三酰甘油与脂肪酸/脂肪醇二元混合体系的固液相平衡研究及其在食品与医药领域的应用价值

本研究针对植物油中三酰甘油(TAGs)与脂肪酸/脂肪醇的固液相平衡(SLE)行为展开系统分析，通过差示扫描量热法(DSC)测定三桂酸甘油酯(TLA)和三亚油酸甘油酯(TLI)与8种脂肪酸/醇的相图，发现TLA体系呈现共晶型行为而TLI体系仅显示固相熔融。采用Margules 3-suffix模型实现最优拟合(RMSD=0.5 K)，为脂质基质在食品、化妆品和制药工业中的分离纯化工艺开发提供重要理论依据。

　　

植物油作为自然界最复杂的脂质系统之一，其核心成分三酰甘油(Triacylglycerols, TAGs)与微量组分脂肪酸(Fatty acids)和脂肪醇(Fatty alcohols)的相互作用，直接决定了油脂产品的物理特性和功能表现。在巧克力起霜、人造奶油结晶等食品工业难题背后，或是药物载体脂质基质的设计瓶颈中，都暗藏着对固液相平衡(Solid-Liquid Equilibrium, SLE)行为的认知缺口。更棘手的是，传统分离纯化工艺往往因缺乏精确的相变数据而效率低下，这使得解析TAGs与脂肪酸/醇的分子互作机制成为突破行业技术壁垒的关键。

针对这一科学挑战，来自国内高校的研究团队在《Fluid Phase Equilibria》发表了创新性成果。研究选取具有代表性的三桂酸甘油酯(Trilaurin, TLA)和三亚油酸甘油酯(Trilinolein, TLI)，分别与4种脂肪酸（癸酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸）和4种脂肪醇（1-癸醇、1-十二醇、1-十六醇、1-十八醇）构建二元体系，通过差示扫描量热法(DSC)结合偏光显微镜技术，系统绘制了8组混合体系的完整相图。建模方面采用Margules 2-suffix、Margules 3-suffix和UNIFAC模型进行对比验证，最终为脂质混合物的工业应用建立了可靠的热力学预测模型。

关键技术方法
研究团队通过精密天平(±0.2×10^-4 g)配制0.1-0.2摩尔分数梯度的二元混合物，使用校准后的DSC设备在1-10 K/min升温速率下测定相变参数。通过偏光显微镜观察晶体形态变化，采用改进的Schr?der-van Laar方程进行热力学建模，重点分析液相线(liquidus)行为。所有实验数据均经过三次重复验证。

相行为研究结果

1. 纯化合物相变特性：DSC测定显示TLA熔点为317.15 K，与文献值偏差<0.5 K；TLI呈现双熔融峰(232.15 K和253.15 K)，对应多晶型转变。脂肪酸和脂肪醇的熔点与碳链长度呈线性相关(R²>0.99)。

2. TLA混合体系：发现典型共晶行为，其中TLA+癸酸在x_TLA～0.1处出现共晶点(279.65 K)，TLA+月桂酸在x_TLA～0.3处形成共晶(292.15 K)。脂肪醇混合物共晶点则趋近纯醇组分。

3. TLI混合体系：未检测到共晶转变，仅观测到固相熔融现象，表明不混溶固态的形成。

4. 模型拟合比较：Margules 3-suffix模型表现最优(RMSD=0.5 K)，其次是Margules 2-suffix(RMSD=0.9 K)，UNIFAC模型在长链体系中出现显著偏差。

研究意义
该工作首次完整揭示了TLA/TLI与C₁₀-C₁₈脂肪酸/醇的SLE规律，为理解植物油复杂体系提供了分子层面的热力学解释。特别值得注意的是，TLA的共晶倾向与TLI的固相分离特性形成鲜明对比，这为定制化脂质配方提供了科学依据——在巧克力调温工艺中可利用TLA+月桂酸的共晶点(292.15 K)精确控制结晶过程，而在药物缓释系统开发中则可利用TLI的不混溶特性实现组分分离。

从技术应用角度看，建立的Margules 3-suffix模型预测精度达±0.5 K，显著优于传统UNIFAC方法，这使得工业上通过计算机模拟优化结晶工艺成为可能。研究还暗示，脂肪酸碳链长度与TAGs的相容性存在临界值，这对设计新型功能性油脂（如低热量的结构化脂质）具有重要指导价值。

这项研究不仅填补了脂质系统相平衡数据库的关键空白，更通过多尺度研究方法架起了基础热力学与工业应用之间的桥梁，为食品、医药和化妆品行业的原料创新提供了强有力的科学工具。