電場強化食品常溫非催化酯化反應機理研究

《電場強化食品常溫非催化酯化反應機理研究》是依託華南理工大學，由曾新安擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電場強化食品常溫非催化酯化反應機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾新安
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

申請者前期研究發現電場處理可使葡萄酒中酯含量上升4-9％，多篇論文在國際刊物發表後獲得較大影響，《New Scientist》和《Nature China》等均作為科技亮點進行點評，前期成果獲教育部二等獎等多項省部級獎勵。本項目為在此基礎上的後續深入研究。針對食品工業中常見的常溫酯化反應緩慢低效的特點，以酒、醋等高醇或高酸食品為對象，以醇酸模擬體系為切入點，以自行研製的電場設備為處理手段，藉助核磁共振、氣質聯用、雷射拉曼光譜等分析手段，探索在無外源催化劑添加的狀態下不同酸醇體系中電場參數與常溫酯化反應速效及反應平衡之間的關係，從活化能改變、中間產物等角度探明強化反應機理，得出相關機理模型，探索有效調控措施，為進一步開發電場強化食品酯化反應的綠色加工技術提供依據和指導。研究常溫及非催化劑添加狀態下電場強化酯化反應速效的規律，有別於化工行業中現有的高溫催化酯化反應，立意較為新穎，套用前景廣闊。

結題摘要

本項目較為詳細地研究了脈衝電場作用下常溫非催化狀態下乙醇和乙酸、丙酸及乳酸之間的酯化反應情況，計算了反應活化能的變化，由此探索了PEF強化酯化反應的機理。結果表明在各種不同的反應條件下，脈衝電場均能促進乙醇和乙酸酯化反應進行。酯化反應速率隨著PEF場強的增加而增大，低溫下PEF對酯化反應的促進作用更為明顯，PEF場強(E)和活化能降低值(ΔEa)之間的線性關係可以用方程ΔEa=0.849E來描述；兒茶素的縮合反應隨電場強度的增加明顯增強，在40 kV/cm的場強下，其縮合活化能從41.59 kJ/mol 顯著降低到28.98 kJ/mol。 較為詳細地研究了PEF對食品營養素的分子改性以及結構與功能的變化。發現脈衝電場處理能延緩油脂氧化，電場與雙氧水或者臭氧協同作用，可明顯促進大分子量殼聚糖降解到3000 Da以下，效果遠強於單因素作用。廣東省科技廳鑑定成果 “脈衝電磁場改性澱粉的技術與裝備”研發了一套澱粉乳改性處理的脈衝電磁場裝備，建立了利用該裝備改性處理大米、玉米及馬鈴薯等澱粉乳的工藝條件和技術，使其糊化溫度降低2～3℃，消化率提高10%以上，該成果達國際領先水平。“高值化糖品綠色加工關鍵技術及套用”獲廣東省技術發明一等獎，“物理場強化白蘭地酒橡木陳釀技術”獲廣東省發明優秀獎。 以曾新安為大會召集人及執行副主席成功舉辦了第八屆農業工程委員會技術會議暨非熱加工會議，匯聚了來自44個國家的167名外國專家、學者，接收論文441篇（擬EI收錄），舉行學術報告120場，其中國外院士級別專家特邀報告6場，國外專家學術報告82場，國內專家報告38場。 培養研究生8名，其中博士生4名，招收留學生2名，送出培養4名。發表論文28篇，其中SCI收錄論文17篇，一區TOP論文2篇，二區論文13篇，EI論文3篇，國核心心期刊論文8篇，有3 篇關於PEF 對食品營養素影響的論文被《Annual Review of Food Science and Technology 》引評（2011 年，德國）。申請國內專利16項，其中發明專利10項，授權專利6項，其中發明專利1項，實用新型5項。曾新安晉升為博士生導師，入選教育部新世紀人才，國家評酒委員，當選為中國食品科學技術學會非熱加工技術分會副理事長、廣東省荔枝產業協會常務副會長等。