植物甾醇綜述

1、副產(chǎn)物綜合利用植物甾醇的提取與功能研究進展 學生姓名： 學 號： 年 級： 授課教師： 專 業(yè)： 中國·大慶1植物甾醇的結(jié)構(gòu)、來源與性質(zhì)甾醇是甾族化合物中的一種，分子的基本骨架(主體甾核稱為環(huán)戊烷多氫菲核)有三個六元環(huán)和一個五元環(huán)組成。C-3位上連有一個羥基,C-17位連有由810個碳原子構(gòu)成的側(cè)鏈,多數(shù)甾醇C-5位為雙鍵。由于C-17位上的R不同和C-3位上羥基結(jié)合的物質(zhì)不同,甾醇的種類也不同。常見游離甾醇有膽甾醇、-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇、菜籽甾醇等結(jié)構(gòu)形式，見圖1-1。 植物甾醇作為植物細胞的重要組分，在根、莖、葉、果實、中均有存在。已發(fā)現(xiàn)甾醇在植物中主要有兩種存在形式，即游

2、離甾醇、甾醇酯。植物油脂中以小麥胚芽油、玉米胚芽油、米糠油等含量最高。植物甾醇與膽固醇有著相似的化學結(jié)構(gòu)，然而人類對于膽固醇的吸收遠遠多于植物甾醇。 甾醇通常為片狀或粉末狀白色固體，經(jīng)溶劑結(jié)晶處理的甾醇為白色鱗片狀或針狀晶體，其中在乙醇溶劑中結(jié)晶形成針狀或菱片狀，在二氯乙烷溶劑中形成針刺狀或長棱晶。甾醇分子中，碳原子數(shù)一般為27至31，分子量約為386至456。甾醇熔點較高，都在100以上最高達215。甾醇的相對密度略大于水，不溶于水，可溶于多種有機溶劑。植物甾醇的物理化學性質(zhì)主要表現(xiàn)為疏水性，但是因為其結(jié)構(gòu)上帶有羥基基團，因而又具有親水性。在同一個物質(zhì)結(jié)構(gòu)中同時具有親水基團和親油基團意味著該

3、物質(zhì)具有乳化性。植物甾醇的乳化性可以通過對羥基基團進行化學改性而得到改善。植物甾醇具有兩性的特征使得它具有調(diào)節(jié)和控制反相膜流動性的能力。2植物甾醇的提取 從油脂下腳中去除非甾醇類物質(zhì)提取街醇方法很多，其原理一般基于原料理化性質(zhì)及生化反應方面差異。如物質(zhì)在堿存在下可皂化性，有機溶劑中溶解度差異;菌醇和其它物質(zhì)可絡合性及其絡合物溶解度差異;表面活性劑存在下親水性差異;高真空條件下物質(zhì)蒸氣壓及分子自由程差異;及物質(zhì)吸附力差異等。從油脂下腳中提取街醇通常分兩步進行，先從原料中提取以幽醇為主的不皂化物(粗甾醇)，然后從不皂化物中精制甾醇。本文中主要介紹兩種提取方法，其中溶劑結(jié)晶法屬實驗室制法，干濕皂化法

4、屬工業(yè)制法。2.1 溶劑結(jié)晶法該法為現(xiàn)今油脂工程專業(yè)教材上所述的提取方法，可用于直接分離，操作較為簡單。結(jié)晶法所用的主要溶劑有:甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮和乙酸乙酯等。使用單一溶劑，產(chǎn)品純度通常不高，需進一步精制，甾醇收率也偏低。其工藝流程如圖2-1所示圖2-1溶劑結(jié)晶法工藝流程圖此工藝缺陷在于所用溶劑比較多，回收困難，而且甾醇的收率也不高，工業(yè)化生產(chǎn)比較困難。但其處理方法及其中一些工序在探索新工藝時仍值得參考和借鑒，用于實驗室做甾醇的定性、定量認識也較為適宜2.2干式皂化法干式皂化法的工藝過程比較簡單，其工藝流程如圖2-2所示: 圖2-2 干式皂化法工藝流程圖此工藝用熟石灰或生石灰在6090皂

5、化后直接用機器粉碎膏狀物，避免了一些麻煩的干燥操作程序。此外，采用乙醇作為抽提劑進行低溫浸出，一方面可以節(jié)省大量乙醇，另一方面保證生產(chǎn)工藝安全無毒。改善其工藝條件以提高收率的實驗正在進行之中。2.3 其它方法舉例 日本、美國等采用此法工業(yè)化生產(chǎn)植物甾醇，我國少量米糠甾醇的工業(yè)化生產(chǎn)也采用此法。脫臭餾出物經(jīng)提取維生素E后，經(jīng)過轉(zhuǎn)酯化反應，將甾醇酯轉(zhuǎn)化為游離甾醇，再通過氯化鈣絡合法提取甾醇。在優(yōu)化的工藝條件下，產(chǎn)品甾醇含量可達96%以上，甾醇收率可達75%以上。3、植物甾醇的功能甾醇被譽為“生命的鑰匙”，具有十分重要的生理功能，如保持生物內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，控制糖原和礦物質(zhì)的代謝，調(diào)解應激反應等。植物菌醇

6、在拮抗膽固醇、預防心血管疾病等方面表現(xiàn)出的效果，早在50年前已被人們所認識。飽和日一谷幽醇和p一谷街烷醇阻礙膽固醇的吸收效果與攝入量密切相關(guān)。3.1 拮抗膽固醇 膽固醇是機體內(nèi)重要的固醇類物質(zhì)，它既是構(gòu)成細胞的重要成分之一，又可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化形成類固醇激素，并且是合成維生素巧的原料及膽汁酸的前體。膽固醇是血漿的重要組成成分，血漿中膽固醇保持適當?shù)臐舛仁欠浅Ｖ匾?，但當血膽固醇含量過高時，會在血管壁上沉積，引起動脈硬化，引發(fā)冠心病。3.1.1 抑制腸道膽固醇的吸收 腸道吸收的膽固醇既有外源性的也有內(nèi)源性的,外源性來自攝入的食物,內(nèi)源性來自機體膽汁分泌。人體試驗和動物實驗都證實植物甾醇能通過以下幾種機

7、制抑制腸道這兩種來源的膽固醇吸收 影響膽固醇運輸血清膽固醇主要由LDL和HDL來運輸,前者承擔來自內(nèi)源性膽固醇的運輸,血清水平受植物甾醇的影響;后者承擔將肝組織外膽固醇重新運回肝臟,血清水平不受植物甾醇的影響【17-20】 影響膽固醇合成和分泌膽固醇的合成、分解以及轉(zhuǎn)化代謝主要在肝臟中由眾多酶參與完成,植物甾醇降低膽固醇的作用與代謝酶關(guān)系密切。膽固醇合成中涉及的限速酶為羥甲基戊二酸單酰CoA(HMG-CoA)還原酶,以及相關(guān)酶乙?；?CoA羧化酶和蘋果酸酶等。植物甾醇能增強HMG-CoA還原酶的活性。3.2抗氧化作用近來,相繼有報道表明,許多植物甾醇具有抗氧化能力,這起因于發(fā)現(xiàn)橄欖油、玉米胚芽

8、油、小麥胚芽油等能使紅花籽油在煎炸條件下保護其脂肪酸不發(fā)生氧化降解。特別是燕麥甾醇、-谷甾醇、斑鳩甾醇被發(fā)現(xiàn)具有阻止不飽和脂肪酸在高溫加熱條件下發(fā)生氧化降解的功能,在同等條件下,其他常見植物甾醇，即-谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇要么不具抗氧化活性,要么有輕微助氧化作用。3.3 類激素功能由于植物甾醇在化學結(jié)構(gòu)上類似于膽甾醇,對防治前列腺疾病和乳腺疾病有較好的作用,許多研究者認為,它在體內(nèi)能表現(xiàn)出一定的激素活性,并且無激素的副作用。4 植物甾醇的應用自從在植物油中發(fā)現(xiàn)谷甾醇、豆甾醇以來，人們對植物甾醇進行了廣泛深入的研究，特別是六十年代以來，由于在理論研究和生產(chǎn)技術(shù)、應用等方面有了重大的進展，目前植

9、物甾醇在甾體藥物合成、化妝品、動物生長劑、植物生長激素等方面得到了廣泛應用。由于甾醇屬于天然物質(zhì)，本身無毒性，而且具有乳化性和穩(wěn)定等特點，因此引起世界各國的科學家們對甾醇開發(fā)應用的重視。 4.1 醫(yī)藥行業(yè) 在醫(yī)藥行業(yè)中，植物甾醇不僅可直接用于消炎、降血脂、抗?jié)兒头乐伟┌Y，而且是踏體藥物的主要藥源。植物甾醇作為一種新型功能因子，具有抗炎和退熱作用?，F(xiàn)代醫(yī)學研究揭示植物帶醇具有保持生物內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、控制糖原和礦物質(zhì)的代謝、調(diào)節(jié)應激反應等功能。在醫(yī)藥領域作為拼體激素、降膽固醇、抗炎退熱及拮抗腸癌、宮頸癌、皮膚癌、肺癌、前列腺癌等被應用，通過微生物發(fā)酵的方法將它們用作類固醇合成的起始物質(zhì)，它們也可以用

10、作抗炎癥調(diào)劑。植物甾醇還可以減少肺癌的發(fā)生，治療良性前列腺增生，降低動脈粥樣硬化，刺激淋巴細胞增殖，預防腸癌。4.2食品工業(yè)植物甾醇具有良好的抗氧化和抗腐敗作用,可作為食品添加劑使用。它常作為天然營養(yǎng)因子出現(xiàn)在食品營養(yǎng)強化劑和麥淇淋配方中以治療高膽甾醇癥。2000年9月,美國食品與藥物管理局(FDA)已經(jīng)批準添加植物甾醇的食品可采用“Health Claim”的標簽。作為食品成分,植物甾醇在國外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展,各種類似的產(chǎn)品已經(jīng)進入了消費市場,而我國在這方面起步較晚。4.3 化妝品行業(yè)植物甾醇常用作皮膚細胞促進劑、抗炎劑、傷口愈合劑和非離子乳化劑，常以衍生物的形式作為乳化劑和調(diào)節(jié)劑。甾烷醇

11、酯具有持水性，被廣泛用作化妝品和洗滌劑配料，可用于生產(chǎn)面膜、保濕霜、浴液、洗發(fā)液、指甲油、頭發(fā)保濕劑等護膚和美容制品。5 發(fā)展前景植物甾醇和植物甾醇衍生物由于其特有的生物學性質(zhì)和物理化學性質(zhì)在工業(yè)上有著廣泛的應用，隨著植物甾醇及其衍生物的功能在醫(yī)藥和化妝品上得到證實，隨著生物技術(shù)的進步和天然產(chǎn)品市場的擴大，對植物甾醇和植物甾醇衍生物的研究開發(fā)將進一步深入，從油脂副產(chǎn)品中提取和分離植物甾醇的前景很好，從新的植物資源中提取植物甾醇及其衍生物有很大的商業(yè)價值。我國有著豐富的油料、木漿下腳料及中草藥等植物甾醇資源,具有生產(chǎn)植物甾醇的有利條件。當前含植物甾醇的功能性制品深受消費者的青睞,然而我國對其的研

12、究和開發(fā)還處于早期水平,局限于醫(yī)藥品的研制,在功能性食品基料上的研究和開發(fā)則是空白。因此,開發(fā)出簡單有效的植物甾醇生產(chǎn)工藝,研究其新的用途有著十分重要的意義。只有如此才能參與國際競爭,并取得較高的社會效益和經(jīng)濟效益。參考文獻1曹瑩,谷克仁,孟冬.甾醇提取方法研究進展J.糧油食品科技,2006,14(5) :2527.2吳時敏.功能性油脂,北京:中國輕工業(yè)出版社,M.2001,1821833Suhad S. AbuMweis, Peter J. H. Jones. Cholesterol-lowering effect of plantsterols植物甾

13、醇的降膽固醇作用J.Current Atherosclerosis Report 最新動脈粥樣硬化報告,2000,10(6):467472.4吳英艷. 植物甾醇的提取研究D.中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫,2007,(04)5管偉舉,谷克仁. 植物甾醇研究進展J. 糧食與油脂,2007,15(3) :59.6楊亦文,傅小峰,魏作君.絡合法從大豆油脫臭餾出物中提取植物甾醇的工藝研究J. 高?；瘜W工程學報,2006,20(4) :571575.7韓軍花.植物甾醇的性質(zhì)、功能及應用J .國外醫(yī)學(衛(wèi)生學分冊)，2001,28(5):285291.8賈代漢,周巖民,王恬.植物甾醇降膽固醇作用研究進展J

14、.中國油脂.2005,30(5):5558.9陳志飛.植物甾醇影響膽固醇代謝機制的研究進展J.國外醫(yī)學衛(wèi)生學分冊.2008,35(6):36036310吳時敏,吳謀成. 植物甾醇的研究進展與趨向()J.中國油脂,2002,27(3):606311周寶蘭.植物甾醇的應用J.中國油脂.1992.(4):3338.12趙昕.植物甾醇乳化的研究D.中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫,2009.(06).13吳素萍,章中.植物甾醇的研究現(xiàn)狀J.中國食物與營養(yǎng),2007.(09):2022.14胡學煙,孫冀平,王興國.植物甾醇的發(fā)展前景J.西部糧油科技,2001,26(5):3436.15楊振強,謝文磊,李海

15、濤.植物甾醇的開發(fā)與應用研究進展J.糧油加工與食品機械,2006，(01):5356. ：242616 王恬,周巖民,顧莞婷. 植物甾醇的生物學功能及其在動物生產(chǎn)中的應用J. 飼料與畜牧. 2009(01) ：555817 張裕卿,王東青. 植物甾醇微生物轉(zhuǎn)化制備甾體藥物中間體的研究進展J. 微生物學通報. 2006(02) ：71018 鄭書香,王榮柱,謝松霖,何軍邀,王普. 甾類藥物生物脫氫技術(shù)研究新進展J. 中國生化藥物雜志. 2011(03) ：596219 楊順楷,楊亞力. 當前國內(nèi)甾醇資源開發(fā)顯現(xiàn)的問題J. 精細與專用化學品. 2009(24) ：444720曹立強,李丹丹,鄧紅,

16、韓瑞,田子卿. 文冠果油中植物甾醇的提取及其抑菌特性研究J. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā). 2010(02) ：121721 梁劍光,黃鵬,徐正軍. 重要甾體醫(yī)藥中間體的微生物轉(zhuǎn)化研究進展J. 化工中間體. 2008(11) ：485122 劉海霞,仇農(nóng)學,王峰,趙雁武,徐輝艷. 蘋果籽油中植物甾醇含量的薄層色譜-分光光度法測定J. 中國油脂. 2008(11) ：788223 安媛,石階平,閆文杰. 翅果油植物甾醇的提取分離與結(jié)構(gòu)分析J. 中國食品學報. 2006(01) ：414424 劉婷婷,李毅麗,劉相陽,王大為. 米糠超臨界流體萃取物中植物甾醇組分的氣相色譜分析J. 食品科學. 2010(18) ：283325 胡寶祥,盧君,沈振陸,莫衛(wèi)民,孫楠. 植物甾醇HPLC-ELSD檢測方法研究J. 中國糧油學報. 2008(05) ：192326 張莉華,許新德,邵斌,葉雙明,洪毅敏. 植物甾