植物甾醇酯的制备、生物活性及应用研究

摘要

从油脂精炼副产物中提取的植物甾醇主要包括β一谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇，能抑制人体对胆固醇的吸收，是一种降低血清胆固醇的功能活性成分。由于游离植物甾醇在水和油脂中的低溶解性，使其应用范围大大受到限制。为了改善植物甾醇的脂溶性，更有效地利用植物甾醇，本论文对植物甾醇酯的制备工艺、分析方法、生物活性和应用产品等方面进行了系统的研究，主要研究结果如下： 1植物甾醇和甾醇酯的分析方法研究研究了植物甾醇的毛细管柱气相色谱分析方法。确定色谱条件为：HP-5号石英毛细管气相色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)；FID检测器；角鲨烷为内标；柱温285℃，进样器温度300℃。该方法具有快速、准确度高等特点。 研究了重结晶法精制混合植物甾醇标准品的溶剂和结晶操作条件，经过三次重结晶，植物甾醇总含量＞99％。自制甾醇标准品应用于植物甾醇气相色谱定量分析中，具有方便快捷、费用低等特点。 建立了植物甾醇酯的分析方法。以甲醇钠为催化剂，将甾醇酯样品与甲醇进行醇酯交换法处理，处理液采用气相色谱法分析脂肪酸甲酯的组成和相对含量，从而可确定植物甾醇酯中脂肪酸的种类和含量。将甾醇酯样品在KOH-乙醇溶液中、80℃下进行皂化处理2h，使甾醇酯转化为游离植物甾醇；通过分析处理液中游离甾醇含量，换算为相应的植物甾醇酯的含量。 采用UV、IR、GC-MS等分析方法对植物甾醇和植物甾醇酯进行了定性分析，并总结了植物甾醇和植物甾醇酯的质谱裂解规律。 2植物甾醇酯的制备以吡啶为催化剂，采用植物甾醇与乙酸酐直接酯化的方法合成甾醇乙酸酯(PSA)。酯化反应最优工艺条件为：原料配比(摩尔比)为：n(甾醇)：n(乙酸酐)：n(吡啶)=1：9：5；反应温度85℃；反应时间2h。研究了甾醇乙酸酯的重结晶精制工艺和气相色谱定量检测方法。产品纯度达98％以上。 采用植物甾醇与油酸直接酯化的方法合成植物甾醇油酸酯(PSO)。反应最优工艺条件为：以硫酸氢钠为催化剂，催化剂用量为2.0％(mol)；油酸与甾醇的摩尔比为1.3：1，反应温度135℃，反应时间8h，酯化率为84.3％。产品经精制后纯度可达到90％以上。 采用植物甾醇与硬脂酸直接酯化的方法合成了甾醇硬脂酸酯(PSS)。通过正交实验法，筛选出酯化反应最优工艺条件为：n(甾醇)：n(硬脂酸)=1：1.2(摩尔比)；反应温度135℃；反应时间7h；酯化率可以达到87.8％。重结晶精制后，甾醇硬脂酸酯的产品纯度为95％以上。 3植物甾醇酯降血脂功能活性的研究研究了三种植物甾醇酯对小鼠高脂血症的预防和治疗作用。在预防实验中，40只昆明SPF小鼠，随机分为5组；两组分别喂以基础饲料和高脂饲料作为正常组和高脂组，其余三组在饲喂高脂饲料的同时，每天一次分别灌胃PSA、PSO、PSS(100mg/kg·d)，观察植物甾醇酯对小鼠脂质代谢的影响，实验期28d。结果显示，与高脂组比较，植物甾醇酯能显著降低血清总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白(LDL-C)水平，减小动脉硬化指标(AI)水平，降低高血脂小鼠的肝重、肝脏TC和TG，对实验性小鼠高脂血症和动脉硬化具有较好的预防作用，并能缓解肝脏的脂肪病变。其中，PSO与PSA对小鼠高脂血症的预防效果均比较理想，且明显好于PSS。 在治疗实验中，首先连续饲喂高脂饲料21天，建立高脂血症小鼠模型；然后在改喂基础饲料的同时，模型组经口灌胃生理盐水，药物组经口灌胃血脂康药物(20mg/kg·d)，其余三组分别灌胃PSA、PSO、PSS(100mg/kg·d)。结果显示，与模型组比较，三种植物甾醇酯可不同程度地降低高脂血症小鼠的TC、LDL-C、AI，降低高血脂小鼠的肝重、肝脏TC和TG。其中，PSA与PSO对小鼠高脂血症的治疗效果比较理想，且明显好于PSS。实验结果表明，植物甾醇酯具有调节血脂作用，对高脂血症小鼠有良好的治疗效果。 4植物甾醇酯抑制肿瘤和免疫调节作用的初步研究研究了植物甾醇乙酸酯(PSA)和植物甾醇油酸酯(PSO)的抑制肿瘤作用。以S180荷瘤小鼠为模型，腹腔注射10mg/kg·d、50mg/kg·d剂量的PSA和PSO，9d后分别计算胸腺指数、脾指数、抑瘤率，测定小鼠红细胞过氧化氢酶活力(CAT)。结果显示，PSA和PSO组能明显抑制移植性S180肿瘤的生长，使荷瘤小鼠CAT活性提高至正常水平。与环磷酰胺药物组组比较，PSA和PSO组增加了荷瘤小鼠免疫器官重量，没有阻碍动物生长的现象发生。实验结果表明，PSA和PSO对S180荷瘤小鼠肿瘤生长具有一定的抑制作用，并表现出了一定的剂量效应，PSO的总体抑瘤效果优于PSA。 研究了PSO对S180荷瘤小鼠的免疫功能的影响。以S180荷瘤小鼠为模型，腹腔注射不同剂量植物甾醇油酸酯PSO-1(10mg/kg·d)、PSO-2(50mg/kg·d)和环磷酰胺(20mg/kg·d)，进行免疫学指标测定。与S180荷瘤小鼠模型组比较，PSO能显著增加荷瘤小鼠巨噬细胞吞噬率和吞噬指数，效果优于环磷酰胺(Cy)药物对照组；PSO对迟发型超敏反应强度(DTH)的作用明显，但效果不如环磷酰胺(Cy)；PSO虽能提高荷瘤小鼠的脾细胞抗体生成能力，但未达显著水平(p＞0.05)；PSO对荷瘤小鼠的血清溶血素含量影响不明显(p＞0.05)。实验结果表明，PSO具有一定的免疫调节作用。 5.植物甾醇酯的应用研究研究了植物甾醇酯和植物甾醇的脂溶性。三种植物甾醇酯的脂溶性有较大的差别。甾醇在大豆色拉油中的溶解度(g/100mL，20℃)为1.55，油酸酯为31.8、乙酸酯为8.07、硬脂酸酯为1.82；溶解度大小顺序为：油酸酯＞乙酸酯＞硬脂酸酯＞甾醇。 在普通的高油脂食品蛋黄酱中添加2.5％的植物甾醇油酸酯(PSO)和0.5％的天然VE，可制成功能性蛋黄酱产品。功能性蛋黄酱产品最佳配方为专用色拉油(含PSO3.5％，VE0.7％)74份、鸡蛋黄14份、食醋9份。

目录

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摘要

缩略语表

前言

1植物甾醇酯的研究和利用现状

2本课题研究背景和目的

3本课题主要研究内容

第一章植物甾醇和甾醇酯的分析方法研究

1引言

2材料与方法

2.1实验材料

2.2实验方法

3结果与分析

3.1植物甾醇气相色谱最佳分离条件

3.2植物甾醇的气相色谱定量分析

3.3混合植物甾醇标样的制备

3.4自制混合植物甾醇标样的应用

3.5植物甾醇酯的分析

3.6植物甾醇和甾醇酯的结构分析

4小结

5.讨论

第二章植物甾醇酯的制备

1引言

2植物甾醇乙酸酯的制备

2.1材料与方法

2.2结果与分析

3植物甾醇油酸酯的制备

3.1材料与方法

3.2结果与分析

4植物甾醇硬脂酸酯的制备

4.1材料与方法

4.2结果与分析

5小结

6讨论

第三章植物甾醇酯降血脂生物活性的研究

1引言

2材料与方法

2.1材料

2.2实验方法

3结果与分析

3.1植物甾醇酯对小鼠高脂血症预防作用研究

3.2植物甾醇酯对小鼠高脂血症治疗作用研究

4小结

5讨论

第四章植物甾醇酯抑制肿瘤和免疫调节作用的初步研究

1引言

2材料与方法

2.1材料

2.2实验方法

3结果与分析

3.1植物甾醇酯对荷瘤小鼠肿瘤生长的影响

3.2植物甾醇酯对荷瘤小鼠免疫器官的影响

3.3植物甾醇酯对荷瘤小鼠过氧化氢酶(CAT)活力的影响

3.4植物甾醇油酸酯对荷瘤小鼠脾细胞抗体形成的影响

3.5植物甾醇油酸酯对荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力的影响

3.6甾醇油酸酯对荷瘤小鼠迟发型超敏反应和血清溶血素含量的影响

3.7肿瘤组织病理学观察

4小结

5讨论

第五章植物甾醇酯的应用研究

1引言

2植物甾醇酯的脂溶性能研究

2.1材料与方法

2.2结果与分析

3功能性蛋黄酱产品的制备

3.1材料与方法

3.2结果与分析

4小结

5讨论

第六章结论

第七章文献综述：植物甾醇的研究进展

1植物甾醇的基本理化性质

2植物甾醇的提取

3植物甾醇及其衍生物的生理功能

4植物甾醇的深度技术开发

5植物甾醇及衍生物的应用开发

参考文献

致 谢

附录一图表目录(按先后顺序排列)

附录二攻读博士期间发表论文