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脂肪酸糖酯是一种具有重要生理功能的非离子型表面活性剂,目前已经广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。由于糖酯易被微生物降解而对环境无害,近年来,糖酯的产量不断增加,其广阔的发展前景预示着巨大的商业价值。目前,商业上使用的脂肪酸糖酯大多是通过饱和脂肪酸与糖的反应得到的,不饱和脂肪酸糖酯的研究和报道相对较少,然而,鉴于不饱和脂肪酸拥有众多的生物学和生理学等特性,近年来,糖酯类表面活性剂的研究重心已逐渐转向不饱和脂肪酸糖酯。本文以不饱和脂肪酸和海藻糖为原料,在有机相中利用脂肪酶催化合成海藻糖不饱和脂肪酸酯,并对其性质进行研究。第一步,在考察五种脂肪酶的催化指标的基础上,筛选出适合不饱和脂肪酸海藻糖酯合成的最佳脂肪酶。通过在几种有机溶剂中脂肪酶催化性能的比较,得出Novozyme435的催化效率远高于lipozyme RM IM, lipozyme TL IM, Porcine pancreatic, Carcia papaya这四种脂肪酶,因此,Novozyme435被锁定为实验所用酶。在研究几种常用溶剂中脂肪酶催化性能的基础上,为有效合成海藻糖不饱和脂肪酸酯,考察了正己烷、叔戊醇、丙酮、叔丁醇和DMSO五种有机溶剂对其合成选择性与酯化率的影响,确定了叔丁醇为合成海藻糖不饱和脂肪酸单酯的最佳反应介质,丙酮为合成海藻糖不饱和脂肪酸二酯的最佳反应体系,并在丙酮溶剂中优化了海藻糖芥酸二酯的工艺条件。其最佳条件为:分子筛浓度60 g/L,脂肪酶浓度20g/L,酸醇比4:1(mol/mol),海藻糖浓度25mmol/L,55℃下水浴振荡反应42 h,并在此最佳条件下得出海藻糖芥酸二酯产率为51%。此外,实验过程中还分别采用了IR、HPLC、MS、和NMR对合成产物的结构进行了相应的表征和鉴定。研究了不饱和酸的碳链长度对酯化反应的影响。以海藻糖为底物,通过对其与油酸、亚油酸、共轭亚油酸、花生油酸和芥酸合成反应的考察,表明底物分子越大,空间位阻越大,合成难度越大。研究了海藻糖不饱和脂肪酸糖酯的表面性质和熔点、水溶性、HLB值、起泡性能和乳化性能。结果发现,海藻糖不饱和脂肪酸二酯的起泡性均很差,添加少量单酯复配后仍然改变不大,但二酯的乳化性却很好,尤其是亚油酸二酯,表现出很强的乳化稳定性。
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