一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，属于食品工程技术领域。本发明专利技术利用硅烷偶联剂对脱支淀粉进行表面疏水改性，制备具有界面活性的淀粉颗粒，使其能够稳定油水界面形成包载脂肪酶的Pickering乳液体系；而后将植物甾醇、脂肪酸加入到上述反应体系中制备植物甾醇酯，经测定该体系用于制备植物甾醇酯2h酯化率大于90％；最后将反应液经分离纯化得到植物甾醇酯。本发明专利技术基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯，兼具高稳定性和高催化效率，且绿色环保、操作简单，便于大规模的制备生产。便于大规模的制备生产。便于大规模的制备生产。

【技术实现步骤摘要】
一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法


[0001]本专利技术涉及到一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，属于食品工程


技术介绍

[0002]植物甾醇是存在于植物中的天然活性物质，具有降胆固醇、抗癌、抗炎、抗氧化等十分重要的生理功能。但是，植物甾醇因其庞大的空间结构导致在水中的溶解度很低，而且分子结构中C
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3位羟基导致其脂溶性也较差，限制了它在食品、医药等行业的应用。植物甾醇酯具有与植物甾醇相同甚至更好的生物功效，因而将植物甾醇与脂肪酸反应生成脂溶性的植物甾醇酯，可有效地解决植物甾醇的应用限制。
[0003]目前植物甾醇酯的生产主要是化学法和生物酶法。化学法合成步骤复杂、条件苛刻，且使用试剂不够环保，产品难以分离回收。相对于化学合成法，生物酶法因其条件更为温和、副产物少、对环境危害小等特点受到人们的关注。常见的生物酶法在单相体系如水相或有机相中进行，其中游离酶在有机相中酶活易损伤，底物在水相中溶解度较低。
[0004]Pickering乳液是一种以固体颗粒作为乳化剂稳定水
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有机两相的乳液体系，乳液的形成可将水溶性酶分子保护在内相，避免与有机试剂接触，同时又为反应提供了巨大的界面面积。目前，已有文献Yang等(Yang T,Zhang Y F,Huang F H,et al.Magnetic switchable Pickering interfacial biocatalysis:One
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>pot cascade synthesis of phytosterol esters from high
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acid value oil[J].ACS sustainable chemistry&engineering,2021,9(36):12070
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12078.)(Yang T,Zhang Y F,Xu L J,et al.pH
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switchable Pickering interfacial biocatalysis:One
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pot enzymatic synthesis of phytosterol esters with low
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value rice bran oil[J].ACS sustainable chemistry&engineering,2022,10(21):6963
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6972.)公开了采用二氧化硅或碳纳米管等无机粒子稳定Pickering乳液作为生物酶反应体系来生产植物甾醇酯的报道，该无机粒子制备过程复杂，价格约为普通玉米淀粉的2～200倍，较为昂贵。此外，无机粒子在食品、医药等方面的生物相容性、生物可降解性和可持续性较差。
[0005]综上，针对目前酶法制备植物甾醇酯存在成本高、不够环保、不稳定以及反应时间长等问题，寻找一个具备成本低、安全环保、高稳定性以及高转化率的反应体系尤为重要。

技术实现思路

[0006]基于上述问题，本专利技术提供了一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，该方法成本低、安全环保、转化率高、反应稳定性好。本专利技术采用淀粉基Pickering乳液作为生物酶催化反应体系，有效避免了溶剂和极性底物导致的酶变性及失活，实现了对水溶性脂肪酶的无损失包封；同时乳液体系提供了极大的界面面积，促使脂肪酶与底物在油水界面更充分地接触和反应，进而实现植物甾醇酯类化合物的高效合成。此外，以界面活性淀粉颗粒作为乳化剂，价格便宜、绿色安全，利于回收利用。
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，所述方法是采用硅烷偶联剂对脱支淀粉进行表面疏水改性，制备具有界面活性的淀粉颗粒，使其能够稳定油水界面形成包封脂肪酶的Pickering乳液体系；而后将植物甾醇、脂肪酸加入到上述Pickering乳液反应体系中制备植物甾醇酯；最终将反应液经分离纯化得到纯度为95％的脂肪酸植物甾醇酯。该反应体系生产植物甾醇酯兼具高酶稳定性和高催化效率，可达到90％以上的反应转化率，并且其循环催化特性至少能维持10个反应周期。
[0008]在本专利技术的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)淀粉的脱支：使用普鲁兰酶对淀粉原料进行脱支处理，得到脱支淀粉；
[0010](2)硅烷偶联改性：脱支淀粉用无水乙醇分散，使脱支淀粉浓度为8.0％～10.0％(w/w，占乙醇溶液总质量)，加入0.5％～1％(w/w，占乙醇溶液总质量)的甲氧基硅烷，离心、干燥，得到具备界面活性的淀粉颗粒；
[0011](3)淀粉基Pickering乳液催化体系的构建：将步骤(2)得到的界面活性淀粉颗粒分散于有机溶剂中作为油相，与脂肪酶溶液搅拌混合后经高速剪切机剪切制得Pickering乳液；其中油相中界面活性淀粉颗粒添加量为20～40mg/mL有机溶剂，脂肪酶添加量为10～30U/g植物甾醇；脂肪酶所用溶剂为pH为7.0～7.4的磷酸盐缓冲液，油相体积分数占总体积的40％～60％(v/v)；
[0012](4)植物甾醇酯的制备：将一定量的植物甾醇和脂肪酸加入到步骤(3)所构建的Pickering乳液催化体系中，植物甾醇与脂肪酸的摩尔比为1:1～1:5，在40～60℃恒温振荡1～2h进行酯化反应，振荡速率设置为50～200r/min；
[0013](5)分离纯化：待反应结束后，分离纯化得到植物甾醇酯。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：
[0015](1)淀粉的脱支：将淀粉原料分散于pH为4.8～5.2的醋酸钠缓冲溶液中，使得淀粉乳浓度为8.0％～10.0％(w/w，淀粉干基占水相总质量)，置于沸水浴中使淀粉完全糊化，冷却至55～60℃；添加10～20U/g干淀粉的普鲁兰酶反应，沸水浴加热停止反应，得到脱支淀粉溶液；
[0016](2)硅烷偶联改性：将步骤(1)所得脱支淀粉溶液分散介质转换为无水乙醇，使脱支淀粉浓度为8.0％～10.0％(w/w，占乙醇溶液总质量)，加入0.5％～1％(w/w，占乙醇溶液总质量)的甲氧基硅烷，搅拌后离心取下层沉淀，热风干燥后于氮气氛围下干燥，制得具备界面活性的淀粉颗粒；
[0017](3)淀粉基Pickering乳液催化体系的构建：将步骤(2)得到的界面活性淀粉颗粒分散于有机溶剂中作为油相，与脂肪酶溶液搅拌混合后经高速剪切机于8000～12000r/min剪切2～4min制得Pickering乳液；其中油相中界面活性淀粉颗粒添加量为20～40mg/mL有机溶剂，脂肪酶添加量为10～30U/g植物甾醇，脂肪酶所用溶剂为pH为7.0～7.4的磷酸盐缓冲液，油相体积分数占总体积的40％～60％(v/v)；
[0018](4)植物甾醇酯的制备：将一定量的植物甾醇和脂肪酸加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，其特征在于，所述方法是采用硅烷偶联剂对脱支淀粉进行表面疏水改性，制备具有界面活性的淀粉颗粒，使其能够稳定油水界面形成包封脂肪酶的Pickering乳液体系；而后将植物甾醇、脂肪酸加入到上述Pickering乳液反应体系中制备植物甾醇酯；最终将反应液经分离纯化得到脂肪酸植物甾醇酯。2.一种基于淀粉基Pickering乳液体系制备植物甾醇酯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)淀粉的脱支：使用普鲁兰酶对淀粉原料进行脱支处理，得到脱支淀粉；(2)硅烷偶联改性：脱支淀粉用无水乙醇分散，使脱支淀粉浓度为8.0％～10.0％(w/w，占乙醇溶液总质量)，加入0.5％～1％(w/w，占乙醇溶液总质量)的甲氧基硅烷，离心、干燥，得到具备界面活性的淀粉颗粒；(3)淀粉基Pickering乳液催化体系的构建：将步骤(2)得到的界面活性淀粉颗粒分散于有机溶剂中作为油相，与脂肪酶溶液搅拌混合后经高速剪切机剪切制得Pickering乳液；其中油相中界面活性淀粉颗粒添加量为20～40mg/mL有机溶剂，脂肪酶添加量为10～30U/g植物甾醇；脂肪酶所用溶剂为pH为7.0～7.4的磷酸盐缓冲液，油相体积分数占总体积的40％～60％(v/v)；(4)植物甾醇酯的制备：将一定量的植物甾醇和脂肪酸加入到步骤(3)所构建的Pickering乳液催化体系中，植物甾醇与脂肪酸的摩尔比为1:1～1:5，在40～60℃恒温振荡1～2h进行酯化反应，振荡速率设置为50～200r/min；(5)分离纯化：待反应结束后，分离纯化得到植物甾醇酯。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：田耀旗，刘畅，麻荣荣，詹锦玲，王凡，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：