一种植物甾醇酯及其低温制备方法技术

本发明专利技术公开了一种植物甾醇酯及其低温制备方法，所述低温制备方法包括如下步骤：(1)酯化反应：以植物甾醇和脂肪酸为原料，加入溶剂溶解植物甾醇和脂肪酸，再加入催化剂在30～65℃进行酯化反应，反应过程中溶剂蒸发冷凝后除水回流；(2)酸碱中和：在所述步骤(1)酯化反应结束后加入中和剂中和催化剂及多余的脂肪酸，过滤去除不溶性固体物，真空蒸干溶剂即得植物甾醇酯。本发明专利技术通过低温催化反应得到的植物甾醇酯，既有化学合成法的高效反应时间，又有酶法制备的温和反应条件，并且克服了酶法制备的单一性，减少能源消耗，利于工业化生产。本发明专利技术制备得到的植物甾醇酯纯度达95％以上。

Phytosterol ester and low temperature preparation method thereof

The invention discloses a plant sterol ester and its preparation method of low temperature, the low temperature preparation method comprises the following steps: (1): the esterification of plant sterols and fatty acid as raw material, adding solvent to dissolve plant sterol and fatty acid, adding catalyst in 30 ~ 65 degrees of esterification, solvent evaporation and condensation after removing water reflux reaction process; (2) neutralization in the step (1) after the end of the esterification catalyst and neutralizer adding excess fatty acid, filtration to remove insoluble solids, vacuum evaporated solvent to obtain phytosterol esters. The invention of phytosterol esters obtained by low-temperature catalytic reaction, reaction time, both chemical synthesis, and mild reaction conditions of enzymatic preparation, and overcomes the single enzyme preparation, reduce the energy consumption for industrial production. The purity of the phytosterol ester obtained by the invention is over 95%.

【技术实现步骤摘要】
一种植物甾醇酯及其低温制备方法
本专利技术涉及生物医药
，尤其涉及一种植物甾醇酯及其低温制备方法。
技术介绍
植物甾醇，又称植物固醇，属甾类化合物，是以环戊烷多氢菲为骨架(又称甾核)的一类天然活性物质，广泛存在于各种植物油、坚果和植物种子中，也存在于其它植物性食物和蔬菜水果中，种类繁多，主要包括β-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。植物甾醇是国际营养学会推荐的未来十大功能性营养成分之一。作为一种天然植物性食品添加剂，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，被美国食品及药物管理局(FDA)认可为“降低血脂、预防动脉硬化”的天然保健食品新原料，是预防心脑血管疾病“生命的钥匙”。但植物甾醇在水中几乎不溶，在油中的溶解度也很小，一般情况下在40℃其溶解度小于2％，而当添加量大于2％时，其只能以片剂或胶囊形式摄入，因此作为食品添加剂形式应用时就比较困难，或者效果不佳。植物甾醇酯是植物甾醇通过其C-3位羟基与脂肪酸或脂肪酸甲酯等化合形成的植物甾醇衍生物，具有和植物甾醇相同的生理活性功能。植物甾醇酯比植物甾醇油溶性更好，熔点更低，能够解决植物甾醇在食品应用中的限制问题，提高了生物利用率，而且可改变其加工使用性能，是一种理想的新型功能性食品基料。目前，对植物甾醇酯的合成方法已进行了诸多研究，主要有化学催化合成法(化学法)和生物催化合成法(酶法)：US0015347公开了一种利用菜油甲酯与植物甾醇制备植物甾醇酯的方法，反应过程以甲醇钠为催化剂，甲醇钠的强腐蚀性和制备过程中的副产物甲醇，使其不能用于食品添加剂；US0068425公开了一种富含油酸的植物甾醇酯的制造方法，但其在制造过程中应用到污染较大的二氯亚砜做催化剂，而且其操作条件苛刻，难于工业化生产；EP195311描述了脂肪酶催化脂肪酸、植物甾醇直接酯化合成甾醇酯的方法，其反应体系为含水的有机溶剂。直接酯化法优点是可得到单一脂肪酸甾醇酯，方便地调整产品熔点等特性，并可实现功能性多不饱和脂肪酸与甾醇的协同增效作用；US0020098536公开了以大豆油脱臭物为原料，脂肪酶催化植物甾醇、甘油三酯转酯化反应生成混合脂肪酸甾醇酯的方法。该法可原位生产(脱臭物无需分离即可直接作为反应原料，不需要纯的甾醇、脂肪酸做原料)，成本低。总体来讲，生物催化剂专一性强，反应条件温和，产物特性好，环境友好。但催化活性不高，容易失活，成本较高，尚不能满足工业化需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种植物甾醇酯低温制备方法，以克服化学催化合成法(化学法)反应温度过高对植物甾醇的影响，同时克服生物催化合成法(酶法)制备时的单一性问题。本专利技术工艺既有化学催化合成法(化学法)的高效反应时间，又有生物催化合成法(酶法)制备的温和反应条件，减少能源消耗，利于工业化生产。本专利技术所要解决的技术问题还在于提供上述方法制得的植物甾醇酯，以克服化学催化合成法(化学法)反应温度过高对植物甾醇的影响，同时克服生物催化合成法(酶法)制备时的单一性问题。本专利技术制备得到的植物甾醇酯纯度达95％以上。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种植物甾醇酯的低温制备方法，包括如下步骤：(1)酯化反应：以植物甾醇和脂肪酸为原料，加入溶剂溶解植物甾醇和脂肪酸，再加入催化剂进行酯化反应，反应过程中溶剂蒸发冷凝后除水回流；(2)酸碱中和：在所述步骤(1)酯化反应结束后加入中和剂中和催化剂及多余的脂肪酸，过滤去除不溶性固体物，真空蒸干溶剂即得植物甾醇酯；所述步骤(1)中，所述植物甾醇包含β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇中的一种或多种，并且其中植物总甾醇含量90％以上；所述步骤(1)中，所述溶剂为符合以下条件的有机溶剂：A.易溶植物甾醇和脂肪酸，并且不与植物甾醇或脂肪酸发生反应；B.与水能形成共沸并且所述溶剂与水的共沸混合物的沸点为30～65℃；C.冷凝成液体后与水分层形成互不相溶的两相；D.不与产物植物甾醇酯形成共沸且不会影响催化剂活性。所述步骤(1)中，所述酯化反应在所述共沸混合物的沸点下进行，并且所述溶剂在所述溶剂与水共沸时蒸发。优选地，所述步骤(1)中，所述植物甾醇采用商业可购买的植物甾醇商品，并且商品中植物总甾醇含量在90％以上。更优选地，所述步骤(1)中，所述原料植物甾醇采用中粮天科生物工程(天津)有限公司生产的商品，其中植物总甾醇含量有90％和95％两种规格。优选地，所述步骤(1)中，所述脂肪酸为C14～C20的饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸中的一种或多种。更优选地，所述步骤(1)中，所述脂肪酸为大豆脂肪酸、亚油酸、菜油脂肪酸中的一种或多种。最优选地，所述步骤(1)中，所述脂肪酸为益海嘉里投资有限公司生产的大豆脂肪酸、亚油酸、菜油脂肪酸的一种或多种。优选地，所述步骤(1)中，植物甾醇和脂肪酸的投料量摩尔比为1:1～1.2。优选地，所述步骤(1)中，所述溶剂为二氯甲烷、石油醚、己烷、戊烷中的任意一种。所述石油醚沸程选择为30～60℃。更优选地，所述步骤(1)中，所述溶剂为二氯甲烷或石油醚。所述石油醚沸程选择为30～60℃。优选地，所述步骤(1)中，溶剂投料量为植物甾醇的3～8倍(v/m)。上述技术方案中，“溶剂投料量为植物甾醇的1倍(v/m)”是指1g植物甾醇投入1ml溶剂。优选地，所述步骤(1)中，所述催化剂为对甲苯磺酸或浓硫酸。优选地，所述步骤(1)中，催化剂投料量为植物甾醇的0.1～5％(m/m)。优选地，所述步骤(1)中，所述酯化反应温度为30～65℃，反应时间为6～15h。优选地，所述步骤(2)中，所述中和剂为氧化钙或碳酸钙。由于酯化反应的活化能较高，同时也有微量的热效应，因此需要适当的催化剂和一定的温度来提高反应速度，缩短达到平衡的时间，以提高酯化反应速度。酯化反应催化剂大体可分为以下几类，一是一般酸型催化剂，二是固体酸催化剂，三是均相杂多酸催化剂，四是超强酸催化剂。目前对各类催化剂的催化机理还不完全清楚，部分催化剂的使用还不能完全工业化，所有这些问题都有待于人们的进一步探索和研究。提高酯化反应效率的另一种技术方案就是升高反应体系的温度，但反应体系温度升高后又会促使副反应产生，如醇的脱水、酯的水解等，所以温度过高对酯化反应不利。从化学平衡的原理可知，酯化反应体系中产物水和酯的浓度增加对酯化反应的转化率有不利的影响，所以及时把产物水和酯从反应体系中转移，是提高酯化反应效率的另一种手段。为了及时的连续的不断脱除反应生成的水，目前已经有分子筛吸附、膜分离吸水、负压共沸等技术，但这些技术措施均均在一些缺陷。分子筛吸附法方便易行，效果明显，在实验室研究中常常采用，但由于吸附饱和后的分子筛的再生需要专用的设备和工艺，投资成本很高，因而无法应用于大规模工业化生产中。膜分离吸水法理论上可行，但由于存在膜的堵塞、老化及使用寿命等方面的问题，因而实现起来尚有困难。采用叔戊醇、叔丁醇之类不影响催化剂活性，又可与生成的水形成共沸混合物的有机溶剂做反应媒介兼带水剂，以负压共沸蒸馏的方式将水带走，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物甾醇酯的低温制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)酯化反应：以植物甾醇和脂肪酸为原料，加入溶剂溶解植物甾醇和脂肪酸，再加入催化剂在30～65℃进行酯化反应，反应过程中溶剂蒸发冷凝后除水回流；(2)酸碱中和：在所述步骤(1)酯化反应结束后加入中和剂中和催化剂及多余的脂肪酸，过滤去除不溶性固体物，真空蒸干溶剂即得植物甾醇酯；所述步骤(1)中，所述植物甾醇包含β‑谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇中的一种或多种，并且其中植物总甾醇含量90％以上；所述步骤(1)中，所述溶剂为符合以下条件的有机溶剂：A.易溶植物甾醇和脂肪酸，并且不与植物甾醇或脂肪酸发生反应；B.与水能形成共沸并且所述溶剂与水的共沸混合物的沸点为30～65℃；C.冷凝成液体后与水分层形成互不相溶的两相；D.不与产物植物甾醇酯形成共沸且不会影响催化剂活性。

【技术特征摘要】
1.一种植物甾醇酯的低温制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)酯化反应：以植物甾醇和脂肪酸为原料，加入溶剂溶解植物甾醇和脂肪酸，再加入催化剂在30～65℃进行酯化反应，反应过程中溶剂蒸发冷凝后除水回流；(2)酸碱中和：在所述步骤(1)酯化反应结束后加入中和剂中和催化剂及多余的脂肪酸，过滤去除不溶性固体物，真空蒸干溶剂即得植物甾醇酯；所述步骤(1)中，所述植物甾醇包含β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇中的一种或多种，并且其中植物总甾醇含量90％以上；所述步骤(1)中，所述溶剂为符合以下条件的有机溶剂：A.易溶植物甾醇和脂肪酸，并且不与植物甾醇或脂肪酸发生反应；B.与水能形成共沸并且所述溶剂与水的共沸混合物的沸点为30～65℃；C.冷凝成液体后与水分层形成互不相溶的两相；D.不与产物植物甾醇酯形成共沸且不会影响催化剂活性。2.如权利要求1所述的一种植物甾醇酯的低温制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述溶剂为二氯甲烷、石油醚、己烷、戊烷的任意一种。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉磊，肖翔，章生，陶高峰，魏国华，
申请(专利权)人：宁波大红鹰生物工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33