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团队研究生艾洪增在食品类核心期刊Food Chemistry上发表研究成果

发布时间:2023-04-04 来源:广东省油料生物炼制与营养安全国际联合研究中心

  暨南大学理工学院汪勇教授课题组的硕士研究生艾洪增在Food Chemistry期刊(中科院JCR 1区(2022升级版),影响因子9.23)发表了题为“Structured lipids produced from palm-olein oil by interesterification: A controllable lipase-catalyzed approach in a solvent-free system的研究论文,由张震副教授和汪勇教授指导并为通讯作者。



研究背景:

在油脂诸多改性手段中,酶法酯交换改性反应条件更加温和,副产物少,绿色安全,是应用潜力最大的一种改性手段,可用于生产各种结构脂质。甘油三酯(TAG)分子中的位置异构会影响油脂的理化特性、消化程度,其中sn-2位棕榈酸结构脂可以更高效的被吸收。棕榈液油(POL)是一种富含棕榈酸和油酸的大宗油脂,但其饱和棕榈酸多分布在sn-1(3)位,本研究采用POL作为研究对象,通过sn-1,3位特异性脂肪酶Lipozyme TL IM ®催化酯交换,改变反应条件,定向促进棕榈酰的酰基迁移,提高sn-2位饱和脂肪酸含量,获得不同酰基迁移率(AMD)的改性POL,研究AMD与酯交换改性POL理化特性的关系。


研究方法:

本研究使用气相色谱、高效液相色谱串联质谱、碳谱核磁等手段,对改性POL的脂肪酰基排布,甘油酯组成变化,以及AAB型甘油酯的同分异构体含量等进行表征,通过差示扫描量热仪(DSC)、脉冲核磁(p-NMR)、质构仪(TPA)、X射线衍射(XRD)、偏光显微镜(PLM)等仪器设备研究改性后理化性质差异。


研究结果:

在连续化固定床反应体系下,以POL为原料,采用sn-1,3位特异性脂肪酶Lipozyme TL IM ®进行酶促酯交换改性反应,通过改变反应流速(调节反应时间)和反应温度参数,定向改变酯交换改性程度,获得具有不同酰基迁移程度(AMD)的改性POL。使用气相色谱、高效液相色谱串联质谱、碳谱核磁等手段,对改性POL的脂肪酰基排布,甘油酯组成变化,以及AAB型甘油酯的同分异构体含量等进行表征,研究发现,延长反应时间和提高反应温度会改变脂肪酶的催化特异性,加速酰基迁移的发生,进而促进sn-2位饱和棕榈酸含量的增长(主要与sn-POOsn-POP酰基迁移相关)。



通过甘油酯组成变化规律发现,改性后,三棕榈酸甘油酯(PPP)含量随着酰基迁移率的提高而提高,导致了改性POL结晶速率的加快,同时低熔点组分含量的提高,使得改性POL硬度相较POL有所下降。通过DSCp-NMR对其热力学特性和固体脂肪含量进行分析,结果显示,改性POL出现新的熔融峰(20-40℃范围内),中高温区域固体脂肪含量(SFC)提高,通过Xrd分析油脂在4℃储藏期间的同质多晶变化,发现高酰基迁移率的改性POLH-AMD)以β'为主的晶型逐渐向β晶型转变,晶体网络强度也变得愈加稳定。



研究结论:

POL sn-POP sn -POO在酶促酯交换过程后酰基迁移成sn -PPO sn -OPO,与此同时PPP含量增加,导致成核诱导时间缩短,结晶速率加快,塑性区(SFC)变宽。酰基迁移还加速了储存期间β'形式向β形式的转变,导致改性POL的后硬化。此外,异构体(例如,sn -POP 酰基迁移为sn -PPO)也有助于 POL 理化性质的变化。


原文文献:

Ai, H. Z.; Lee, Y. Y.; Xie, X. D.; Tan, C. P.; Lai, Q. M.; Li, A. J; Wang, Y.; Zhang, Z. Structured lipids produced from palm-olein oil by interesterification: A controllable lipase-catalyzed approach in a solvent-free system. Food Chemistry 412 (2023): 135558.


   本研究工作得到国家自然科学基金资助项目(3227234132001734),广东省科技部资助项目(2022B02020201000032020A15151111532020B0202260102016YT03H132)的支持


作者简介:

艾洪增,男,暨南大学在读硕士毕业生,专业为食品科学与工程。研究方向为油脂生物炼制与营养,在上述方向共发表SCI论文一篇。研究兴趣包括酶法酯交换改性油脂的制备与结构分析、理化特性表征、体外模拟消化以及动物体内实验,熟练掌握固定床酶法酯交换改性油脂制备,脂质分析检测技术气相色谱、高效液相色谱串联质谱、核磁共振分析等。


张震,博士/副教授,CSCD 期刊《中国油脂》青年编委,长期从事食品科学,特别是油脂改性与塑性脂肪的应用基础研究,同时具有两年的食品专用油脂生产企业(嘉里特种油脂(上海)有限公司)研发工作经历。在 Critical Reviews in Food Science and NutritionJournal of Agricultural and Food ChemistryFood Chemistry Industrial Crops and Products 等期刊以第一/通讯作者发表 SCI 论文 21 篇。以第一/通讯作者在《中国油脂》和《中国粮油学报》等中文核心期刊发表论文 6 篇。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;申请发明专利 15(第一发明人 5 ),授权4;主持国家自然科学基金面上项目 1 项,国家自然科学基金青年项目 1 项,广东省基础与应用基础研究项目 1 项,中国博士后科学基金面上项目资助 1 项,承担校企横向课题7;起草(排名第二)团体标准 2 ;参编或主编出版包括《食品脂类学》 (ISBN978-7-03-069079-1)“十四五”普通高等教育本科规划教材在内的编著2部。