米黑根毛霉脂肪酶的固定化及在菜籽油脱酸中的应用

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与传统物理脱酸、化学脱酸及混合油脱酸相比,植物油采用酶法酯化脱酸具有污染小、节能减排及脱酸彻底等优点。但脂肪酶直接用于植物油脱酸工艺中,难以实现酶的重复使用,导致油脂加工成本增加。通过将脂肪酶固定在载体上,可提高脂肪酶的稳定性,同时帮助实现脂肪酶的回收再利用。制备具有较高酶活力和稳定性的固定化脂肪酶对实现酶法酯化脱酸在油脂工业生产中的应用至关重要。本论文选择海藻酸钠、羧甲基纤维素钠(CMC)作为米黑根毛霉脂肪酶(Rhizomucor miehei Lipase,RML)的固定化载体,探究了固定化酶的制备工艺条件和酶学性质,并将制备的固定化酶应用于菜籽油脱酸中,同时研究了经过酯化脱酸处理后的菜籽油中生育酚、多酚和植物甾醇等有益微量成分的变化。具体研究内容和结果如下:(1)以海藻酸钠与CMC为载体,戊二醛为交联剂,采用复配包埋-交联法制备固定化脂肪酶RML,通过单因素和正交试验优化固定化工艺条件。结果表明:最佳固定化工艺条件为酶液浓度80μL/m L、海藻酸钠浓度2.5%、CMC浓度1.5%、氯化钙浓度5%、以浓度为0.03%的戊二醛交联固定化30 min,制备得到的固定化脂肪酶活力为245.58 U/g,酶活回收率为35.93%。(2)测定固定化脂肪酶RML的最佳反应温度和最佳反应p H,并研究固定化脂肪酶RML的温度稳定性、p H稳定性、操作稳定性和存储稳定性等酶学性质。结果表明:固定化脂肪酶RML的最适反应温度为40°C,最适反应p H为8.5。固定化脂肪酶RML具有优于游离脂肪酶RML的热稳定性和p H稳定性。戊二醛交联后的固定化脂肪酶RML具有较好的操作稳定性和存储稳定性,重复使用7次后残余酶活力为最初的57.39%,在4°C环境下存放7周后酶活力为最初61.89%。(3)将制备的固定化脂肪酶RML应用于菜籽油脱酸中,优化脱酸反应的条件,并研究了脱酸后菜籽油中生育酚、多酚和植物甾醇的含量。结果表明:以甘油为酰基受体,分三次添加,各反应因素的最佳反应条件为FFA与甘油的摩尔比1:3、固定化脂肪酶RML添加量5%、反应温度40°C、反应时间8 h。在最佳反应条件下,菜籽毛油酸价从3.19 KOH/(mg/g)降至0.17 KOH/(mg/g),脱酸效率为94.67%,达到一级食用油标准。经过酶法脱酸后,菜籽脱酸油中的生育酚、植物甾醇和多酚含量分别为489.36mg/kg、4677.26 mg/kg和60.71 mg GAE/kg油,损失率分别为8.12%、9.77%和18.65%。与碱炼脱酸相比,碱炼脱酸处理后菜籽脱酸油中生育酚、植物甾醇和多酚的损失率分别为酶法脱酸损失率的3倍、4倍和3倍,表明酶法脱酸对保留菜籽油中有益微量成分具有积极影响。
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