CN108913725A - 一种提高结构脂质opo得率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高结构脂质OPO得率的方法,以三棕榈酸甘油酯和油酸为原料,加入磁性碳纳米管固定化脂肪酶,将原料混合后进行电子束辐照预处理,而后通过分子蒸馏纯化得到结构脂质OPO。本发明通过将磁性纳米管固定化脂肪酶,提高了脂肪酶的重复利用性并且采用电子束辐照预处理,显著提高了结构脂质OPO的得率。
Description
技术领域
本发明属于油脂加工领域,主要涉及一种提高结构脂质OPO得率的方法。
背景技术
1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油酯即结构脂质OPO是一种结构化脂肪,可以作为人乳脂肪替代物,一般是通过酶法酯交换技术制备,其中70%的棕榈酸连在sn-2位上,而不饱和脂肪酸主要连接在sn-1和sn-3位上。研究表明,脂肪在体内被脂肪酶水解通常发生在sn-1,sn-3位上,结构脂质OPO水解后,不饱和脂肪酸可以直接被小肠吸收消化进入到血液,而sn-2位的棕榈酸也很容易被肠道吸收,但是结构脂质OPO在制备过程中,由于熔点低,热稳定性差,得率很低,一般为30%左右。
固定化酶技术一般是指通过物理、化学或者二者相结合处理的方法,使原来的水溶性的酶与具有某种特性的载体相结合或被载体包埋,并能保持甚至优化酶特有的催化功能。相对于游离酶,其优点在于:1)经过固定化处理的酶,稳定性有较大提高。对温度、pH等的耐受性提高,对酶抑制剂的敏感性降低,有的酶甚至可以抗蛋白酶的降解,便于储存和操作。2) 很多固定化的酶在反应完成后可经过简单的过滤、离心或者磁分离进行回收,并且酶活力降低较少,提高了酶的重复利用率,降低了生产成本。3)固定化酶可以装成酶柱适合放大化、连续化和自动化生产,催化过程可控制,简化了处理过程,由于提高了酶的利用率而达到降低生产成本以及保护环境的目的。
电子束辐照技术是一种新型食品加工技术,一般用于杀菌杀虫,防止微生物的侵染而造成果蔬的腐烂,维持果蔬的感官品质;控制致病微生物、虫害,降低它们的呼吸强度,降低营养成分消耗的速度,延长货架期;现在有研究证明其可以提高食品的品质。
目前,一般是通过控制反应参数,如反应底物的摩尔比例、反应温度、反应时间、脂肪酶的种类和添加量等提高结构脂质OPO得率。Wei等人通过响应面的方法优化了结构脂质OPO的反应条件,得到最佳的工艺参数:底物摩尔比为1:6,反应时间4h,反应温度60℃,将结构脂质OPO的得率提高到40.23%;Liu等人研究了超声预处理对结构脂质OPO产率的影响,发现超声波预处理后1h,OPO含量可提高到35.9%,在最佳工艺条件下,4h内OPO 产率可达51.8%。
本发明通过运用磁性纳米管固定化酶,提高了脂肪酶的稳定性和重复利用率,而电子辐照技术则能够有效提高结构脂质OPO的得率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足,提供一种提高结构脂质OPO得率的方法,显著提高结构脂质OPO的产率,实现OPO的有效利用。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的:
一种提高结构脂质OPO得率的方法,该制备方法包括以下步骤:(1)取底物摩尔比为 1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶于10mL圆底烧瓶中混合,置于80℃水浴加热30min;(2)将烧瓶进行电子束辐照预处理,电子束剂量为10-40Gy,处理时间为 1-5h;而后,将其置于50℃的水浴循环系统中,200r/min磁力搅拌6h,制备1,3-二油酸-2- 棕榈酸甘油酯即结构脂质OPO,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4 MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO;
所述的磁性碳纳米管固定酶的方法,具体步骤如下:
(1)磁性碳纳米管的纯化:取质量比为1:100的多壁碳纳米管和浓硝酸溶液于60℃磁力加热搅拌回流24小时,纯化后冷却至室温;(2)磁性碳纳米管的氧化:取质量比为1:60的纯化多壁碳纳米管与浓H2SO4和HNO3混合物(浓度为3:1(v/v)),40℃下超声处理3h后完成氧化;(3)磁性碳纳米管的磁化:取质量比为1:500:15的氧化后的多壁碳纳米管、磁性Fe2O3纳米粒子和丙酮搅拌混合10min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中;(4)脂肪酶的固定化:在磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入质量比为1:20的磁化后的多壁碳纳米管和脂肪酶,在30℃下搅拌8h后磁力分离,洗涤后冻干保存于4℃的条件下;
所述的电子束辐照,所述的优选参数为:电子束剂量为20Gy,反应时间为2h。
本发明通过运用磁性纳米管固定化酶,提高了脂肪酶的稳定性和重复利用率,减少了成本,降低了能耗;而电子辐照技术则能够有效提高结构脂质OPO的得率。
有益效果
1.本发明运用磁性纳米管固定化酶,提高了脂肪酶的稳定性和重复利用率,减少了成本,降低了能耗,有利于保护环境。
2.本发明采用电子辐照技术,其原理是通过高压脉冲作用对化合物的结构进行改变,提高了酯交换的速度,进而有效提高结构脂质OPO的得率。
附图说明
附图1是本发明制备结构脂质OPO的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述:
一种提高结构脂质OPO得率的方法,该制备方法包括以下步骤:(1)取底物摩尔比为 1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶于10mL圆底烧瓶中混合,置于80℃水浴加热30min;(2)将烧瓶进行电子束辐照预处理,电子束剂量为10-40Gy,处理时间为 1-5h;而后,将其置于50℃的水浴循环系统中,200r/min磁力搅拌6h,制备1,3-二油酸-2- 棕榈酸甘油酯即结构脂质OPO,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4 MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO;
所述的磁性碳纳米管固定酶的方法,具体步骤如下:
(1)磁性碳纳米管的纯化:取质量比为1:100的多壁碳纳米管和浓硝酸溶液于60℃磁力加热搅拌回流24小时,纯化后冷却至室温;(2)磁性碳纳米管的氧化:取质量比为1:60的纯化多壁碳纳米管与浓H2SO4和HNO3混合物(浓度为3:1(v/v)),40℃下超声处理3h后完成氧化;(3)磁性碳纳米管的磁化:取质量比为1:500:15的氧化后的多壁碳纳米管、磁性Fe2O3纳米粒子和丙酮搅拌混合10min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中;(4)脂肪酶的固定化:在磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入质量比为1:20的磁化后的多壁碳纳米管和脂肪酶,在30℃下搅拌8h后磁力分离,洗涤后冻干保存于4℃的条件下;
所述的电子束辐照,所述的优选参数为:电子束剂量为20Gy,反应时间为2h。
实施例1:(1)磁性碳纳米管的纯化:取1g多壁碳纳米管,分散在100mL含的5.6M浓硝酸的水溶液中,磁力加热搅拌60℃回流24小时,冷却至室温,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的氧化:取1g纯化后多壁碳纳米管,分散在60ml(v/v),浓度为3:1(v/v)的浓H2SO4和HNO3的混合物中,温度控制在40℃,超声处理3h,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的磁化:取氧化后的多壁碳纳米管1g、磁性Fe2O3纳米粒子500mg和丙酮15mL经过10min的搅拌混合后,静置5min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中,离心,除去上清液,将沉淀在80℃下真空干燥12h;脂肪酶的固定化:在200mL磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入1g磁化的多壁碳纳米管和100mL浓度为6mg/mL脂肪酶,在30℃下连续搅拌8h,将多壁碳纳米管从脂肪酶溶液中磁力分离,分别用缓冲液和丙酮洗涤,经冻干保存于4℃;(2) 取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(3)将烧瓶经过电子束辐照进行预处理,电子束剂量为20Gy,反应时间为2h; (4)将其放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
实施例2:(1)磁性碳纳米管的纯化:取1g多壁碳纳米管,分散在100mL含的5.6M浓硝酸的水溶液中,磁力加热搅拌60℃回流24小时,冷却至室温,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的氧化:取1g纯化后多壁碳纳米管,分散在60ml(v/v),浓度为3:1(v/v)的浓H2SO4和HNO3的混合物中,温度控制在40℃,超声处理3h,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的磁化:取氧化后的多壁碳纳米管1g、磁性Fe2O3纳米粒子500mg和丙酮15mL经过10min的搅拌混合后,静置5min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中,离心,除去上清液,将沉淀在80℃下真空干燥12h;脂肪酶的固定化:在200mL磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入1g多壁碳纳米管和100mL浓度为6mg/mL脂肪酶,在30℃下连续搅拌8h,将多壁碳纳米管从脂肪酶溶液中磁力分离,分别用缓冲液和丙酮洗涤,经冻干保存于4℃;(2)取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(3)将烧瓶经过电子束辐照进行预处理,电子束剂量为10Gy,反应时间为1h;(4)将其放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
实施例3:(1)磁性碳纳米管的纯化:取1g多壁碳纳米管,分散在100mL含的5.6M浓硝酸的水溶液中,磁力加热搅拌60℃回流24小时,冷却至室温,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的氧化:取1g纯化后多壁碳纳米管,分散在60ml(v/v),浓度为3:1(v/v)的浓H2SO4和HNO3的混合物中,温度控制在40℃,超声处理3h,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的磁化:取氧化后的多壁碳纳米管1g、磁性Fe2O3纳米粒子500mg和丙酮15mL经过10min的搅拌混合后,静置5min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中,离心,除去上清液,将沉淀在80℃下真空干燥12h;脂肪酶的固定化:在200mL磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入1g磁化的多壁碳纳米管和100mL浓度为6mg/mL脂肪酶,在30℃下连续搅拌8h,将多壁碳纳米管从脂肪酶溶液中磁力分离,分别用缓冲液和丙酮洗涤,经冻干保存于4℃;(2) 取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(3)将烧瓶经过电子束辐照进行预处理,电子束剂量为40Gy,反应时间为5h; (4)将其放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
实施例4:(1)取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的脂肪酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(2)将烧瓶放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
实施例5:(1)取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的脂肪酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(2)将烧瓶经过电子束辐照进行预处理,电子束剂量为20Gy,反应时间为2h; (3)将其放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
实施例6:(1)磁性碳纳米管的纯化:取1g多壁碳纳米管,分散在100mL含的5.6M浓硝酸的水溶液中,磁力加热搅拌60℃回流24小时,冷却至室温,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的氧化:取1g纯化后多壁碳纳米管,分散在60ml(v/v),浓度为3:1(v/v)的浓H2SO4和HNO3的混合物中,温度控制在40℃,超声处理3h,在10000r/min,10min的条件下离心,除去上清液,将沉淀用去离子水洗至中性后在80℃真空干燥12h;磁性碳纳米管的磁化:取氧化后的多壁碳纳米管1g、磁性Fe2O3纳米粒子500mg和丙酮15mL经过10min的搅拌混合后,静置5min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中,离心,除去上清液,将沉淀在80℃下真空干燥12h;脂肪酶的固定化:在200mL磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入1g多壁碳纳米管和100mL浓度为6mg/mL脂肪酶,在30℃下连续搅拌8h,将多壁碳纳米管从脂肪酶溶液中磁力分离,分别用缓冲液和丙酮洗涤,经冻干保存于4℃;(2)取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶,于10mL圆底烧瓶中混合;(3)将烧瓶放入温度50℃的水浴循环系统中,在200r/min的磁力搅拌下进行反应,反应时间为6h,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为 3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
表1为各实施例固定化酶的活力和结构脂质OPO的产率
测定指标:
脂肪酶的活力:按照GB-T 23535-2009的方法测定了重复利用10次后的脂肪酶的活力。
结构脂质OPO的产率:高效液相色谱法测定了OPO含量。
表1各实施例固定化酶的活力和结构脂质OPO的产率
由表1可知,磁性纳米管固定化脂肪酶后,重复使用10次,脂肪酶仍然保持较高的活力 (58.43-83.32U/mL),促进了反应的进行,明显提高结构脂质OPO的产率。在最优的参数下,结构脂质OPO的产率达到61.25%,比普通的酯交换法提高31.13%,显著提高了结构脂质OPO 的得率。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术的人,在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做各种改动和修饰,因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (3)
1.一种提高结构脂质OPO得率的方法,该制备方法包括以下步骤:(1)取底物摩尔比为1:5的三棕榈酸甘油酯和油酸、6%的磁性纳米管固定化酶于10mL圆底烧瓶中混合,置于80℃水浴加热30min;(2)将烧瓶进行电子束辐照预处理,电子束剂量为10-40Gy,处理时间为1-5h;而后,将其置于50℃的水浴循环系统中,200r/min磁力搅拌6h,制备1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油酯即结构脂质OPO,过滤后进一步通过分子蒸馏的方式分离纯化,真空度为0.4MPa,进料速率为3mL/min,加热温度为170℃,刮板转速为250r/min,得到纯化后的结构脂质OPO。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于磁性碳纳米管固定化酶的方法,具体步骤如下:
(1)磁性碳纳米管的纯化:取质量比为1:100的多壁碳纳米管和浓硝酸溶液于60℃磁力加热搅拌回流24小时,纯化后冷却至室温;(2)磁性碳纳米管的氧化:取质量比为1:60的纯化多壁碳纳米管与浓H2SO4和HNO3混合物(浓度为3:1(v/v)),40℃下超声处理3h后完成氧化;(3)磁性碳纳米管的磁化:取质量比为1:500:15的氧化后的多壁碳纳米管、磁性Fe2O3纳米粒子和丙酮搅拌混合10min,使得磁性Fe2O3纳米粒子均匀分散在多壁碳纳米管中;(4)脂肪酶的固定化:在磷酸盐缓冲液(0.1M,pH7.0)中,加入质量比为1:20的磁化后的多壁碳纳米管和脂肪酶,在30℃下搅拌8h后磁力分离,洗涤后冻干保存于4℃的条件下。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于电子束辐照预处理,所述的优选参数为:电子束剂量为20Gy,处理时间为2h。
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