（食品科学专业论文）蔗糖菜籽油脂肪酸多酯制备工艺的研究.pdf

蔗糖菜籽油脂肪酸多酯的合成工艺的研究 摘要 油脂是食品中的三大营养素之一，它不但赋予食品良好的风味与组织 状态、柔滑细腻的口感，给予消费者饱腹感和高的满意度，还能供给人体 所需的必须脂肪酸和前列腺的前体，也可作为油溶性维生素和药物的载体。 但随着人们生活水平的提高，脂肪的过量摄入已引起消费者多种疾病，如 肥胖病、高血脂、心脏病、动脉硬化、糖尿病、胆石病、痛风病等，严重 的危害了消费者的健康。 蔗糖脂肪酸多酯又称蔗糖聚酯( o l e s t r a ) ，是二酯或三酯以上的蔗糖酯， 确切的说，蔗糖的8 个羟基有6 个以上发生酯化时( 即酯化度为6 8 ) ， 才被称为蔗糖脂肪酸多酯。它是蔗糖与c 8 c ：食用脂肪酸发生酯化的酯化 物，在代谢中不易被分解，不会被小肠吸收。所以，不产生热量能达到减 脂的目的，同时也满足了消费者对于油脂的一切口感要求，起到食而不见 油的效果，避免了诸多疾病的产生。更重要的是它可以被土壤及排放废水 中的微生物降解，因而不会污染环境。 蔗糖脂肪酸多酯不仅属于减肥油脂，而且在其他领域应用也非常广泛， 在食品工业中可用作乳化剂、发泡剂、粘度调节剂、润滑光泽剂、抗老化 剂、润湿与分散剂、抗菌剂；在日化工业中作洗净剂、化妆品；在医药工 业中作增溶剂、分散剂、渗透剂、乳化剂、包覆剂、崩解剂等。近年来蔗 糖酯作为生理活性物质，在抗癌、增强免疫力和抗菌性方面的研究已引起 科学界的广泛注目。另外，蔗糖酯在农药、饲料等领域的开发也大显身手。 总之，蔗糖酯的用途随着人们对它的研究报道的越来越多。 目前美国、英国、日本、法国、意大利等国均有生产。中国现刚处于 起步阶段，远远不能满足未来市场的发展需要。 另外，制备蔗糖多酯所用的原料蔗糖和脂肪酸两种资源国内十分丰富， 尤其是国内蔗糖严重供过于求，亟待开发下游产品。而且一般的研究所用 油脂有猪油、牛油、棉籽油等，而本试验所用的油脂为菜籽油，它是唯一 能在世界各地栽培的高油分油料，主要生产国有中国、加拿大、欧共体国 家、印度等，约占世界总量的9 2 以上，就中国而言，年产量达到1 0 0 0 万 吨，居世界首位，所以蔗糖菜籽油脂肪酸多酯的研究很有发展前景。 目前为止，蔗糖脂肪酸多酯的合成方法主要有酰氯酯化法、直接脱水 法、酯交换法等，但是这些方法都有其不足之处，而本试验新研究方法一 一酯交换法，与以前的过程不一样，避免了以往方法的不足。其主要过程 是先在酯合成的基础上合成蔗糖八乙酸酯和菜籽油脂肪酸甲酯，然后将这 两种酯在催化剂作用下，进行酯交换反应，得出产品蔗糖菜籽油脂肪酸多 酯。就本试验而言，酯交换的工艺路线、反应条件及其影响因素，还有整 个试验中三种酯的分离纯化试验都控制的很成功。不过由于试验室条件及 其他一些客观原因，反应得率有待进一步提高。 本试验为了使蔗糖菜籽油脂肪酸多酯的合成以最低成本出现，从最初 的环节着手，对菜籽油精炼即脱胶，脱酸，脱色等工序进行了小样试验， 其效果相对较理想，但由于一些仪器设备及其他一些客观条件的影响，其 精炼效果与工业化效果有一定差距。 本试验确立了蔗糖八乙酸酯的合成工艺及其参数：在2 的无水醋酸钠 的催化作用下，蔗糖与乙酸酐反应配料比为1 ：1 0 5 ，在温度为1 3 5 下反应 6 5 m i n 时，反应效果较好，并且产率可高达8 4 4 。 本试验确立了蔗糖八乙酸酯的分离工艺：在对蔗糖八乙酸酯的粗品进 行分离时，首先将反应好的混合液倒入圆底烧瓶在真空下旋转蒸发，将其 未反应完的乙酸酐，乙酸蒸出，然后用温水进行多次洗涤，洗涤刚开始时 可利用气味( 乙酸味) 判断其洗涤效果，最后小的变化判断用p h 试纸， 直至洗涤至中性为止，再用乙醇一水重结晶，然后真空干燥，即得白色粉 末状物质蔗糖八乙酸酯。 本试验确立了菜籽油脂肪酸甲酯的制备工艺及其参数：在甲醇钠的催 化作用下，在4 0 下甲醇与菜籽油的配料比为1 ：4 8 ，反应5 0 m i n 时，效果 较好，反应产率可达8 2 6 。在本试验的溶剂采用正己烷( 正己烷作溶剂 是因为它的沸点较低，好回收，且比乙醚毒性小) 。 本试验确立了脂肪酸甲酯的分离工艺：将反应好的混合液置于分液漏 斗中静置1 h ，待到油相、水相明显分离时，取出下层油相，即脂肪酸甲酯 粗品。然后在真空下旋转蒸发，则溶剂正己烷、未反应完的甲醇等小分子 物质被蒸出，直至旋转蒸发仪的管口无液体被蒸出时，拆卸装置，取出溶 液即为纯脂肪酸甲酯。 本试验确立了蔗糖菜籽油脂肪酸多酯的制备工艺及其参数：在催化剂 碳酸钾的催化作用下，在1 5 0 。c 蔗糖八乙酸酯与菜籽油脂肪酸甲酯反应配比 为1 ：1 0 5 ，反应1 1 0 m i n 时，反应效果较好，其产率为7 3 5 。 i i 本试验对蔗糖菜籽油脂肪酸多酯粗品的分离提纯技术提出了自己独到 的见解。本试验主要采用萃取及洗涤法，萃取剂选择正己烷、甲醇。首先， 待反应液温度降至6 0 时将其倒入分液漏斗中，然后向分液漏斗中加入配 置的稀醋酸溶液，目的是将其中的盐类溶于水相，将其分离出来；接着加 入1 5 0 m l ，5 0 甲醇溶液，则反应液中出现棕色蜡状凝固物和溶于甲醇的 液体物两相，充分振荡，使溶于甲醇的物质完全溶解，然后倒出甲醇溶解 物，用蒸馏水洗涤未溶解的蜡状物，直至水清澈透明为止。然后给分液漏 斗中加入1 0 0 m l 正己烷，则蜡状物完全溶解，将其过滤后倒入团底烧瓶中， 在压力为9 8 k p a ，温度为8 0 c 的水中旋转蒸发，除去残留水分，脂肪酸甲 酯等，直至无溶剂被蒸出时，拆卸装置得一土黄色蜡状物，即为蔗糖菜籽 油脂肪酸多酯纯品。 其次本试验还对其产品迸行了红外光谱，理化指标等分析，确定整个 试验过程中所得物质的准确性。 关键词：蔗糖，蔗糖八乙酸酯，菜籽油，菜籽油脂肪酸甲酯，蔗糖脂肪酸 多酯 h i t h er e s e a r c ho nt h es y n t h e s i z i n gp r o c e s s o fc o l z as u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e r a b s t r a c t f a ti so n eo ft h et h r e em o s ti m p o r t a n tn u t r i m e r i t s i tc a nn o to n l ye n d o w g o o df l a v o ra n df o r m ，s m o o t ha n de x q u i s i t et a s t et of o o d ，f u l lf e e l i n gt o c o n s u m e ra n dg e th i g hs a t i s f a c t i o nd e g r e ef r o mc o n s u m e r ，b u ta l s op r o v i d e e s s e n t i a lf a t r ya c i da n dp r o s t a t ef o r m e rt oh u m a n ，a n di su s e da sc a r r i e r so fo i l v i t a m i na n dm e d i c i n e h o w e v e r , a st h ep e o p l e sl i v i n gb e c o m e sb e t t e re x c e s s i v e a b s o r b e df a tb yc o n s u m e rc a nc a u s em o r ek i n d so fd i s e a s e ，s u c ha sa d i p o s i s ， h i g hb l o o df a t , h e a r td i s e a s e ，a r t e r i o s c l e r o s i s ，d i a b e t e s ，c h o l e l i t h i a s i s ，g o u t d i s e a s ee r e a n dt h e s ed i s e a s e ss e r i o u s l yh a r m c o n s u m e r s h e a l t h y s u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e ri sa l s oc a l l e do l e s t r a , w h i c hi ss u c r o s ee s t e r s o f t w oo rm o r et h a nt h r e ee s t e r sa n di sak i n d o f c o m p o u n dc o m p o s e do f s u c r o s e a n dc 8 - - c 2 2e d i b l e f a t t ya c i d c 8 - - c 2 2l o n gc h a i nf a t t ya c i dr e p l a c e6 - - 8 h y d r o x y si nt h em o l e c u l eo f s u c r o s es ot h e “o l e s t r a w h i c hc o n t a i n s6 ，7 ，8l o n g c h a i nf a t t ya c i di sf o r m e d 1 1 1 i sk i n do fc o m p o u n di sn o t e a s yt ob ed e c o m p o s e d s oi ti sa l s od i f f i c u l tt ob ea b s o r b e db ys m a l li n t e s t i n ea n dp r o d u c eh e a t i nt h i s w a y , t h eo b j e c t i v eo fr e d u c i n gf a tc a nb eg a i n e da n di nt h es a m et i m ei tc a na l s o s a t i s f yc o n s u m e r s r e q u i r e m e n to fa l lt h et a s t e so ff a t , a n dg e tt h ee f f e c to f e a t i n gf a tb u tn o tg e t t i n gf a tt oa v o i dm o r ed i s e a s e s t h em o s ti m p o r t a n tp o i n ti s t h a to l e s t r ac a nb ed i s c o m p o s e d b yt h em i c r o b ei ns o i la n dw a s t ew a t e rs oi tc a n n o tc o n t a m i n a t ee n v i r o n m e n t s u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e rn o to n l yi su s e d 髂l o s i n gw e i g h tf a t b u t a l s oh a sm o r ea p p l i c a t i o n si no t h e rf i e l d s ，f o re x a m p l ei ti su s e da se m u l s i f i n g a g e n t ，v e s i c a n t ，v i s c o s i t yr e g u l a t o r , l u b r i c a t el u s t e ra g e n t ，a n t i a g i n ga g e n t , w e t t i n ga g e n t d i s p e r s a n t , a n t i m i c r o b i a li nf o o di n d u s t r y ；r e m o v e r , c o s m e t i ci n c h e m i c a lc o m m o d i t y i n d u s t r y ；s o l u b i l i z i n ga g e n t , d i s p e r s a n t ，p e n e t r a n t , e m u l s i f i n ga g e n t ，w r a p p i n ga g e n t ，d i s i n t e g r a n t si nm e d i c i n ei n d u s t r y i nr e c e n t y e a r s ，o l e s t r a , a sak i n do fp h y s i o l o g i c a la c t i v em a t e r i a l ，h a sb e e ne x t e n s i v e l y a r o u s e dm o r es c i e n t i s t st oo b s e r v ei t sr e s e a r c ho fa n t i c a n c e r , b u i l d i n gi m m u n i 够 a n da n t i m i c r o b i a lc a p a b i l i t y o nt h eo t h e rs i d e ，o l e s t r aa l s os t r u t si t ss t u f fi nt h e p e s t i c i d ea n df e e d s t u f ff i e l d s i naw o r d ，t h eu s i n go fo l e s t mi sr e p o r t e dm o r e a n dm o r ef o l l o w i n gp e o p l e sr e s e a r c h e so ni t a t p r e s e n t , o l e s t r ai sm a d eb ya m e r i c a , e n g l a n d , j a p a n ，f r a n c e ，i t a l y , e t c c h i n ai si nt h eu n d e r w a ys t e pb u tt h ep r e s e n ts t a t u sc a nn o tm e e td e v e l o p i n g n e e do f t h em a r k e t 。 o nt h eo t h e rs i d e ，s u c r o s ea n df a t t ya c i du s e df o rp r e p a r i n go l e s t r ai s p r e t t ym u c hi no u rc o u n t r y , e s p e c i a l l ys u c r o s es u p p l y i n gi sm u c hm o r et h a n r e q u i t i n ga n di ti su r g e n tt od e v e l o pb a c k w a r dp r o d u c t f o rg e n e r a lr e s e a r c h ， u s u a l l yl a r d , c a t t l ef a to rc o t t o n s e e ds o i li su s e da ss t u d ym a t e r i a l ，b u ti nt h i s r e s e a r c hc o l z ai su s e d 髂s t u d ym a t e r i a lw h i c hi st h eo n l yh i g ho i lc o n t e n to i l p l a n tg r o w ni ne v e r yp l a c e si nt h ew o r l d t h em a i ng r o w nc o u n t r yi sc h i n a , c a n a d a ，e u r o p e a nu n i o n ，i n d i a , e t c a n dt h e i rt o t a lp e r c e n ti s o v e r9 2 f o r c h i n a , t h ey e a r so u t p u tc a nr e a c ht o1 0 ，0 0 0 ，0 0 0t o n sa n dt h i si so nt h et o po f t h ew o r l ds ot h ec o l z as u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e rh a sd e v e l o p i n gf o r e g r o u n d f o rr e s e a r c h b yn o w , t h e r ea r em a n yk i n d so fs y n t h e s i z i n gm e t h o d sf o ro l e s t r a ，s u c ha s c h l o r i d ee s t e r i f y i n g ，d e h y d r a t i n g ，s o l v e n t ，t i n ye m u l s i f i n g h o w e v e rt h e r ea r e d i f f e r e n td e f e c t sf o re v e r ym e t h o d ，t h en e we s t e re x c h a n g em e t h o di nt h i s r e s e a r c ha v o i d sd e f l e c t so ft h e s em e t h o d s 。t h em a i np r o c e s si st h a ts u c r o s e e i g h ta c e t i ca c i de s t e ra n dc o l z af a t t ya c i dm e t h y l e s t e ra r em a d eo nt h eb a s e r e a c t i o no fe s t e rs y n t h e s i z i n ga n dt h e nt h et w oe s t e r sa r et a k e ne s t e re x c h a n g e r e a c t i o nu n d e rt h ef u n c t i o no fa c t i v a t o rt og e tt h ep r o d u c to fe o l z as u c r o s ef a t t y a c i dp o l y e s t e r t h ep r o c e s si sb a s i c a l l ys t u d i e dc l e a r l ya n dt h es y n t h e s i z i n g c o n d i t i o na n di n f e c t i n gf a c t o ra r ea l s oc o n t r o l l e dr e a s o n a b l y t h r o u g ht h ew h o l e t e s t ，t h es e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no ft h et h r e ee s t e r sa r ec o r r e s p o n d i n g l y s u c c e e d e d h o w e v e r , a st h ei a bc o n d i t i o na n do t i l e ri m p e r s o n a l i t yr e a s o r l st h e r e c o v e r yy i e l di sw a i t i n gt ob ei n c r e a s e d v i nt h i st e s t , i no r d e rt or e d u c et h ec o s to ft h es y n t h e s i z i n go fc o l z as u c r o s e f a t t ya c i dp o l y e s t e r , w et a k et e s ti nl a bf r o mo r i g i n a ls t e pf o rt h ep r o c e s so f p u r i f y i n go f c o l z as u c ha sc o m eu n g l u i n g ，a l k a l id e p i c k l i n g ，d i s c o l o r i n ga n dt h e r e s u l ti sr e l a t i v e l yg o o d h o w e v e r , t h e r ei ss o m ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h et e s ta n d i n d u s t r ya st h er e s u l to f e q u i p m e n t sa n do t h e ri m p e r s o n a l i t yc o n d i t i o n s i nt h i st e 吨t h es y n t h e s i z i n gp r o c e s sa n di t sp a r a m e t e ro fs u c r o s ee i g h t a c e t i ca c i de s t e ra r ee s t a b l i s h e d ：t h eg o o ds y n t h e s i z i n ge f f e c tc a nb eg o t t e n w h e nt h er a t i oo fs u c r o s ea n da c e t i ca n h y d r i d ei s l ：1 0 5a n dt h et e m p e r a t u r ei s 1 3 5 cu n d e rt h ec a t a l y s i so f2 s o d i u ma c e t a t ea n dt h ey i e l dc a nr e a c ht o 8 4 4 i nt h i st e s t , t h ep r o c e s so fs e p a r a t i o no fs u c r o s ee i g h ta c e t i ca c i de s t e ri s e s t a b l i s h e d ：f i r s t , p u tt h em i x i n gr e a c t i o ns o l u t i o ni n t or o u n db o t t o mf l a s kt o v a p o r i z ea c e t i ca n h y d r i d ea n da c e t i ca c i di nv a c u u m ，t h e nw a s hi tw i t hw a r m w a t e rf o rm a n yt i m e s ，a tt h eb e g i n n i n gt h ew a s h i n ge f f e c tc a l lb ee s t i m a t e db y o d o r ( a c e t i ca c i ds m e l l ) a n da tl a s tt h en e u t r a l c a l lb e d e t e r m i n e db yp h p a p e r i nt h i st e s t ，t h ep r e p a r a t i o np r o c e s so fc o l z af a t t ya c i dm e t h y l e s t e ri s e s t a b l i s h e d ：t h eg o o ds y n t h e s i z i n ge f f e c tc a nb eg o t t e nw h e nt h er a t i oo f m e t h a n o la n dc o l z ai s1 ：4 8 t h et e m p e r a t u r ei s4 0 ca n dt h et i m ei s5 0 m i n u n d e rt h ec a t a l y s i so fm e t h a n o ls o d i u ma n dt h ey i e l dc a nr e a c ht o8 2 6 h e r e ， t h es o l v e n ti se t h a n ew h i c hh a st h ee x c e l l e n c eo fl o w b o i l i n gp o i n t , e a s yt ob e r e c o v e r e da n dl e s st o x i c i t yt h a na e t h e r i nt h i st e s t , t h es e p a r a t i o np r o c e s so ff a t t ya c i dm e t h y l e s t e ri se s t a b l i s h e d ： p u tt h er e a c t i o ns o l u t i o ni n t os e p a r a t i n gf u n n e lf o rl h , a n dt h e na f t e rt h e r ei s e v i d e n ts e p a r a t i o no fo i lp h a s ea n dw a t e rp h a s et a k eo u tt h eo i lp h a s ew h i c h c o n t a i n sf a t t ya c i dm e t h y l e s t e t h e nt a k ee v a p o r a t i o nu n d e rv a c u u mc o n d i t i o n , a n dt h es m a l lm o l e c u l em a t e r i a ls u c ha se t h a n e ，m e t h a n o li sv a p o r i z e do u t u n t i l t h e r ei sn ol i q u i do nt h eo u t l e to ft h ep i p e ，t a k et h ea p p a r a t u sd o w na n ds p i l lt h e s o l u t i o nw h i c hi st h ep u r ef a t t ya c i dm e t h y l e s t e r i nt h i s t e s t ，t h ep r o c e s so fe s t e re x c h a n g e i se s t a b l i s h e d ：t h e g o o d s y n t h e s i z i n ge f f e c tc a l lb eg o t t e nw h e n h er a t i oo fs u c r o s ee i g h ta c e t i ca c i de s t e r a n dc o l z af a t t ya c i dm e t h y l e s t e ri s1 ：1 0 5 t h et e m p e r a t u r ei s1 5 0 a n dt h et i m e i s110 m i n t h ey i e l dc a nr e a c ht o7 3 5 i nt h i ss t u d y , w ep u tf o r w a r do u ro w no r i g i n a lo p i n i o nf o rt h ep r o c e s so f v l s e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fc o l z as u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e r , i na n o t h e rw o r d w em a i n l yu s ee x t r a c t i o na n dw a s h i n gm e t h o d st oe x t r a c ta n dp u r i f ys u c r o s e c o l z af a t t ya c i de s t e r w ec h o o s ee t h a n ea n dm e t h a n o la ss o l v e n t s f i r s t ，a f t e r t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ef a l l st oa b o u t6 0 cw ep u ti ti n t os e p a r a t i n gf u n n e l ，a n d t h e na d dl o o m lm e t h a n o l ，a tt h i st i m et h e r ew i l la p p e a rt w op h a s e so fb r o w n c e r a c e o u sc o a g u l u ma n dt h em a t e r i a ld i s s o l v e di n m e t h a n 0 1 b ys u r g i n g s u f f i c i e n t l y , t h em a t e r i a lc a nb ed i s s o l v e di nm e t h a n o lc o m p l e t e l y , a n dt h e ns p i l l t h em e t h a i l o ls o l u t i o na n dw a s ht h ew a xu n t i lt h ew a t e rb e c o m e sc l e a r t h e na d d l o o m le t h a n ei n t os e p a r a t i n gf u n n e la n dt h ew a xc a nb ed i s s o l v e dc o m p l e t e l y a f t e rf i l t r a t et h i se t h a n es o l u t i o nw ep u tt h ep e r m e a t es o l u t i o ni n t or o u n d b o t t o mf l a s k , a n dt h e np u ti to nr o t a r ye v a p o r a t o ru n t i lt h e r ei s1 1 0s o l v e n tt ob e v a p o r i z e d a tt h i sm o m e n t , a f t e rw e t a k ed o w nt h ea p p a r a t u sw ec a ng e tak i n d o fb r o w nc e t a c e o u sm a t e r i a lw h i c hi st h ep u r i t yo fc o l z as u c r o s ef a t t ya c i d p o l y e s t e r n e x t , w ea l s oa p p l yi n f i _ 2 t r e ds p e c t r u m ，p h y s i c a la n dc h e m i c a lm e t h o d st o t a k ea n a l y s i so ne a c hp r o d u c t ，s oi nt h i sw a yw ec a nc o n f i r mt h ev e r a e i 锣o fa l l t h ec o m p o u n d sa p p e a r e di nt h ew h o l et e s t k e y w o r d s ：s u c r o s e ，s u c r o s ee i g h ta c e t i ca c i de s t e r , c o l z a , c o l z af a t t ya c i d m e t h y l e s t e r , c o l z as u c r o s ef a t t ya c i dp o l y e s t e r v i l 蔗糖菜籽油脂肪酸多酯制备工艺的研究 原创性申明及关于学位论文使用授权的申明 原创性申明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导 下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科 研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名： 馨面曩一 日期： 2 q q z 生z 旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：踅重煎导师签名e l 期：至q q z 生芝旦 蔗糖菜籽油脂肪酸多酯制各：【艺的研究 1 1 前言 第一章文献综述 油脂是食品中的三大营养素之一。除了提供3 7 8 k j g 的热量外，还赋予食 品良好的风味与组织状态、柔滑细腻的口感，给予消费者饱腹感和高的满意度。 它还能供给人体所需的必须脂肪酸和前列腺的前体，也可作为油溶性维生素和 药物的载体。但近些年来脂肪的过量摄入引起了消费者多种疾病，如肥胖病、 高血脂、心脏病、动脉硬化、糖尿病、胆石病、痛风病等【l “】，严重的危害了 消费者的健康。因此，许多国家的权威机构告诫消费者摄入脂肪热量应减至摄 入总热量的3 0 以下【5 1 。然而，油脂特有的风味和口感已使人们难以放弃对它 的嗜好 6 1 。据统计，美国、西欧等发达国家的消费者摄取脂肪热量至今仍高达 3 0 4 0 1 7 】，所以冠心病患病率也高。在我国，一些中高收入家庭也出现了 过度摄取脂肪热量的现象，并有不断增加趋势【g 】，这对我国这样一个长期以素 食为主的国家来说，由于人体对高脂肪食物适应性差而产生的不良影响可能更 大。然而，人们所食用的食品要想完全除去脂肪是不可能的。 如何降低食品中油脂含量，同时又保持食品具有和高脂食品一样的口感和 风味，满足人们的消费习惯，成为当今食品界研究的一个紧迫课题。各种代油 脂纷纷问世为人们解决了这个问题。 理想的脂肪代用品具有以下特征1 9 】：具有与天然油脂相似的口感；无色无 味；稳定性好；不与其他营养成分发生相互作用，不至于影响其他营养物质生 理作用；在体内代谢过程中，不产生生理性副作用并且摄入后不会出现轻泻或 渗透性腹泻现象；在中、高温条件下性质稳定；贮存期至少一年。于是研究开 发出尽可能降低脂肪热量，且对人体无生理副作用，同时又尽可能再现油脂基 本特性及相关功能的油脂替代物倍受期待。 1 2 脂肪代油脂的分类及特点 当前研究的油脂替代物主要有两大类：油脂模拟物和代脂肪。 陕两科技大学硕士学位论文 1 2 1 模拟脂肪 这类脂肪代用品模拟天然油脂的口感和质地，以碳水化合物或蛋白质为基 础原料，经过物理处理，能以水乳状液体系得物理特性，模拟出油脂润滑细腻 的口感特性。其物理处理过程通常有两种：一种是多糖类分子链与水作用，发 生凝胶化，另一种是经微细化加工处理的微晶纤维素或微晶蛋白质，由于具有 强亲水性能，可以稳定分散于水中形成微晶网格而凝胶化1 0 3 。 碳水化合物与蛋白质本身热量较脂肪低，尚不及油脂热量的一半，因此， 以碳水化合物与蛋白质为原料制成的油脂模拟物大大减少了膳食的总热量及 脂肪热量。由于其原料大多数为美国f d a 认证的g r a s 物质l 】，所以安全性 较高，且较早地投入市场使用阶段。但由于这两种原料本身不是油脂，许多影 响风味的芳香化合物是油溶性的，所以呈现的脂肪滋味欠佳，但它能够携带水 溶性营养成分，所以在加工时需加入乳化剂，模拟脂肪含有大量的水，在高温 条件下易失水变性或焦化，使食品货架期短且不宜高温加热油炸，因此模拟脂 肪的应用范围有限。 1 2 2 代油脂 由于油脂模拟物原料的先天缺陷，油脂替代物的研究方向更侧重于开发在 体内吸收率低或根本不被吸收的新型合成油脂，可简称为代油脂1 2 1 这是一 崭新的化学合成品。由于代油脂的原料和天然油脂结构相似，因而其物理性质， 相关功能，口感风味与天然油脂接近，尤其是热稳定性好，弥补了油脂模拟物 不宜高温煎炸的缺陷。按其阻碍人体吸收的方式分为两种类型：低热量代油脂 和无热量代油脂。 1 2 2 1 低热量代油脂 低热量代油脂是利用不同脂肪酸的生理代谢特性，将长链，中链，短链 脂肪酸进行分子设计，组合筑构在甘油骨架上而成的重构脂质1 3 1 。 短链和中链脂肪酸产生热量低，再之，长链饱和脂肪酸较不饱和脂肪酸 熔点高，所以吸收率低，易向体外排泄。这类代油脂虽然产生热量低，但是 不能完全达到无热量( 因为为了降低热量，若全部采取由中，短链脂肪酸构 成的三甘油酯，则会丧失油脂功能，故在三甘油酯结构内，必须保持一个长 链脂肪酸才可行) 。 制造重构脂质的方法一般为两种或三种油脂间的酯交换反应，产物中脂 2 蔗糖菜籽油脂肪酸多酯制备工艺的研究 肪酸在甘油骨架上的位置是随机的，因此副产物多，难分离，另一种是通过 酶促酯交换反应或遗传操作，可以得到特定脂肪酸在特定位置上靶向重构脂 质，但成本太大。 1 2 2 2 无热量代油脂 正常的甘三酯几乎完全被吸收，第一步是胰脂酶水解，然后是吸收水解所 得的脂肪酸甲酯和单甘酯。1 9 7 2 年科学家提出胰脂酶体外水解脂肪酯的速度与 酯中脂肪酸数目有关，后来被证实。其可吸收性在三油酸甘油酯与蔗糖八油酸 酯之间，另一阻碍酶水解的途径是脂肪醇和多官能团酸生成酯，这都会使脂肪 物质的正常代谢因水解步骤受到干扰而被阻止。无热量代油脂的制备原理是： 合成人体的脂肪酶不能催化分解的物质在代谢过程中不被分解，也不为肠道吸 收，因而不提供热量。 一些主要的无热量代油脂”：蔗糖脂肪酸多酯，丙氧基甘油酯，三烷氧 丙三羧酸酯，二元酸酯，霍霍巴油，聚硅氧烷。 。 无热量代油脂是一种实用性最大的代油脂。目前存在的主要问题是引起 泄泻或便溏，这会造成脂溶性维生素的损失，对人体的安全性也有潜在影响， 另外，消费者对食品中添加较大剂量的这类化合物的接受程度尚难确定。 1 3 蔗糖脂肪酸多酯的特点及合成方法 蔗糖脂肪酸多酯又称蔗糖聚酯( o l e s t r a ) ，是二酯或三酯以上的蔗糖酯， 确切的说，蔗糖的8 个羟基有6 个以上发生酯化时( 即酯化度为6 8 ) ，才 被称为蔗糖脂肪酸多酯。蔗糖是一个呋喃环和一个吡喃环构成的含有八个自 由羟基的二糖，在催化剂( 氢氧化钾，碳酸钾，碱性分子筛，溴化四丁基胺， 钛酸四丁酯等) 存在下，蔗糖分子上六个以上羟基与8 1 8 个碳链的饱和与 不饱和脂肪酸发生酯化反应生成的六，七，八个脂肪酸酯的混和物15 。蔗糖 聚酯分子像一个蜘蛛。有6 8 个脂肪酸侧链和一个蔗糖中心，酯键被严密的 包裹在分子中心区域，使脂肪酶由于空间上的立体位阻而无法接近酯键，故 在代谢中不易被分解，不会被小肠吸收，不产生热量。所以脂肪酸多酯不被 提供任何能量能达到减脂的目的，故可用于高胆固醇和心血管疾病患者的食 品1 6 。 陕西科技大学硕士学位论文 1 3 1 蔗糖脂肪酸多酯的功能性及用途1 1 7 ，2 4 、蔗糖脂肪酸多酯其物理性质在脂肪酸链长和不饱和度相关的性质方面，类 似于正常的甘三酯；相对粘度与脂肪酸的链长和不饱和度有关，但比相对应的 甘三酯高，同样，熔点随着链长和不饱和度而变化，但也比类似的甘三酯高。 左：甘油三酯结构右：蔗糖脂肪酸八酯结构 图l is t r u c t u r eo fg l y c e r o lt h r e ee s t e ra n do l e s t r ao fc a n ea n dc o l z ao i lf a t t ya c i d 蔗糖脂肪酸多酯难溶于水，在极性有机溶剂中，如醇类、酮类、氯代烷、 低级脂肪酸酯和非极性溶剂如正己烷中都有很高的溶解度。蔗糖酯无明显熔 点，超过一定温度即软化。温度过高会使其蔗糖残基