【摘 要】
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植物甾醇因具有降低胆固醇及抑制癌细胞生长等功能,使得富含植物甾醇产品的市场需求量大幅提升,其安全性也备受关注。研究表明,植物甾醇的品质及提取工艺受原料(脱臭馏出物)的影响显著,但目前缺乏对植物甾醇原料品质状况的分析,尤其是缺乏对植物甾醇和危害因子含量的评估。同时,植物甾醇的油溶性差,其多以植物甾醇酯的形式应用于食品及医药等行业中,然而植物甾醇酯在工业化生产中普遍存在反应温度高、反应时间长及底物氧化
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植物甾醇因具有降低胆固醇及抑制癌细胞生长等功能,使得富含植物甾醇产品的市场需求量大幅提升,其安全性也备受关注。研究表明,植物甾醇的品质及提取工艺受原料(脱臭馏出物)的影响显著,但目前缺乏对植物甾醇原料品质状况的分析,尤其是缺乏对植物甾醇和危害因子含量的评估。同时,植物甾醇的油溶性差,其多以植物甾醇酯的形式应用于食品及医药等行业中,然而植物甾醇酯在工业化生产中普遍存在反应温度高、反应时间长及底物氧化严重等问题。基于此,本文对不同产地的油脂脱臭馏出物样品进行全面分析,并开发了在低温下高效合成植物甾醇酯的工艺。具体内容如下:首先,对35个不同产地的油脂脱臭馏出物样品的理化性质、不皂化物含量和危害因子含量进行系统分析。结果表明,35个样品的酸价68.1~191.3 mg KOH/g,过氧化值0.043~0.149 g/100 g,水分0.18%~1.98%,灰分<0.3 g/100 g,皂化值125.0~205.8 mg KOH/g。不皂化物含量为2.80%~35.71%,其中植物甾醇(0.81%~23.24%)、维生素E(0.13%~9.44%)和角鲨烯(0.09%~2.56%)的含量范围较广。脱臭馏出物中四种欧盟限量多环芳烃(PAH4)的含量范围为6.74~61.98μg/kg,七种邻苯二甲酸酯(PAEs)的个体水平在0.02~5.65mg/kg之间,需要关注其在植物甾醇中的残留风险。其次,对植物甾醇酯的合成工艺进行优化,以植物甾醇酯的酯化率为指标,考察不同反应条件对植物甾醇酯合成效率的影响,并进行产物鉴定和反应动力学研究。结果表明,常规加热方式在底物摩尔比为4:1,反应温度为200℃,反应时间为4 h的条件下,酯化率为93.25%;而微波辐射在底物摩尔比为4:1,反应温度为180℃的条件下可将反应时间缩短至60 min,此时酯化率为93.21%。为进一步降低反应温度,利用微波辅助十二烷基苯磺酸催化合成植物甾醇酯,在底物摩尔比为2.5:1,反应温度为60℃,催化剂用量为20%(植物甾醇摩尔数),反应时间为60 min的最优条件下,酯化率达到94.27%。红外光谱及质谱的分析结果表明植物甾醇酯已成功合成。微波辅助催化合成植物甾醇酯的动力学研究表明,所建立的具有高水平相关系数的动力学模型可以有效预测植物甾醇酯的合成效果。最后,利用微波辅助十二烷基苯磺酸催化合成具有不同饱和度脂肪酸的植物甾醇酯,并探究了在制备及加速储藏过程中植物甾醇酯的氧化稳定性。结果表明,该工艺条件有效降低了反应体系的氧化水平,酯化反应结束时,不同植物甾醇酯的茴香胺值的分布范围为1.75~3.62。在储藏过程中,随着储藏温度、时间及脂肪酸不饱和度的增加,植物甾醇酯氧化稳定性降低。此外,植物甾醇酯中脂肪酸双键数目的增加提高了植物甾醇被氧化的几率,从而更容易生成植物甾醇氧化物。综上所述,本文系统分析了35个不同产地的油脂脱臭馏出物样品,对植物甾醇生产工艺的优化及产品安全性的提升提供了理论指导。此外,利用微波辅助十二烷基苯磺酸催化实现了植物甾醇酯的低温高效合成,为降低底物氧化水平提供了有效的解决方案。本文为植物甾醇酯的生产利用及品质安全提升提供参考。
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