CN112029590A - 一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法 - Google Patents

一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于功能性油脂技术领域，具体涉及一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将植物甾醇和食用油脂在催化剂的作用下进行酯交换反应，然后进行分离纯化后处理；所述催化剂为4‑C8‑18烷基苯磺酸。本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，通过催化剂的优选，提高酯交换反应的催化专一性，高效获得植物甾醇酯和甘油二酯的含量高的功能性油脂。该方法在反应时不需要加入有机溶剂，生产过程的环保性好，工艺简单、生产成本低，具有重要的应用价值和商业开发潜力。

Description

一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法
技术领域
本发明属于功能性油脂技术领域，具体涉及一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法。
背景技术
植物甾醇(Phytosterol)具有降低血清胆固醇含量、促进伤口愈合、使肌肉增生、增强毛细管循环、在人体内可转变成胆汁酸和性激素、参与人体新陈代谢等生理功能，因而作为健康食品或功能食品成分被广泛应用在食品领域。由于游离的植物甾醇具有弱疏水性且油溶性差，在人体内的溶解性和生物利用率较低。因此，常通过将植物甾醇的C-3位羟基酯化形成植物甾醇酯的方式来对植物甾醇的溶解性进行改善。植物甾醇酯不但具有植物甾醇的降胆固醇、抗炎、抗氧化等生理功能，并且熔点显著降低，油溶性大为增加，故生物利用率显著提高。
甘油二酯(DG)是油脂中存在的另外一种功能脂质，一般在食用油中的含量低于5％。甘油二酯可以减少动物和人体内的脂肪积累，对肥胖及相关疾病有益，具有调节血脂、抑制肝脏脂肪积累、预防动脉血栓、缓解糖尿病肾病、减肥抑制食欲等生理功能。甘油二酯还可作为一种食品级乳化剂，被广泛应用于食品、医药和化妆品等领域。
食用油脂中天然存在的植物甾醇酯和甘油二酯的含量均较少，常需要添加合成的植物甾醇酯和甘油二酯。目前，植物甾醇酯以及甘油二酯通常是需要分别合成的，合成方法都可分为酶法和化学法。开发能够高效合成同时富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂是食品行业以及保健品行业所急需的。公告号为CN103352067B的中国发明专利文件中公开了一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能油脂的制备方法，该方法中植物甾醇与甘油三酯在脂肪酶的作用下反应得到植物甾醇酯以及甘油二酯。该制备方法中所用催化剂为酶，价格昂贵，难以实现大规模的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其是一种高效化学法同时制备植物甾醇酯和甘油二酯，制备工艺操作简单、生产成本较低，适于大规模工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：将植物甾醇和食用油脂在催化剂的作用下进行酯交换反应，然后进行分离纯化后处理；所述催化剂为4-C8-18烷基苯磺酸。
本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，通过催化剂的优选，提高酯交换反应的催化专一性，高效获得植物甾醇酯和甘油二酯的含量高的功能性油脂。该方法在反应时不需要加入有机溶剂，生产过程的环保性好，工艺简单、生产成本低，具有重要的应用价值和商业开发潜力。
催化剂优化为4-C10-16烷基(碳原子数为10-16的烷基)苯磺酸。从成本方面考虑，优选的，4-C8-18烷基苯磺酸为4-十二烷基苯磺酸(DBSA)。
上述制备方法的反应过程如下：
Figure BDA0002671997200000021
原料(植物甾醇与甘油三酯)的理论摩尔比为1:1。可根据实际需要调节植物甾醇或甘油三酯(例如植物油)过量。一般而言，植物甾醇与食用油脂的摩尔比为1:0.5-8。从原料成本方面考虑，优选的，植物甾醇与食用油脂的摩尔比为1:2-3。
为进一步提高植物甾醇酯和甘油二酯的产率，优选的，催化剂的摩尔量为植物甾醇摩尔量的5-50％。从催化剂的来源及成本方面考虑，优选的，所述催化剂为4-十二烷基苯磺酸。
从兼顾反应速率和避免副反应的发生方面综合考虑，优选的，所述酯交换反应的温度为40-100℃，反应时间为8-24h。
本发明的制备方法中，为防止植物甾醇或甘油三酯在反应过程中被氧化，酯交换反应在保护气氛条件下进行。优选的，保护气氛为氮气气氛。
分离纯化后处理主要是为了除去催化剂成分，利用本领域的常规分离纯化手段即可除去上述催化剂。优选的，所述分离纯化后处理为柱层析或加入碱性水溶液淬灭反应后进行萃取分离。碱性水溶液优选饱和碳酸氢钠水溶液，可进一步辅助饱和食盐水以高效的进行油水分离。萃取分离优选使用的溶剂为正己烷，萃取后除去正己烷即可得到功能性油脂成品。
植物甾醇为市售品，包括但不限于β-谷甾醇、豆甾醇、大豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇中的一种或两种以上。
食用油脂可以为植物油和/或动物油，以上食用油脂均为市售品，植物油包括但不限于大豆油、菜籽油、玉米油、葵花籽油中的一种或两种以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例中，以大豆油为例，大豆油的主要成分(99％以上)为甘油三酯，按大豆油的甘油三酯组成核算甘油三酯的平均分子量，再根据大豆油的质量，计算得到大豆油等食用油脂(甘油三酯)的摩尔量。
一、本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法的具体实施例
实施例1
本实施例的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将大豆甾醇和大豆油按1:2的摩尔比加入反应瓶中，然后加入DBSA(其摩尔量为大豆甾醇的摩尔量的10％)；
(2)向反应瓶中持续充入氮气进行保护，然后将反应瓶置于70℃的加热搅拌器中，反应24h后，向反应瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水按照1:1的体积比形成的混合液淬灭反应，然后加入正己烷进行萃取得萃取相，萃取相除去正己烷得到油脂产品。
实施例2
本实施例的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将大豆甾醇和大豆油按1:3的摩尔比加入反应瓶中，然后加入DBSA(其摩尔量为大豆甾醇的摩尔量的10％)；
(2)向反应瓶中持续充入氮气进行保护，然后将反应瓶置于80℃的加热搅拌器中，反应15h后，向反应瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水按照1:1的体积比形成的混合液淬灭反应，然后加入正己烷进行萃取得萃取相，萃取相除去正己烷得到油脂产品。
实施例3
本实施例的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将豆甾醇和葵花籽油按1:2的摩尔比加入反应瓶中，然后加入DBSA(其摩尔量为豆甾醇的摩尔量的10％)；
(2)向反应瓶中持续充入氮气进行保护，然后将反应瓶置于70℃的加热搅拌器中，反应24h后，向反应瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水按照1:1的体积比形成的混合液淬灭反应，然后加入正己烷进行萃取得萃取相，萃取相除去正己烷得到油脂产品。
实施例4
本实施例的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将豆甾醇和葵花籽油按1:3的摩尔比加入反应瓶中，然后加入DBSA(其摩尔量为豆甾醇的摩尔量的10％)；
(2)向反应瓶中持续充入氮气进行保护，然后将反应瓶置于90℃的加热搅拌器中，反应12h后，向反应瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水按照1:1的体积比形成的混合液淬灭反应，然后加入正己烷进行萃取得萃取相，萃取相除去正己烷得到油脂产品。
实施例5
本实施例的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将豆甾醇和猪油按1:2的摩尔比加入反应瓶中，然后加入DBSA(其摩尔量为豆甾醇的摩尔量的15％)；
(2)向反应瓶中持续充入氮气进行保护，然后将反应瓶置于90℃的加热搅拌器中，反应16h后，向反应瓶中加入饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水按照1:1的体积比形成的混合液淬灭反应，然后加入正己烷进行萃取得萃取相，萃取相除去正己烷得到油脂产品。
在本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法的其他实施例中，催化剂可以替换为碳原子分别为8、10、14、16、18的4-烷基苯磺酸，基于与4-十二烷基苯磺酸类似的结构，其可起到与4-十二烷基苯磺酸基本相同的催化效果。催化剂的摩尔用量可以为植物甾醇摩尔量的5％、15％、20％、30％、40％或50％，兼顾催化效率、成本等多方面的因素，最佳的催化剂用量为10％左右。
在本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法的其他实施例中，可以调整植物甾醇相对于植物油过量，以满足特定的需求。一般而言，植物甾醇与植物油的摩尔比为1:0.5-8具有较好的工业实施经济性。
在本发明的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法的其他实施例中，分离纯化后处理也可以采用柱层析。采用硅胶吸附剂(200-300目)，将反应产物用正己烷稀释后上样；采用流动相为正己烷/乙醚(5:1,v/v)进行洗脱；收集洗脱液，除去有机溶剂后即得到油脂产品。
二、对比例
对比例1
本对比例的功能性油脂的制备方法，与实施例1的区别仅在于：催化剂使用等量的浓硫酸进行替换。
对比例2
本对比例的功能性油脂的制备方法，与实施例1的区别仅在于：催化剂使用等量的对甲苯磺酸进行替换。
三、实验例
本实验例对实施例和对比例的萃取相进行气相色谱分析以评价大豆甾醇酯和甘油二酯的产率。
上述反应过程中，植物油相对植物甾醇过量，以植物甾醇为基准计算大豆甾醇酯和甘油二酯的理论产量，以两者的实际产量与理论产量之比，换算得到大豆甾醇酯和甘油二酯的产率。
实施例和对比例的大豆甾醇酯和甘油二酯的产率如下表1所示。
表1实施例和对比例的大豆甾醇酯和甘油二酯的产率
Figure BDA0002671997200000051
根据表1的实验结果，以4-十二烷基苯磺酸为催化剂，具有更高的催化单一性，其可以高效合成大豆甾醇酯及甘油二酯，从而得到富含植物甾醇酯与甘油二酯的功能性油脂产品。

Claims (8)

1.一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将植物甾醇和食用油脂在催化剂的作用下进行酯交换反应，然后进行分离纯化后处理；所述催化剂为4-C8-18烷基苯磺酸。
2.如权利要求1所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，4-C8-18烷基苯磺酸为4-十二烷基苯磺酸。
3.如权利要求1所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，植物甾醇与食用油脂的摩尔比为1:0.5-8。
4.如权利要求3所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，植物甾醇与食用油脂的摩尔比为1:2-3。
5.如权利要求3或4所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，催化剂的摩尔量为植物甾醇摩尔量的5-50％。
6.如权利要求5所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为4-十二烷基苯磺酸。
7.如权利要求1-3中任一项所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，所述酯交换反应的温度为40-100℃，时间为8-24h。
8.如权利要求1所述的富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能性油脂的制备方法，其特征在于，所述分离纯化后处理为柱层析或加入碱性水溶液淬灭反应后进行萃取分离。
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