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科研资讯 | 暨南大学汪勇团队 | 酶法合成高纯度中链甘油二酯及其性质表征和应用

已有 1052 次阅读 2021-10-22 16:25 |个人分类:科研资讯|系统分类:论文交流


来源:广东高校油脂生物炼制工程技术研究中心

科研资讯 - Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

暨南大学理工学院汪勇教授课题组研究生陈佳子和Lee Wan Jun博士后在 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology【IF:5.890】发表了一篇关于酶法合成高纯度中链甘油二酯,及其性质表征和应用研究的文章,由汪勇教授指导并为通讯作者。

  • 研 究 背 景

甘油二酯(DAG)独特的分子结构赋予其乳化、润滑、抗静电等特性,同时还具有营养、安全、人体相容性高、加工性好等优点,是一类多功能的食品添加剂。

研究证实,由中链脂肪酸(MCFA)合成的中链甘油二酯具有丰富的生理功能,包括减少体内脂肪积累,快速供应能量,提高葡萄糖耐量和胰岛素敏感性等。

有研究证明,长期服用富含中链脂肪酸甘油二酯(MCE-DAG)油可以减少小鼠体重以及体脂,若将富含中链脂肪酸的甘油二酯油作为功能酯类,能在肥胖的管理以及脂质代谢改善中发挥重大作用,拥有巨大市场潜力及开发应用前景。

但是传统的化学催化制备方法,成本高;副产物多,分离提纯困难;且高温对脂肪酸易造成破坏,影响产品质量,导致MCE-DAG 的制备困难,研究成果稀缺。

而酶法催化具有反应条件温和,产品品质高,低能耗,环保,催化效率高且副产物少,降低后续处理成本等优点。

因此,若要进一步制备MCE-DAG ,需要找到一种合适的酶进行催化制备。南极假丝酵母脂肪酶 b(Candida antarctica Lipase B,CALB)是目前在学术界、工业界应用最广泛最稳定的脂肪酶之一,具有醇立体选择性高、有机相稳定性好、催化效率高、底物谱广等突出优点,而Novozym 435酶是来自于CALB 的固定化脂肪酶,其由经过基因改性的米曲酶,微生物进行深沉发酵并吸附在大孔丙烯酸树脂上而形成,是高效的制备甘油二酯的催化剂。

本实验以中链脂肪酸及甘油为底物,Novozym 435酶为催化剂,通过鼓泡反应器,实现高纯度MCE-DAG的环保且无溶剂生产。并对其进行了性质表征及应用研究。

  • 研 究 方 法

本研究采用Novozyme 435 酶催化高纯度辛酸、癸酸和甘油通过酯化反应合成粗DAG, 再通过分子蒸馏工艺对粗产物进一步纯化,除去游离脂肪酸(FFA)和和单甘脂(MAG),提高DAG纯度,最后通过薄层色谱分析和硅胶柱层析法进一步纯化产物,得到高纯度MCE-DAG。系统考察MCE-DAG的结晶性质及在乳液中的性能,为其进一步将MCE-DAG应用在食品功能性油脂中提供科学依据。

图 利用鼓泡反应器酶法催化制备MCE-DAG并进行产物分析


  • 研 究 结 果

通过研究,确立了一种利用Novozyme 435 酶催化制备高纯度MCE-DAG的方法,得到纯度为99%的MCE-DAG。研究发现在热力学方面:99% C8 DAG结晶点和熔点低于99% C10 DAG;在晶型方面:高纯度C8 DAG的晶体颗粒细小均匀,而高纯的C10 DAG微观结构呈较大的絮状晶体;在应用性能方面:通过混合20%的水,80%的菜籽油,氢化大豆油(HSF),高纯辛/癸酸DAG(占油相5%),制备得到脂肪结晶油包水乳状液,其中高纯度MCE-DAG具有介导HSF在油水界面结晶的功能,从而起到稳定乳状液的作用。

  • 研 究 结 论

此项研究建立了一种酶法催化制备高纯度MCE-DAG的生产体系,是一种潜在的操作性高,安全风险低的酶催化制备方法。在性质表征研究方面,得到了MCE-DAG在热力学性质及结晶性质方面的基础数据,丰富了MCE-DAG的基础研究。探究了高纯度MCE-DAG在稳定乳液方面的应用性能,挖掘了高纯度MCE-DAG的应用潜力,提供了更广阔的应用思路。


  • 基金信息

研究工作受到中国国家自然科学基金,广州市珠江科技开发项目与广州市科技局的支持。


Frontiers 总部位于瑞士,是全球领先的开放获取(Open Access)出版商,致力于使科学在全球范围内更加开放。欲了解更多详情,欢迎访问 Frontiers 官方网站:www.frontiersin.org.



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1 杨卫东

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