CN101845473A

CN101845473A - 一种高效合成植物甾醇酯的方法

Info

Publication number: CN101845473A
Application number: CN 201010196597
Authority: CN
Inventors: 江波; 缪铭; 刘虹蕾
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2010-09-29

Abstract

本发明涉及一种高效合成植物甾醇酯的方法，属于食品、医药和化妆品技术领域。本发明的技术方案为：将植物甾醇和脂肪酸直接混合，添加生物催化剂和有机溶剂于35-55℃反应24-96小时，同时控制反应体系的水分活度0.1-0.9来合成高纯度植物甾醇酯。本发明采用生物法制备植物甾醇酯，加工工艺高效、绿色、安全且转化率高，所得产物具有降低胆固醇、防治心脑血管疾病、抗氧化等功能特性，可广泛应用于食品、医药、化妆品等多个领域。

Description

一种高效合成植物甾醇酯的方法

技术领域

本发明涉及一种高效合成植物甾醇酯的方法，特别涉及一种非水相体系中脂肪酶高效合成高纯度植物甾醇酯的方法。本发明的产品的应用开发涉及到食品、医药和化妆品技术领域。

背景技术

随着生活水平的不断提高，心脑血管疾病的发病率越来越高。大量研究表明血液中的胆固醇浓度过高，尤其是低密度脂蛋白胆固醇浓度过高，是引发多种心脑血管疾病的主要因素。降低血液中胆固醇浓度可以明显的降低心脑血管疾病的发病率。因此，目前对于这些疾病的饮食和药物治疗都是从降低血液胆固醇浓度出发的。由于药物治疗可能会对人体造成负面影响，人们越来越希望通过饮食来降低血液中胆固醇浓度。

植物甾醇作为一种天然植物性食品添加剂，具有与胆固醇相似的分子结构，在人体小肠中，植物甾醇能够抑制胆固醇的吸收，从而可以有效降低血液中总胆固醇浓度和低密度脂蛋白胆固醇的含量，但是并不降低对人体有益的高密度脂蛋白胆固醇的含量，并且没有任何副作用，因此受到人们越来越多的关注。

植物甾醇广泛存在于各种植物油、坚果和植物种子中，也存在于其他植物性食物和蔬菜水果中，种类繁多，主要是谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇，其中β-谷甾醇含量最高，大约占总甾醇的50％-90％，是油脂不皂化物的主要成分。研究表明，每天进食1.5-3.0g植物甾醇可以使人体血浆总胆固醇和低密度脂蛋白水平降低10％-20％。但是植物甾醇熔点较高，常温下为结晶形式，在人体中的溶解性和生物可利用性较差，不溶于水，在油脂中的溶解度也很小，使其应用于食品工业较为困难。

植物甾醇酯是植物甾醇的衍生物，具有和植物甾醇相同的生理活性功能，一般由植物甾醇和脂肪酸通过酯化反应制得。将植物甾醇和脂肪酸进行酯化后，转化为甾醇酯，其油溶性更好，熔点更低，能够解决植物甾醇在食品应用中的限制问题。目前，植物甾醇酯的合成方法主要有酶法和化学法。化学法往往采用重金属或强碱性物质作为反应催化剂，且反应过程需要高温等苛刻条件，同时可能产生不期望的副产物；酶法生产植物甾醇酯，条件温和，通常在常温常压下进行，因此脂肪酸和植物甾醇酯产品不易发生氧化。同时，由于酶的催化专一性，不会产生有害副产物，使用安全。

本发明人深入调查和研究了现有技术并对各种植物甾醇酯合成方法进行了研究，最终我们发现脂肪酶在非水相体系中可以高效催化酯化反应并得到高纯度植物甾醇酯。基于上述发现提出了本发明。

发明内容

本发明的目的是针对目前植物甾醇酯合成工艺中存在的催化剂安全性低，操作条件苛刻等缺点而开发的一种高效合成植物甾醇酯的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种植物甾醇酯的合成方法，以植物甾醇、脂肪酸为反应原料，脂肪酸与植物甾醇的质量比为1∶1-10∶1，加入脂肪酶类催化剂和有机溶剂，脂肪酶类催化剂添加量为脂肪酸与植物甾醇总质量1％-10％，溶剂添加量为1-10mL/g反应原料，控制反应温度为35-55℃进行酯化反应，反应时间控制在24-96小时，对反应体系控制水分活度0.1-0.9，反应液经过脱酸、分离纯化后即得到纯度超过90％的植物甾醇酯。

本发明所述的植物甾醇为谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇的单一或任意比例混合的植物甾醇。

本发明所述的脂肪酸包括饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸。所述的饱和脂肪酸为辛酸、己酸、月桂酸、棕榈酸或硬脂酸；所述的不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸、共轭亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸、二十碳五烯酸(EPA)或二十二碳六烯酸(DHA)。

本发明所述的催化剂为脂肪酶类催化剂(活力10000-700000U/g)，脂肪酶类催化剂包括游离脂肪酶及固定化脂肪酶，所述的游离脂肪酶为来源于根霉、假丝酵母、黑曲霉中一种或多种；所述的固定化脂肪酶为上述来源脂肪酶的固定化形式。

所述的溶剂为正己烷、正庚烷、丙酮、异辛烷、环己烷中的一种或几种溶剂的混合物。

本发明的有益效果：

1、本发明合成工艺简单，不需要复杂设备，对设备无特殊要求，适合大规模工业生产。

2、控制水分活度，提高酯化率：对体系的水分活度进行控制，保证酶在非水相体系中催化活力所必须水分的同时控制了体系中不断生成的水，使酯化率提高。

3、产品安全性高：采用酶催化合成植物甾醇酯，过程中反应物和产物不易发生氧化变性。由于酶的催化专一性，副产物少，产品安全性高，特别适合应用于食品、医药和化妆品等对安全性要求较高的领域。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明所保护的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：植物甾醇月桂酸酯的合成

称取混合植物甾醇0.8g、月桂酸0.8g于50mL具塞三角瓶中，添加植物甾醇和月桂酸原料总质量1％游离脂肪酶(来源于根霉黑曲霉，活力700000U/g)作为催化剂，添加正己烷16mL，控制水分活度在0.41，45℃恒温反应24小时。所得反应产物经分离纯化后得到纯度95％的植物甾醇月桂酸酯。

实施例2：植物甾醇二十二碳六烯酸酯的合成

称取混合植物甾醇0.8g，二十二碳六烯酸(DHA)4.0g于50mL具塞三角瓶中，添加植物甾醇和二十二碳六烯酸原料总质量10％固定化脂肪酶(来源于假丝酵母、活力10000U/g)作为催化剂于上述具塞三角瓶中，在三角瓶中添加正己烷∶环己烷∶异辛烷＝6∶2∶1(v/v)的混合溶剂20mL。控制水分活度在0.87，40℃恒温反应96h。所得反应产物经过分离纯化得到纯度92％的植物甾醇二十二碳六烯酸酯。

实施例3：植物甾醇脂肪酸酯的合成

称取混合植物甾醇0.8g，取混合脂肪酸8g于50mL具塞三角瓶中。首先添加植物甾醇和混合脂肪酸原料总质量5％的游离脂肪酶(来源于根霉、活力30000U/g)作为催化剂于上述具塞三角瓶中，在三角瓶中添加溶剂正庚烷5mL。控制水分活度0.62，55℃恒温反应24小时后，改变体系水分活度为0.12，再加入原料总质量3％固定化脂肪酶(来源于黑曲霉、50000U/g)，继续反应24小时。所得反应产物经分离纯化得到纯度96％的植物甾醇脂肪酸酯。

Claims

1.一种植物甾醇酯的合成方法，其特征在于以植物甾醇、脂肪酸为反应原料，脂肪酸与植物甾醇的质量比为1∶1-10∶1，加入脂肪酶类催化剂和有机溶剂，脂肪酶类催化剂添加量为脂肪酸与植物甾醇总质量1％-10％，溶剂添加量为1-10mL/g反应原料，控制反应温度在35-55℃进行酯化反应，反应时间控制在24-96小时，对反应体系控制水分活度0.1-0.9，反应液经过脱酸、分离纯化后即得到纯度超过90％的植物甾醇酯。

2.根据权利要求1所述植物甾醇酯的合成方法，其特征在于所述的植物甾醇为谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇的单一或任意比例混合的植物甾醇。

3.根据权利要求1所述植物甾醇酯的合成方法，其特征在于所述的脂肪酸包括饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸：

所述的饱和脂肪酸为辛酸、己酸、月桂酸、棕榈酸或硬脂酸；所述的不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸、共轭亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸、二十碳五烯酸或二十二碳六烯酸。

4.根据权利要求1所述植物甾醇酯的合成方法，其特征在于所述的催化剂为活力10000-700000U/g的脂肪酶类催化剂，包括游离脂肪酶及固定化脂肪酶；

所述的游离脂肪酶为来源于根霉、假丝酵母、黑曲霉中一种或多种；所述的固定化脂肪酶为上述来源脂肪酶的固定化形式。

5.根据权利要求1所述植物甾醇酯的合成方法，其特征在于所述的溶剂为正己烷、正庚烷、丙酮、异辛烷、环己烷中的一种或几种溶剂的混合物。