一種沒食子酸植物甾醇酯的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型油溶性植物留醇酯的制備方法，屬于食品、醫(yī)藥、化工和化妝品等技術領域。
【背景技術】
[0002]植物留醇又稱植物固醇，是一類以環(huán)戊烷全氫菲為主體骨架的留體化合物，是一種重要的植物活性成分。植物留醇一般從植物油精煉時的脫臭餾出物中提取，目前國內(nèi)已有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。植物留醇主要包括谷留醇、豆留醇、菜籽留醇和菜油留醇四種，其中以谷留醇為主。植物留醇最被人知曉的是其降膽固醇作用，近年來還發(fā)現(xiàn)植物甾醇在抗癌、抗炎、抗病毒和提高免疫力等方面具有重要作用。
[0003]植物留醇具有非常好的降膽固醇作用，其主要原因可能是，植物留醇和植物甾烷醇是動物膽固醇的植物等價物，它們在小腸內(nèi)能與膽固醇形成競爭性吸收關系，替代部分膽固醇被吸收，而其本身不能被利用，從而達到降低血液中低密度膽固醇水平的功效。自然界中存在的植物留醇有游離型和酯化型兩種，堅果、油料作物中以游離型為主，谷類食物中以酯化型為主。我們廣泛接觸的植物留醇幾乎都是游離型植物留醇，它在應用中存在以下兩方面的問題，一方面由于植物留醇的難溶性和較低的生物利用性，極易引發(fā)高植物甾醇血癥。另一方面，由于游離型植物留醇的結晶性和難溶性，植物留醇既不溶于水，在油中的溶解度也很小，限制了它在食品中的應用。由于植物留醇對人體無毒副作用、具有上述多種重要生理功能，這就要求在不影響植物留醇的生理功能前提下改變植物留醇的形式，使其便于在食品加工中應用。
[0004]酯化型的植物甾醇更易溶于有機溶劑，其吸收利用率與游離型相比約提高5倍，其功能作用也更加廣泛。植物留醇酯化制得的植物留醇酯由于具有比植物留醇更好的脂溶性、分散性和更高的降膽固醇效果，可作為噴霧和口服藥物中的吸收載體及營養(yǎng)補充劑，以及皮膚細胞促進劑、抗炎劑、傷口愈合劑和非離子乳化劑。同時，植物留醇酯具有酸和醇的雙重功效，沒食子酸植物留醇酯除了植物留醇的降膽固醇功能外，還具有沒食子酸的功能特性，例如，作為傳統(tǒng)的食品抗氧化劑，用于脂肪類、奶油類物質的抗氧化，也可作為生物柴油及某些材料的抗氧化穩(wěn)定劑或抗老化劑，或用于抗微生物和抑制生物酶等。
[0005]目前酯化型的植物留醇主要是飽和脂肪酸植物留醇酯和不飽和脂肪酸植物甾醇酯，目的是改善植物留醇的油溶性，其反應都存在著效率低和能耗高的問題。改善植物甾醇水溶性的方法多集中在制造微乳體系或者微膠囊包埋，但這兩種常用的物理改性方法都存在穩(wěn)定性和實際應用限制多的問題。沒食子酸是我國特色林產(chǎn)品五倍子的重要衍生物，原料豐富，價格低廉，制備容易，沒食子酸酯分子中三個酚羥基處于鄰位，是質子的供體，表現(xiàn)出活潑的還原性，具有良好的抗氧化性能。以沒食子酸為原料生產(chǎn)的沒食子酸丙酯已經(jīng)作為一種常見的油溶性抗氧化劑已被廣泛應用于各類產(chǎn)品中。沒食子酸植物留醇酯的油溶性較植物留醇高，方便了植物留醇在各種利用渠道中的加工應用，同時沒食子酸植物留醇酯能兼有植物留醇和沒食子酸兩者的生理活性，生物學效價得到提高。
[0006]目前未見關于沒食子酸植物留醇酯的報道，常見是以沒食子酸與長鏈糖醇反應的報道，但其共同點都是反應溫度較高，副產(chǎn)物較多，且整個反應過程毒性太大，沒有工業(yè)利用價值。所以本發(fā)明探索出一種沒食子酸植物留醇酯的高效制備方法，先以水相法綠色合成三乙酰沒食子酸，后在超聲輔助下催化合成三乙酰沒食子酸植物留醇酯，最后用三氯甲烷-甲醇-碳酸鈉回流法脫去乙?；?。除第三步反應需要熱源外，整體反應不需加熱，室溫下即可發(fā)生反應，且催化效果好，催化劑回收利用率高，僅有少量低毒試劑參與反應，遵循綠色合成的原則，符合食品工業(yè)級生產(chǎn)的要求，并且第三步脫除乙?；姆椒ㄐЧ麅?yōu)異，經(jīng)過多次萃取后，產(chǎn)品不需要再進行硅膠柱分離純化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]目前植物留醇的改性研宄偏重于脂肪酸，對其他有機酸研宄較少，且存在實用性低、應用限制多等特點，本發(fā)明的目的是針對這些特點而開發(fā)的一種典型酚酸一一沒食子酸與植物留醇酯化改性方法。本方法分三步完成，第一步水相法綠色合成三乙酰沒食子酸，第二步在超聲輔助下催化合成三乙酰沒食子酸植物留醇酯，第三步脫乙?；磻蓻]食子酸植物留醇酯，三步方法都操作簡單、能耗低、綠色環(huán)保、效率好且產(chǎn)率高，適合用于規(guī)?；a(chǎn)。
[0008]本發(fā)明采用以下技術方案:
[0009]本發(fā)明的制備方法分為三步，分別是:a)水相法綠色合成三乙酰沒食子酸；b)超聲輔助催化合成三乙酰沒食子酸植物留醇酯；c)三氯甲烷-甲醇-碳酸鈉回流法脫乙?；?。下面對各步進行詳細的描述:
[0010]步驟a):配制1.5mol/L氫氧化鈉溶液，冰浴下，將沒食子酸加入到溶液中，攪拌溶解后，緩慢滴入醋酸酐，室溫下攪拌反應。反應結束后，加入濃鹽酸調節(jié)溶液至析出白色固體，抽濾后用少量冷水洗滌，烘干后得三乙酰沒食子酸。
[0011]步驟a所述的滴加醋酸酐與沒食子酸的物質的量之比為1.25:1。
[0012]步驟a所述的反應時間為I?3小時。
[0013]步驟a所述的析出固體時溶液的pH為I。
[0014]步驟b):在已置有二甲基甲酰胺為溶劑的反應瓶中加入三乙酰沒食子酸和植物甾醇，待完全溶解后，加入催化劑，室溫下，超聲催化進行反應，每30分鐘取樣一次，采用高效液相色譜檢測反應進程，反應結束后經(jīng)硅膠柱層析分離純化得到三乙酰沒食子酸植物甾醇酯粗產(chǎn)物，采用紅外光譜和質譜鑒定結構。
[0015]步驟b所述的植物留醇為谷留醇、豆留醇、菜油留醇和菜籽留醇中的一種或幾種以上的任意比例的混合物。
[0016]步驟b所述的三乙酰沒食子酸和植物甾醇的物質的量比為1:1?1:4，優(yōu)選1:2?1:3。
[0017]步驟b所述的催化劑為固體超強酸SO42VT12、氧化錫固載磷鎢雜多酸或濃硫酸改性膨潤土的一種。
[0018]步驟b所述的催化劑用量為三乙酰沒食子酸質量的1%?15%，優(yōu)選5?12%。
[0019]步驟b所述的超聲催化反應是在功率為400-1200W，優(yōu)選650?1000W，頻率為25KHz的浴槽式超聲波發(fā)生器中進行的。
[0020]步驟b所述的超聲催化反應時間為0.5?8小時，優(yōu)選4?6小時。
[0021]步驟b所述的硅膠柱層析洗脫劑為石油醚/乙酸乙酯/甲酸混合溶液(12:5:0.025，v/v/v)。
[0022]步驟c):將一定量三乙酰沒食子酸植物留醇酯溶于三氯甲烷-甲醇溶液(體積比2:1)，加入相應質量的無水碳酸鈉，65°C回流反應6小時，加入一定量的飽和氯化銨溶液終止反應，用三氯甲烷萃取反應液，取有機層旋轉蒸發(fā)得產(chǎn)品。
[0023]步驟c所述的無水碳酸鈉物質的量與加入的三乙酰沒食子酸植物留醇酯的物質的量的比是1:5。
[0024]步驟c所述的飽和氯化銨溶液與加入的三氯甲烷-甲醇溶液的體積比是2:5。
[0025]本發(fā)明中植物留醇的醋化率采用高效液相法測定，分析條件為-Symmetry C18柱(4.6X 250mm, 5 μ m),柱溫:35 °C，流動相:甲醇 / 甲酸=1000:1，流速:0.8mL/min，等速洗脫，進樣量:10 μ L ;檢測器為蒸發(fā)光散射檢測器，其檢測條件為:載氣為N2,流速:1.8L/min，漂移管溫度:70°C，工作壓力:0.25MPa。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]1.本發(fā)明首次合成了沒食子酸植物留醇酯，改善了植物留醇的油溶性和生物活性，拓寬了植物甾醇的應用范圍；
[0028]2.三乙酰沒食子酸與植物留醇的酯化反應在室溫下即可進行，步驟簡潔，操作簡單，無需熱源，能耗低，收率高；
[0029]3.三乙酰沒食子酸與植物留醇的酯化率較高，最高可達到87.32%，反應效率高；
[0030]4.乙酰基的脫除非常簡便、高效，無需再進行硅膠柱層析分離純化即可得到高純度產(chǎn)物；
[0031]5.工藝簡單，環(huán)境友好，反應條件限制少，分離容易，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0032]下面結合具體例子，對本發(fā)明進行更具體的闡述。例子中的具體參數(shù)僅用于說明本發(fā)明而不用于限定范圍，本領域內(nèi)技術人員可以適當修改本發(fā)明參數(shù)。
[0033]實施例1:三乙酰沒食子酸的合成
[0034]稱取沒食子酸17.0g，冰浴下加入到200mL濃度為1.5mol/L氫氧化鈉溶液中，低速攪拌使固體溶解，緩慢滴入共計18.SmL的乙酸酐，期間保持低速攪拌，室溫反應2.5小時。反應結束后，加入濃鹽酸調節(jié)溶液pH = 1，析出白色固體，對溶液進行抽濾，后用少量冷水洗滌，烘干后得三乙酰沒食子酸