纤维素基材料对植物油游离脂肪酸的吸附行为及机理研究

Moderate refining has become the development trend of the processes of edible oil, and the adsorption of refining at low temperature is one of the focus of green moderate refining. The high-value research of cellulose which is a renewable and natural polymer is concerned. Our research group prepared a kind of cellulose-based adsorbent(CA) which can adsorb free fatty acids(FFA) at low temperature.Howerver, the vegetable oil is a multicomponet mixture, and the trace components could be competitive with FFA. There are unkown for the adsorption behavior of FFA on CA and its site of adsorption. The project carries out the study of the adsorption equilibrium for FFA on CA in the static and dynamic modes, and investigates the adsorption kinetics and adsorption thermodynamics.Also,the changes of the morphology, ultrastructure and adsorption sites of CA are analyzed. Furthermore, the effects of phospholipids, tocopherols, sterols and other trace componets on the adsorption of FFA on CA are investigated, and the competitive relationship and model are analyzed. The purpose of the project is to prove the mechanism of deacidfication of CA in the oils, which could provide a theoretical basis of the development of adsorption refining process at low temperature and utilizaton of cellulose.

食用植物油的绿色适度精炼是油脂加工的发展新方向,其中低温吸附精炼是适度精炼领域的研究热点之一。纤维素是可再生的天然高分子物质，其高值化利用研究备受关注。课题组前期研究发现纤维素基吸附材料（CA）在低温下具有吸附植物油中游离脂肪酸（FFA）的作用，然而植物油是多元混合物体系，所含微量成分可能与FFA存在竞争关系，同时CA对FFA的吸附行为以及吸附位点等问题都有待于探明。本项目拟开展CA对FFA在静态和动态模式下的等温平衡吸附研究，探讨其吸附动力学和吸附热力学，同时分析吸附前后CA的形态结构、超微结构以及吸附位点变化；深入研究卵磷脂、α-生育酚、β-谷甾醇等微量成分对CA 吸附FFA的影响，分析其中的竞争吸附关系，并建立吸附模型；通过以上研究，旨在探明CA在油相中的脱酸机理，为食用油的低温吸附精炼和纤维素资源利用提供理论依据。

通常植物毛油含有影响食用价值、贮藏安全的成分，因此需要精炼处理以达到食用要求。脱酸是油脂精炼的关键工序之一。目前脱酸技术主要是化学脱酸、物理脱酸和混合油脱酸等方法，但是这些方法存在诸多弊端。低温吸附脱酸是植物油绿色精炼领域的研究热点之一，同时纤维素这种可再生的天然高分子物质的高值化利用研究也备受关注。为探明纤维素基材料在油相中的脱酸机理，并探明油中微量成分对纤维素基材料吸附游离脂肪酸（FFA）的影响，本项目开展了纤维素基材料对植物油FFA的吸附行为和机理研究。.通过本项目的实施，探讨了纤维素基材料对植物油中FFA的吸附行为和机理。分别以花生壳和微晶纤维素为原材料制备了纤维素基吸附脱酸材料（CA），研究考察了CA对FFA的吸附行为，研究发现CA发挥吸附作用的主要方式是化学吸附为主，对FFA的吸附是单分子层吸附，其过程为优惠吸附；Langmuir吸附模型能适用于预测CA对FFA的吸附行为；吸附动力学研究表明，拟二级吸附动力学模型适用于CA吸附FFA的行为过程；吸附热力学研究表明，CA对FFA的吸附是自发进行，同时能在较宽的温度范围下对FFA进行吸附；吸附过程伴随着放热。探讨了CA对FFA吸附机理，分析认为CA表面的纤维素碱、纤维素活化羟基能与FFA进行吸附中和反应，生成纤维素脂盐，并且生成的脂盐连接在纤维素长链上，通过分离可脱除FFA。同时分析了油相中α-生育酚、β-谷甾醇与FFA的竞争吸附行为，研究发现其对CA的吸附脱酸过程无显著影响，但是在CA的吸附脱酸过程中，其对α-生育酚和β-谷甾醇也有一定的吸附作用，结果表明α-生育酚和β-谷甾醇的平均保留率为85%以上。.通过本项目研究，探明了CA对FFA的吸附行为、吸附动力学和吸附热力学规律，揭示了CA在油相中对FFA的吸附机理；发表中文核心期刊论文4篇；获得国家发明专利授权2项，实用新型专利授权1项；获得湖北省科技进步奖一等奖1项，湖北省科技成果推广奖一等奖1项，中国专利优秀奖1项，大北农科技奖创意奖1项。