2結果與討論

2.1單因素試驗

2.1.1復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比對產(chǎn)率的影響

選取反應時間2 h、丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.5∶1、反應溫度35℃、pH 11，根據(jù)復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響趨勢，確定優(yōu)化復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比的范圍，結果見圖1。

圖1復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比對產(chǎn)率的影響

由圖1可以看出，復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比影響產(chǎn)率的總體趨勢是首先逐步提高，達到最大值后逐步下降，復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比為4∶1時產(chǎn)物產(chǎn)率最大。因此，選擇復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比3∶1～5∶1進行優(yōu)化試驗。

2.1.2 pH對產(chǎn)率的影響

選取復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4∶1、反應時間2 h、丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.5∶1、反應溫度35℃，根據(jù)pH對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響趨勢，確定優(yōu)化pH的范圍，結果見圖2。

圖2 pH對產(chǎn)率的影響

由圖2可以看出，pH影響產(chǎn)率的總體趨勢是首先逐步提高，達到最大值后逐步下降，pH為11時產(chǎn)物產(chǎn)率最大。因此，選擇pH 10～12進行優(yōu)化試驗。

2.1.3反應溫度對產(chǎn)率的影響

選取復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4∶1、反應時間2 h、丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.5∶1、pH 11，根據(jù)反應溫度對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響趨勢，確定優(yōu)化反應溫度的范圍，結果見圖3。

圖3反應溫度對產(chǎn)率的影響

由圖3可以看出，隨著反應溫度逐步升高產(chǎn)物產(chǎn)率也逐步增大，在35℃時產(chǎn)物產(chǎn)率達到最大值，之后反應溫度再升高產(chǎn)物產(chǎn)率逐步下降。因此，選擇反應溫度30～40℃進行優(yōu)化試驗。

2.1.4反應時間對產(chǎn)率的影響

選取復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4∶1、pH 11、反應溫度35℃、丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.5∶1，根據(jù)反應時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響趨勢，確定最適反應時間，結果見圖4。

由圖4可以看出，在反應時間0.5～2 h范圍內產(chǎn)物產(chǎn)率逐漸增大，之后隨反應時間延長，產(chǎn)率沒有明顯的變化。因此，反應時間2 h最適合大豆粕合成N-椰子油酰基復合氨基酸。

圖4反應時間對產(chǎn)率的影響

2.1.5丙酮與復合氨基酸溶液體積比對產(chǎn)率的影響

選取復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4∶1、pH 11、反應溫度35℃、反應時間2 h，根據(jù)丙酮與復合氨基酸溶液體積比對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響趨勢，確定優(yōu)化丙酮與復合氨基酸溶液體積比的范圍，結果見圖5。

圖5丙酮與復合氨基酸溶液體積比對產(chǎn)率的影響

由圖5可以看出，隨著丙酮與復合氨基酸溶液體積比的增加，產(chǎn)物產(chǎn)率逐步增加，丙酮的加入有利于產(chǎn)物產(chǎn)量的增加，當丙酮與復合氨基酸溶液體積比達到1.5∶1后，產(chǎn)率隨著體積比增加不再有較明顯的提高。因此，選擇丙酮與復合氨基酸溶液體積比1∶1～2∶1進行優(yōu)化試驗。

2.2響應面優(yōu)化試驗

2.2.1響應面試驗設計及結果

以單因素試驗為基礎，固定反應時間為2 h，以N-椰子油酰基復合氨基酸產(chǎn)率為響應值(Y)，復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比(X1)、pH(X2)、反應溫度(X3)、丙酮與復合氨基酸溶液體積比(X4)為影響因素，根據(jù)Box-Behnken的試驗設計原理，通過SAS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，確定最佳工藝。響應面試驗因素水平見表1，響應面試驗方案及結果見表2，回歸方程方差分析見表3。

表1響應面試驗因素水平

表2響應面試驗方案及結果

由表3可以看出，函數(shù)模型R2=99.19%，說明模型預測值和試驗值擬合度高，模型極顯著(Plt;0.000 1)，方程預測N-椰子油酰基復合氨基酸產(chǎn)率是可信的。X1(復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比)、X2(pH)、X3(反應溫度)、X4(丙酮與復合氨基酸溶液體積比)影響因素程度為X2gt;X1gt;X3gt;X4，

影響因素之間的交互作用除X1X3影響不顯著、X3X4影響顯著外，其余交互項影響極顯著。

表3回歸方程方差分析

2.2.2驗證試驗

對經(jīng)過響應面試驗優(yōu)化得到的數(shù)學回歸方程進行求極大值，得到X1為4.2∶1、X2為11.2、X3為36℃、X4為1.7∶1，產(chǎn)率最大值為91.02%。根據(jù)響應面優(yōu)化結果和綜合因素影響得到大豆粕合成N-椰子油酰基復合氨基酸最優(yōu)工藝條件為：復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4.2∶1，pH 11.2，反應溫度36℃、丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.7∶1，反應時間2 h。在最優(yōu)工藝條件下進行3次驗證試驗，得到產(chǎn)率分別為91.06%、91.07%、91.08%，平均值為91.07%，與模型預測值91.02%相差很小，同時證明得到的數(shù)學回歸擬合模型可信度很高。

2.3產(chǎn)品表面活性性能

測定了以大豆粕為原料合成的N-椰子油酰基復合氨基酸產(chǎn)物表面活性性能，同時與陰離子表面活性劑月桂酸鉀、十二烷基硫酸鈉表面活性進行了比較，結果見表4。

表4產(chǎn)物表面活性性能對比

由表4可以看出，所得產(chǎn)物表面活性性能優(yōu)越，并且在一些方面超過月桂酸鉀、十二烷基硫酸鈉。

3結論

本研究以影響大豆粕合成N-椰子油酰基復合氨基酸產(chǎn)率因素的單因素試驗為基礎，利用SAS軟件，根據(jù)Box-Behnken的試驗設計原理，通過響應面優(yōu)化及對回歸方程方差分析，發(fā)現(xiàn)復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比、pH、反應溫度、丙酮與復合氨基酸溶液體積比對大豆粕合成N-椰子油酰基復合氨基酸產(chǎn)率都有極顯著影響。通過回歸數(shù)學模型得到最優(yōu)工藝條件為：復合氨基酸溶液與椰油酰氯體積比4.2∶1，pH 11.2，反應溫度36℃，丙酮與復合氨基酸溶液體積比1.7∶1，反應時間2 h。在最優(yōu)工藝條件下產(chǎn)率為91.07%，與模型預測值91.02%相差很小。與陰離子表面活性劑月桂酸鉀、十二烷基硫酸鈉表面活性性能進行了比較，所得產(chǎn)物表面活性性能優(yōu)越。