CN103122020A

CN103122020A - 一种无溶剂条件下植物甾烷醇酯的制备方法

Info

Publication number: CN103122020A
Application number: CN2011103838036A
Authority: CN
Inventors: 贾承胜; 周阳; 何文森; 张晓鸣; 冯骉
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2011-11-19
Filing date: 2011-11-19
Publication date: 2013-05-29

Abstract

本发明涉及无溶剂条件下植物甾烷醇酯的制备方法，属于食品、医药、化工和化妆品等技术领域。本发明采用的技术方案为：在无溶剂条件下，在带支口的反应试管中加入一定摩尔比的脂肪酸或芳香酸、植物甾烷醇和催化剂，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气气氛下于一定温度搅拌反应一定时间，反应结束后得到甾烷醇酯产品。催化剂的添加量为0.5～5.0mol％(相对于植物甾烷醇摩尔数)，反应温度为90～170℃，反应时间2～7h，同时定时取样，测定转化率和茴香胺值以检测反应进程，将经柱层析分离纯化后得到的产品通过红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。本方法工艺简单，效率高，便于大规模生产。

Description

一种无溶剂条件下植物甾烷醇酯的制备方法

技术领域

本发明涉及无溶剂条件下植物甾烷醇酯的绿色制备方法，属于食品、医药、化工和化妆品等技术领域。

背景技术

植物甾醇是一类以环戊烷全氢菲为主体骨架的甾体化合物，其结构与动物体内的胆固醇相似，美国FDA已经批准，添加植物甾醇或甾烷醇酯的食品可使用有益健康标签，将其添加到专用食品中作为功能性食品，具有降总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇(LDL)浓度作用。氢化后的植物甾烷醇比植物甾醇疏水性强，能更有效地增加胆固醇分泌排泄。植物甾烷醇溶解度低，体内几乎不被吸收，因此不会引起血胆固醇增加，而且甾烷醇不会转变成类似雌性激素物质，对生殖系统无不良影响。研究显示饱和β-谷甾烷醇阻碍胆固醇吸收的作用比β-谷甾醇更强，生理治疗功效更好。

酯化型的植物甾烷醇更易溶于有机溶剂，其吸收利用率与游离型相比约提高5倍，其功能作用也更加广泛。另一方面，由于游离型植物甾烷醇的结晶性和难溶性，植物甾烷醇既不溶于水，在油中的溶解度也很小，限制了它在食品中的应用。如果将功能性的有机酸和植物甾烷醇结合起来形成植物甾烷醇酯，就兼有两者的生理活性，还能改善植物甾烷醇的脂溶性，提高其生物学效价，方便食品加工应用。

目前合成植物甾烷醇酯的方法有化学法和酶法。酶法反应条件温和，选择性高，但反应时间长，且酶的价格昂贵，该法也不适于规模化生产。传统化学合成法使用的催化剂主要有无机酸(H₂SO₄，H₃PO₄)、有机磺酸(p-TSA)、酸式盐(NaHSO₄)、强酸性离子交换树脂、碱性无机盐(Na₂CO₃)、醇钠(NaOMe，NaOEt)、氢氧化物(NaOH，KOH，Ca(OH)₂)、有机碱(吡啶)和杂多酸等。

采用以上催化剂反应条件苛刻(温度高、时间长)、产率低，而且对设备腐蚀性大、环境污染严重。例如，采用醇钠或吡啶等碱性催化剂或硫酸氢钠作催化剂，反应需用毒性大且在食品加工中不允许使用的甲苯为溶剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供了一种在无溶剂体系中植物甾烷醇酯的绿色制备方法。本方法工艺简单，成本较低，便于规模化生产。

本发明采用以下技术方案：

使用不同的催化剂催化植物甾烷醇与各种饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸以及芳香酸进行酯化反应，一方面考察反应酯化率，另一方面通过测定不饱和脂肪酸酯化反应中茴香胺值来考察不饱和脂肪酸的氧化程度。其特征在于所述的方法为：在无溶剂条件下，在25mL的带支口的反应试管中加入一定摩尔比的酸、植物甾烷醇和催化剂，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，反应体系中通入恒定流量的氮气，在一定温度下搅拌反应一定时间，得到甾烷醇酯粗产品。催化剂的添加量为0.5～5.0mol％(相对于植物甾烷醇摩尔数)，反应温度为90～170℃，反应时间为2～7h，在一定时间间隔取样，检测反应进程，并将经柱层析分离纯化得到的植物甾烷醇酯采用红外，质谱，核磁共振分析进行结构鉴定。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的植物甾烷醇为β-谷甾烷醇和菜油甾烷醇中的一种或两种任意比例的混合植物甾烷醇。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的有机酸包括长链饱和脂肪酸(月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸)，不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生油酸和芥酸)以及芳香酸(阿魏酸和烟酸)。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所用的催化剂为三氟磺酸盐(钪、铜、锌和银盐等)，过渡金属氯化盐(锌、铁、铈、铜和锡盐等)，十二烷基硫酸或磺酸过渡金属盐(铜、铁、锌、铈和银盐等)，催化剂用量为0.5～5.0mol％(相对于植物甾烷醇摩尔数)。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的酸醇摩尔比为1∶1～3∶1。

所述植物甾醇烷酯的制备方法，其特征在于反应温度为90～170℃。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的催化剂用量优选0.5～5.0mol％。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的反应时间优选2～7h。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述分离纯化利用植物甾烷醇酯、植物甾烷醇和有机酸的极性差异及其在不同展开剂中的溶解性不同来实现，其步骤为：将植物甾烷醇酯混合物溶解在一定的展开剂中(料液比1∶3，w/v)，展开剂为石油醚/乙酸乙酯混合溶液(19∶1，v/v)，使用硅胶柱进行柱层析分离，收集产品，对收集到的组分进行薄层层析(TLC)分析，将同一组分合并，旋转蒸发除去溶剂，得到植物甾烷醇酯纯品，并对纯品进行红外、质谱、核磁共振波谱分析表征。

所述植物甾烷醇酯的制备方法，在不饱和脂肪酸植物甾烷醇酯的酯化反应中，在测酯化率产率的同时，并用ISO6885方法测定反应体系中的茴香胺值以检测体系中不饱和脂肪酸被氧化的程度。

本发明中所述的实时反应进程监测方法为高效液相色谱和薄层层析法。

本发明中酯化程度采用高效液相色谱测量，其HPLC分析条件：Symmetry C18柱(4.6×250mm，5μm)，柱温：35℃，流动相：甲醇/正己烷/异丙醇＝8∶1∶1，流速：1.0mL/min，等速洗脱，进样量：10μL；蒸发光散射检测器ELSD条件：载气为N₂，流速：1.8L/min，漂移管温度：70℃，工作压力：25psi。

本发明的有益效果：

(1)开发了植物甾烷醇酯新的制备工艺，筛选得到了多种适合植物甾烷醇酯化的催化剂；

(2)没有使用有毒有害的有机溶剂，适合用于食品工业生产；

(3)工艺简单，反应条件温和，易实现工业化生产；

(4)采用了高效Lewis催化剂，所需时间大大缩短，因而能耗明显降低，同时具有酯化效率高、操作方便和产品易纯化等特点。

具体实施方式

下面结合具体例子，对本发明进行更具体的阐述。例子中的具体参数仅用于说明本发明而不用于限定范围，本领域内技术人员可以适当修改本发明参数。

实施例1

在25mL的带支口的反应试管中加入0.1202g的月桂酸、0.2073g植物甾烷醇和1.0mol％(相对于植物甾烷醇的摩尔量)三氟甲基磺酸钪，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于120℃搅拌反应4h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾烷醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到植物甾烷醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例2

在25mL的带支口的反应试管中加入0.1695g的油酸、0.2073g植物甾烷醇和2.0mol％(相对于植物甾烷醇的摩尔量)三氯化铁，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于120℃搅拌反应6h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾烷醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到植物甾烷醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例3

在25mL的带支口的反应试管中加入0.1883g的亚油酸、0.2073g植物甾烷醇和1.5mol％(相对于植物甾烷醇的摩尔量)十二烷基硫酸铜，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于130℃搅拌反应5h，每隔0.5h取样一次，采用TCL检测反应进程，使用HPLC进行酯化率和烯烃副产物含量的测定，同时测反应物的茴香胺值，考察反应体系中的氧化程度。反应结束后得到植物甾烷醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到植物甾烷醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例4

在25mL的带支口的反应试管中加入0.1165g的阿魏酸、0.2073g植物甾烷醇和2.5mol％(相对于植物甾烷醇的摩尔量)十二烷基硫酸亚铈，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于160℃搅拌反应5h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾烷醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到植物甾烷醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

Claims

1.一种无溶剂条件下植物甾烷醇酯的绿色制备方法，其特征在于所述的方法为：在无溶剂条件下，在25mL的带支口的反应试管中加入一定摩尔比的酸、植物甾烷醇和催化剂，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气气氛下于一定温度搅拌反应一定时间，反应结束后得到甾烷醇酯产品。催化剂的添加量为0.5～5.0mol％(相对于植物甾烷醇摩尔数)，反应温度为90～170℃，反应时间2～7h，同时定时取样，检测反应进程，并将经柱层析分离纯化得到的植物甾烷醇酯产品，采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

2.如权利1要求所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的植物甾烷醇为β-谷甾烷醇和菜油甾烷醇中的一种或两种任意比例的混合植物甾烷醇。

3.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的有机酸包括长链饱和脂肪酸(月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸)、不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生油酸和芥酸)以及芳香酸(阿魏酸和烟酸)。

4.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所用的催化剂为三氟甲基磺酸盐(钪、铜、锌和银盐等)，过渡金属氯化盐(锌、铁、铈、铜和锡盐等)，十二烷基硫酸或磺酸过渡金属盐(铜、铁、锌、铈和银盐等)，催化剂用量为0.5～5.0mol％(相对于植物甾烷醇摩尔数)。

5.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述的酸醇摩尔比为1∶1～3∶1。

6.如权利要求1所述植物甾醇烷酯的制备方法，其特征在于所述的酯化反应温度为90～170℃，反应时间为2～7h。

7.如权利要求1～6所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于所述分离纯化利用植物甾烷醇酯、植物甾烷醇和有机酸的极性差异及其在不同展开剂中的溶解性不同来实现，其步骤为：将植物甾烷醇酯混合物溶解在一定的展开剂中(料液比1∶3，w/v)，展开剂为石油醚/乙酸乙酯混合液(19∶1，v/v)，使用硅胶柱进行柱层析分离，收集产品，对收集到的各组分进行薄层层析(TLC)分析，将相同的组分合并，旋转蒸发除去溶剂，得到植物甾烷醇酯纯品，然后对纯品进行红外、质谱、核磁共振分析鉴定。

8.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于对不同条件下制备的产品进行HPLC定量和TLC定性分析以检测反应进程，HPLC定量分析采用外标法，标准品自制。

9.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于对样品的分析中，包含对反应中植物甾烷醇的转化率分析、植物甾烷醇酯的产率分析以及反应过程中副产物(主要为植物甾烷醇脱水缩合形成的烯烃类物质)的含量分析。

10.如权利要求1所述植物甾烷醇酯的制备方法，其特征在于合成不饱和脂肪酸植物甾烷醇酯的反应中，在测酯化率产率的同时，并用ISO6885方法测定反应体系中的茴香胺值以检测体系中不饱和脂肪酸被氧化的程度。