| 成果名称: | 新型甘油酯系列食品乳化剂生产关键技术 |
| 完成单位: | 广州美晨科技实业有限公司、暨南大学、华南理工大学 |
| 主要人员: | 杨菁、汪勇、赵强忠、胡道华、赵谋明、欧仕益、叶铭基、郭俊超、张宁、陈小娟、林锦怡 |
| 介绍: | 1.课题来源与背景：本项目来源2009年粤港关键领域重点突破招标项目"新型甘油酯系列食品乳化剂生产关键技术"（编号2009A020700003）。 现阶段我国食品乳化剂中分子蒸馏硬脂酸单甘酯的生产技术已达到国际先进水平，但聚甘油酯、双乙酰酒石酸单甘酯和混合单甘酯等新型甘油酯类乳化剂的生产还处于起步阶段。 本项目研究这三种乳化剂的化学及酶催化合成技术，集成新型甘油酯类食品乳化剂的安全高效生产关键技术，对于提高我国新型安全高效食品乳化剂生产和应用技术水平有重要推动意义，新型乳化剂应用对于提升传统食品安全和产品质量有重要社会和经济效益。聚甘油酯属于单甘油酯的衍生物，在食品中主要做乳化剂、结晶控制剂、粘度调节剂和淀粉改良剂。我国聚甘油酯产业起步和发展较晚，技术层次较低，产品质量不稳定、品种单一已不能满足多行业、多领域实际需求。 双乙酰酒石酸单甘酯是甘油与脂肪酸和乙酰化酒石酸的酯化产物，国内外关于DATEM的报道多侧重于应用方面，关于DATEM的合成工艺报道很少。 混合单甘酯采用的脂肪酶主要为诺维信公司和日本天野公司的脂肪酶。如何控制酶的成本及提高酶催化传质效率是酶法制备混合单甘酯存在的主要问题。 2.研究目的及意义、主要论点与论据：单甘酯(MAGs)的合成方法可以分为化学催化和酶催化。其制备方式根据反应方式不同又可以分为酯化反应法、酯交换反应法等方法。本项目技术利用新型鼓泡式反应器，采用固定化脂肪酶Novozym 435催化油酸，玉米油和甘油进行酯化和酯交换制备MAGs，可以得到46%左右的MAGs。利用鼓泡式反应器可以高效重复使用固定化酶催化剂上百次，从而实现了酶催化剂的重复利用，降低了反应成本，使得大规模产业化生产成为可能。研究了采用固体超强酸（SO42-/ZrO2-Al2O3）催化大豆油及大豆油脂肪酸和甘油酯化及酯交换制备单甘酯。固体超强酸单独催化大豆油和甘油进行酯交换反应，反应较难进行，转化率低。但当反应体系中加入一定量的脂肪酸时，由于酯化反应较易进行，酯化反应生成的单甘酯对酯交换反应有促进作用，从而促使了整体反应的进行。一次反应可以得到含量较高的粗单甘酯，再经过二级分子蒸馏得到高纯度单甘酯。 通过分别采用磷脂酶A1 和自制的固体超强酸（SO42-/ZrO2-SiO2），在无溶剂体系催化酯化制备低聚甘油酯，通过单因素和响应面试验，确定了制备低聚甘油酯的最优反应条件提高了催化剂的催化效率，得到较高酯化率（>97%）。 本项目首次采用分子蒸馏技术进行分离提纯。合成工艺采用双乙酰酒石酸与单甘酯反应（在乙酸存在下）的路线，分两步进行反应，尽量减少副产物产生，最终产品通过分子蒸馏设备将未反应原料分离，提高了产品质量。 3.创见与创新： (1) 采用固体超强酸催化甘油解及酯交换制备单甘酯，并用分子蒸馏技术分离纯化得到高达95%以上的产品；(2) 对磷脂酶A1 固定化条件的优化及催化合成单甘酯和聚甘油酯；(3) 利用固体碱催化剂催化不饱和、饱和植物油甘油解制备单甘酯。 (4) 研究无溶剂非均相体系酶法催化合成聚甘油酯和单甘酯的控制机理，高传质效率的适合非均相、高粘度体系的酶反应器和固定化酶自动分离技术。（5）利用分子蒸馏法对高沸点产品（聚甘油酯）进行分离纯化，得到高纯度的三聚甘油酯和双乙酰酒石酸单甘酯产品。 4.社会经济效益，存在的问题：我国聚甘油酯年需求量估计5000吨，且将以每年20％-25％速度递增。从行业性细分市场看，食品行业需求量2000吨左右，制药行业国内年需求1500-2000吨，日用化学品业年需求也在1800-2000吨，进口依存度 > 90％。 欧美发达国家，在人造奶油、起酥油中使用不同植物油源的混合单甘酯已为一个新的发展趋势。在国内市场，随着观念的更新以及应用技术的进步，混合单甘酯的市场份额不断增加。预计将占总单甘酯的20-30%，市场需求量为6000-8000 吨/年。本项目的成功实施后，聚甘油酯预计销售价格为13.74元/公斤，毛利润为1.374 元/公斤，目前实际销售价格为17.5 元/公斤，毛利润为5.5 元/公斤，毛利率为45%，按1000 吨规模算，年毛利润将达到550 万元。 混合单甘酯预计销售价格为8.57元/公斤，毛利润为0.85 元/公斤，目前实际销售价格为20.3 元/公斤，毛利润为6.9 元/公斤，毛利率为51%，按1000 吨规模算，年毛利润将达到690 万元。 双乙酰酒石酸单甘酯按照30 元/公斤销售价格，预计毛利润8 元/公斤，1000 吨规模，年毛利润800 万元。虽然中试生产线已有生产双乙酰酒石酸单甘酯的能力，但由于市场及销售方面的原因，暂时未有量产的产品上市。截至2013年7月，聚甘油酯和混合单甘酯分别完成销售额187和2152万元，共获得利润234万元。本项目的成功可以使我们掌握新型甘油酯食品乳化剂的核心关键技术，对于提高我国食品乳化剂行业的技术水平和应用水平具有明显的社会意义，对于本行业打破国际技术壁垒具有重要的战略性意义。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2017】0065 |
| 登记日期: | 2017-03-15 |
| 研究起止时间: | 2009.07 至2013.08 |
| 所属行业: | 农、林、牧、渔业 |
| 所属高新技术类别: | 现代农业 |
| 评价单位名称: | 广东省科学技术厅 |
| 评价日期: | 2016.05.26 |
