CN111650338B - 一种酯交换反应程度的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酯交换反应程度的测定方法。该方法是通过对酯化反应前后的油脂样品进行脂肪酸组成分析，然后根据sn‑2位的脂肪酸种类与S和U的摩尔量比例含量的变化程度计算酰基转移率，利用sn‑2脂肪酸组成变化来判断酯交换程度。这是由于在1,3特异性脂肪酶的作用下发生酯交换反应，若sn‑2脂肪酸组成比例发生变化即说明在催化酯交换过程中有酰基迁移。将sn‑2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸(S)和不饱和脂肪酸(U)。可利用本发明的评价模型，形成食品功能结构脂质与食品专用油脂加工调控关键技术。

Description

一种酯交换反应程度的测定方法
技术领域
本发明属于食品领域，具体涉及一种酯交换反应程度的测定方法。
背景技术
酯交换是食用油脂改性的重要技术手段，通过酯交换可以对甘油三酯分子中的脂肪酸进行重新排布，从而能改变油脂的物理特性与营养功能，可以拓展油脂在食品领域应用范围。采用sn-1,3特异性固定化脂肪酶催化酯交换由于反应条件温和、特异性强越来越受到重视。我们前期发现sn-1,3特异性脂肪酶催化甘油三酯酯交换时，sn-2位的脂肪酸组成同样发生了变化，原因是酯交换过程中发生了酰基迁移。
油脂中脂肪酰基在甘油骨架上的分布对于油脂操作特性和脂肪营养是一个重要的影响因素，越来越多的油脂对甘油三酯骨架上的脂肪酸排布要求越来越高，如动物油脂包括人乳脂肪，更多的饱和脂肪酸在sn-2位上，具有特殊的营养价值，如奶粉专用油脂的sn-2位棕榈酸(sn-OPO，sn-OPL)结构，婴幼儿在消化时不易形成钙皂，减轻便秘，更易于脂肪酸和钙的消化吸收。也有研究认为动物饲料油脂中sn-2位饱和脂肪酸含量提高饲料能值，从而提高仔猪成活率；食用焙烤油脂研究也认为猪油酥点酥脆性与其sn-2位的饱和脂肪酸含量较高也有关。与动物脂肪不同，传统棕榈油的sn-2位脂肪酸以不饱和脂肪酸为主，酶法改性相比于化学方法的另一大优点就是催化特异性，为了提高以棕榈油为代表的大宗植物油的操作特性和营养特性，利用酰基交换组合出塑性和稠度更好的油脂，而在酯交换过程中的副反应“酰基迁移”，则可以加以研究与利用，提高sn-2位的棕榈酸含量，使改性棕榈油更具营养价值，进一步弥补植物油天然不足，为来源不足的动物脂肪提供替代方案，同时也能为酶法工业化改性生产提供数据支撑与指导。
对以棕榈油为代表的植物油进行sn-1,3位酶法催化酯交换改性，不单单可以通过改变sn-1,3位脂肪酸的分布来提升其作为专用油脂的结晶与理化特性，同时也可以利用其酰基迁移，改善植物油sn-2位饱和脂肪含量低的天然不足，提升其营养学应用潜力(以棕榈油富含的sn-POO型甘油三酯为例，酯交换过程如图1)。检测sn-1,3特异性脂肪酶在酯交换过程的酰基迁移规律(即sn-2位脂肪酸变化率)，能够更容易的对酯交换结果进行评估，了解酶催化反应是否达到平衡，并可以与甘油三酯理化特性和特殊甘油三酯的营养特性相结合更好的预测产品性能，建立可控定向酯交换技术，实现多样化的改性目的。
酯交换直接影响到了油脂的熔点及其在不同温度下的SFC特性。因此在工业上，对酯交换产品熔点和SFC的检测成为一种行之有效的评价方法。但是，反应产物的理化特性表征并不能很全面的从根本上体现酯交换反应的进程。
目前，国内外学者关于sn-1,3位特异性脂肪酶催化酯交换反应程度的研究主要集中在甘油三酯组成和含量的变化上。采用气相色谱法或者高效液相色谱法，根据甘油三酯碳总数或者等效碳数(Equivalent carbon number,ECN,ECN＝甘油三酯碳总数-2倍双键数)粗略定性和定量甘油三酯，再通过对比某种特征甘油三酯酯交换反应前后含量的变化，比较不同反应条件下的酯交换率。然而，天然油脂的脂肪酸组成较为复杂，从而导致甘油三酯的组合形式多种多样，除个别甘油三酯以外，大部分的甘油三酯异构体都无法通过气相或液相色谱法进行有效分离，甘油三酯的位置异构体依旧是油脂分析的难点。因此，在sn-1,3位特异性脂肪酶催化酯交换反应中，若简单的通过未区分位置异构的甘油三酯分析，并不能够全面的反映甘油骨架上酰基交换的实际程度。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种酯交换反应程度的测定方法，该方法利用酰基迁移程度(sn-2位脂肪酸变化程度)来准确判断酯交换反应程度。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种酯交换反应程度的测定方法，包括以下步骤：
完成酯交换反应后，将反应液离心分层，对酯交换反应前后的油脂样品(即初始底物与离心分层后的油样品)进行sn-2脂肪酸组成分析，分析中将sn-2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，然后根据sn-2位的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的摩尔量比例含量的变化程度计算酰基迁移率(即sn-2位脂肪酸变化率)，从而判断酯交换反应程度，在计算公式中以S指代饱和脂肪酸，U指代不饱和脂肪酸，计算公式如下：
Figure BDA0002534482750000031
其中，U2和S2为初始底物sn-2位初始U和S摩尔百分比例；U2t和S2t为反应一定时间t后sn-2位U和S摩尔百分比例；U0和S0为初始底物总脂肪酸中U和S摩尔百分比例。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，所述sn-2脂肪酸组成分析参照以下方法之一进行测定：AOCS official method:Ch 3-91,1997、GB/T 24894-2010、ISO 6800:1997。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，利用sn-2脂肪酸组成变化来判断酯交换程度，这是由于在1,3特异性脂肪酶的作用下发生酯交换反应，若sn-2脂肪酸组成比例发生变化即说明在催化酯交换过程中有酰基迁移。将sn-2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸(S)和不饱和脂肪酸(U)。根据sn-2位的脂肪酸种类与S和U的摩尔量比例含量的变化程度计算sn-2位脂肪酸变化率。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，所述酯交换反应为酶法酯交换反应或化学酯交换反应。
所述酶法酯交换反应步骤如下：将棕榈油置于反应容器中，待达到反应温度后加入一定量的固定化脂肪酶LipozymeTL IM，控制反应温度并均匀搅拌，在抽真空条件下进行酯交换反应；
所述酯交换反应在在绝对压力＝5 000Pa的真空条件下反应；
所述酶的添加量分别为棕榈油质量的0-11％，优选为3％、5％、7％、9％或11％，最优选为7％；
所述酯交换反应温度为60-90℃，优选为60℃、70℃、80℃或90℃；
所述酯交换反应时间为0-8h；
所述酯交换反应在搅拌条件下进行，搅拌的转速为400r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)sn-1,3特异性脂肪酶催化酯交换过程，通过分析sn-2位脂肪酸种类和含量消长变化，建立酰基迁移率评价模型，明晰棕榈油酯交换过程的酰基迁移规律。
(2)可利用本发明的评价模型，形成食品功能结构脂质与食品专用油脂加工调控关键技术(如反应设备的选择：传统搅拌釜反应器，较高的酶添加量，较长的反应时间，导致易发生酰基迁移，但可以通过控制反应条件来控制酰基迁移(sn-2位饱和脂肪含量)；固定床反应器，虽然酶添加量过量，但催化反应时间较短，可降低酰基迁移产生)，为最终获得可控定向酯交换技术奠定扎实的理论基础。
附图说明
图1为sn-1,3特异性脂肪酶催化酯交换原理图(附酰基迁移)。
图2为sn-2位酰基迁移强度计算模型(依据sn-2位脂肪酸中U和S变化比例计算)。
图3为反应温度和反应时间对酯交换过程在酰基迁移率的影响。
图4为原料与产物的熔融特性曲线，A是指POL原料，B、C分别为不同反应条件下的产物。
图5为原料与产物的结晶特性曲线，A是指POL原料，B、C分别为不同反应条件下的产物。
图6为原料与产品的SFC曲线，A是指POL原料，B、C分别为不同反应条件下的产物。
图7为原料与产品的PLM图(×100倍、×200倍、×500倍)，A是指POL原料，B、C分别为不同反应条件下的产物，其中的7％是指加酶量。
图8为原料与产品的XRD谱图，，A是指POL原料，B、C分别为不同反应条件下的产物，B和C的加酶量均为7％。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明涉及的原料均可从市场上直接购买。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
本发明提供了一种酯交换反应程度的测定方法，包括以下步骤：
完成酯交换反应后，将反应液离心分层，对油样品进行sn-2脂肪酸组成分析，分析中将sn-2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，然后根据sn-2位的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的摩尔量比例含量的变化程度计算酰基转移率，从而判断酯交换反应程度，在计算公式中以S指代饱和脂肪酸，U指代不饱和脂肪酸，计算公式如下：
Figure BDA0002534482750000051
其中，U2和S2为初始底物sn-2位初始U和S摩尔百分比例；U2t和S2t为反应一定时间t后sn-2位U和S摩尔百分比例；U0和S0为初始底物总脂肪酸中U和S摩尔百分比例。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，所述sn-2脂肪酸组成分析参照以下方法之一进行测定：AOCS official method:Ch 3-91,1997、GB/T 24894-2010、ISO 6800:1997。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，所述甘油酯组成分析采用HPLC(高效液相色谱法)分析并计算甘油酯种类及含量。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，利用sn-2脂肪酸组成变化来判断酯交换程度，这是由于在1,3特异性脂肪酶的作用下发生酯交换反应，若sn-2脂肪酸组成比例发生变化即说明在催化酯交换过程中有酰基迁移。将sn-2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸(S)和不饱和脂肪酸(U)。根据sn-2位的脂肪酸种类与S和U的摩尔量比例含量的变化程度计算酰基转移率。
如上所述的酯交换反应程度的测定方法，所述酯交换反应为酶法酯交换反应或化学酯交换反应。
所述酶法酯交换反应步骤如下：将棕榈油置于反应容器中，待达到反应温度后加入一定量的固定化脂肪酶LipozymeTL IM，控制反应温度并均匀搅拌，在抽真空条件下进行酯交换反应；
所述酯交换反应在在绝对压力＝5 000Pa的真空条件下反应；
所述酶的添加量分别为棕榈油质量的0-11％，优选为3％、5％、7％、9％或11％，最优选为7％；
所述酯交换反应温度为60-90℃，优选为60℃、70℃、80℃或90℃；
所述酯交换反应时间为0-8h；
所述酯交换反应在搅拌条件下进行，搅拌的转速为400r/min。
本发明建立了sn-2位酰基迁移强度计算模型，如图2所示。其中，当sn-1,3特异性脂肪酶催化酯交换存在酰基迁移时，sn-2位的S和U的比例将向着原料中S和U的最终比例变化。因此可以通过测量棕榈油原始脂肪酸中S和U的摩尔量比例，棕榈油sn-2位的初始S和U的摩尔量比例，结合实际反应过程当中产品的sn-2位S和U摩尔量比例变化，量化酰基迁移程度，计算公式如下：
Figure BDA0002534482750000071
其中，U2和S2为初始底物sn-2位初始U和S摩尔百分比例；U2t和S2t为反应一定时间t后sn-2位U和S摩尔百分比例；U0和S0为初始底物总脂肪酸中U和S摩尔百分比例。Dt为反应一定时间t后，点sn-2t到点sn-o的距离；D0为反应开始时，点sn-2到点sn-o的距离。
当Dt＝D0时，说明sn-1,3位特异性脂肪酶催化特异性最强，未发生酰基迁移，酯交换仅发生在sn-1位和sn-3位；而当Dt＝0时，sn-1,3位特异性脂肪酶催化特异性最弱，此时酰基迁移最强，反应基本达到了在sn-1，sn-2，sn-3位的完全随机酯交换。因此，以初始底物总脂肪酸中(也是完全随机酯交换状态)的U和S的摩尔百分比例作为酰基迁移平衡点，结合实际反应过程当中酯交换样品的sn-2位U和S摩尔百分比例变化，可以量化酰基迁移程度。
针对上述技术方案，本发明还以酶法酯交换反应为例，研究了以下实验例：
1、单因素试验
1.1酶添加量对酯交换反应程度的影响
在反应时间为2h，温度为80℃条件下反应，研究不同酶添加量对酯交换反应程度的影响，结果如表1.1和表1.2所示。由表1.2可知酶添加量从0wt％提高到11wt％的过程中，酰基迁移率不断升高。酶添加量升至7wt％以后，酰基迁移率仍然会缓慢升高。在11wt％酶添加量时达到最大为63.41％。出现这一现象是因为随着酶添加量的增加，反应达到平衡所需的时间也就相应延长，酰基迁移也就更多。而且研究证实过量的酶会导致中间产物酰基迁移程度增大。由于酶添加量为7％、9％和11％时的酰基迁移程度变化很小，且考虑到节约成本来最大程度的观察酰基迁移情况，所以在后续的试验中选择7wt％的酶添加量。
表1.1棕榈油原料的脂肪酸组成
Figure BDA0002534482750000081
表1.2不同酶添加量对酯交换过程中酰基迁移率的影响
Figure BDA0002534482750000082
1.2反应温度和反应时间对酯交换反应程度的影响
在酶添加量为7％条件下，分别研究在反应温度为60℃、70℃、80℃、90℃下，随着反应时间的延长，酯交换反应程度的变化，结果如图3所示。由图3可知，随着反应温度的升高酰基迁移率也逐渐增高。这是因为在酶进行催化酯交换反应时，较低的温度使得体系的粘度较大，阻碍了底物的传热传质，酰基迁移少的同时反应效率也低。另外，酶作为有最适温度的生物制剂，较高的温度会一定程度上改变酶的构象，使得酶的特异性发生改变，并加剧了酰基迁移情况。而且随着温度的升高，酰基迁移达到平衡所需的时间也随之缩短。60℃下反应8h酰基迁移率为92.23％，而在90℃下仅反应4h酰基迁移率就高达99.07％。可见温度、时间这两个热力学参数，影响着酰基迁移的平衡。这正符合Arrhenius方程的一般规律，当使用高温时，达到平衡所需的时间更少。故控制反应温度和时间，是控制酰基迁移的有利手段。
2、物化特性分析
2.1脂肪酸和甘油酯组成
脂肪酸组成分析，参照GB/T24894-2010/ISO 6800:1997动植物油脂TAG分子sn-2位脂肪酸组分的测定方法。将样品中游离脂肪酸中和后，经柱层析净化，用酶将TAG水解成2-MAG，经薄层层析分离，用气相色谱测定脂肪酸组分含量。脂肪酸甲酯化参照国标GB/T17376–2008，样品经BF3甲醇快速甲酯化方法处理后进行气相分析，气相色谱仪用的是美国Agilent公司的GC-7820A，配置火焰离子化检测器，使用的色谱柱是CP-sil88毛细管柱(100m×0.25mm×0.2mm)，以N2作为载气，柱压30.8psi，进样量0.5μL，分流比40:1，烘箱初始温度120℃保持3min，然后以8℃/min升温至175℃保持18min。检测器和进样口温度均为260℃。此方法是参照Zhang等(Zhang Z,Wang Y,Ma X,et al.Characterisation andoxidation stability of monoacylglycerols from partially hydrogenated corn oil[J].Food Chem,2015,173:70-79.)气相色谱条件，分析原料中脂肪酸组成。(同上表1.1)
甘油酯组成分析参考洪颖(洪颖.食用油脂甘油三酯组成特征及HPLC测定方法研究[D].江南大学,2015.)液相色谱条件进行甘油酯组成分析。使用Diamondsil Plus C18色谱柱(250.0mm×4.6mm×5.0μm；中国迪克玛)进行分析。进样量为1μL。使用的流动相如下：溶剂A-异丙醇(0.1％甲酸)，溶剂B-乙腈:甲醇(15:1，v/v，0.1％甲酸)。流动相梯度如下：溶剂B在前30min内从70％降低到60％，然后在40min内降低到55％并保持10min，然后2min内增至60％，接着在2min内增至65％，随后2min内升至70％并保持14min。流动相流速为0.8mL/min，柱温设置为30℃。
表2.HPLC测得的甘油酯组成分析
Figure BDA0002534482750000101
如表2数据所示酯交换反应前后甘油酯组成。其中样品A是棕榈油原料，测的数据是棕榈油反应前的甘油酯组成；样品B为酶添加量7％，70℃反应2h时测的甘油酯组成；样品C为酶添加量7％，80℃反应3h时测的甘油酯组成。由表2可以看出，酯交换反应前后甘油酯组成发生变化，随着酯交换反应的进行，S/S/S和U/U/U的含量增加，而S/U/S的含量减少。另外样品B和样品C的甘油酯组成变化很小，说明在反应时间和温度变化不大的情况下，甘油酯组成不会显著变化。
2.2热力学特性的测定
利用热重分析仪(DSC-1，瑞士梅特勒-托利多)分析样品的熔化与结晶特性。精确称取样品8.0～12.0mg于铝制坩埚内加盖密封，并以空坩埚作为参比。控温程序为：初始温度25℃，以40℃/min升温至80℃并保持10min；以10℃/min的速率降温至-80℃并保持10min，再以10℃/min的速率升温至80℃，高纯N2流速为45mL/min。通过动态的升温过程，得到样品的熔融和结晶曲线。图4和图5分别是反应原料(A)与反应产物(B、C)的熔融结晶特性(图4为熔融曲线，图5为结晶曲线)。由图可知，酯交换后熔融和结晶温度均升高。
2.3固体脂肪含量(SFC)
固体脂肪含量通过NM-2型核磁共振分析仪(上海纽迈电子科技有限公司)测定。干式恒温器(型号：DC10，杭州瑞诚仪器有限公司)用于快速降温和提供精确的温度控制。用三油酸甘油酯作为标准品，对每个温度进行校正。称取1.5g左右油样于核磁共振试管中，在60℃保持30min融化样品并消除结晶记忆，然后在0℃下保持30min，最后依次从低温到高温(10、20、30、40和50℃)恒温保持30min。所有样品均测定两次平行。依次测定其SFC值，并绘制SFC曲线。如图6可以看出酯交换前后，SFC曲线明显发生变化。酯交换后SFC值整体上升，在10-40℃范围上升尤为明显。这与酯交换反应改变了体系甘油酯组成有关，且变化趋势与TAG中S/S/S的浓度变化一致。
2.4晶体微观形态
油脂结晶形态通过偏光显微镜(SMART-POL偏光显微镜，重庆奥特光学仪器有限公司)观察。先将油样融化消除结晶记忆，然后滴一滴再预热的载玻片上，再用盖玻片压好使其产生合适的厚度并避免气泡的产生。然后放置24h后在25℃下观察。由图7可以看出POL(A)在常温下很难检测到晶型，因为它在常温下呈液态的或半固态。且观察三组样品可以发现酯交换反应之后样品的晶型较明显，这也说明反应之后，甘油酯组成的确发生了变化。另外，对比发现不同的反应条件下晶型会发生变化，C条件下晶型排列更紧密均一。
2.5晶型
使用配备有Cu-Kα辐射(λ＝1.54)和Ni滤光片的MSAL-XD-II X射线衍射仪(BrukerAXS，德国卡尔斯鲁厄)观察到晶体多态性。以2°/min的速度在36kV和20mA下从5到40°扫描样品，其发散，散射和接收狭缝分别为1.0、1.0和0.3mm。结果如图8可以看出三组样品均在4.6和
Figure BDA0002534482750000111
附近出现强衍射峰，即均呈现β与β′共存的同质多晶现象。
以上实验例通过研究不同酶添加量、反应时间和温度对酶催酯交换反应后甘油酯和sn-2脂肪酸组成的变化，获得了反应条件对Lipozyme TL IM酶法催化棕榈油酯交换反应程度的影响规律；并通过液相色谱仪(HPLC)、气相色谱仪(GC)、差示扫描量热仪(DSC)、脉冲核磁共振仪(p-NMR)、X-衍射仪(XRD)和偏振光显微镜(PLM)等对产物进行理化性质的分析，为产品在食品领域的应用提供相应的理论依据。
以上实验例研究了酶添加量、反应时间和温度单因素对酰基迁移程度的影响规律，并通过本发明建立的模型进行表征酰基迁移率。以上实验例的研究说明本发明的计算模型是在理论基础上建立的，是具有事实依据的。在实际试验中可以此作为酰基迁移程度的表征方法。
以下实施例中的棕榈油是由益海嘉里公司提供的24度成品分提棕榈液油，所使用的固定化脂肪酶LipozymeTL IM由丹麦诺维信公司生产。
实施例1
取50g棕榈油于250mL的平底烧瓶中，加热至60℃后加入7wt％LipozymeTL IM，控制反应温度保持在60℃并在磁力搅拌器上以400r/min的转速均匀搅拌，反应在水环泵抽真空条件(绝对压力＝5000Pa)下进行8h。反应结束后，立即将反应液离心分层，完成酯交换。
经实验例(物化特性分析)所述的气相色谱条件进行sn-2脂肪酸组成分析，GC测得实施例1中反应条件下的sn-2脂肪酸、常温下POL原料(棕榈液油)的sn-2脂肪酸和常温下POL原料的总脂肪酸组成及含量如下表3所示：
表3
Figure BDA0002534482750000121
1、利用Bin Peng(Trace water activity could improve the formation of 1,3-oleic-2-medium chain-rich triacylglycerols by promoting acyl migration inthe lipase RM IM catalyzed interesterification[J].Elsevier Ltd,2020,313.)等人的方法，计算sn-2位酰基迁移率。计算公式为：
Figure BDA0002534482750000131
(其中A0、A1分别表示反应前后sn-2位某种脂肪酸含量)
酰基迁移率具体计算过程如下：
以C16:0为例，
Figure BDA0002534482750000132
以C18:0为例，
Figure BDA0002534482750000133
以C18:1为例，
Figure BDA0002534482750000134
以C18:2为例，
Figure BDA0002534482750000135
2、将实验数据代入本发明中的sn-2位酰基迁移强度计算模型，本实施例酶催酯交换反应过程中的酰基迁移率为92.23％。酰基迁移率具体计算过程如下：
其中C16:0、C18:0为饱和脂肪酸(SFA，简写为S)，C16:0摩尔质量为256，C18:0摩尔质量为284；C18:1、C18:2为不饱和脂肪酸(UFA，简写为U)，C18:1摩尔质量为282，C18:2摩尔质量为280。
Figure BDA0002534482750000136
Figure BDA0002534482750000137
Figure BDA0002534482750000141
Figure BDA0002534482750000142
Figure BDA0002534482750000143
Figure BDA0002534482750000144
将上述结果带入公式得，
Figure BDA0002534482750000145
实施例2
取50g棕榈油于250mL的平底烧瓶中，加热至70℃后加入7wt％LipozymeTL IM，控制反应温度保持在70℃并在磁力搅拌器上以400r/min的转速均匀搅拌，反应在水环泵抽真空条件(绝对压力＝5000Pa)下进行2h。反应结束后，立即将反应液离心分层，完成酯交换。
经实验例(物化特性分析)所述的气相色谱条件进行sn-2脂肪酸组成分析，GC测得实施例2中反应条件下的sn-2脂肪酸、常温下POL原料的sn-2脂肪酸和常温下POL原料的总脂肪酸组成及含量如下表4所示：
表4
Figure BDA0002534482750000146
Figure BDA0002534482750000151
1、利用Bin Peng(Trace water activity could improve the formation of 1,3-oleic-2-medium chain-rich triacylglycerols by promoting acyl migration inthe lipase RM IM catalyzed interesterification[J].Elsevier Ltd,2020,313.)等人的方法，计算sn-2位酰基迁移率。计算公式为：
Figure BDA0002534482750000152
(其中A0、A1分别表示反应前后sn-2位某种脂肪酸含量)
酰基迁移率具体计算过程如下：
以C16:0为例，
Figure BDA0002534482750000153
以C18:0为例，
Figure BDA0002534482750000154
以C18:1为例，
Figure BDA0002534482750000155
以C18:2为例，
Figure BDA0002534482750000156
2、将实验数据代入本发明中的sn-2位酰基迁移强度计算模型，本实施例酶催酯交换反应过程中的酰基迁移率为54.43％。酰基迁移率具体计算过程如下：
其中C16:0、C18:0为饱和脂肪酸(SFA)，C16:0摩尔质量为256，C18:0摩尔质量为284；C18:1、C18:2为不饱和脂肪酸(UFA)，C18:1摩尔质量为282，C18:2摩尔质量为280。
Figure BDA0002534482750000157
Figure BDA0002534482750000158
Figure BDA0002534482750000161
Figure BDA0002534482750000162
Figure BDA0002534482750000163
Figure BDA0002534482750000164
将上述结果带入公式得，
Figure BDA0002534482750000165
实施例3
取50g棕榈油于250mL的平底烧瓶中，加热至80℃后加入7wt％LipozymeTL IM，控制反应温度保持在80℃并在磁力搅拌器上以400r/min的转速均匀搅拌，反应在水环泵抽真空条件(绝对压力＝5000Pa)下进行3h。反应结束后，立即将反应液离心分层，完成酯交换。
经实验例(物化特性分析)所述的气相色谱条件进行sn-2脂肪酸组成分析，GC测得实施例3中反应条件下的sn-2脂肪酸、常温下POL原料的sn-2脂肪酸和常温下POL原料的总脂肪酸组成及含量如下表5所示
表5
Figure BDA0002534482750000166
Figure BDA0002534482750000171
1、利用Bin Peng(Trace water activity could improve the formation of 1,3-oleic-2-medium chain-rich triacylglycerols by promoting acyl migration inthe lipase RM IM catalyzed interesterification[J].Elsevier Ltd,2020,313.)等人的方法，计算sn-2位酰基迁移率。计算公式为：
Figure BDA0002534482750000172
(其中A0、A1分别表示反应前后sn-2位某种脂肪酸含量)
酰基迁移率具体计算过程如下：
以C16:0为例，
Figure BDA0002534482750000173
以C18:0为例，
Figure BDA0002534482750000174
以C18:1为例，
Figure BDA0002534482750000175
以C18:2为例，
Figure BDA0002534482750000176
2、将实验数据代入本发明中的sn-2位酰基迁移强度计算模型，本实施例的酰基迁移率为76.03％。酰基迁移率具体计算过程如下：
其中C16:0、C18:0为饱和脂肪酸(SFA)，C16:0摩尔质量为256，C18:0摩尔质量为284；C18:1、C18:2为不饱和脂肪酸(UFA)，C18:1摩尔质量为282，C18:2摩尔质量为280。
Figure BDA0002534482750000177
Figure BDA0002534482750000178
Figure BDA0002534482750000181
Figure BDA0002534482750000182
Figure BDA0002534482750000183
Figure BDA0002534482750000184
将上述结果带入公式得，
Figure BDA0002534482750000185
综上，将实施例1、2、3中的现有技术公开的计算方法与本发明计算模型对比发现，现有技术公开的计算酰基迁移率的方法存在以下缺陷：(1)计算酰基迁移率只考虑sn-2位上某一种特定的脂肪酸(C18:0)，并以此作为酰基迁移率。但当考虑在sn-2位上的其他脂肪酸(C16:0、C18:1、C18:2)变化时，同一条件下得到的酰基迁移率并不相等；(2)用此法计算酰基迁移率时，数值会出现大于100％的情况，不符合常理。而本发明中采用的酰基迁移率计算方法中将二位脂肪酸分成SFA和UFA综合考虑，且计算模型的设计合理避免了迁移率超过100％的不实际情况。总之本发明的方法完全避免了上述存在的缺陷。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
完成酯交换反应后，将反应液离心分层，对酯交换反应前后的油脂样品进行sn-2脂肪酸组成分析，分析中将sn-2位的脂肪酸组成简化为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，然后根据sn-2位的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的摩尔量比例含量的变化程度计算酰基迁移率，从而判断酯交换反应程度，在计算公式中以S指代饱和脂肪酸，U指代不饱和脂肪酸，计算公式如下：
Figure FDA0003457717870000011
其中，U2和S2为初始底物sn-2位初始U和S摩尔百分比例；U2t和S2t为反应一定时间t后sn-2位U和S摩尔百分比例；U0和S0为初始底物总脂肪酸中U和S摩尔百分比例。
2.根据权利要求1所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述sn-2脂肪酸组成分析参照以下方法之一进行测定：AOCS official method:Ch 3-91,1997、GB/T24894-2010、ISO 6800:1997。
3.根据权利要求1所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述酯交换反应为酶法酯交换反应或化学酯交换反应。
4.根据权利要求3所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述酶法酯交换反应步骤如下：将油脂置于反应容器中，待达到反应温度后加入一定量的固定化脂肪酶LipozymeTL IM，控制反应温度并均匀搅拌，在抽真空条件下进行酯交换反应。
5.根据权利要求4所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述固定化脂肪酶LipozymeTL IM的添加量为油脂质量的0-11％，所述酶法酯交换反应温度为60-90℃；所述酶法酯交换反应时间为0-8h。
6.根据权利要求4所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述固定化脂肪酶LipozymeTLIM的添加量为油脂质量的3％、5％、7％、9％或11％，所述酶法酯交换反应温度为60℃、70℃、80℃或90℃。
7.根据权利要求4所述的一种酯交换反应程度的测定方法，其特征在于，所述酶法酯交换反应在绝对压力＝5 000Pa的真空条件下反应；
所述酶法酯交换反应在搅拌条件下进行，搅拌的转速为400r/min。
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