合成与分离植物甾醇饱和脂肪酸酯和不饱和脂肪酸酯的方法

摘要

一种合成与分离植物甾醇饱和脂肪酸酯和不饱和脂肪酸酯的方法，将植物甾醇与饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物反应，所得产物依次用70～80℃体积分数为95％以上的乙醇水溶液、-10～10℃体积分数为80％以上的甲醇水溶液洗涤，过滤，滤饼用-10～10℃体积分数为80％以上的甲醇水溶液洗涤，得到纯度90％以上的植物甾醇饱和脂酸酯，滤液先减压蒸馏，然后薄膜蒸发、分子蒸馏，得到纯度90％以上的植物甾醇不饱和脂肪酸酯。本发明方法简单、原料转化率高，所得产品纯度高、色泽好，植物甾醇饱和脂肪酸可抗菌消炎，应用于化妆品领域；植物甾醇不饱和脂肪酸可以起到抗氧化和降低胆固醇的作用，应用于医药、食品领域。

说明书

技术领域

本发明属于甾族化合物一般的制备工艺过程技术领域，具体涉及一种植物甾醇和混合脂肪酸合成植物甾醇酯的方法，特别涉及植物甾醇饱和脂肪酸酯与不饱和脂肪酸酯的分离方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和饮食结构的变化，“三高”的发病率越来越高，而且有年轻化趋势。大量研究表明血液中的胆固醇浓度过高，尤其是低密度脂蛋白胆固醇浓度过高，是引发多种心脑血管疾病的主要因素，因此，降低血液中胆固醇浓度可以明显的降低心脑血管疾病的发病率。由于直接用药物治疗可能会产生一定的药物依赖等副作用，越来越多的人希望通过从日常的食物摄取来降低血清中的胆固醇含量。

植物甾醇有明显降低血液LDL-胆固醇含量的作用，有着良好的抗氧化性和较强的抗炎作用，但植物甾醇无法在体内合成，只能从膳食或药物中摄取，由于其在水和油脂中的低溶解性限制了它的实际使用范围。研究表明，植物甾醇脂肪酸酯具有比游离植物甾醇更好的脂溶性和更高效的降胆固醇效果，是一种理想的降低血清胆固醇、预防和治疗冠状动脉粥样硬化类的心脏病的功能性食品基料。2000年9月，美国食品与医药管理局(FDA)批准添加了植物甾醇和植物甾醇酯的食品可以使用“有益健康”的标签，因此，植物甾醇脂肪酸酯是安全的。

因合成植物甾醇脂肪酸酯时所用的脂肪酸不同，可将其分为植物甾醇不饱和脂肪酸酯和植物甾醇饱和脂肪酸酯两大类。膳食中饱和脂肪酸多存在于动物脂肪及乳脂中，进食大量饱和脂肪酸后肝脏的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶的活性增高，使胆固醇合成增加，所以以饱和脂肪酸为原料生产的植物甾醇饱和脂肪酸酯在人体内无生理作用，但其相较于植物甾醇不饱和脂肪酸有较低的粘度，良好的铺展性，在皮肤上形成一层膜，保持皮肤表面水份，促进皮肤新陈代谢、抑制皮肤炎症，多用于化妆品膏霜的生产。不饱和脂肪酸本身具有良好的抗氧化性、降低血中胆固醇和甘油三酯降低血液粘稠度、改善血液微循环、提高脑细胞的活性、增强记忆力和思维能力等生理功能，以其合成的植物甾醇不饱和脂肪酸酯在降胆固醇，预防心血管疾病及抗氧化性等方面都有良好的效果，所以多作为药物和功能性食品的基料广泛使用。

在人工合成植物甾醇酯方面，研究人员已经做了大量尝试。CN101235067B公开了以脂肪酸、植物甾醇直接酯化合成植物甾醇酯的方法，其所述催化剂为氧化钙、氧化镁、氧化镧等，其中氧化钙、氧化镁等显碱性，易与脂肪酸发生皂化反应，形成皂，影响反应进行和分离纯化。CN101985460A公开了以脂肪酸、植物甾醇直接酯化合成植物甾醇酯的方法，但该方法中没有具体可行的分离纯化方法。CN102190700A公开了以脂肪酸、植物甾醇直接酯化合成植物甾醇酯的方法，其所述的催化剂分子筛和硅胶适用于实验室实验，工业规模化生产时存在局限性；其次，其所述的分离纯化分子蒸馏回收游离脂肪酸，收集重相即得产品，这种方法得到的植物甾醇酯并不能除去一些分子量大于植物甾醇酯的脂溶性杂质，影响产品的色泽和纯度。上述植物甾醇酯的合成方法均未根据植物甾醇饱和脂肪酸酯和不饱和脂肪酸酯的功能区别，对他们进行分离和纯化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述方法存在的缺点，提供一种操作简单、原料转化率高、产品纯度高的合成与分离植物甾醇不饱和脂肪酸酯和饱和脂肪酸酯的分离的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：将植物甾醇和脂肪酸溶解于甲苯或二甲苯中，加入硫酸氢钾或硫酸氢钠，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钾或硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.5～0.83∶0.015～0.04，甲苯或二甲苯与脂肪酸的体积比为1∶1，135～165℃反应6～9小时，过滤除去催化剂，减压蒸馏蒸除溶剂，用70～80℃体积分数为95％以上的乙醇水溶液洗涤除掉未反应的植物甾醇和脂肪酸，用-10～10℃体积分数为80％以上的甲醇水溶液洗涤，过滤，滤饼用-10～10℃体积分数为80％以上的甲醇水溶液洗涤，得到纯度为90％以上的植物甾醇饱和脂酸酯，滤液先减压蒸馏除去甲醇和蒸馏水，薄膜蒸发除蒸馏水和脂肪酸，然后分子蒸馏，得到纯度为90％以上的植物甾醇不饱和脂肪酸酯。

上述的脂肪酸是饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸按任意比例的混合物，所述的饱和脂肪酸是硬脂酸、辛酸、己酸、月桂酸、棕榈酸中的任意一种或一种以上任意比例的混合物，不饱和脂肪酸是油酸、亚油酸、共轭亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸中的任意一种或一种以上任意比例的混合物。

本发明的植物甾醇为菜籽甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇中的任意一种或一种以上任意比例的混合物。

本发明的优选条件为：将植物甾醇和脂肪酸溶于甲苯或二甲苯中，加入硫酸氢钾或硫酸氢钠，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钾或硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.66∶0.02，甲苯或二甲苯与脂肪酸的体积比为1∶1，145℃反应7小时，过滤，减压蒸馏，用70～80℃体积分数为95％的乙醇水溶液洗涤，用-10～10℃体积分数为90％的甲醇水溶液洗涤，过滤，滤饼用-10～10℃体积分数为90％的甲醇水溶液洗涤，得到纯度为90％以上的植物甾醇饱和脂肪酸酯，滤液先减压蒸馏，然后薄膜蒸发，最后分子蒸馏，得到纯度为90％以上的植物甾醇不饱和脂肪酸酯。

本发明操作简单，并且基于功能及应用领域的不同实现了植物甾醇不饱和脂肪酸酯与饱和脂肪酸酯的分离，所得产品纯度高，可根据各自生理功能分别应用于医药、食品或化妆品等领域。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

将植物甾醇136.5g(含菜籽甾醇2.17％、菜油甾醇25.65％、豆甾醇21.03％、β-谷甾醇46.50％的混合甾醇，混合甾醇的纯度为95.35％)、脂肪酸65mL(含硬脂酸7.25％、油酸80.57％、亚油酸10.98％)加入盛有65mL甲苯的500mL带回流分水装置的三口烧瓶中，待植物甾醇和脂肪酸全部溶解后，加入0.88g硫酸氢钠，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.66∶0.02，加热至145℃，恒温回流反应7小时，测得脂肪酸的转化率为93.5％，反应完后过滤除去催化剂硫酸氢钠，在真空度为-0.09MPa、温度为120～150℃条件下减压蒸馏回收甲苯，直至无冷凝液生成为止，加入体积分数为95％的乙醇水溶液180mL，80℃搅拌10分钟，静置分层除去乙醇相，反复进行四次，以除去未反应完的脂肪酸和植物甾醇，然后加入体积分数为90％的甲醇水溶液400mL，10℃搅拌30分钟，过滤，滤饼用10℃体积分数为90％的甲醇水溶液洗涤三次，得到纯度为93.8％的植物甾醇硬脂酸酯9g，滤液先在真空度为-0.09MPa、温度为45～90℃条件下减压蒸馏回收甲醇并蒸除蒸馏水，然后在真空度为30Pa、温度为170～180℃条件下薄膜蒸发除蒸馏水和脂肪酸，最后在真空度为1～3Pa、温度为260～270℃条件下分子蒸馏，得到纯度为95.1％的植物甾醇油酸(亚油酸)酯110g。

实施例2

将β-谷甾醇138.0g(纯度为90％)、脂肪酸63mL(所用为棕榈油脂肪酸，其中含硬脂酸50.20％、油酸38.13％、亚油酸10.57％)加入盛有63mL甲苯的500mL带回流分水装置的三口烧瓶中，待β-谷甾醇和脂肪酸全部溶解后，加入0.83g硫酸氢钠，β-谷甾醇与脂肪酸、硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.66∶0.02，其他步骤与实施例1相同，测得脂肪酸的转化率为93.1％，得到纯度为94.3％的β-谷甾醇硬脂酸酯71g、纯度为96.6％的β-谷甾醇油酸(亚油酸)酯60g。

实施例3

将植物甾醇170g(含菜籽甾醇0.82％、菜油甾醇25.17％、豆甾醇14.31％、β-谷甾醇54.13％)、脂肪酸95mL(含棕榈酸46.27％、油酸50.35％)加入盛有95mL二甲苯的500mL带回流分水装置的三口烧瓶中，待植物甾醇和脂肪酸全部溶解后，加入1.33g硫酸氢钾，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钾的摩尔比为1∶0.77∶0.025，加热至140℃，恒温回流反应8小时，测得脂肪酸的转化率为90.5％，反应完后过滤除去催化剂硫酸氢钾，在真空度为-0.09MPa、温度为120～150℃条件下减压蒸馏回收二甲苯，直至无冷凝液生成为止，加入体积分数为95％的乙醇水溶液200mL，80℃搅拌10分钟，静置分层除去乙醇相，反复进行三次，以除去未反应完的脂肪酸和植物甾醇，然后加入体积分数为90％的甲醇水溶液450mL，10℃搅拌30分钟，过滤，滤饼用10℃体积分数为90％的甲醇水溶液洗涤三次，得到纯度为95.0％的植物甾醇棕榈酸酯75g，滤液先在真空度为-0.09MPa、温度为45～90℃条件下减压蒸馏回收甲醇并蒸除蒸馏水，然后在真空度为30Pa、温度为170～180℃条件下薄膜蒸发除蒸馏水和脂肪酸，最后在真空度为1～3Pa、温度为260～270℃条件下分子蒸馏，得到纯度为96.2％的植物甾醇油酸酯84g。

实施例4

将植物甾醇180g(含菜籽甾醇5.29％、菜油甾醇24.49％、豆甾醇12.49％、β-谷甾醇51.94％)、脂肪酸62mL(含月桂酸47.25％、油酸9.92％、亚油酸40.98％)加入盛有62mL二甲苯的500mL带回流分水装置的三口烧瓶中，待植物甾醇和脂肪酸全部溶解后，加入0.90g硫酸氢钾，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钾的摩尔比为1∶0.5∶0.015，加热至135℃，恒温回流反应9小时，反应完后过滤除去催化剂硫酸氢钾，在真空度为-0.09MPa、温度为120～150℃条件下减压蒸馏回收二甲苯，直至无冷凝液生成为止，加入体积分数为95％的乙醇水溶液200mL，80℃搅拌10分钟，静置分层除去乙醇相，反复进行三次，以除去未反应完的脂肪酸和植物甾醇，然后加入甲醇450mL，10℃搅拌30分钟，过滤，滤饼用10℃甲醇洗涤三次，得到纯度为90％以上的植物甾醇月桂酸酯58g，滤液先在真空度为-0.09MPa、温度为45～90℃条件下减压蒸馏回收甲醇并蒸除蒸馏水，然后在真空度为30Pa、温度为170～180℃条件下薄膜蒸发除蒸馏水和脂肪酸，最后在真空度为1～3Pa、温度为260～270℃条件下分子蒸馏，得到纯度为90％以上的植物甾醇(亚)油酸酯70g。

实施例5

将植物甾醇158g(含菜籽甾醇0.90％、菜油甾醇24.97％、豆甾醇24.28％、β-谷甾醇43.86％)、脂肪酸94mL(含硬脂酸36.00％、棕榈酸8.05％、亚麻酸54.70％)加入盛有94mL甲苯的500mL带回流分水装置的三口烧瓶中，待植物甾醇和脂肪酸全部溶解后，加入1.96g硫酸氢钾，植物甾醇与脂肪酸、硫酸氢钾的摩尔比为1∶0.83∶0.04，加热至165℃，恒温回流反应6小时，反应完后过滤除去催化剂硫酸氢钾，在真空度为-0.09MPa、温度为120～150℃条件下减压蒸馏回收甲苯，直至无冷凝液生成为止，加入乙醇200mL，80℃搅拌10分钟，静置分层除去乙醇相，反复进行三次，以除去未反应完的脂肪酸和植物甾醇，然后加入体积分数为80％的甲醇水溶液450mL，10℃搅拌30分钟，过滤，滤饼用10℃体积分数为80％的甲醇水溶液洗涤三次，得到纯度为90％以上的植物甾醇硬脂酸酯和植物甾醇棕榈酸酯86g，滤液先在真空度为-0.09MPa、温度为45～90℃条件下减压蒸馏回收甲醇并蒸除蒸馏水，然后在真空度为30Pa、温度为170～180℃条件下薄膜蒸发除蒸馏水和脂肪酸，最后在真空度为1～3Pa、温度为260～270℃条件下分子蒸馏，得到纯度为90％以上的植物甾醇亚麻酸酯106g。