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(jìn)展學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：年級(jí)：授課教師：專業(yè)：中 國(guó) 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(gè)六元環(huán)和一個(gè)五元環(huán)組成。C-3 位上連有一個(gè)羥基,C-17 位連有由810 個(gè)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1 ，見圖 1-1 。植物甾醇作為植物細(xì)胞的重要組分，在根、莖、葉、果實(shí)、中均有存在。已發(fā)現(xiàn)甾醇在植物中主要有

2、兩種存在形式，即游離甾醇、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 2 。然而人類對(duì)于膽固醇的吸植物甾醇與膽固醇有著相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，收遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于植物甾醇 3 。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(zhǎng)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(diǎn)較高， 都在 100以上最高達(dá) 215。甾醇的相對(duì)密度略大于水，不溶于水，可溶于多種有機(jī)溶劑。植物甾醇的物理化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為疏水性，但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)上帶有羥基基團(tuán)，因而又具有親水性。 在同一

3、個(gè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)意味著該物質(zhì)具有乳化性。植物甾醇的乳化性可以通過對(duì)羥基基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)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(dòng)性的能力 4 。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(yīng)方面差異。如物質(zhì)在堿存在下可皂化性，有機(jī)溶劑中溶解度差異; 菌醇和其它物質(zhì)可絡(luò)合性及其絡(luò)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(jìn)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

4、醇。本文中主要介紹兩種提取方法，其中溶劑結(jié)晶法屬實(shí)驗(yàn)室制法，干濕皂化法屬工業(yè)制法 5 。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(jiǎn)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(jìn)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(shí)仍值得參考和借鑒，用于實(shí)驗(yàn)室做甾醇的定性、定量認(rèn)識(shí)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(jiǎn)單，其工

5、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60 90皂化后直接用機(jī)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(jìn)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(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行之中。2.3其它方法舉例日本、美國(guó)等采用此法工業(yè)化生產(chǎn)植物甾醇，我國(guó)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(yīng)，將甾醇酯轉(zhuǎn)化為游離甾醇，再通過氯化鈣絡(luò)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(dá)96%以上，甾醇收率可達(dá)75%以上 6 。3、植物甾醇的功能甾醇被譽(yù)為“生命的

6、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(yīng)激反應(yīng)等。植物菌醇在拮抗膽固醇、預(yù)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(rèn)識(shí)。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) 7 10 。3.1拮抗膽固醇膽固醇是機(jī)體內(nèi)重要的固醇類物質(zhì)，它既是構(gòu)成細(xì)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(dāng)?shù)臐舛仁欠浅Ｖ匾模?dāng)血膽固醇含量過高時(shí)，會(huì)在血管壁上沉積，引起動(dòng)脈硬化，引發(fā)冠心病 11 16 。3.1.1抑制腸道膽固醇的吸收腸道吸收

7、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(jī)體膽汁分泌。 人體試驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都證實(shí)植物甾醇能通過以下幾種機(jī)制抑制腸道這兩種來源的膽固醇吸收3.1.2影響膽固醇運(yùn)輸血清膽固醇主要由 LDL和 HDL來運(yùn)輸 , 前者承擔(dān)來自內(nèi)源性膽固醇的運(yùn)輸, 血清水平受植物甾醇的影響 ; 后者承擔(dān)將肝組織外膽固醇重新運(yùn)回肝臟, 血清水平不受植物甾醇的影響【17-20 】3.1.3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

8、關(guān)酶乙?；?-CoA 羧化酶和蘋果酸酶等。植物甾醇能增強(qiáng)HMG-CoA還原酶的活性 21 。3.2 抗氧化作用近來 , 相繼有報(bào)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、玉米胚芽油、小麥胚芽油等能使紅花籽油在煎炸條件下保護(hù)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 22 25 。3.3類激素功能由于植物甾醇在化學(xué)結(jié)構(gòu)上類似于膽甾醇, 對(duì)防治前列腺疾病和乳腺疾病有較好的作用 , 許多研究者

9、認(rèn)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(yīng)用自從在植物油中發(fā)現(xiàn)谷甾醇、豆甾醇以來，人們對(duì)植物甾醇進(jìn)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(yīng)用等方面有了重大的進(jìn)展，目前植物甾醇在甾體藥物合成、化妝品、動(dòng)物生長(zhǎng)劑、植物生長(zhǎng)激素等方面得到了廣泛應(yīng)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(diǎn)，因此引起世界各國(guó)的科學(xué)家們對(duì)甾醇開發(fā)應(yīng)用的重視 26 。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(xué)研究揭

10、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(yīng)激反應(yīng)等功能。在醫(yī)藥領(lǐng)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(yīng)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(dòng)脈粥樣硬化，刺激淋巴細(xì)胞增殖，預(yù)防腸癌 27 。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(yíng)養(yǎng)因子出現(xiàn)在食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和麥淇淋配方中以治療高膽甾醇癥。2000 年 9 月 , 美國(guó)食品與藥物管理局 (FDA) 已經(jīng)批準(zhǔn)添加植物甾醇的食品可采用“H

11、ealthClaim ”的標(biāo)簽。作為食品成分, 植物甾醇在國(guó)外已經(jīng)得到了迅速發(fā)展, 各種類似的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了消費(fèi)市場(chǎng), 而我國(guó)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(xì)胞促進(jìn)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(hù)膚和美容制品 28 。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(xué)性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)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(shí)，隨著生物技術(shù)的進(jìn)步和天然產(chǎn)品市場(chǎng)的擴(kuò)大，對(duì)植物甾醇和植物甾

12、醇衍生物的研究開發(fā)將進(jìn)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(jià)值 29 。我國(guó)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(dāng)前含植物甾醇的功能性制品深受消費(fèi)者的青睞, 然而我國(guó)對(duì)其的研究和開發(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(jiǎn)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng) , 并取得較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 30 。.參考文獻(xiàn)1 曹瑩 , 谷克仁 , 孟冬 . 甾醇提取方法研究進(jìn)展J.糧油

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