高温条件下反式油酸生成机理的研究

发布时间：2017-04-17 06:15

  本文关键词：高温条件下反式油酸生成机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：反式脂肪酸存在于各种加工食品当中,过多摄入可能导致冠心病等疾病的发生,因此,对于反式脂肪酸的检测以及反应机理的研究势在必行。本文通过油酸C18：1同分异构体的相关结构和能量的计算与结合实际样品中脂肪酸的含量变化,研究了热引发油酸(C18：1)顺→反异构化作用的机制。 实验通过在两段温度下(130,160,190,220℃和135,140,145,150,155℃)加热油酸甘油三酯(18：1-9c),气相色谱(GC)法对C18：1同分异构体分析。当加热温度为150℃时,反式油酸的生成量从0.0897+0.0102mg/g油酸甘油三酯(加热1h)上升到0.1700±0.0173mg/g油酸甘油三酯(加热3h),表明顺→反异构化作用可能开始于150℃。实验进一步研究了经质子转移途径的异构化作用机制。所有的基态,过渡态,中间产物的几何构型以及基态的键解离能(BDE)通过使用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G*水平下进行了优化。每一个同分异构体的零点校正能是在B3LYP/6-311++G**水平下进行了计算。计算出的油酸和反式油酸基态的能量差为7.6kJ/mol,反异构化的过渡态能垒为294.5kJ/mol.通过内禀反应坐标(IRC)计算确认了反应物、中间体、过渡态和产物的相关性并得到最低能量途径。DFT计算表明通过异构化作用机制的研究使获得的实验数据得到了很好的解释。实验建议油脂加热过程温度应该控制在150℃以下,从而避免在日常饮食中摄入反式脂肪酸。 本文还研究了油酸甘油三酯在高温加热条件下生成醛类羰基化合物的反应。通过HPLC和ESI-MS分别检测了挥发性醛类羰基化合物和非挥发性醛类羰基化合物的变化,并利用量子化学DFT方法计算了油酸的相关C-H键键解离焓(BDE),推导出油酸甘油三酯自动氧化生成醛类羰基化合物的机理,并通过实验验证了其合理性。
【关键词】：油酸甘油三酯 反式脂肪酸 异构化作用 密度泛函理论 能垒 羰基化合物
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R151
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-8
• 1 前言8-30
• 1.1 反式脂肪酸简介8-13
• 1.1.1 脂肪酸的概念8-9
• 1.1.2 反式脂肪酸的概念9-10
• 1.1.3 反式脂肪酸的危害10-11
• 1.1.4 反式脂肪酸在膳食中的分布11-12
• 1.1.5 控制反式脂肪酸的措施及有效途径12-13
• 1.2 反式脂肪酸的来源及生成机理13-17
• 1.3 反式脂肪酸的检测方法17-23
• 1.3.1 光谱分析17-20
• 1.3.2 色谱分析20-23
• 1.3.3 联用分析技术23
• 1.4 量子化学理论方法概论23-28
• 1.4.1 密度泛函理论23-24
• 1.4.2 过渡态理论24-25
• 1.4.3 量子化学理论计算基组的选择25-27
• 1.4.4 几何优化与频率分析及零点能的计算27-28
• 1.5 本论文研究的主要内容,研究目的和意义28-30
• 1.5.1 本论文研究的主要内容28
• 1.5.2 本论文研究的目的和意义28-30
• 2 材料与方法30-36
• 2.1 实验材料30-31
• 2.1.1 试验试剂30
• 2.1.2 试验仪器30-31
• 2.2 试验方法31-36
• 2.2.1 样品的前处理31
• 2.2.2 油酸甘油三酯的DSC检测31
• 2.2.3 油酸与反式油酸的气相色谱检测31-33
• 2.2.4 傅里叶变换红外光谱检测反式脂肪酸33
• 2.2.5 反式油酸生成机理研究33
• 2.2.6 挥发性醛类羰基化合物的高效液相色谱检测33-34
• 2.2.7 醛类羰基化合物生成机理研究34-35
• 2.2.8 非挥发性醛类羰基化合物的质谱验证35-36
• 3 结果与讨论36-56
• 3.1 油酸甘油三酯的DSC分析36
• 3.2 油酸和反式油酸的气相色谱分析36-41
• 3.2.1 37种脂肪酸混标的分离36-37
• 3.2.2 油酸和反式油酸标准曲线的绘制37-38
• 3.2.3 大范围加热处理下油酸和反式油酸的动态变化38-40
• 3.2.4 小范围加热处理下油酸和反式油酸的动态变化40-41
• 3.3 红外光谱检测反式双键41-42
• 3.4 量子化学方法研究反式油酸生成机理42-46
• 3.4.1 C18：1异构体的基态研究42-43
• 3.4.2 C18：1的异构化旋转机制43-46
• 3.5 挥发性醛类羰基化合物的液相色谱分析46-52
• 3.5.1 五种挥发性醛类羰基化合物的分离46-47
• 3.5.2 五种挥发性醛类羰基化合物标准曲线的绘制47-49
• 3.5.3 不同温度下每种挥发性醛类羰基化合物的变化49-50
• 3.5.4 不同温度下挥发性醛类羰基化合物总量的变化50-52
• 3.6 非挥发性醛类羰基化合物的质谱分析52-53
• 3.7 量子化学方法研究醛类羰基化合物生成机理53-56
• 3.7.1 油酸相关C-H键键解离焓(BDE)的计算53-54
• 3.7.2 醛类羰基化合物生成机理推导54-56
• 4 结论56-57
• 5 展望57-58
• 6 参考文献58-68
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况68-69
• 8 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 布同良;刘建新;;反式脂肪酸降低乳脂合成的机理[J];中国牛业科学;2006年05期

2 张玉军,阎向阳,马雪平,艾宏韬;进口油脂加氢催化剂氢化性能的研究[J];日用化学工业;2002年04期

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本文编号：312615