暨南大学理工学院汪勇教授课题组张震副研究员在LWT-Food Science and Technology期刊（中科院JCR 1区，影响因子5.93）发表了一篇连续固定床反应器中棕榈液油的酶促酯交换过程工艺参数对脂肪和固定化脂肪酶性质的影响的文章。文章发表题目为 “Enzymatic interesterification of palm olein in a continuous packed bed reactor: Effect of process parameters on the properties of fats and immobilized Thermomyces lanuginosus lipase”，由汪勇教授指导并为通讯作者。

研究背景：

对于大多数食用油来说，天然的三酰基甘油结构由于不能为产品提供理想的特性而限制了其应用。因此，可以通过酯交换反应改变三酰基甘油的性质，从而扩大其应用范围。酯交换反应可以改变三酰基甘油的分子结构，从而使其熔点、结晶特性、质构、热性质以及产品的氧化稳定性发生改变。酶促酯交换反应具有反应效率高、反应灵活、副产物少、特异性强等优点。利用固定床反应器(PBR)进行固定化脂肪酶催化酯交换反应，不仅保留了酶促反应的优点，还可以防止机械搅拌对固定化脂肪酶的破坏，提高反应效率，简化操作程序，实现连续化生产。

Sn-1,3特异性脂肪酶催化的酯交换反应生成的脂质通常具有独特的性质。但是在极端条件下，会促进酰基迁移的发生，产生部分随机化的酯交换产物，改性产品的理化和营养特性会受到影响。因此，研究sn-1,3特异性脂肪酶催化反应中酰基迁移的机理和途径是生产可控酯交换脂质的关键。目前对评估工艺参数对固定床反应系统中酰基迁移度、操作稳定性以及酯交换脂肪和脂肪酶性质变化的影响缺乏全面的研究。

研究方法：

首先以棕榈液油为原料，通过控制不同的反应温度和反应流速在固定床反应器中进行酶法催化酯交换反应，研究温度和流速对酰基迁移率和生产效率的影响。之后测定不同条件下棕榈液油中的脂肪酸组成、甘油酯组成和酰基迁移率，并通过测定棕榈液油的固体脂肪含量和结晶速率研究了油脂性质的改变。最后通过测定固定化脂肪酶的水分含量、蛋白含量和结构等研究了固定化酶的稳定性。

研究结果：

酰基迁移随酯交换反应温度和流速的变化而变化。在较高的流速下，sn-2饱和脂肪酸的含量保持不变，即抑制酰基迁移；而随着反应温度的升高和流速的降低，sn-2饱和脂肪酸的含量增加，说明促进了酰基迁移的发生。反应参数对酯交换脂质的固体脂肪含量和结晶速率也有显著影响。随着反应时间的延长，脂肪酶的催化活性从236 U降至65 U，并且酶蛋白的二级结构发生了显著变化，反应100小时后，α-螺旋结构减少（从23.37%降至16.82%），而β-折叠增加（28.10%增加至39.59%）。通过测定发现酶蛋白的荧光强度增加，反映了脂肪酶蛋白质三级结构也发生了改变。

研究结论：

在连续固定床反应器中催化棕榈液油发生酯交换反应，发现反应温度和流速对酰基迁移率以及酯交换棕榈液油的特性有显著影响。高温和低流速可以促进酰基迁移，并且油脂中高熔点的三饱和脂肪酸甘油三酯含量降低。随着脂肪酶催化反应时间的延长，脂肪酶活力降低，本研究表明其与脂肪酶水分含量降低，酶蛋白二级和三级结构发生改变有关。

研究工作受到国家自然科学基金32001734、广东省自然科学基金2020A151111153、2020B020226010和2016YT03H132的资助。

原文文献：Zhang Z, Lee W J, Sun X, et al. Enzymatic interesterification of palm olein in a continuous packed bed reactor: Effect of process parameters on the properties of fats and immobilized Thermomyces lanuginosus lipase[J]. LWT, 2022: 113459.

作者简介：

张震，博士，暨南大学理工学院副研究员，长期从事食品科学，特别是油脂生物炼制与功能脂质方向研究，2014年硕士毕业于暨南大学食品科学专业，期间赴Iowa State University联合培养，2013年获得硕士研究生国家奖学金；2014-2016年，在嘉里特种油脂（上海）有限公司担任油脂工艺研发工程师；2019年在华南理工大学获得食品科学与工程博士学位，2018年获得博士研究生国家奖学金；2019-2021年在暨南大学从事博士后科学研究，积累了丰富的科研与实践工作经验。在化学和脂肪酶法催化油脂改性制备结构脂及理化特性表征方面做了较为系统的研究，建立了基于甘油三酯组成的棕榈油化学酯交换产物理化特性调控技术，创新了更加准确的酯交换评价方法，为酶法酯交换的工业化应用奠定了理论基础。以第一作者发表论文26篇（中科院一区Top期刊12篇）。主持国家自然科学基金青年项目1项，广东省自然科学基金项目1项，中国博士后科学基金面上项目1项，承担校企横向开发项目6项。申请发明专利14件（第一发明人4件），授权3件。参编“十四五”普通高等院校本科规划教材1部；起草（排名第二）团体标准2项，获得中国粮油学会油脂分会第二届“瑞元杯”油脂科技青年论坛一等奖，2021年入选《中国油脂》杂志第七届青年编委。