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柠檬酸单脂肪酸甘油酯(Monoglyceride citrates,CITREM)是甘油、脂肪酸以及柠檬酸(Citric acid,CA)的酯化产物。作为一种新型的阴离子表面活性剂,CITREM具有乳化、增稠、抗氧化及抗氧化增效等作用,广泛地应用于食品、医药和日化等工业。目前CITREM的合成方法主要是化学法,但化学合成法存在反应条件剧烈、随机性强、副产物多等缺点。有机相酶催化反应具有条件温和、专一性强等特点,能有效地克服化学合成法的缺点。本课题采用有机相脂肪酶催化技术合成CITREM,对合成工艺、催化反应机理及产品性质进行研究。在有机介质中催化CA和单甘酯(monoglyceride,MG)酯化合成CITREM,对脂肪酶和反应介质进行了筛选,最佳溶剂为无水叔丁醇,在所选5种脂肪酶中,Novozym 435的催化活性最好,且最优条件为:CA浓度0.12mol/L,MG和CA摩尔比2:1,4?分子筛用量120g/L。在单因素试验的基础上,通过响应面分析法研究了Novozym 435用量、反应温度和反应时间对CA转化率的影响,最佳工艺参数为:Novozym 435用量9.02%,反应温度54.18°C,反应时间47.5h,在此条件下CA转化率可达77.37%。三个因素对CA转化率的影响:脂肪酶用量>反应时间>反应温度,三者的交互作用不显著。此外,Novozym 435在最优条件下重复利用8次,其催化活力仍可保持92%左右。采用薄层色谱、电喷雾质谱和红外光谱对产物进行了定性分析。电喷雾质谱分析表明,产物主要为柠檬酸单脂肪酸甘油酯,此外含有少量的单甘油基柠檬酸、二甘油基柠檬酸和甘油基柠檬酸单脂肪酸甘油酯,副产物主要为脂肪酸。红外光谱分析表明,CITREM的柠檬酸主要在α-位上。定性分析表明,有机相脂肪酶催化合成CITREM的反应是可行的,该反应具有专一性强、副产物少的特点。对Novozym 435催化合成CITREM的反应机理进行了探讨。热力学分析表明,该酯化反应的Ea值为57.72kJ/mol,比通常脂肪酶催化脂肪酸酯化反应的Ea值要高。动力学分析表明,该酯化反应受到高浓度CA的抑制,并符合双底物乒乓机制,表观动力学常数:Vmax=0.7142mmol/(g·min),KB=0.0557mol/L,KA=0.0137mol/L,KiA=0.1945mol/L。对CITREM的表面活性和抗氧化活性进行了分析。CITREM的亲水亲油平衡值为8,临界胶束浓度为23.45μmol/L,乳化性优于MG,但乳化稳定性次于MG,起泡性和起泡稳定性都较差,不适合作发泡剂。体外抗氧化试验结果表明,CITREM对金属离子具有较强的络合作用,并具有清除羟自由基的能力,对二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)和超氧阴离子自由基无清除作用。CITREM对猪油和大豆油均有抗氧化作用,且对叔丁基对苯二酚(TBHQ)具有较好的抗氧化增效作用。