一种植物甾醇酯及其制备方法和应用

本发明属于合成，具体涉及一种植物甾醇酯及其制备方法和应用。

背景技术：

1、植物甾醇是以环戊烷多氢菲为主题骨架的三萜类化合物，广泛分布于植物油、谷物和坚果中，具有降脂、降胆固醇、抗炎等多种生理功能，通常将植物甾醇分为4-无甲基甾醇、4-甲基甾醇和4,4-二甲基甾醇三类。

2、植物甾醇通常以游离态甾醇和结合态的脂肪酸酯两种形式存在，但是植物甾醇溶解度低、熔点高，无论是在油中还是在水中应用都受到限制。且植物甾醇的生物利用度较低，只有0.5～2％，相比植物甾醇，其脂肪酸酯的生物利用度较高，溶解性更好，应用更加广泛。因此可以通过结构改性提高生物利用度。

3、4,4-二甲基甾醇酯具有更优的溶解性及生物利用率，可有效调节机体脂质代谢，同时还具有调控糖代谢、抗炎、抑制脂溢性脱发、促进生发、调节神经系统、抗抑郁、改善白内障、抗癌、抗菌等作用。由于4,4-二甲基甾醇由于a环c-4位存在两个甲基，具有比4-无甲基甾醇更显著的降脂能力，具有更高的应用价值，但同时a环c-4位较大的空间位阻使c-3位的酯化反应进行困难。

4、化学合成法和酶法是植物甾醇酯合成的两种常用方法。但食品工业中常用的用于酯化反应的酶，在4,4-二甲基甾醇酯合成中，合成时间长、成本高、酯化率低，最高仅可达20％左右。化学合成法合成时间短、酯化率高、成本低，更适合大规模生产。江南大学的博士论文中公开了一种以酰氯酯化法合成4,4-二甲基甾醇酯的方法，但是酰氯酯化法制备的甾醇酯可能会有残留的有毒物质，会对人体健康造成潜在风险；且其生产工艺较为复杂。

5、因此有必要开发出一种以脂肪酸为原料制备的4,4-二甲基甾醇酯的方法。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为了克服现有技术的不足，本申请提供了一类植物甾醇酯及其制备方法和应用。通过对4,4-二甲基甾醇与脂肪酸进行酯化反应可起到降低熔点、提高溶解度、扩大应用范围的作用。

3、本申请的第一个方面在于提供一种植物甾醇酯，所述甾醇酯为4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯，由4,4-二甲基甾醇与脂肪酸通过酯化反应制得。

4、本申请的第二个方面在于提供一种4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，将4,4-二甲基甾醇、脂肪酸、催化剂加入到反应容器中，置于微波反应器中进行酯化反应，将反应液经分离纯化后即可得到4,4-二甲基甾醇酯；

5、进一步地，所述脂肪酸与4,4-二甲基甾醇的投料量摩尔比为2:1～5:1；

6、进一步地，所述催化剂为对甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸的混合物。

7、进一步地，微波反应器的微波功率为200-400w/100g反应物，所述微波辐照反应温度为60～100℃，所述微波辐照反应时间为30～90min。

8、进一步地，所述催化剂的用量为4,4-二甲基甾醇摩尔质量的20％-40％；

9、进一步地，所述催化剂中对甲苯磺酸的用量为4,4-二甲基甾醇摩尔质量的10％-30％；

10、进一步地，所述催化剂中十二烷基苯磺酸的用量为4,4-二甲基甾醇摩尔质量的10％-30％。

11、进一步地，所述4,4-二甲基甾醇具有如下结构式：

12、

13、

14、进一步地，所述脂肪酸为c5～c20的饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸或支链脂肪酸中的一种或多种。

15、在一些优选的实施方式中，所述脂肪酸选自油酸、亚油酸、共轭亚油酸、异戊酸、棕榈酸中的一种或组合。

16、进一步地，分离纯化步骤包括，将反应混合物冷却至室温后，有机溶剂稀释后洗去催化剂，分离出上层有机相，加脱水剂干燥，经旋转蒸发除去有机溶剂，用分子蒸馏分离出未反应的脂肪酸，即可得到4,4-二甲基甾醇酯。

17、在一种优选的实施方式中，所述分离纯化步骤为，将反应混合物冷却至室温后，加正己烷稀释，用饱和碳酸氢钠溶液水洗去除催化剂，分离出上层有机相，加无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发除去正己烷，用分子蒸馏分离未反应的脂肪酸,即可得到4,4-二甲基甾醇酯。

18、本申请的再一个方面在于提供4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的应用，应用于功能性食品和/或保健食品领域。

19、本发明所具有的有益效果：

20、(1)本申请提供了一种以脂肪酸和4,4-二甲基甾醇为原料制备4,4-二甲基甾醇酯的方法，合成过程简单、无溶剂，合成效率高，原料及催化剂安全无毒反应条件温和，对设备友好，制备工艺简单，酯化率可达96％以上；适用于食品、医药行业，便于大规模生产。

21、(2)通过选择不同种类脂肪酸与不同种类4,4-二甲基甾醇进行酯化反应，得到具有二者协同生理活性的甾醇酯，且提高甾醇的溶解性，扩大4,4-二甲基甾醇应用范围。

22、(3)本申请的方法采用微波加热条件下反应，降低反应的活化能，增大体系的传质速率，从而有利于酯化反应的进行。本申请的方法催化剂采用十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸，催化剂廉价易得、生产成本低，且催化效果好。

技术特征：

1.一种4,4-二甲基甾醇酯的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：将4,4-二甲基甾醇、脂肪酸、催化剂加入到反应容器中，置于微波反应器中进行酯化反应，将反应液经分离纯化后即可得到4,4-二甲基甾醇酯；

2.根据权利要求1所述的4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，微波反应器的微波功率为200-400w/100g反应物，微波辐照反应温度为60～100℃，微波辐照反应时间为30～90min。

3.根据权利要求1所述的4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的4,4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，所述4,4-二甲基甾醇具有如下结构式：

6.根据权利要求1所述的4，4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸为c5～c20的饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸或支链脂肪酸中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的4，4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸选自油酸、亚油酸、共轭亚油酸、异戊酸、棕榈酸。

8.根据权利要求1所述的4，4-二甲基甾醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于，分离纯化步骤包括，将反应混合物冷却至室温后，有机溶剂稀释后洗去催化剂，分离出上层有机相，加脱水剂干燥，经旋转蒸发除去有机溶剂，用分子蒸馏分离出未反应的脂肪酸，即可得到4，4-二甲基甾醇酯。

9.权利要求1-8中任一项所述制备方法制得的植物甾醇酯，其特征在于，由4，4-二甲基甾醇与脂肪酸通过酯化反应制得。

10.权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的4，4-二甲基甾醇脂肪酸酯的应用，其特征在于，应用于功能性食品和/或保健食品领域。

技术总结本发明公开了一种含有大位阻取代基的甾醇酯类化合物(4,4‑二甲基甾醇酯)的制备方法和应用，属于食品技术领域。将含有大位阻取代基的甾醇类化合物、脂肪酸、催化剂按照一定摩尔比混合，置于微波反应器中，控制合适的温度和功率酯化反应一定时间，反应结束后的混合物经分离纯化得到目标的酯类化合物。本发明将4,4‑二甲基甾醇与脂肪酸以甾醇酯的形式连接来改善4,4‑二甲基甾醇的物理和化学性质，本发明提供的4,4‑二甲基甾醇酯具有更优的溶解性及生物利用率，在保健食品生产中具有实际应用价值。本发明所提供的方法以脂肪酸为原料，合成过程简单、无溶剂，合成效率高，酯化率可达96％以上，原料及催化剂安全无毒，适用于食品、医药行业，便于大规模生产。技术研发人员：常明,邢雅真,郭怡雯,钱依依,刘睿杰,王小三受保护的技术使用者：江南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5