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油脂改性就是通过对动植物油脂加工，使之成为某些价格昂贵和产量较低的油脂代用品或改进油脂的品质，目的是改变甘油三酯的组成和结构．使油脂的物理性质和化学性质发生改变，以能适应某种用途。改性可充分利用本国盛产的或廉价的油腊制取对天然油脂来说是特制的油脂制品。在食品工业上油脂改性分为分提、氢化及酯交换三种，酯交换反应是指将一种酯与另一种脂肪酸、醇、自身或其它酯混合并伴随酰基交换或分子重排生成新酯的反应其中酯一酸交换、酯一酯交换反应可改变油脂的脂肪酸和甘油酯组成、结构，从而改变油脂性质，生产出天然油脂没有的、具有全新结构油脂，这是油脂工业进行油脂改性一种重要手段。
1化学酯交换反应及其反应机理
传统的酯交换工艺采用的是化学反应方法，化学酯交换在三甘油酯内或物质间进行，直至反应达到热平衡。反应分为定向酯交换和随机酯交换两种．酯交换反应在高于熔点最高的甘油酯熔点以上进行时，所有的甘油酯都参与了反应达到完全随机，反之未溶解的甘油酯就不能反应。
随着酯交换的进行，饱和三甘油酯就会结晶。一些生成物并从溶液中析出，这将有利于反应向该种生成物方向进行，从而形成相对的定向酯交换作用。在化学酯交换中，甲醇钠是最常见的催化剂，其它催化剂有金属钠或氢氧化钠、无机酸等化学酯交换虽可提高甘三酯分子酰基的迁移性．但或多或少会造成反应体系中酰基间的交换与分布随机性，致使副产品增多。应用甲醇钠作食用油酯交换催化剂时反应机理目前存在两种观点:
(1)催化剂和甘油酯通过反应产生中间体烯酮离子，分子间或分子内部酯交换的诱导作用是由于生产烯酮离子所引起，这是~,rC]SS等提出观点。这里甲醇钠OCH3-起到关键作用，该基团自羰基靠近碳原子后夺走一个质子而产生烯酮式阴离子，此烯酮离子与另一酯的糍基碳作用并连结，而后一个酯的氧又和前一个酯的羰基连结，随后分别在第一酯的羰基和与之相连的碳原子两端断裂而完成酯交换。
(2)催化剂烷氧基激化甘油三酯羰基，通过反应生成中间体甘油二酯钠。甘油二酯钠又与别的甘油三酯反应，一边夺取脂肪酸，一边又生成新的甘油二酯钠，由此可知促进酯交换反应的真正催化剂是甘油二酯钠，高度活化甲醇钠实际上是真正催化剂的前驱物质，这种观点是由Coenen提出.
2酶促酯交换反应
近年来许多科技工作者对脂肪酶酶促改性进行大量试验与研究，发现很多微生物脂肪酶具有l，3-位选择性。
尽管加入少量水会增大脂肪酶活力，但水含量必须控制在一定的范围内以减少水解副反应发生，从而使酯交换反应成为反应主流。人们还从脂肪酶的品种、溶剂系统、底物等多方面对产物得率和质量作了分析，得到许多有价值的试验数据，并且援用固定化酶技术．用生物反应器对工业化生产进行模拟试验，积累大量有重要意义的操作参数。如果用非专一性脂肪酶来催化甘三酯的酯交换，就舍得到与化学法酯交换类似的结果。
然而，如果使用1．3-定向脂肪酶作为催化剂，则酰基的迁移与交换限制在1一位和3一位上，这样就能生产出化学酯交换所无法得到的特定目标产物．这正是酶促酯交换法具有独特力之处。利用1、3-定向脂肪酶催化油脂进行定向酯交换这个特性，在实际应用时是利用廉价油脂经过改性生产珍贵油脂，目前在油脂工业研究最多也最有研究价值的是类可可脂生产。超临界二氧化碳下酶反应，是近年生物工程新开拓领域，能大大降低酶反应过程的传质阻力，提高酶反应速率。
反应底物溶解性对超临界操作条件{如温度、压力)特别敏感，通过简单改变操作条件或附加其他设备就可达到反应物和底物分离的目的。l985年Ham，mard等率先提出超临界二氧化碳可作为酶法酯交换反应介质，接着Na—kamura报道超临界二氧化碳下脂肪酶催化甘油三酯酯交换反应的研究结果，后各国科技工作者逐步认识超临界二氧化碳下脂肪酶催化反应的发展优势，并对酶的活性、反应速率、反应动力学等方面开始较为深入研究。
酶促酯交换反应机理和化学酯交换类似，只是进攻的物质由原来的化学催化剂改为生物酶催化剂而已。
3酯交换反应在油脂工业应用
3.1油脂性质改良
酯交换反应早在20世纪50年代就已应用于食用油脂工业，是改善油脂物理性质重要方法。据报导酯交换改性油同氢化油相比具有风味好、异构体少、原料脂肪酸尤其是人体必需脂时酸组成不变和不产生反式酸等优点，可生产出较高营养价值的塑性脂肪，最初在美国用来对猪油进行改性，一般猪油常温下呈半固体状，涂抹性较差，在贮存过程中会产生粉状物质。化学酯交换能降低20℃固体酯含量．防止粉态物质出现。酯交换作用使猪油呈现氢化植物油特性，大大改善其乳化性和酪化眭．可作为起酥油应用于食品加工中。有人米糠固酯为原料、甲醇钠为催化剂，在不同条件下进行自身酯交换，生成的米檬固酯不但改变原有脂肪酸在甘三酯位置分布，而且熔点明显下降，产品达到米糠色拉油的冷冻试验要求。为了扩大米糠固脂应用范围，还可以米糠固脂和高熔点棕榈油为原料以不同比例混台进行酯交换。
经分析该酯交换产品可作为煎炸油应用，较大程度扩大米糠油的应用范围。酯交换也可应用于棕榈油改性，改性后槔榈油经分提后能够得到浊点为27~C液体油．可作为色拉油使用。8O年代后期，非传统食用羊脂及红花油按不同比例用酯酯交换方法研制出富含亚油酸塑性脂肪、产品投富营养、味感可门，无油腻和羊膻气味。
3.2人造奶油制备
人造奶油以其良好的营养、风味及在食品加工中可塑眭、涂抹性、¨]熔性而愈来愈受到人们的欢迎，人造奶油现已基本替代天然奶油，1985～1986年问利用猪油与菜油、乌桕油和菜油、棕桐油与菜油等进行酯交换，从而开展了制造人造奶油研究工作。在人造奶油制造方面，主要利用交酯化把短链脂肪酸的熔化性能和长碳链脂肪酸坚挺性结台起来产生一种涂抹性好、高温稳定性好的产品。例如应用菜油与月挂酸类油(椰子油等)交酯化产生低芥酸食用奶油，Chobanov(1997)研究利用猪油、牛油和葵花籽油酯交换制取人造奶油，目前也有人利用中国特有的植物油脂乌桕脂和大豆油为原料制作营养型人造奶油油基。酯交换在类似可可脂性质的硬质奶油加工方面也有很大作用，如将极度氢化棉籽油与橄榄油酯交换进行分提制造硬质奶油。现工业用人造奶油的主要制作方法是通过氢化植物油，降低植物油不饱和度达到人造奶油需要的熔点和硬度等性能，但氧化反应条件苛刻、降低有利于健康的不饱和脂肪酸古量，同时还产生不利于健康的反式酸。所以酯交换生产人造奶油相比氢化具有很大优越性。
3.3娄可可脂制备
酯交换技术是目前研制娄可可脂生产的最主要方法
众所周知，可可脂是最昂贵油腊之一，是巧克力配方中重要成分，具有的显著特性包括结构特点：脂肪酸组份主要是棕榈酸(P)、硬脂酸(s)、油酸(O)，甘三酯组份中有75％以上是2位为油酸的甘三酯(如POS、SOS、POP)：物理特性：常温下呈乳黄色脆性固体状态，在30℃-32℃下软化，在32℃-35℃的狭窄范围内迅速熔解，故进人人体后可迅速完全熔化。正因其独特特性，再加上产量限制和需求量不断扩大，使得可可脂价格十分昂贵。类可可脂则是指不仅在膨胀性、熔特性方面而且在脂肪酸组成和甘三酯组份上及同质多晶现象方面均与天然可可脂十分相似的代用品，它与天然可可脂相溶性很好，在巧克力配方中能任意比例与天然可可脂混台。近十几年来发展起来的13-定向脂肪酶催化油脂酯交换改性技术为娄可可脂的研究注人新的活力，并使之取得了很大的进展目前已研究采用过的原料油脂主要有棕榈油脂中间分提物、乌桕脂、茶油等，采用1．3-定向酶有动物胰脂酶和米黑毛霉脂肪酶等，供交换的脂肪酸主要是硬脂酸或硬脂酸加棕榈酸。目前，日奉、英国已有了以棕搁油中间分提物为原料经酶促改性制取类可可脂的小规模生产。
国内近几年来对我国特有的油腊资源一乌桕脂和茶籽油经酶促改性制类可可脂有较多研究，如利用具有1，3-位选择眭固定化脂肪酶催化乌桕脂与硬脂酸甲脂之间进行酯交换生产类可可脂。也有人用猪胰脂肪酶在正己烷中改性乌桕脂制备类可可脂。Chang从完全氢化棉籽油和橄榄油发生的酶促酯交换反应制备类可可脂。目前正在探索类可可脂生产的产业化道路，如能实现工业化生产则必将对我国油脂工业、食品工业的发展产生巨大推动作用。
3,4重构脂质生产
用脂肪酶制备具有特殊用途“重掏脂质(结构脂质）是酯交换反应在油脂工业上的另一重要作用，这些重构三
甘油酯2位上古有长链必需脂肪酸，EPA、DHA等多不饱和脂肪酸8]，1位和3位上台有低链或中链直链脂肪酸，低中链脂肪酸具有迅速被氧化提供能量的优点，主要用于由肠切除弓『起的吸收障碍患者的营养供给和婴儿喂养配方，也能用作亲脂的培养基或制成药剂如V和磷脂利用Mmiehei脂肪酶催化可将主要来自鱼油多不饱和脂肪酸如EPA、DHA连接到如琉璃苣油、柳叶菜油上，这种新的油脂将会替代为某种用途的二者混台物成为重构脂质。
4结语
酯交换油脂对于天然油脂来说是一种“特别油酯交换不是纯台成，经过酯交换反应能加工出能满足使用目的新型油脂。随廉价酶开发和酶工程、固定化酶的发展，酯交换反应将是今后油脂工业中改变与优化食用油脂结构与性能的有利工具和重要方法，且脂肪酶促酯交换将会逐渐完全取代化学酯交换。另外，随着人们的生括水平发展，对食品的要求也越来越高，这将导致更新酯交换研究与发展方向。我国酯交换在实际应用中尚处于起步阶段，所酯交换研究具有广阔的发展前景。
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酯交换反应及其在油脂工业应用
来源：环球粮机网发布时间：2015-08-23 11:45:57
