《一种植物甾醇酯制备与纯化方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种植物甾醇酯制备与纯化方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410729454.2 (22)申请日 2014.12.01 C07J 9/00(2006.01) C07J 75/00(2006.01) (71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道 399 号 (72)发明人 何本桥 李建新 邓涛 严峰 崔振宇 王虹 (54) 发明名称 一种植物甾醇酯制备与纯化方法 (57) 摘要 本发明公开了一种植物甾醇酯制备方法， 包 括植物甾醇和脂肪酸在真空条件下或氮气气氛 下， 在合适的温度下， 脂肪酸的羧基与植物甾醇中 的羟基进行酯化反应， 得到植物甾醇酯， 其中在所 述反应。
2、过程中无需额外添加任何催化剂和溶剂。 本发明的方法大大简化了生产工艺， 降低了生产 成本， 并提高了产品品质。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 105884849 A 2016.08.24 CN 105884849 A 1/1 页 2 1.一种植物甾醇酯制备方法， 包括植物甾醇和脂肪酸在 0.1 1.33kPa 真空的条件下 或氮气气氛下， 在合适的温度下， 脂肪酸的羧基与植物甾醇中的羟基发生酯化反应， 得到植 物甾醇酯， 其中在所述反应过程中无需额外添加任何催化剂和溶剂。 2.如权利要求 1 所述。
3、的方法， 其中所述植物甾醇选自 - 谷甾醇、 豆甾醇、 菜油甾醇和 菜籽甾醇及其混合物。 3.如权利要求 1 所述的方法， 其中所述脂肪酸是指碳链碳原子数为 12-24 的饱和和 / 或不饱和脂肪酸中的一种或任意两种混合物， 任意两种脂肪酸的混合比例为 1 9 9 1。 4.如权利要求 3 所述的方法， 其中所述脂肪酸为月桂酸、 肉蔻酸、 棕榈酸和硬脂酸。 5.如权利要求 1 所述的方法， 其中所用脂肪酸和植物甾醇的重量比为 1 1.5 3 1。 6.如权利要求 1 所述的方法， 其中反应温度为 120 260。 7.如权利要求 1 所述的方法， 其中反应时间为 2 20 小时。 8.如权利要。
4、求 1 所述的方法， 其进一步包括将所得植物甾醇酯纯化的步骤 ： 将所得植 物甾醇酯用有机醇在一定温度下机械搅拌洗涤， 离心分层， 分出上层液 ； 接着向分离出的下 层油层里继续加入有机醇， 如此反复洗涤 3 次以上， 然后将所得下层油层离心、 减压蒸馏以 除去残余有机醇， 得到植物甾醇酯产品。 9.如权利要求 8 所述的方法， 其中所述有机醇为乙醇、 丙醇或丁醇。 10.如权利要求 8 所述的方法， 其中所述洗涤温度为 40 110。 权 利 要 求 书 CN 105884849 A 2 1/5 页 3 一种植物甾醇酯制备与纯化方法 技术领域 ： 0001 本发明属于新资源食品技术领域， 涉。
5、及一种植物甾醇酯制备方法， 特别涉及一种 通过植物甾醇与脂肪酸的自催化酯化反应制备植物甾醇酯的方法， 并涉及所述植物甾醇酯 的纯化。 技术背景 ： 0002 世界卫生组织在最近的一份报告中指出， 心脑血管疾病每年可夺走全世界 1200 万人的生命， 是威胁人类健康的头号杀手。 据国家卫生部门调查统计， 我国每年死于心脑血 管疾病近 300 万人， 占我国每年总死亡病因的 51， 且出现发病低龄化趋势。 0003 植物甾醇 ( 酯 ) 是近年来在国际食品行业热门的营养元素， 是国际营养学会推荐 的未来十大功能性营养成分之一， 被美国食品及药物管理局 (FDA) 认可为 “降低血脂、 预防 动脉硬。
6、化” 的天然保健食品新原料， 是预防心脑血管疾病的 “生命的钥匙” 。早在 1951 年人 们就发现了植物甾醇的降胆固醇功效， 人体每天摄入 1.5 3.0g 植物甾醇可使低密度脂 蛋白水平降低 8 15。除此之外， 植物甾醇还具有抗癌、 抗动脉粥样硬化、 抗氧化和抗 炎等功效， 被广泛应用于制药、 保健品和化妆品等工业。但是植物甾醇无法被人体合成， 只 能从日常膳食中摄取。然而， 膳食中植物甾醇的吸收率很低， 约 5左右， 每天摄入量仅为 0.20.4克， 达不到降低人体胆固醇的需要量。 目前阻碍植物甾醇有效利用的最重要原因 是植物甾醇的溶解性。游离的植物甾醇在水与油脂中的溶解性都很低， 直。
7、接作用于人体时 吸收率很低， 导致其生物可利用性差。 目前主要通过把植物甾醇转化为植物甾醇酯， 以提高 植物甾醇的溶解度。研究发现以酯形式存在的植物甾醇， 方便植物甾醇在含脂食品中的溶 解， 能达到 20 -40的生物利用率， 便于人体吸收。 0004 植物甾醇酯由植物甾醇和油酸、 亚油酸等脂肪酸或酯通过化学法或生物酶法合成 得到。 在制备植物甾醇酯的方法中， 生物酶法一般要求在反应过程中添加有机溶剂， 酶价格 昂贵且易失活， 对反应条件要求苛刻， 而且反应时间长， 生产效率低， 生产成本较高， 还没有 广泛的应用价值。在传统化学法工艺中， 常采用强酸 ( 如 H2SO4、 H3PO4和对甲苯。
8、磺酸等 )、 强 碱 ( 如 NaOH 和 KOH) 为催化剂。但是液体强酸催化剂会造成植物甾醇羟基脱水， 强碱易引 起皂化反应而造成反应困难和物料损失。此外， 这类均相催化剂还有强腐蚀性及不易分离 等缺点， 催化剂本身和被腐蚀物可能进入植物甾醇酯产品， 容易对人体健康产生危害。 0005 针对化学催化法和生物酶催化法存在的问题， 本发明提供一种新的通过酯化反应 制备植物甾醇酯的方法， 其通过热动力学控制， 以反应原料油酸作为催化剂催化酯化反应 自发进行以制备出高产率、 安全可靠的植物甾醇酯。 本发明的方法不需额外添加无机、 有机 类催化剂和额外添加溶剂， 同时在制备工艺中省去了催化剂和溶剂除。
9、去、 产品洗涤、 干燥等 步骤， 大大简化生产工艺， 降低生产成本， 并提高产品品质。 发明内容 0006 本发明涉及一种植物甾醇酯制备方法， 该方法通过植物甾醇与脂肪酸的酯化反应 说 明 书 CN 105884849 A 3 2/5 页 4 制备植物甾醇酯。 0007 本发明的方法使用重量比为 1 1.5 3 1 的脂肪酸和植物甾醇， 在 0.1 1.33kPa 真空的条件下或氮气流动气氛下， 在 120 260的温度下在 200 转 / 分钟的转速 下连续搅拌， 脂肪酸的羧基与植物甾醇的羟基发生酯化反应， 反应220小时， 得到植物甾 醇酯。其中在所述反应过程中无需额外添加催化剂和任何溶剂。
10、。 0008 本发明的方法进一步包含将所得到的植物甾醇酯纯化的步骤， 包括 ： 在反应完成 后， 用有机醇在一定温度下机械搅拌洗涤， 离心分层， 分出上层液 ； 然后向分离出的下层油 层里继续加入有机溶剂， 如此反复 3 次以上后， 将下层油层离心、 减压蒸馏以除去残余有机 醇， 得到植物甾醇酯产品， 洗涤后的有机醇溶剂通过减压蒸馏回收， 可重新用作洗涤溶剂， 避免常规碱洗和酸洗带来的环境污染以及对碱液和酸液对植物甾醇酯的污染。 0009 所用的植物甾醇是指一类高碳环型一元仲醇及其混合物， 其分子的基本骨架由 三个六元环和一个五元环组成的环戊烷多氢菲核， C-3 位上连有一个羟基， C-17 。
11、位连有由 8-10个碳原子构成的侧链。 植物甾醇例如可以是-谷甾醇、 豆甾醇、 菜油甾醇和菜籽甾醇 等几种甾醇及其混合物， 其结构式如下 ： 0010 0011 0012 所用的脂肪酸是指碳链碳原子数为12-24的饱和和/或不饱和脂肪酸中的一种或 任意两种混合物， 任意两种脂肪酸的混合比例为此比例 1 9 9 1。所述脂肪酸例如为 月桂酸、 肉蔻酸、 棕榈酸和硬脂酸。 0013 其中洗涤所用的有机醇为乙醇、 丙醇或丁醇， 洗涤温度为 40 110。 说 明 书 CN 105884849 A 4 3/5 页 5 0014 反应转化率由植物甾醇的转化率来表示， 其指的是参与反应消耗的植物甾醇的量 。
12、占原有原料植物甾醇的百分比。 本实验采用气相色谱内标法定量测定并计算反应的转化率 和产率。 0015 转化率和产率测定方法如下 ： 0016 本实验采用气相色谱内标法定量测定并计算植物甾醇的转化率。 实验选择植物甾 醇含量为 95.3的标准样品， 胆植物甾醇作为内标物。首先加入标准样品 100mg， 胆植物甾 醇 ( 内标物 ) 称 30mg， 误差 0.3mg， 同时向烧瓶中加 9ml 吡啶， 3ml 乙酸酐。加磁子搅拌， 开冷凝水回流， 加热回流至 130。从第一滴回流开始计时， 反应 15min 后， 停止反应， 将反 应液倒入样品瓶中准备进样。 0017 产物样品的衍生与标准样品的衍生。
13、相同， 首先准确称取100120mg的样品， 胆植 物甾醇 ( 内标物 ) 称 30mg， 误差 0.3mg， 同时向烧瓶中加 9ml 吡啶， 3ml 乙酸酐。加磁子搅 拌， 开冷凝水回流， 加热回流至130。 从第一滴回流开始计时， 反应15min后， 停止反应， 将 反应液倒入样品瓶中准备进样。 0018 气 相 色 谱 分 析 条 件 为 ： 色 谱 柱 ： HP-5 号 石 英 毛 细 管 气 相 色 谱 柱 (30m0.25mm0.25m) ； 检测器 ： FID， 柱温280(程序升温， 起始温度50， 保持1min， 升温速率 35 /min， 升至 250保持 1min， 此后。
14、升温速率改为 30 /min， 升至终温 280， 保持 30min 左右 )， 柱流量 1.0ml/min， 气化室温度 290， FID 检测器温度 300， 载气为氮 气， 分流比 30 1。进样量 3L， 柱压 15MPa。 0019 待测样品的总植物甾醇含量计算遵照方程 (1)。其中， Y 表示待测样品的总植物 甾醇含量， F 是校正因子， A样品是样品中菜籽植物甾醇、 菜油植物甾醇、 豆植物甾醇、 谷植物 甾醇的对应峰面积的总和， A内标物表示内标物胆植物甾醇的对应峰面积， m内标物是胆固醇的质 量， 约 30mg， m样品是待测样品的质量， 约 100mg。 0020 0021 。
15、校正因子 F 由第一组进样的已知纯度为 95.30的植物甾醇标准品根据方程 (1) 求得。在测得产物中剩余的植物甾醇含量后， 可根据公式 2 计算出植物甾醇的转化率。 0022 0023 其中 ： C， 植物甾醇转化率 ； 0024 Y1， 反应前植物甾醇含量 ； 0025 Y2， 反应后植物甾醇含量。 0026 植物甾醇酯产率的计算与植物甾醇转化率相似， 首先准确称取 100-120mg 的样 品， 加入 1mol/L 的 KOH- 乙醇溶液 20ml， 在 80水浴搅拌条件下皂化反应 2h， 使植物甾 醇酯全部转化成植物甾醇， 取出后往样品中加入 20ml NaCl 饱和溶液， 混合均匀后。
16、将反应 溶液放入分液漏斗中， 用 50ml 异丙醚分三次萃取， 合并萃取液， 加入去离子水水洗至上层 异丙醚层为中性， 分液后将上层溶液减压蒸馏， 再将得到的样品中加入胆植物甾醇 ( 内标 物 )30mg， 误差 0.3mg， 同时向烧瓶中加 9ml 吡啶， 3ml 乙酸酐。加磁子搅拌， 开冷凝水回 说 明 书 CN 105884849 A 5 4/5 页 6 流， 加热回流至 130。从第一滴回流开始计时， 反应 15min 后， 停止反应， 将反应液倒入样 品瓶中准备进样。 0027 待测样品的总植物甾醇含量计算遵照公式 (1)。通过测得产物中剩余的植物甾醇 含量和皂化反应后产物中的植物甾。
17、醇含量可以计算得出反应生成的植物甾醇含量， 再根据 公式 (3) 计算出植物甾醇酯产率。 0028 0029 其中 ： R， 植物甾醇酯产率 ； 0030 P1， 完全反应所得植物甾醇酯的理论含量 ； 0031 P2， 催化酯化反应后所得植物甾醇酯含量 ； 0032 P3， 原料中植物甾醇酯含量。 附图说明 0033 图 1 本发明实施例 4 的产物气相色谱图。 具体实施方式 0034 下面结合具体实施例进一步示例性地详细说明本发明。 本发明使用的任何原料和 试剂可市场购得， 在下面的实施例中， 所使用的各种试剂与化合物均购自中粮集团。 0035 实施例 1 0036 称取植物甾醇100克， 。
18、月桂酸135克和油酸15克， 反应温度为120， 反应20小时， 反应过程抽真空， 压力为 1.33kPa。反应结束后， 停止加热， 让反应自然降温到 60左右， 加 100ml 乙醇进行洗涤， 然后离心分离。未反应的反应物溶解到乙醇上层。分离乙醇上层， 下 层为植物甾醇酯初产品， 再向其中加入 100ml 乙醇进行洗涤， 反复洗涤 3 次以上， 回收上层 乙醇液， 下层植物甾醇酯含有少量乙醇通过蒸馏除去， 得到植物甾醇酯产品。 所得反应的转 化率和产率通过气相色谱测定， 按照公式(1)、 (2)和(3)计算转化率和产率， 计算得此条件 下植物甾醇转化率为 92.7， 产率 89.2。 003。
19、7 实施例 2 0038 称取植物甾醇 100 克， 二十四碳酸 300 克， 反应温度为 260， 反应 8 小时， 反应过 程抽真空， 压力为1.33kPa。 反应结束后， 停止加热， 让反应自然降温到110左右， 加100ml 丁醇进行洗涤， 然后离心分离。未反应的反应物溶解到丁醇上层。分离丁醇上层， 下层为植 物甾醇酯初产品， 再向其中加入 100ml 丁醇进行洗涤， 反复洗涤 3 次以上， 上层丁醇液进行 回收， 下层植物甾醇酯含有少量丁醇通过加压蒸馏除去， 得到植物甾醇酯产品。 所得反应的 转化率和产率通过气相色谱测定， 按照公式(1)、 (2)和(3)计算转化率和产率， 计算得此。
20、条 件下植物甾醇转化率为 90.1， 产率 85.3。 0039 实施例 3 0040 称取植物甾醇 100 克， 油酸 180 克和葵花酸 20 克， 反应温度为 200， 反应过程通 氮气， 反应6小时， 反应结束后， 停止加热， 让反应自然降温到100左右， 加120ml丁醇进行 洗涤， 然后离心分离。未反应的反应物溶解到丁醇上层。分离丁醇上层， 下层为植物甾醇酯 初产品， 再向其中加入120ml丁醇进行洗涤， 反复洗涤3次以上， 上层丁醇液进行回收， 下层 说 明 书 CN 105884849 A 6 5/5 页 7 植物甾醇酯含有少量丁醇通过减压蒸馏除去， 得到植物甾醇酯产品。所得反应的转化率和 产率通过气相色谱测定， 按照公式(1)、 (2)和(3)计算转化率和产率， 计算得此条件下植物 甾醇转化率为 95.1， 产率 92.4。 0041 实施例 4 0042 称取植物甾醇 100 克， 肉桂酸 300 克， 反应温度为 220， 反应过程通氮气， 反应 10 小时。 反应结束后， 停止加热， 让反应自然降温到60左右， 加100ml乙醇进行洗涤， 洗涤方 法和转化率及产率计算方法如实施例 1。得到反应转化率为 99.2， 产率 94.3。 说 明 书 CN 105884849 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 105884849 A 8 。