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2011年1月
中国粮油学报
Vol26 No. 1
第26卷第1期
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
相转移剂存在下大豆油脂肪酸单甘脂的合成
李红司俊玲张宇
(郑州轻工业学院食品与生物工程学院,郑州45000)
摘要以大豆油和甘油为原料,研究了碱催化下大豆油甘油解生成脂肪酸单甘脂的合成反应。同时
利用单因素试验对影响单甘脂质量分数的几种重要因素(如反应温度、催化剂、相转移剂、碱用量、反应时间
反应物料物质的量比)进行讨论,通过正交试验,确定了制备大豆油脂肪酸单甘酯的最佳工艺条件:甘油与大
豆油物质的量比为2.5:1,0.4%的NaOH为催化剂,辅以0.4%的四丁基澳化铵为相转移催化剂,于反应温度
200℃下反应时间3h,得到单甘酯的质量分数为62.6%,为单甘脂的合成提供了一种改进的方法。
关键词大豆油甘油碱相转移剂单廿酯
中图分类号:TS221文献标识码;A文章编号:1003-0174(2011)01-0040-04
单脂肪酸甘油酯( Monoglycerides),简称单甘酯一定量的相转移剂增加油脂与甘油的混溶性,进而
(MG),有两种构型,即:a-MG和β-MG(图1)。促进反应进行,实现对化学法合成大豆油单甘脂工
由于它具有一个亲油的长链烷基和两个亲水的羟艺的优化。
基,因而具有良好的表面活性,被广泛地应用于食
品、化妆品、洗涤剂等工业中"。此外,一些结构特1材料与方法
殊的单甘酯,因其具有良好的生物配伍性,还被作为1.1试验材料
药物的前体及载体加以研究推广?。
金龙鱼大豆油:益海(周口)粮油工业有限公
氢氧化钠、醋酸钾、僯酸钾、硫代硫酸钠、无水碳
HC -0-C-R
H2C-OH O
酸钠均为分析纯:天津市化学试剂一厂;甘油、碘化
HC-OH
HC-0-C-R
钾、高碘酸、高氯酸、冰乙酸、重铬酸钾、四丁基溴化
H2C-OH
铵均为分析纯:天津市科密欧化学试剂有限公司。
A-MG
β-MG
1.2主要仪器
图1单甘脂的结构
BS200S型电子天平:北京赛多利斯天平有限公
目前,单甘脂的合成方法主要有化学法6』和酶司;85-2型恒温磁力搅拌器:江苏中大仪器厂;
法,其中,酶催化合成法虽然具有选择性高,反 HG1OI-1B电热鼓风干燥箱:南京实验仪器厂;SHZ
应条件温和,对设备要求不高等优点,但是其产率较-D真空水循环泵:巩义市英峪予华仪器;真空干
低,且脂肪酶价格较高,现仅停留在实验室阶段,工燥箱:无锡太湖石化装备厂。
业化生产受到一定限制。エ业上合成单甘脂主要采13试验方法
用化学法,包括直接酯化法和甘油解法两种基本类
将一定物质的量比的甘油和大豆油,加入到100
型,其中,甘油解反应是油脂和甘油在催化剂的作用mL的三口烧瓶中,称取0.4%的四丁基溴化铵(以大
下进行酯交换反应生成单甘脂,由于甘油与油脂的豆油质量计)和一定量的催化剂,加入三口烧瓶,真
混溶性较差,因此,反应受到一定程度的限制。本试空下放人油浴中缓慢升温到80℃,在此温度下反应
验针对油脂与甘油混溶性差的特点,设想通过加入
min,然后升温到200℃,反应一定时间后立即用磷
酸中和至pH为6~7,并快速冷却到110℃,固化得
基金项目:郑州轻工业学院2008年博士基金(000420)
收稿日期:2010-02-06
到蜡状产品。
作者简介:李红,女,1978年出生,副教授,硕土生导师,食品化学
产品的单甘脂质量分数用高碘酸法测定时。
万方数据
第26卷第1期
李红等相转移剂存在下大豆油脂肪酸单甘脂的合成
2结果与讨论
2.1单因素试验结果与分析
2.1.1温度对大豆油甘油解反应的影响
56.3
55.8
5.4
要使醇解反应顺利进行,反应物料间应有充分
的互溶性。而在常温下甘油在普通脂肪中的溶解度
仅为4%左右,因此,在醇解反应中可通过加热和
搅拌,保持甘油在豆油中的最大溶解度,以提高反应
速率。然而,温度不是无限制提高的,其控制还取决
0.3
0.4
0.6
于豆油及单甘脂的热稳定性(图2)。选取温度控制
催化剂用量/%(以大豆油质量计)
在200℃。
图4催化剂用量对大豆油甘油解反应的影响
从图4中可以看出,随着催化剂用量的增加,单
58
56.3
甘脂质量分数增加,当用量超过0.4%后,单甘脂质
856
54.2
量分数基本无变化,说明此时催化剂已经接近饱和。
疑尔枢出
考虑到效率和成本,选择催化剂用量为0.4%。
2.1.4相转移剂对大豆油甘油解反应的影响
50
在甘油与豆油的反应中,甘油是水溶性的,豆油
48
是脂溶性的,两种反应物互溶性很差,反应不容易进
180190
200210
行。于是考虑通过加入0.4%的相转移剂一一四丁
温度/℃
基溴化铵(以大豆油质量计),増加甘油与豆油的互
图2温度对大豆油甘油解反应的影响
溶性,提高产物的含量,结果见图5。
2.1.2催化剂种类对大豆油甘油解反应的影响
64
62.6
甘油与豆油物料以2.5:1(物质的量比),加
862
入0.4%的催化剂,反应时间3h。考察了催化剂
种类对大豆油的甘油解反应的影响,结果见图3。
可见NaOH的催化活性相对较高,选择NaOH为
56.3
催化剂。
56
54
56,3
无四丁基溴化铵加入四丁基溴化铵
56
图5相转移剂对大豆油甘油解反应的影响
由图5可以看出,加入四丁基溴化铵后,产物浓
度有所提高,因此,在后面的反应中选择加人一定量
52.8
的相转移剂四丁基溴化铵。
珊52
2.1.5反应时间对大豆油甘油解反应的影响
选定2、2.5、3、3.5、4h5个水平,甘油与豆油的
KOAC
K3 PO, NAOH
物质的量比为2.5:1,催化剂为NaOH,用量0.4%,
图3催化剂种类对大豆油甘油解反应的影响
同时加入0.4%的四丁基溴化铵作为相转移剂,考察
2.1.3催化剂用量对大豆油甘油解反应的影响
时间对大豆油甘油解反应的影响,结果如图6所示。
考虑到催化剂用量可能是影响反应的主要因可以看出,随着反应时间的廷长单甘脂质量分数增
素
,于是选定0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%5个加,当时间超过3h后,单甘脂质量分数有所下降,可
水平,甘油与大豆油以2.5:1(物质的量比),NaOH能是因为随着时间的延长,体系中甘油的量降低,使
为催化剂,反应3h后,考察催化剂用量对大豆油甘反应向逆方向进行,生成的单甘脂部分变成甘二酯
油解反应的影响,结果如图4。
或甘三酯。因此,最佳时间选择3h
万方数据