植物甾醇综述()

副产物综合利用 植物甾醇的提取与功能研植物甾醇的提取与功能研 究进展究进展 学生姓名 学生姓名 学学 号 号 年年 级 级 授课教师 授课教师 专专 业 业 中国 大庆 1 1 植物甾醇的结构 来源与性质 甾醇是甾族化合物中的一种 分子的基本骨架 主体甾核称为环戊烷多氢菲核 有三个六元 环和一个五元环组成 C 3 位上连有一个羟基 C 17 位连有由 8 10 个碳原子构成的侧链 多数 甾醇 C 5 位为双键 由于 C 17 位上的 R 不同和 C 3 位上羟基结合的物质不同 甾醇的种类也 不同 常见游离甾醇有胆甾醇 谷甾醇 豆甾醇 菜油甾醇 菜籽甾醇等结构形式 见 1 图 1 1 植物甾醇作为植物细胞的重要组分 在根 茎 叶 果实 中均有存在 已发现甾醇在植 物中主要有两种存在形式 即游离甾醇 甾醇酯 植物油脂中以小麦胚芽油 玉米胚芽油 米糠油等含量最高 植物甾醇与胆固醇有着相似的化学结构 然而人类对于胆固 2 醇的吸收远远多于植物甾醇 3 甾醇通常为片状或粉末状白色固体 经溶剂结晶处理的甾醇为白色鳞片状或针状晶体 其 中在乙醇溶剂中结晶形成针状或菱片状 在二氯乙烷溶剂中形成针刺状或长棱晶 甾醇分子 中 碳原子数一般为 27 至 31 分子量约为 386 至 456 甾醇熔点较高 都在 100 以上最高 达 215 甾醇的相对密度略大于水 不溶于水 可溶于多种有机溶剂 植物甾醇的物理化学性质主要表现为疏水性 但是因为其结构上带有羟基基团 因而又具 有亲水性 在同一个物质结构中同时具有亲水基团和亲油基团意味着该物质具有乳化性 植 物甾醇的乳化性可以通过对羟基基团进行化学改性而得到改善 植物甾醇具有两性的特征使 得它具有调节和控制反相膜流动性的能力 4 2 植物甾醇的提取 从油脂下脚中去除非甾醇类物质提取街醇方法很多 其原理一般基于原料理化性质及生化 反应方面差异 如物质在碱存在下可皂化性 有机溶剂中溶解度差异 菌醇和其它物质可络合 性及其络合物溶解度差异 表面活性剂存在下亲水性差异 高真空条件下物质蒸气压及分子自 由程差异 及物质吸附力差异等 从油脂下脚中提取街醇通常分两步进行 先从原料中提取以 幽醇为主的不皂化物 粗甾醇 然后从不皂化物中精制甾醇 本文中主要介绍两种提取方法 其中溶剂结晶法属实验室制法 干湿皂化法属工业制法 5 2 1 溶剂结晶法 该法为现今油脂工程专业教材上所述的提取方法 可用于直接分离 操作较为简单 2 结晶法所用的主要溶剂有 甲醇 乙醇 异丙醇 丙酮和乙酸乙酯等 使用单一溶剂 产品纯度通常不高 需进一步精制 甾醇收率也偏低 其工艺流程如图 2 1 所示 图 2 1 溶剂结晶法工艺流程图 此工艺缺陷在于所用溶剂比较多 回收困难 而且甾醇的收率也不高 工业化生产比较困 难 但其处理方法及其中一些工序在探索新工艺时仍值得参考和借鉴 用于实验室做甾醇的 定性 定量认识也较为适宜 2 2 干式皂化法 干式皂化法的工艺过程比较简单 其工艺流程如图 2 2 所示 图 2 2 干式皂化法工艺流程图 此工艺用熟石灰或生石灰在 60 90 皂化后直接用机器粉碎膏状物 避免了一些麻烦的干 燥操作程序 此外 采用乙醇作为抽提剂进行低温浸出 一方面可以节省大量乙醇 另一方 面保证生产工艺安全无毒 改善其工艺条件以提高收率的实验正在进行之中 2 3 其它方法举例 日本 美国等采用此法工业化生产植物甾醇 我国少量米糠甾醇的工业化生产也采用此法 脱臭馏出物经提取维生素 E 后 经过转酯化反应 将甾醇酯转化为游离甾醇 再通过氯化钙 络合法提取甾醇 在优化的工艺条件下 产品甾醇含量可达 96 以上 甾醇收率可达 75 以上 6 3 植物甾醇的功能 3 甾醇被誉为 生命的钥匙 具有十分重要的生理功能 如保持生物内环境稳定 控制糖原 和矿物质的代谢 调解应激反应等 植物菌醇在拮抗胆固醇 预防心血管疾病等方面表现出 的效果 早在 50 年前已被人们所认识 饱和日一谷幽醇和 p 一谷街烷醇阻碍胆固醇的吸收效 果与摄入量密切相关 107 3 1 拮抗胆固醇 胆固醇是机体内重要的固醇类物质 它既是构成细胞的重要成分之一 又可在体内转化形 成类固醇激素 并且是合成维生素巧的原料及胆汁酸的前体 胆固醇是血浆的重要组成成分 血浆中胆固醇保持适当的浓度是非常重要的 但当血胆固醇含量过高时 会在血管壁上沉积 引起动脉硬化 引发冠心病 1611 3 1 1 抑制肠道胆固醇的吸收 肠道吸收的胆固醇既有外源性的也有内源性的 外源性来自摄入的食物 内源性来自机体胆 汁分泌 人体试验和动物实验都证实植物甾醇能通过以下几种机制抑制肠道这两种来源的胆 固醇吸收 3 1 2 影响胆固醇运输 血清胆固醇主要由 LDL 和 HDL 来运输 前者承担来自内源性胆固醇的运输 血清水平受植物甾 醇的影响 后者承担将肝组织外胆固醇重新运回肝脏 血清水平不受植物甾醇的影响 17 20 3 1 3 影响胆固醇合成和分泌 胆固醇的合成 分解以及转化代谢主要在肝脏中由众多酶参与完成 植物甾醇降低胆固醇的作 用 与代谢酶关系密切 胆固醇合成中涉及的限速酶为羟甲基戊二酸单酰 CoA HMG CoA 还原酶 以 及相关酶乙酰基 CoA 羧化酶和苹果酸酶等 植物甾醇能增强 HMG CoA 还原酶的活性 21 3 2 抗氧化作用 近来 相继有报道表明 许多植物甾醇具有抗氧化能力 这起因于发现橄榄油 玉米胚芽油 小麦胚芽油等能使红花籽油在煎炸条件下保护其脂肪酸不发生氧化降解 特别是燕麦甾醇 谷甾醇 斑鸠甾醇被发现具有阻止不饱和脂肪酸在高温加热条件下发生氧化降解的功能 在同等条件下 其他常见植物甾醇 即 谷甾醇 豆甾醇和菜油甾醇要么不具抗氧化活性 要 么有轻微助氧化作用 2522 3 3 类激素功能 由于植物甾醇在化学结构上类似于胆甾醇 对防治前列腺疾病和乳腺疾病有较好的 作用 许多研究者认为 它在体内能表现出一定的激素活性 并且无激素的副作用 4 植物甾醇的应用 自从在植物油中发现谷甾醇 豆甾醇以来 人们对植物甾醇进行了广泛深入的研究 特别 是六十年代以来 由于在理论研究和生产技术 应用等方面有了重大的进展 目前植物甾醇 4 在甾体药物合成 化妆品 动物生长剂 植物生长激素等方面得到了广泛应用 由于甾醇属 于天然物质 本身无毒性 而且具有乳化性和稳定等特点 因此引起世界各国的科学家们对 甾醇开发应用的重视 26 4 1 医药行业 在医药行业中 植物甾醇不仅可直接用于消炎 降血脂 抗溃疡和防治癌症 而且是踏体 药物的主要药源 植物甾醇作为一种新型功能因子 具有抗炎和退热作用 现代医学研究揭 示植物带醇具有保持生物内环境稳定 控制糖原和矿物质的代谢 调节应激反应等功能 在 医药领域作为拼体激素 降胆固醇 抗炎退热及拮抗肠癌 宫颈癌 皮肤癌 肺癌 前列腺 癌等被应用 通过微生物发酵的方法将它们用作类固醇合成的起始物质 它们也可以用作抗 炎症调剂 植物甾醇还可以减少肺癌的发生 治疗良性前列腺增生 降低动脉粥样硬化 刺 激淋巴细胞增殖 预防肠癌 27 4 2 食品工业 植物甾醇具有良好的抗氧化和抗腐败作用 可作为食品添加剂使用 它常作为天然营养因子 出现在食品营养强化剂和麦淇淋配方中以治疗高胆甾醇症 2000 年 9 月 美国食品与药物管理 局 FDA 已经批准添加植物甾醇的食品可采用 Health Claim 的标签 作为食品成分 植物 甾醇在国外已经得到了迅速发展 各种类似的产品已经进入了消费市场 而我国在这方面起步 较晚 4 3 化妆品行业 植物甾醇常用作皮肤细胞促进剂 抗炎剂 伤口愈合剂和非离子乳化剂 常以衍生物的形 式作为乳化剂和调节剂 甾烷醇酯具有持水性 被广泛用作化妆品和洗涤剂配料 可用于生 产面膜 保湿霜 浴液 洗发液 指甲油 头发保湿剂等护肤和美容制品 28 5 发展前景 植物甾醇和植物甾醇衍生物由于其特有的生物学性质和物理化学性质在工业上有着广泛的 应用 随着植物甾醇及其衍生物的功能在医药和化妆品上得到证实 随着生物技术的进步和 天然产品市场的扩大 对植物甾醇和植物甾醇衍生物的研究开发将进一步深入 从油脂副产 品中提取和分离植物甾醇的前景很好 从新的植物资源中提取植物甾醇及其衍生物有很大的 商业价值 29 我国有着丰富的油料 木浆下脚料及中草药等植物甾醇资源 具有生产植物甾醇的有利条件 当前含植物甾醇的功能性制品深受消费者的青睐 然而我国对其的研究和开发还处于早期水平 局 限于医药品的研制 在功能性食品基料上的研究和开发则是空白 因此 开发出简单有效的植 物甾醇生产工艺 研究其新的用途有着十分重要的意义 只有如此才能参与国际竞争 并取得 较高的社会效益和经济效益 30 5 参考文献 1 曹莹 谷克仁 孟冬 甾醇提取方法研究进展 J 粮油食品科技 2006 14 5 25 27 2 吴时敏 功能性油脂 北京 中国轻工业出版社 M 2001 182 183 3 Suhad S AbuMweis Peter J H Jones Cholesterol lowering effect of plantsterols植物甾醇的降 胆固醇作用 J Current Atherosclerosis Report 最新动脉粥样硬化 报告 2000 10 6 467 472 4 吴英艳 植物甾醇的提取研究 D 中国优秀硕士学位论文全文数据库 2007 04 5 管伟举 谷克仁 植物甾醇研究进展 J 粮食与油脂 2007 15 3 5 9 6 杨亦文 傅小峰 魏作君 络合法从大豆油脱臭馏出物中提取植物甾醇的工艺研究 J 高校 化学工程学报 2006 20 4 571 575 7 韩军花 植物甾醇的性质 功能及应用 J 国外医学 卫生学分册 2001 28 5 285 291 8 贾代汉 周岩民 王恬 植物甾醇降胆固醇作用研究进展 J 中国油脂 2005 30 5 55 58 9 陈志飞 植物甾醇影响胆固醇代谢机制的研究进展 J 国外医学卫生学分册 2008 35 6 360 363 10 吴时敏 吴谋成 植物甾醇的研究进展与趋向 J 中国油脂 2002 27 3 60 63 11 周宝兰 植物甾醇的应用 J 中国油脂 1992 4 33 38 12 赵昕 植物甾醇乳化的研究 D 中国优秀硕士学位论文全文数据库 2009 06 13 吴素萍 章中 植物甾醇的研究现状 J 中国食物与营养 2007 09 20 22 14 胡学烟 孙冀平 王兴国 植物甾醇的发展前景 J 西部粮油科技 2001 26 5 34 36 15 杨振强 谢文磊 李海涛 植物甾醇的开发与应用研究进展 J 粮油加工与食品机械 2006 01 53 56 24 26 16 王恬 周岩民 顾莞婷 植物甾醇的生物学功能及其在动物生产中的应用 J 饲料与畜 牧 2009 01 55 58 17 张裕卿 王东青 植物甾醇微生物转化制备甾体药物中间体的研究进展 J 微生物学通 报 2006 02 7 10 18 郑书香 王荣柱 谢松霖 何军邀 王普 甾类药物生物脱氢技术研究新进展 J 中国生 化药物杂志 2011 03 59 62 19 杨顺楷 杨亚力 当前国内甾醇资源开发显现的问题 J 精细与专用化学品 2009 24 44 47 20 曹立强 李丹丹 邓红 韩瑞 田子卿 文冠果油中植物甾醇的提取及其抑菌特性研究 J 天然产物研究与开发 2010 02 12 17 21 梁剑光 黄鹏 徐正军 重要甾体医药中间体的微生物转化研究进展 J 化工中间体 6 2008 11 48 51 22 刘海霞 仇农学 王峰 赵雁武 徐辉艳 苹果籽油中植物甾醇含量的薄层色谱 分光光度 法测定 J 中国油脂 2008 11 78 82 23 安媛 石阶平 闫文杰 翅果油植物甾醇的提取分离与结构分析 J 中国食品学报 2006 01 41 44 24 刘婷婷 李毅丽 刘相阳 王大为 米糠超临界流体萃取物中植物甾醇组分的气相色谱分 析 J 食品科学 2010 18 28 33 25 胡宝祥 卢君 沈振陆 莫卫民 孙楠 植物甾醇 HPLC ELSD 检测方法研究 J 中国粮油 学报 2008 05 19 23 26 张莉华