一种没食子酸植物甾醇酯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型油溶性植物留醇酯的制备方法，属于食品、医药、化工和化妆品等技术领域。
【背景技术】
[0002]植物留醇又称植物固醇，是一类以环戊烷全氢菲为主体骨架的留体化合物，是一种重要的植物活性成分。植物留醇一般从植物油精炼时的脱臭馏出物中提取，目前国内已有大规模工业化生产。植物留醇主要包括谷留醇、豆留醇、菜籽留醇和菜油留醇四种，其中以谷留醇为主。植物留醇最被人知晓的是其降胆固醇作用，近年来还发现植物甾醇在抗癌、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胆固醇作用，其主要原因可能是，植物留醇和植物甾烷醇是动物胆固醇的植物等价物，它们在小肠内能与胆固醇形成竞争性吸收关系，替代部分胆固醇被吸收，而其本身不能被利用，从而达到降低血液中低密度胆固醇水平的功效。自然界中存在的植物留醇有游离型和酯化型两种，坚果、油料作物中以游离型为主，谷类食物中以酯化型为主。我们广泛接触的植物留醇几乎都是游离型植物留醇，它在应用中存在以下两方面的问题，一方面由于植物留醇的难溶性和较低的生物利用性，极易引发高植物甾醇血症。另一方面，由于游离型植物留醇的结晶性和难溶性，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应用。由于植物留醇对人体无毒副作用、具有上述多种重要生理功能，这就要求在不影响植物留醇的生理功能前提下改变植物留醇的形式，使其便于在食品加工中应用。
[0004]酯化型的植物甾醇更易溶于有机溶剂，其吸收利用率与游离型相比约提高5倍，其功能作用也更加广泛。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、分散性和更高的降胆固醇效果，可作为喷雾和口服药物中的吸收载体及营养补充剂，以及皮肤细胞促进剂、抗炎剂、伤口愈合剂和非离子乳化剂。同时，植物留醇酯具有酸和醇的双重功效，没食子酸植物留醇酯除了植物留醇的降胆固醇功能外，还具有没食子酸的功能特性，例如，作为传统的食品抗氧化剂，用于脂肪类、奶油类物质的抗氧化，也可作为生物柴油及某些材料的抗氧化稳定剂或抗老化剂，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饱和脂肪酸植物留醇酯和不饱和脂肪酸植物甾醇酯，目的是改善植物留醇的油溶性，其反应都存在着效率低和能耗高的问题。改善植物甾醇水溶性的方法多集中在制造微乳体系或者微胶囊包埋，但这两种常用的物理改性方法都存在稳定性和实际应用限制多的问题。没食子酸是我国特色林产品五倍子的重要衍生物，原料丰富，价格低廉，制备容易，没食子酸酯分子中三个酚羟基处于邻位，是质子的供体，表现出活泼的还原性，具有良好的抗氧化性能。以没食子酸为原料生产的没食子酸丙酯已经作为一种常见的油溶性抗氧化剂已被广泛应用于各类产品中。没食子酸植物留醇酯的油溶性较植物留醇高，方便了植物留醇在各种利用渠道中的加工应用，同时没食子酸植物留醇酯能兼有植物留醇和没食子酸两者的生理活性，生物学效价得到提高。
[0006]目前未见关于没食子酸植物留醇酯的报道，常见是以没食子酸与长链糖醇反应的报道，但其共同点都是反应温度较高，副产物较多，且整个反应过程毒性太大，没有工业利用价值。所以本发明探索出一种没食子酸植物留醇酯的高效制备方法，先以水相法绿色合成三乙酰没食子酸，后在超声辅助下催化合成三乙酰没食子酸植物留醇酯，最后用三氯甲烷-甲醇-碳酸钠回流法脱去乙酰基。除第三步反应需要热源外，整体反应不需加热，室温下即可发生反应，且催化效果好，催化剂回收利用率高，仅有少量低毒试剂参与反应，遵循绿色合成的原则，符合食品工业级生产的要求，并且第三步脱除乙酰基的方法效果优异，经过多次萃取后，产品不需要再进行硅胶柱分离纯化。
【发明内容】
[0007]目前植物留醇的改性研宄偏重于脂肪酸，对其他有机酸研宄较少，且存在实用性低、应用限制多等特点，本发明的目的是针对这些特点而开发的一种典型酚酸一一没食子酸与植物留醇酯化改性方法。本方法分三步完成，第一步水相法绿色合成三乙酰没食子酸，第二步在超声辅助下催化合成三乙酰没食子酸植物留醇酯，第三步脱乙酰化反应生成没食子酸植物留醇酯，三步方法都操作简单、能耗低、绿色环保、效率好且产率高，适合用于规模化生产。
[0008]本发明采用以下技术方案:
[0009]本发明的制备方法分为三步，分别是:a)水相法绿色合成三乙酰没食子酸；b)超声辅助催化合成三乙酰没食子酸植物留醇酯；c)三氯甲烷-甲醇-碳酸钠回流法脱乙酰化。下面对各步进行详细的描述:
[0010]步骤a):配制1.5mol/L氢氧化钠溶液，冰浴下，将没食子酸加入到溶液中，搅拌溶解后，缓慢滴入醋酸酐，室温下搅拌反应。反应结束后，加入浓盐酸调节溶液至析出白色固体，抽滤后用少量冷水洗涤，烘干后得三乙酰没食子酸。
[0011]步骤a所述的滴加醋酸酐与没食子酸的物质的量之比为1.25:1。
[0012]步骤a所述的反应时间为I?3小时。
[0013]步骤a所述的析出固体时溶液的pH为I。
[0014]步骤b):在已置有二甲基甲酰胺为溶剂的反应瓶中加入三乙酰没食子酸和植物甾醇，待完全溶解后，加入催化剂，室温下，超声催化进行反应，每30分钟取样一次，采用高效液相色谱检测反应进程，反应结束后经硅胶柱层析分离纯化得到三乙酰没食子酸植物甾醇酯粗产物，采用红外光谱和质谱鉴定结构。
[0015]步骤b所述的植物留醇为谷留醇、豆留醇、菜油留醇和菜籽留醇中的一种或几种以上的任意比例的混合物。
[0016]步骤b所述的三乙酰没食子酸和植物甾醇的物质的量比为1:1?1:4，优选1:2?1:3。
[0017]步骤b所述的催化剂为固体超强酸SO42VT12、氧化锡固载磷钨杂多酸或浓硫酸改性膨润土的一种。
[0018]步骤b所述的催化剂用量为三乙酰没食子酸质量的1%?15%，优选5?12%。
[0019]步骤b所述的超声催化反应是在功率为400-1200W，优选650?1000W，频率为25KHz的浴槽式超声波发生器中进行的。
[0020]步骤b所述的超声催化反应时间为0.5?8小时，优选4?6小时。
[0021]步骤b所述的硅胶柱层析洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯/甲酸混合溶液(12:5:0.025，v/v/v)。
[0022]步骤c):将一定量三乙酰没食子酸植物留醇酯溶于三氯甲烷-甲醇溶液(体积比2:1)，加入相应质量的无水碳酸钠，65°C回流反应6小时，加入一定量的饱和氯化铵溶液终止反应，用三氯甲烷萃取反应液，取有机层旋转蒸发得产品。
[0023]步骤c所述的无水碳酸钠物质的量与加入的三乙酰没食子酸植物留醇酯的物质的量的比是1:5。
[0024]步骤c所述的饱和氯化铵溶液与加入的三氯甲烷-甲醇溶液的体积比是2:5。
[0025]本发明中植物留醇的醋化率采用高效液相法测定，分析条件为-Symmetry C18柱(4.6X 250mm, 5 μ m),柱温:35 °C，流动相:甲醇 / 甲酸=1000:1，流速:0.8mL/min，等速洗脱，进样量:10 μ L ;检测器为蒸发光散射检测器，其检测条件为:载气为N2,流速:1.8L/min，漂移管温度:70°C，工作压力:0.25MPa。
[0026]本发明的有益效果:
[0027]1.本发明首次合成了没食子酸植物留醇酯，改善了植物留醇的油溶性和生物活性，拓宽了植物甾醇的应用范围；
[0028]2.三乙酰没食子酸与植物留醇的酯化反应在室温下即可进行，步骤简洁，操作简单，无需热源，能耗低，收率高；
[0029]3.三乙酰没食子酸与植物留醇的酯化率较高，最高可达到87.32%，反应效率高；
[0030]4.乙酰基的脱除非常简便、高效，无需再进行硅胶柱层析分离纯化即可得到高纯度产物；
[0031]5.工艺简单，环境友好，反应条件限制少，分离容易，易实现工业化生产。
【具体实施方式】
[0032]下面结合具体例子，对本发明进行更具体的阐述。例子中的具体参数仅用于说明本发明而不用于限定范围，本领域内技术人员可以适当修改本发明参数。
[0033]实施例1:三乙酰没食子酸的合成
[0034]称取没食子酸17.0g，冰浴下加入到200mL浓度为1.5mol/L氢氧化钠溶液中，低速搅拌使固体溶解，缓慢滴入共计18.SmL的乙酸酐，期间保持低速搅拌，室温反应2.5小时。反应结束后，加入浓盐酸调节溶液pH = 1，析出白色固体，对溶液进行抽滤，后用少量冷水洗涤，烘干后得三乙酰没食子酸