论文部分内容阅读
植物甾醇具有降低血清中胆固醇的作用,是一种重要的有益功能性成分。植物甾醇熔点高、油溶性、水溶性均较差,在食品、医药等行业中的应用受限。β-谷甾醇是一种含量最高、分布最广的植物甾醇单体,并且具有预防前列腺疾病、抗炎等独特的生理功能,具有重要的研究价值。将β-谷甾醇与长链脂肪酸进行酯化合成β-谷甾醇脂肪酸酯是改善β-谷甾醇油溶性,提高生物利用率的有效手段。β-谷甾醇脂肪酸酯不仅保留有β-谷甾醇本身的优点,并且兼具脂肪酸的功效。因此β-谷甾醇与不同脂肪酸酯化所合成的甾醇酯的性质也有所差异。目前植物甾醇脂肪酸酯的合成方法主要包括酶法和化学法。酶法合成成本高昂,短期内难以实现工业化生产;传统化学法合成存在温度高、副反应多等问题。因此,本课题旨在寻找可以实现在较低温度下催化酯化的化学催化剂,建立β-谷甾醇脂肪酸酯的高效合成方法。(1)以十二烷基苯磺酸(DBSA)为催化剂,研究了β-谷甾醇与饱和脂肪酸(月桂酸)的酯化反应。研究发现DBSA在较低的反应温度(40℃)下仍具有催化合成β-谷甾醇月桂酸酯的能力。单因素及响应面优化试验得到最优条件:正己烷为溶剂,反应温度69℃,反应时间9 h,醇酸摩尔比为1:1.5,DBSA用量14%,正己烷用量1 m L。在此条件下β-谷甾醇的转化率为97.0%。对反应后得到的β-谷甾醇月桂酸酯粗产物进行了分离提纯,β-谷甾醇月桂酸酯得率为95.6%。(2)以DBSA为催化剂,在无溶剂条件下研究了β-谷甾醇与单不饱和脂肪酸(油酸)的酯化反应。单因素及响应面优化试验结果如下:反应温度71℃,反应时间11 h,醇酸摩尔比1:1.3,DBSA用量9.8%。在此条件下β-谷甾醇的转化率为91.4%。对反应后得到的β-谷甾醇油酸酯产物进行了分离提纯,通过FT-IR对β-谷甾醇油酸酯进行了鉴定。(3)以DBSA为催化剂,研究了β-谷甾醇与多不饱和脂肪酸(亚麻酸)的酯化反应。单因素及响应面优化试验结果如下:反应温度76℃,反应时间12 h,醇酸摩尔比为1:1.7,DBSA用量16%。在此条件下β-谷甾醇的转化率为95.6%。通过FT-IR结构鉴定证明了酯化反应成功合成了β-谷甾醇亚麻酸酯。(4)研究了DBSA催化β-谷甾醇与三种酰基供体(脂肪酸、甘油三酯、脂肪酸甲酯)反应合成β-谷甾醇脂肪酸酯的反应动力学。研究结果表明,β-谷甾醇与脂肪酸的酯化反应以及与甘油三酯、脂肪酸甲酯的酯交换反应均为二级不可逆反应。DBSA催化β-谷甾醇与高油酸葵花籽油脂肪酸的酯化反应、与高油酸葵花籽油的酯交换反应、与高油酸葵花籽油甲酯的酯交换反应的活化能分别为75.09 k J mo L-1、114.17 k J mo L-1、93.23 k J mo L-1。结合动力学数据与加水量对反应的影响探讨了DBSA的催化反应机理,研究结果表明DBSA催化酯化反应过程中会形成反胶束体系,可以实现水分隔离,避免副反应水解反应的发生,促进酯化反应平衡正向移动。