[发明专利]在真空无溶剂体系中酯化和酯交换生物合成甾醇酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物甾醇酯的合成方法。

背景技术

植物甾醇是一种甾体化合物，它具有重要的生理功能，尤其在降低胆固醇、抗癌、抗病毒、免疫调节等方面有明显功效，被科学界誉为“生命的钥匙”。许多研究证明，补充植物甾醇，具有抑制胆固醇吸收效果，能明显降低血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇(坏胆固醇，LDL)的含量，而不降低高密度脂蛋白胆固醇(好胆固醇，HDL)和甘油三酸酯的含量。美国食品药品监督管理局(FDA)的研究报告表明，每天摄入1.3g植物甾醇酯，即可起到降低胆固醇的功效。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一，2000年美国食品与药品管理局(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；2004年欧盟委员会批准了美国的ADM公司、食品巨头联合利华和2家芬兰公司等生产的添加甾醇的新食品。2007年中国卫生部正式批准植物甾醇和植物甾醇酯为“新资源食品”。近年来，随着人们生活水平的不断提高，营养过剩和饮食结构不合理的人群在增加。因此，患心血管疾病的人群也不断在增加。卫生部心血管病防治研究中心发布的《中国心血管病报告2007》提到：“估计我国心血管病患者人数至少2.3亿，每10个成年人中有2人是心血管病。”估计我国每年心血管死亡300万人，每死亡3人中就有1人是心血管病。营养专家认为，以患病人群为侧重点的诊疗并非控制心血管疾病、降低其危害的最佳方案，加强预防及膳食调节才是更好的选择。因此，膳食中合理地摄入植物甾醇，可使心脏病和其他慢性病的发病风险得到降低。

甾醇是甾族化合物其中的一类，由于其常态为固态所以又被称作固醇，主要以游离、高级脂肪酸酯、苷这三种形式存在于动物、植物和微生物体内。至今已发现100多种植物甾醇，含量较丰富的主要有β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇。相关研究表明，植物甾醇可以有效地降低血液中的胆固醇含量，从而降低心脑血管疾病的产生，是一种行之有效的保健食品。植物甾醇具有抗癌、抗动脉粥样硬化、抗氧化和抗炎等功效，被广泛应用于制药、保健品、化妆品、动植物生长激素以及化工、纺织等各领域。国际营养学会推荐的未来十大功能性营养成分中就包括植物甾醇。虽然植物甾醇具有降低血清胆甾醇水平的功效，但游离植物甾醇在水和油脂中的低溶解性限制了它在食品中的实际作用。植物甾醇酯在植物油脂中的含量非常少，但是植物甾醇酯具有更优的脂亲和性和更佳的降胆固醇效果。这不仅方便甾醇在含脂食品中的传递，生物利用率高，溶解度好，还可以改善产品的外观及口感，因此备受青睐。临床试验表明，成人每天只要摄入1.3g以上植物甾醇酯即可达到显著降低胆固醇的目的。

通常，甾醇酯是通过相应的甾醇与脂肪酸酯化、脂肪酸甲酯或三酰甘油酯交换、脂肪酸卤化物或脂肪酸酐反应来制取。Katsunori等、裘爱泳等分别采用脂肪酶催化甾醇与不饱和脂肪酸在含水的溶剂体系中反应生产甾醇酯，关于植物油脂与植物甾醇在真空和无溶剂体系中反应合成植物甾醇酯的研究较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种在真空无溶剂体系中酯化和酯交换生物合成甾醇酯的方法，

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种在真空无溶剂体系中酯化和酯交换生物合成甾醇酯的方法，具体步骤如下：

以固定化脂肪酶Lipozyme IM或Novozym 435作为催化剂，甾醇与酰基供体：油酸酯化、油酸甲酯或甘油三酸酯在40～80℃的真空条件下反应10～50h，控制酶添加量为总反应物(酰基供体+甾醇+酶)质量的0.4～1％，甾醇添加量为总反应物质量的2～7％。

最佳的反应条件：以固定化脂肪酶Lipozyme IM作为催化剂，反应温度80℃、真空30 mbar、反应时间48h、酶添加量1％、甾醇添加量5.6％。

本发明使用固定化脂肪酶Lipozyme IM和Novozym 435作为催化剂，在真空、无溶剂和无添加水的反应条件下，甾醇与油酸酯化、与油酸甲酯和甘油三酸酯的酯交换以较高的转换率生成相应的长链酰基酯，在酯交换过程中没有有害溶剂加入，避免了有害溶剂残留的问题。同时本发明还具有工艺简单，生产成本低等特点。在最佳的反应条件下，甾醇与油酸甲酯进行酯交换，使用固定化脂肪酶Lipozyme IM，即使重复使用10次后仍保持90％以上的转换率，脂肪酶Novozym 435仍保持40％以上的转换率。

附图说明

图1为温度对油酸和油酸甲酯与甾醇酯化和酯交换转换率的影响(使用酶Novozym 435)；