基本信息
- 项目名称：
- 超强固体酸催化合成中碳链甘油酯的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 中碳链甘油酯作为一种新型的功能性油脂在食品，药品，临床医学上发挥着重大的作用。中碳链甘油酯传统法因合成效率低，环境污染严重，制约其大规模的应用。文章旨在用新型的绿色催化剂合成中碳链甘油酯，对合成工艺进行深入研究。经过对超强固体酸制备进行研究，筛选出最佳的固体超强酸催化剂。用超强固体酸催化合成中碳链甘油酯进行逐步研究，得到最佳工艺。
- 详细介绍：
- 中碳链甘油酯作为一种新型的功能性油脂在食品，药品，临床医学上发挥着重大的作用。中碳链甘油酯传统法因合成效率低，环境污染严重，制约其大规模的应用。文章旨在用新型的绿色催化剂合成中碳链甘油酯，对合成工艺进行深入研究。经过对超强固体酸制备进行研究，筛选出最佳的固体超强酸催化剂。用超强固体酸催化合成中碳链甘油酯进行逐步研究，得到最佳工艺。现简介如下： MCT优良的多功能特性及广泛的应用前景，使得MCT的工业需求日益增加。然而天然存在的MCT很少，人类长期摄取的食品，如母乳中中链脂肪酸约为总脂肪的1.15 %～2.19 %，牛乳等其它乳制品中为4.10 %～4.17 %，棕榈仁中为7.11 %，而椰子油中为13.19 %。为拓宽原料来源，转基因油料育种增加MCT产量的研究已经展开，但距实用化尚有很长的路要走。近年来，酶技术的进展使得生物法（脂肪酶）合成MCT逐渐受到重视。生物法工艺简单、绿色、环境友好，产品品质好，但成本高昂，以世界范围内广泛使用的丹麦诺威信公司的产品Novo 435为例，每生产1吨MCT仅催化剂一项就净增直接成本1.0万元（以Novo 435市价1.2万元/kg，生产能力1吨产品/kg酶计）。Lipozyme RM IM（0.8～1.0万元/吨、Lipozyme TL IM0.6～0.8万元/吨）也很昂贵，而且生产周期相对较长。此外，即便经济上可以接受，但生产采用的关键酶制剂为国外产品，没有自主知识产权，因此产品仍然不能实现自主创新。 化学合成仍然是当前获得MCT的主要途径。研究大多以椰子油、棕榈仁油等的蒸馏副产物（馏头组分，主要含辛酸、癸酸或其甲脂）为原料，采用酯交换或直接酯化的方法生产MCT。限制MCT广泛应用的主要瓶颈就是产品质量不高，颜色深，光亮度不够以及由催化剂残留带来的安全隐患。传统的合成工艺采用的强酸（硫酸、苯磺酸）、强碱（氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠）、亚硫酰氯等作催化剂，催化活力虽然较高，但强酸碱腐蚀性强，强碱容易引起皂化，亚硫酰氯毒性强，环境污染严重，不能满足食品、医药级产品的要求。近年来也有学者采用固体杂多酸、杂多碱替代液体酸碱，取得一定成效，合成条件得到明显改善，但产品安全性、工艺的环保性仍未得到根本性改善。当前我国市场上的MCT产品主要采用SnCl2作催化剂合成，其主要问题依然是有害物质残留引起的产品安全性问题及重金属催化剂后处理的环境污染问题，而且产品的色泽、光亮度明显欠佳，产品品质不高。 因此开发具有自主知识产权的环境友好的绿色化学工艺或生物合成工艺生产MCT，提高产品品质，在增加产品附加值，开发新剂型，改善加工适性，方便在食品中的传递，拓宽MCT在化妆品，香精、香料等日化产品及医药用品等方面将会有广泛的应用，具有重要的意义，同时亦会带来显著的经济效益、环境效益和社会效益。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 采用化学法研究MCT的绿色合成技术，重点研究安全、绿色、高效的催化剂，优化合成条件，并对提高产率、降低成本的主要因素进行系统研究。 本研究主要内容为① 筛选安全、绿色、经济、高效的催化剂，为日后工业生产食品、医药级MCT产品奠定基础； ② 优化反应条件，建立温和、高效、绿色的合成工艺路线，得到色泽、风味、质量具佳的高品质MCT产品；
科学性、先进性及独特之处
- 本项目组的实验研究依托省级示范实训基地进行。指导教师熟悉油脂及其副产物深加工技术研究，具有相关研究的经历,所承担和参与的省部级科研项目包括:2006.01-2008.01天然植物甾醇的改性研究及其在食品中的应用,2009.1-2010.12中碳链脂肪酸甘油三酯的绿色合成技术[2009C32024] 浙江省科技厅重点项目.主持人，能给予本研究小组充分的技术支持。
应用价值和现实意义
- 盈利能力分析：产品原料可来源于我省未开发的天然野生植物或油脂厂植物油蒸馏副产物（棕榈仁油、椰子油馏头），成本低廉，项目属于农业资源有效利用。社会效益分析：由于MCT具有吸收快、效率高、供能速度快、β-氧化转运不依赖肉碱等特点，临床营养上广泛用于术后患者、新生婴幼儿、脂肪吸收异常患者（肝病、胰腺病）及癌症患者的能量支持。
学术论文摘要
- 本实验以辛酸、甘油为原料，以自制超强酸催化，通过一系列控制变量实验，说明该催化剂具有极强催化能力，并优化了其催化条件。实验结果表明，用固体超强酸SO42-/AxBy催化合成中碳链甘油酯效果显著。当反应时间为5小时，温度在180℃，催化剂剂量为0.7%时催化效果最佳，得到的中碳链甘油酯的酸值0.56mgKOH/g,产品无色。
获奖情况
- 《超强固体催化合成中碳链甘油酯》.《现代农业科技》.2011 年06 期
鉴定结果
- 该论文发表于《现代农业科技》2011年第6期，内容真实。
参考文献
- [1].许筠.中链甘油三酯:预防肥胖的一种潜在制剂[J].卫生研究,2003,30(2):1058-109. [2].吴时敏.功能性油脂[M].北京：中国轻工出版社，2001 [3].Jack okdle. New insight into ut ilization of mediunr chain trilyceride bytheneonade[J].J.Nulr,1997.127:1061-1067 Ayes,J.R;DH Rewiew of Triacylglycerol Design[J].J.Agric Food Chem,1994,42:473-483 [4].耿姗姗,蔡东联,曲丹.中链甘油三酯饮食对神经肽Y及瘦素的作用[J].卫生研究,2009,38(5):538-541. [5].刘宏伟,王宇,申延明.S2O82-/ZrO2-MXOy(M=Al,Fe,Si）固体超强酸催化剂的研制[N]沈阳化工学院学报,2008,22(2):111-115. [6].周汉芬.中碳链甘油三酯的化学合成研究[D].江南大学,2005,24-40. [7].孙猛,伊春华.固定化假丝酵母脂肪酶催化合成辛酸甘油酯 [J] .化工进展,2006,25(11):1328-1331. [8].罗登林.中碳链甘油三酯及其应用[J].武汉工业学院学报，2002，（2）：4-7.
同类课题研究水平概述
- MCT优良的多功能特性及广泛的应用前景，使得MCT的工业需求日益增加。然而天然存在的MCT很少，人类长期摄取的食品，如母乳中中链脂肪酸约为总脂肪的1.15 %～2.19 %，牛乳等其它乳制品中为4.10 %～4.17 %，棕榈仁中为7.11 %，而椰子油中为13.19 %。为拓宽原料来源，转基因油料育种增加MCT产量的研究已经展开，但距实用化尚有很长的路要走。近年来，酶技术的进展使得生物法（脂肪酶）合成MCT逐渐受到重视。生物法工艺简单、绿色、环境友好，产品品质好，但成本高昂，以世界范围内广泛使用的丹麦诺威信公司的产品Novo 435为例，每生产1吨MCT仅催化剂一项就净增直接成本1.0万元（以Novo 435市价1.2万元/kg，生产能力1吨产品/kg酶计）。Lipozyme RM IM（0.8～1.0万元/吨、Lipozyme TL IM0.6～0.8万元/吨）也很昂贵，而且生产周期相对较长。此外，即便经济上可以接受，但生产采用的关键酶制剂为国外产品，没有自主知识产权，因此产品仍然不能实现自主创新。 化学合成仍然是当前获得MCT的主要途径。研究大多以椰子油、棕榈仁油等的蒸馏副产物（馏头组分，主要含辛酸、癸酸或其甲脂）为原料，采用酯交换或直接酯化的方法生产MCT。限制MCT广泛应用的主要瓶颈就是产品质量不高，颜色深，光亮度不够以及由催化剂残留带来的安全隐患。传统的合成工艺采用的强酸（硫酸、苯磺酸）、强碱（氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠）、亚硫酰氯等作催化剂，催化活力虽然较高，但强酸碱腐蚀性强，强碱容易引起皂化，亚硫酰氯毒性强，环境污染严重，不能满足食品、医药级产品的要求。近年来也有学者采用固体杂多酸、杂多碱替代液体酸碱，取得一定成效，合成条件得到明显改善，但产品安全性、工艺的环保性仍未得到根本性改善。当前我国市场上的MCT产品主要采用SnCl2作催化剂合成，其主要问题依然是有害物质残留引起的产品安全性问题及重金属催化剂后处理的环境污染问题，而且产品的色泽、光亮度明显欠佳，产品品质不高。
