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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 超強(qiáng)固體酸催化合成中碳鏈甘油酯的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 中碳鏈甘油酯作為一種新型的功能性油脂在食品，藥品，臨床醫(yī)學(xué)上發(fā)揮著重大的作用。中碳鏈甘油酯傳統(tǒng)法因合成效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，制約其大規(guī)模的應(yīng)用。文章旨在用新型的綠色催化劑合成中碳鏈甘油酯，對(duì)合成工藝進(jìn)行深入研究。經(jīng)過(guò)對(duì)超強(qiáng)固體酸制備進(jìn)行研究，篩選出最佳的固體超強(qiáng)酸催化劑。用超強(qiáng)固體酸催化合成中碳鏈甘油酯進(jìn)行逐步研究，得到最佳工藝。
- 詳細(xì)介紹：
- 中碳鏈甘油酯作為一種新型的功能性油脂在食品，藥品，臨床醫(yī)學(xué)上發(fā)揮著重大的作用。中碳鏈甘油酯傳統(tǒng)法因合成效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，制約其大規(guī)模的應(yīng)用。文章旨在用新型的綠色催化劑合成中碳鏈甘油酯，對(duì)合成工藝進(jìn)行深入研究。經(jīng)過(guò)對(duì)超強(qiáng)固體酸制備進(jìn)行研究，篩選出最佳的固體超強(qiáng)酸催化劑。用超強(qiáng)固體酸催化合成中碳鏈甘油酯進(jìn)行逐步研究，得到最佳工藝?，F(xiàn)簡(jiǎn)介如下： MCT優(yōu)良的多功能特性及廣泛的應(yīng)用前景，使得MCT的工業(yè)需求日益增加。然而天然存在的MCT很少，人類(lèi)長(zhǎng)期攝取的食品，如母乳中中鏈脂肪酸約為總脂肪的1.15 %～2.19 %，牛乳等其它乳制品中為4.10 %～4.17 %，棕櫚仁中為7.11 %，而椰子油中為13.19 %。為拓寬原料來(lái)源，轉(zhuǎn)基因油料育種增加MCT產(chǎn)量的研究已經(jīng)展開(kāi)，但距實(shí)用化尚有很長(zhǎng)的路要走。近年來(lái)，酶技術(shù)的進(jìn)展使得生物法（脂肪酶）合成MCT逐漸受到重視。生物法工藝簡(jiǎn)單、綠色、環(huán)境友好，產(chǎn)品品質(zhì)好，但成本高昂，以世界范圍內(nèi)廣泛使用的丹麥諾威信公司的產(chǎn)品Novo 435為例，每生產(chǎn)1噸MCT僅催化劑一項(xiàng)就凈增直接成本1.0萬(wàn)元（以Novo 435市價(jià)1.2萬(wàn)元/kg，生產(chǎn)能力1噸產(chǎn)品/kg酶計(jì)）。Lipozyme RM IM（0.8～1.0萬(wàn)元/噸、Lipozyme TL IM0.6～0.8萬(wàn)元/噸）也很昂貴，而且生產(chǎn)周期相對(duì)較長(zhǎng)。此外，即便經(jīng)濟(jì)上可以接受，但生產(chǎn)采用的關(guān)鍵酶制劑為國(guó)外產(chǎn)品，沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，因此產(chǎn)品仍然不能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。 化學(xué)合成仍然是當(dāng)前獲得MCT的主要途徑。研究大多以椰子油、棕櫚仁油等的蒸餾副產(chǎn)物（餾頭組分，主要含辛酸、癸酸或其甲脂）為原料，采用酯交換或直接酯化的方法生產(chǎn)MCT。限制MCT廣泛應(yīng)用的主要瓶頸就是產(chǎn)品質(zhì)量不高，顏色深，光亮度不夠以及由催化劑殘留帶來(lái)的安全隱患。傳統(tǒng)的合成工藝采用的強(qiáng)酸（硫酸、苯磺酸）、強(qiáng)堿（氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉）、亞硫酰氯等作催化劑，催化活力雖然較高，但強(qiáng)酸堿腐蝕性強(qiáng)，強(qiáng)堿容易引起皂化，亞硫酰氯毒性強(qiáng)，環(huán)境污染嚴(yán)重，不能滿足食品、醫(yī)藥級(jí)產(chǎn)品的要求。近年來(lái)也有學(xué)者采用固體雜多酸、雜多堿替代液體酸堿，取得一定成效，合成條件得到明顯改善，但產(chǎn)品安全性、工藝的環(huán)保性仍未得到根本性改善。當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上的MCT產(chǎn)品主要采用SnCl2作催化劑合成，其主要問(wèn)題依然是有害物質(zhì)殘留引起的產(chǎn)品安全性問(wèn)題及重金屬催化劑后處理的環(huán)境污染問(wèn)題，而且產(chǎn)品的色澤、光亮度明顯欠佳，產(chǎn)品品質(zhì)不高。 因此開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)境友好的綠色化學(xué)工藝或生物合成工藝生產(chǎn)MCT，提高產(chǎn)品品質(zhì)，在增加產(chǎn)品附加值，開(kāi)發(fā)新劑型，改善加工適性，方便在食品中的傳遞，拓寬MCT在化妝品，香精、香料等日化產(chǎn)品及醫(yī)藥用品等方面將會(huì)有廣泛的應(yīng)用，具有重要的意義，同時(shí)亦會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 采用化學(xué)法研究MCT的綠色合成技術(shù)，重點(diǎn)研究安全、綠色、高效的催化劑，優(yōu)化合成條件，并對(duì)提高產(chǎn)率、降低成本的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)研究。 本研究主要內(nèi)容為① 篩選安全、綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的催化劑，為日后工業(yè)生產(chǎn)食品、醫(yī)藥級(jí)MCT產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)； ② 優(yōu)化反應(yīng)條件，建立溫和、高效、綠色的合成工藝路線，得到色澤、風(fēng)味、質(zhì)量具佳的高品質(zhì)MCT產(chǎn)品；
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本項(xiàng)目組的實(shí)驗(yàn)研究依托省級(jí)示范實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行。指導(dǎo)教師熟悉油脂及其副產(chǎn)物深加工技術(shù)研究，具有相關(guān)研究的經(jīng)歷,所承擔(dān)和參與的省部級(jí)科研項(xiàng)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應(yīng)用,2009.1-2010.12中碳鏈脂肪酸甘油三酯的綠色合成技術(shù)[2009C32024] 浙江省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目.主持人，能給予本研究小組充分的技術(shù)支持。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 盈利能力分析：產(chǎn)品原料可來(lái)源于我省未開(kāi)發(fā)的天然野生植物或油脂廠植物油蒸餾副產(chǎn)物（棕櫚仁油、椰子油餾頭），成本低廉，項(xiàng)目屬于農(nóng)業(yè)資源有效利用。社會(huì)效益分析：由于MCT具有吸收快、效率高、供能速度快、β-氧化轉(zhuǎn)運(yùn)不依賴肉堿等特點(diǎn)，臨床營(yíng)養(yǎng)上廣泛用于術(shù)后患者、新生嬰幼兒、脂肪吸收異常患者（肝病、胰腺病）及癌癥患者的能量支持。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本實(shí)驗(yàn)以辛酸、甘油為原料，以自制超強(qiáng)酸催化，通過(guò)一系列控制變量實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明該催化劑具有極強(qiáng)催化能力，并優(yōu)化了其催化條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用固體超強(qiáng)酸SO42-/AxBy催化合成中碳鏈甘油酯效果顯著。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)，溫度在180℃，催化劑劑量為0.7%時(shí)催化效果最佳，得到的中碳鏈甘油酯的酸值0.56mgKOH/g,產(chǎn)品無(wú)色。
獲獎(jiǎng)情況
- 《超強(qiáng)固體催化合成中碳鏈甘油酯》.《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》.2011 年06 期
鑒定結(jié)果
- 該論文發(fā)表于《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技》2011年第6期，內(nèi)容真實(shí)。
參考文獻(xiàn)
- [1].許筠.中鏈甘油三酯:預(yù)防肥胖的一種潛在制劑[J].衛(wèi)生研究,2003,30(2):1058-109. [2].吳時(shí)敏.功能性油脂[M].北京：中國(guó)輕工出版社，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].耿姍姍,蔡?hào)|聯(lián),曲丹.中鏈甘油三酯飲食對(duì)神經(jīng)肽Y及瘦素的作用[J].衛(wèi)生研究,2009,38(5):538-541. [5].劉宏偉,王宇,申延明.S2O82-/ZrO2-MXOy(M=Al,Fe,Si）固體超強(qiáng)酸催化劑的研制[N]沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)報(bào),2008,22(2):111-115. [6].周漢芬.中碳鏈甘油三酯的化學(xué)合成研究[D].江南大學(xué),2005,24-40. [7].孫猛,伊春華.固定化假絲酵母脂肪酶催化合成辛酸甘油酯 [J] .化工進(jìn)展,2006,25(11):1328-1331. [8].羅登林.中碳鏈甘油三酯及其應(yīng)用[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，（2）：4-7.
同類(lèi)課題研究水平概述
- MCT優(yōu)良的多功能特性及廣泛的應(yīng)用前景，使得MCT的工業(yè)需求日益增加。然而天然存在的MCT很少，人類(lèi)長(zhǎng)期攝取的食品，如母乳中中鏈脂肪酸約為總脂肪的1.15 %～2.19 %，牛乳等其它乳制品中為4.10 %～4.17 %，棕櫚仁中為7.11 %，而椰子油中為13.19 %。為拓寬原料來(lái)源，轉(zhuǎn)基因油料育種增加MCT產(chǎn)量的研究已經(jīng)展開(kāi)，但距實(shí)用化尚有很長(zhǎng)的路要走。近年來(lái)，酶技術(shù)的進(jìn)展使得生物法（脂肪酶）合成MCT逐漸受到重視。生物法工藝簡(jiǎn)單、綠色、環(huán)境友好，產(chǎn)品品質(zhì)好，但成本高昂，以世界范圍內(nèi)廣泛使用的丹麥諾威信公司的產(chǎn)品Novo 435為例，每生產(chǎn)1噸MCT僅催化劑一項(xiàng)就凈增直接成本1.0萬(wàn)元（以Novo 435市價(jià)1.2萬(wàn)元/kg，生產(chǎn)能力1噸產(chǎn)品/kg酶計(jì)）。Lipozyme RM IM（0.8～1.0萬(wàn)元/噸、Lipozyme TL IM0.6～0.8萬(wàn)元/噸）也很昂貴，而且生產(chǎn)周期相對(duì)較長(zhǎng)。此外，即便經(jīng)濟(jì)上可以接受，但生產(chǎn)采用的關(guān)鍵酶制劑為國(guó)外產(chǎn)品，沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，因此產(chǎn)品仍然不能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。 化學(xué)合成仍然是當(dāng)前獲得MCT的主要途徑。研究大多以椰子油、棕櫚仁油等的蒸餾副產(chǎn)物（餾頭組分，主要含辛酸、癸酸或其甲脂）為原料，采用酯交換或直接酯化的方法生產(chǎn)MCT。限制MCT廣泛應(yīng)用的主要瓶頸就是產(chǎn)品質(zhì)量不高，顏色深，光亮度不夠以及由催化劑殘留帶來(lái)的安全隱患。傳統(tǒng)的合成工藝采用的強(qiáng)酸（硫酸、苯磺酸）、強(qiáng)堿（氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉）、亞硫酰氯等作催化劑，催化活力雖然較高，但強(qiáng)酸堿腐蝕性強(qiáng)，強(qiáng)堿容易引起皂化，亞硫酰氯毒性強(qiáng)，環(huán)境污染嚴(yán)重，不能滿足食品、醫(yī)藥級(jí)產(chǎn)品的要求。近年來(lái)也有學(xué)者采用固體雜多酸、雜多堿替代液體酸堿，取得一定成效，合成條件得到明顯改善，但產(chǎn)品安全性、工藝的環(huán)保性仍未得到根本性改善。當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上的MCT產(chǎn)品主要采用SnCl2作催化劑合成，其主要問(wèn)題依然是有害物質(zhì)殘留引起的產(chǎn)品安全性問(wèn)題及重金屬催化劑后處理的環(huán)境污染問(wèn)題，而且產(chǎn)品的色澤、光亮度明顯欠佳，產(chǎn)品品質(zhì)不高。
