一种高酸价油脂的酶法脱酸方法

1.本发明属于油脂加工技术领域，具体涉及一种高酸价油脂的酶法脱酸方法。


背景技术：

2.高酸价油脂一般是指酸价大于10mg koh/g的油脂。油脂的高酸价给其储存、加工和利用带来了巨大的困难。目前，常见的高酸价油脂主要有：高酸价米糠油、高酸价小麦胚芽油、高酸价鱼油、高酸价餐饮废油、酸化油和脱臭馏出物等。对高酸价油脂进行脱酸再利用，不仅可实现资源的高值化利用，而且有利于环境保护。
3.传统的化学碱炼会生成大量的皂，从而造成中性油的大量损失，因此并不适用于高酸价油脂的脱酸；物理蒸馏脱酸尽管脱酸效果好，但存在能耗高、对原料含磷量要求高等问题；溶剂萃取和膜分离脱酸是近年来发展起来的新型脱酸技术，但存在脱酸效率低、效果差和应用成本高等问题。相比于上述几种脱酸方法，酶法脱酸具有反应条件温和、催化特异性高、脱酸效果好及安全环保等优点，是近年来油脂脱酸领域的主要发展方向。赵晨伟等(米糠毛油酶法脱酸的工艺优化，中国油脂，2019，44(4)：17-20)采用固定化脂肪酶calb在高真空条件下(《1000pa)催化高酸价米糠油脱酸，反应6h，高酸价米糠油的酸价由20.52mg koh/g降至1.54mg koh/g；万聪等(无溶剂体系高酸值米糠油酶法酯化脱酸工艺优化研究，2016，41(4)：10-13)采用lipozyme 435在0.09mpa的条件下催化高酸价米糠油脱酸，反应10h，高酸价米糠油的酸价由39.81mg koh/g降至2.06mg koh/g；li等(journal of agricultural and food chemistry,2016,64(35):6730-6737)采用固定化偏高甘油酯脂肪酶smg1-f278n在正己烷体系下通过分批添加乙醇的方式催化高酸价米糠油脱酸，反应6h，高酸价米糠油的酸价由50.12mg koh/g降至0.10mg koh/g。综上可知，现有酶法脱酸技术反应条件温和、脱酸效果好，但脱酸过程中仍需借助高真空或有机溶剂等来提高脱酸效率和效果，脱酸时间仍较长。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高酸价油脂的酶法脱酸方法，能够大幅提升脱酸效率，实现高酸价油脂的快速脱酸。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种高酸价油脂的酶法脱酸方法，包括以下步骤：
7.步骤1：在甜菜碱与甘油组成的低共熔溶剂中，采用固定化脂肪酶在预设转速下催化高酸价油脂进行酯化反应；
8.步骤2：反应结束后进行离心处理，得到脱酸后的油脂。
9.优选地，步骤1中，甜菜碱与甘油的摩尔比为1：4～8。
10.优选地，步骤1中，甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为2～6：1。
11.优选地，步骤1中，固定化脂肪酶为novozym 435或lipozyme 435。
12.进一步优选地，固定化脂肪酶的添加量为底物总质量的2％～6％。
13.优选地，步骤1中，酯化反应的温度为40～70℃，酯化反应的时间为0.5～2h。
14.优选地，步骤1中，预设转速为200～500rpm。
15.优选地，步骤2中，离心的转速为8000～15000rpm，离心的时间为1～2min。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17.本发明公开的高酸价油脂的酶法脱酸方法，在甜菜碱与甘油组成的低共熔溶剂中进行，由于甜菜碱与甘油组成的低共熔溶剂对游离脂肪酸具有较好的溶解度，因此可高效萃取高酸价油脂中的游离脂肪酸；此外，低共熔溶剂中脂肪酶催化的酯化反应也能将高酸价油脂中的游离脂肪酸转化生成甘油酯，并且酯化反应过程中生成的水分可被甜菜碱与甘油组成的低共熔溶剂通过形成氢键所捕获，从而推动游离脂肪酸向甘油酯转化。在低共熔溶剂萃取与低共熔溶剂中脂肪酶催化的酯化反应的共同作用下，高酸价油脂的酸价迅速降低。该方法脱酸速率快、效果好、产物分离简单且绿色环保，具有良好的经济、生态效益和工业应用前景。
18.进一步地，甜菜碱与甘油的摩尔比为1：4～8，不仅有利于低共熔溶剂萃取游离脂肪酸，而且有利于脂肪酶在低共熔溶剂中将游离脂肪酸高效转化生成甘油酯。
19.进一步地，甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为2～6：1，可确保较高的脂肪酸酯化率。
20.进一步地，固定化脂肪酶采用novozym 435或lipozyme 435，能够确保较高的脂肪酸选择性和酯化率。
21.进一步地，酯化反应的温度为40～70℃，不仅能够确保低共熔溶剂对脂肪酸具有较高的萃取效率，而且能够确保脂肪酶具有较高的反应活性和稳定性。
22.进一步地，离心的转速为8000～15000rpm，离心的时间为1～2min，能够使产物快速、高回收率的回收。
具体实施方式
23.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。如非写明，所有百分比均为质量百分比。
24.实施例1
25.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：4，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为2：1。将反应混合物预热到40℃后，加入40g的novozym 435，反应在200rpm的搅拌速度下进行。反应2h后，在15000rpm的转速下离心1min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.46mg koh/g。
26.实施例2
27.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：6，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为4：1。将反应混合物预热到60℃后，加入120g的novozym 435，反应在300rpm的搅拌速度下进行。反应0.5h后，在8000rpm的转速下离心2min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.10mg koh/g。
28.实施例3
29.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：8，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为6：1。将反应混合物预热到70℃后，加入100g的lipozyme 435，反应在500rpm的搅拌速度下进行。反应0.5h后，在12000rpm的转速下离心1.5min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.10mg koh/g。
30.实施例4
31.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：5，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为5：1。将反应混合物预热到50℃后，加入60g的lipozyme 435，反应在400rpm的搅拌速度下进行。反应1h后，在15000rpm的转速下离心1min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.13mg koh/g。
32.实施例5
33.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：4，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为3：1，将反应混合物预热到45℃后，加入50g的lipozyme 435，反应在500rpm的搅拌速度下进行。反应1h后，在15000rpm的转速下离心1min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.48mg koh/g。
34.实施例6
35.在5l的反应瓶中加入2kg的低共熔溶剂和高酸价油脂(56.48mg koh/g)的混合物，其中低共熔溶剂由甜菜碱和甘油组成，二者的摩尔比为1：7，低共熔溶剂中的甘油与高酸价油脂中的游离脂肪酸的摩尔比为6：1，将反应混合物预热到65℃后，加入60g的novozym 435，反应在300rpm的搅拌速度下进行。反应1h后，在8000rpm的转速下离心2min分离得到脱酸后的油脂。分析脱酸后油脂的酸价，发现脱酸后油脂的酸价降至0.11mg koh/g。