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大豆甾醇硬脂酸酯的合成工艺研究

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 691 2021-05-17
【摘要】植物甾醇是一种新资源食品,可以有效降低人体血清中的胆固醇含量。为改善植物甾醇的溶解性与生物利用率,常用酯化的方法提高其脂溶性。采用正相高效液相色谱法对大豆甾醇硬脂酸酯进行定性定量分析。以大豆甾醇硬脂酸酯产率为考察指标,研究催化剂种类、醇酸物质的量的比、催化剂用量、反应温度和反应时间对大豆甾醇硬脂酸酯产率的影响。在单因素试验的基础上,进行正交试验得到合成大豆甾醇硬脂酸酯的最佳工艺条件,并进行验证。大豆甾醇硬脂酸酯的最佳合成工艺条件:以硫酸氢钠为催化剂,催化剂用量为5%(大豆甾醇与硬脂酸的质量之和),大豆甾醇与硬脂酸的物质的量的比为1∶1.2,反应温度为130℃,反应时间为8h,大豆甾醇硬脂酸酯的产率为95.00%,大豆甾醇转化率为97.29%。在此条件下合成的大豆甾醇硬脂酸酯产品经纯化后,以红外光谱法进行表征。以化学法合成了高纯度的大豆甾醇硬脂酸酯产品,为植物甾醇酯的高效生产与开发利用提供了技术支持。
  • 植物甾醇是一类广泛分布于植物的种子、根、茎、叶以及果实中的天然活性物质,主要有β-谷甾醇豆甾醇菜油甾醇和菜籽甾醇。植物甾醇的化学结构与动物体内的胆固醇类似,可以有效降低血清中的胆固醇浓度,还具有抗癌、预防心血管疾病等十分重要的生理功能,在食品、保健品、化妆品和药品等领域应用广泛。游离的植物甾醇具有弱疏水性,脂溶性差,在人体内的溶解性和生物利用率较低。

    植物甾醇C-3的羟基是重要活性基团,可与脂肪酸酯化合成甾醇脂肪酸酯。研究表明,植物甾醇酯具有比游离植物甾醇更好的脂溶性和降胆固醇的效果。植物甾醇酯的合成方法主要有酶法和化学法,酶法具有反应过程温和、副反应较少的优点,但反应时间长、成本较高,难以实现工业化。化学法的反应过程中虽然会有副反应的发生,但是操作简单、成本较低、产率较高,适宜工业化生产。陈茂彬等采用硫酸氢钠催化植物甾醇与硬脂酸合成植物甾醇硬脂酸酯,在n植物甾醇∶n硬脂酸为1∶1.2、反应温度135℃、反应时间7h的条件下,酯化率可达到87.8%。刘振春等采用脂肪酶催化合成植物甾醇亚油酸酯,在反应温度55.5℃、酶添加量6.6%、反应时间41.2h的条件下,酯化率达到84.37%。

    目前研究大多是采用气相色谱对合成的植物甾醇酯进行定性定量分析,采用液相色谱检测植物甾醇酯的方法并不多见。气相色谱先将植物甾醇酯皂化变成游离甾醇,衍生化后通过内标法检测甾醇的含量并折算成甾醇酯的含量,分析及前处理过程较为烦琐。作者采用正相液相色谱法,通过单因素与正交试验,优化大豆甾醇和硬脂酸直接酯化合成大豆甾醇硬脂酸酯的合成工艺条件,为植物甾醇资源的高值化利用提供理论依据。

    1材料与方法

    1.1材料与仪器

    大豆甾醇(纯度95%,其中β-谷甾醇45%,菜油甾醇26%,豆甾醇24%,菜籽甾醇4%):武汉远成共创科技有限公司;A-15、A-35、IR-120H、NCK-9:南大合成化学有限公司;二甲苯、硫酸氢钠:天津市科密欧有限公司;氨基磺酸:阿拉丁试剂(上海)有限公司;正己烷:色谱纯,赛摩飞世尔科技(中国)有限公司;硬脂酸:美国sigma公司。2695液相色谱仪(HPLC):美国沃世特公司;90-1恒温磁力搅拌器:上海沪西分析仪器厂有限公司;电子天平:赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;IKA型旋转蒸发仪:艾卡(广州)仪器设备有限公司。

    1.2方法

    1.2.1大豆甾醇硬脂酸酯的合成及纯化在25mL反应管中依次加入大豆甾醇545.7mg、硬脂酸439.9mg、催化剂(硫酸氢钠)用量为5%(大豆甾醇和硬脂酸的质量总和)和二甲苯(带水剂),并加入磁力搅拌子。将反应管置于110℃的恒温磁力搅拌器中反应8h。反应液冷却后析出少量固体,将反应液转入分液漏斗中,水洗除去硫酸氢钠,减压蒸馏除去二甲苯,即得到大豆甾醇硬脂酸酯粗产品。用正己烷作溶剂,加热搅拌使大豆甾醇硬脂酸酯粗产品溶解;自然冷却至室温,并于4℃静置一夜,结晶,抽滤,得到白色片状晶体。然后经柱层析纯化(V正己烷∶V乙醚∶V冰乙酸=90∶10∶1),纯化后的大豆甾醇硬脂酸酯纯度达到99%以上。

    1.2.2数据处理试验所得数据结果采用3次平行试验的“x±s”表示,结合SPSS数据处理软件进行统计分析。P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

    1.3大豆甾醇硬脂酸酯的定性定量分析

    1.3.1标准曲线的绘制

    准确称取0.1000g的大豆甾醇依次用正己烷稀释成5、10、20、50、100、200、500、1000μg/mL不同质量浓度梯度,建立大豆甾醇的标准曲线。通过HPLC检测并处理线性回归方程,判断其拟合效果,其中相关系数是否达到R2>0.999的要求。同理,建立大豆甾醇硬的标准曲线。

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