4 h,反應(yīng)結(jié)束后取樣,研究甘油添加量對(duì)1,3-甘油二酯含量的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 甘油添加量對(duì)1,3-DAG含量的影響

由圖5可知,當(dāng)甘油添加量為6%時(shí),1,3-DAG 含量最低;當(dāng)甘油添加量從6%時(shí)提高到10%時(shí),1,3-DAG含量逐漸增加且增幅較大;當(dāng)甘油添加量為10%時(shí),1,3-DAG 含量最高;當(dāng)甘油添加量超過10%時(shí),1,3-DAG的含量不再增加,增幅處于相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)。添加過量的甘油,對(duì)酶解反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生促進(jìn)作用,反而會(huì)增加成本。綜合考慮,添加10%的甘油是酶解反應(yīng)的最佳添加量。

綜上,在實(shí)驗(yàn)室小試條件下,得到的固定化脂肪酶酶解玉米毛油的最優(yōu)單因素酶解條件為酶解溫度65 ℃、酶添加量0.3%、水添加量20%、甘油添加量10%以及酶解時(shí)間4 h,1,3-DAG的含量可達(dá)到40%以上。

2.1.6酶解工藝的正交實(shí)驗(yàn)

由于單因素實(shí)驗(yàn)得到的條件并不能代表最優(yōu)工藝條件,故在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,固定甘油添加量10%,以酶解時(shí)間、酶解溫度、水添加量、酶添加量為自變量,1,3-DAG的含量為指標(biāo),進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化酶解的生產(chǎn)工藝參數(shù),具體設(shè)計(jì)及結(jié)果見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

由表1可知,最優(yōu)參數(shù)的組合為A2B2C3D2,在該組合下,對(duì)玉米毛油進(jìn)行酶解,測(cè)得1,3-DAG含量為51.79%。綜合考慮,確定玉米毛油酶解的最優(yōu)工藝參數(shù)為:酶解溫度70 ℃、酶添加量0.3%、水添加量20%、甘油添加量10%以及酶解時(shí)間4 h。

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)酶解條件,將反應(yīng)體系均擴(kuò)大1000倍進(jìn)行中試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),測(cè)得1,3-DAG含量為50.83%,結(jié)果與原實(shí)驗(yàn)基本一致,在中試生產(chǎn)中,酶解效果達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室小試的效果,可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)1,3-DAG。

2.2 分子蒸餾法分離純化的優(yōu)化

2.2.1蒸餾溫度對(duì)分離純化的影響

冷凝溫度、和真空度保持不變,刮膜轉(zhuǎn)速300 r/min、進(jìn)料流速6 mL/min,設(shè)置100 ℃、150 ℃、200 ℃、250 ℃和300 ℃不同的蒸餾溫度,研究蒸餾溫度對(duì)分離純化1,3-DAG的影響,結(jié)果見圖6。

圖6 蒸餾溫度對(duì)分離純化1,3-DAG的影響

由圖6可知,當(dāng)蒸餾溫度從100 ℃提高到200 ℃的過程中,1 ,3-DAG含量隨蒸餾溫度的升高也升高且增幅較大;但當(dāng)蒸餾溫度超過200 ℃以后,1,3-DAG含量開始下降。這是因?yàn)闇囟容^低時(shí),一些輕組分沒有揮發(fā)出來,隨著溫度的逐漸增加,輕組分也逐漸被揮發(fā)出來;當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃時(shí),輕組分全部被蒸餾出來,1,3-DAG 含量隨之增加;當(dāng)溫度超過200 ℃時(shí),一部分1,3-DAG 也會(huì)被蒸餾出來,降低了1,3-DAG的含量。綜合考慮,選擇蒸餾溫度200 ℃作為分子蒸餾分離純化的最優(yōu)蒸餾溫度。

2.2.2進(jìn)料流速對(duì)分離純化的影響

冷凝溫度和真空度保持不變,蒸餾溫度200 ℃,刮膜轉(zhuǎn)速300 r/min,研究2.0 mL/min、4.0 mL/min、6.0 mL/min、8.0 mL/min、10.0 mL/min不同進(jìn)料流速對(duì)分離純化1,3-DAG的影響,結(jié)果見圖7。

圖7 進(jìn)料流速對(duì)分離純化1,3-DAG的影響

如圖7所示,隨著進(jìn)料流速的提高,1,3-DAG含量先增加后下降。當(dāng)進(jìn)料流速在2 mL/min時(shí),1,3-DAG含量較低;當(dāng)提高到6 mL/min時(shí),1,3-DAG含量最高;當(dāng)進(jìn)料流速超過6 mL/min時(shí),1,3-DAG含量開始下降。這是因?yàn)檫M(jìn)料流速較慢時(shí),物料在蒸發(fā)面停留時(shí)間較長(zhǎng),1,3-DAG會(huì)進(jìn)入冷凝面,降低得率且增加耗能;倘若物料進(jìn)料速度過快,進(jìn)料在蒸發(fā)面上停留的時(shí)間較短,1,3-DAG與其他組分分離效果較差,也會(huì)降低1,3-DAG的得率。綜合考慮,確定6 mL/min為分子蒸餾分離純化的最佳進(jìn)料流速。

2.2.3刮膜轉(zhuǎn)速對(duì)分離純化的影響

冷卻水溫度和真空度保持不變,蒸餾溫度200 ℃,進(jìn)料流速6 mL/min,研究100 r/min、200 r/min、300 r/min、400 r/min、500 r/min不同刮膜轉(zhuǎn)速對(duì)分離純化1,3-DAG的影響,結(jié)果見圖8。

圖8 刮膜轉(zhuǎn)速對(duì)分離純化1,3-DAG的影響

由圖8可知,1,3-DAG含量隨著刮膜轉(zhuǎn)速的增加而增加。當(dāng)刮膜轉(zhuǎn)速從100 r/min提高到300 r/min時(shí),1,3-DAG的含量呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì),增幅也較大,并在300 r/min達(dá)到最大值;當(dāng)刮膜轉(zhuǎn)速超過300 r/min后,1,3-DAG 含量開始下降。這是由于當(dāng)刮膜轉(zhuǎn)速較小時(shí),輕組分蒸餾速率較低,不利于輕組分的蒸餾,而當(dāng)刮膜轉(zhuǎn)速較快時(shí),一些物料未經(jīng)蒸發(fā)就被刮膜甩到冷凝面上,降低分離效率,導(dǎo)致1,3-DAG 得率下降。綜合考慮,選擇300 r/min作為分子蒸餾分離純化的最佳刮膜轉(zhuǎn)速。

綜上所述,研究分子蒸餾單因素得到的最佳蒸餾溫度200 ℃、刮板轉(zhuǎn)速 300 r/min、進(jìn)料速率 6 mL/min,得到的1,3-DAG 含量可達(dá)50%以上。

2.2.4分子蒸餾工藝的正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)得到的參數(shù),以蒸餾溫度,刮膜轉(zhuǎn)速,進(jìn)料流速為自變量,1,3-DAG的含量為指標(biāo),設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化分子蒸餾分離純化的生產(chǎn)工藝參數(shù),具體設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。

由表2可知,分子蒸餾最優(yōu)參數(shù)的組合為A2B1C2,測(cè)得1,3-DAG含量為61.03%,考慮其生產(chǎn)條件及成本,確定分子蒸餾工藝的最佳條件為蒸餾溫度200 ℃、刮膜轉(zhuǎn)速 300 r/min、進(jìn)料速率 5.5 mL/min。

2.2.5分子蒸餾法的中試應(yīng)用

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)分離純化參數(shù),將擴(kuò)大1 000倍的反應(yīng)體系所得到的上清液進(jìn)入分子蒸餾中進(jìn)行分離純化的中試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),分離純化后測(cè)得1,3-DAG含量為60.97%,其含量與原實(shí)驗(yàn)基本一致,可用于大規(guī)模分離純化1,3-DAG。

3 結(jié)論

在為了實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)的前提上,本文系統(tǒng)的研究了酶添加量、水添加量、甘油添加量以及酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)玉米油中制備1,3-甘油二酯的影響,以1,3-甘油二酯為指標(biāo)采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化,綜合考慮,確定了酶解的最佳工藝,即添加10%的甘油、20%的水、0.3%的固定化脂肪酶和反應(yīng)溫度70 ℃條件下,攪拌反應(yīng)4 h,可以高效制備1,3-甘油二酯,并從實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)到反應(yīng)釜中進(jìn)行中試,測(cè)得1,3-DAG含量可達(dá)50%以上。同時(shí)研究了二級(jí)分子蒸餾過程中,分 子蒸餾溫度、進(jìn)料流速和刮膜轉(zhuǎn)速對(duì)分離純化的影響,采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)分子蒸餾工藝的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,綜合考慮,確定了最適的分離純化條件,在冷凝溫度25 ℃,真空度0.1 MPa,蒸餾溫度200 ℃,刮膜轉(zhuǎn)速300 r/min和進(jìn)料速率5.5 mL/min條件下,分離純化得到的1,3-甘油二酯效果最好。本研究在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮工廠化生產(chǎn)的實(shí)際情況,確定了適合于工廠化生產(chǎn)的條件,為實(shí)現(xiàn)玉米油中高含量甘油二酯的生產(chǎn)做好了基礎(chǔ)。