一種脂溶性茶多酚的製備方法
2023-12-05 20:25:26 2
專利名稱：：一種脂溶性茶多酚的製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種脂溶性茶多酚的製備方法，特別是，本發明涉及以碳醯化方法來製備脂溶性茶多酚。技術背景目前常用的脂溶性抗氧化劑主要有BHA(丁基羥基茴香醚)、朋T(二丁基羥基甲苯)、PG(沒食子酸丙酯)及TBHQ(叔丁基對苯二酚)、維生素E、維生素C棕櫚酸脂、迷迭香提取物等。其中BHA、BHT、PG、TBHQ都為化學合成抗氧化劑，且以TBHQ抗氧化效果最好，化學合成抗氧化劑具有一定毒性。在天然抗氧化劑中以迷迭香提取物效果較好。有資料報導，在日本，TBHQ己不允許應f於油脂類抗氧化劑中，而都用迷迭香提取物。但迷迭香提取物價格昂貴，在國內不易推廣使用。因此現有的抗氧化劑已不能完全滿足我國日益增長的油脂、食品工業發展的需要。茶多酚作為一種天然保健食品已普遍被人們認識，由於其特異的抗氧化和抗脂質過氧化性能而具有的許多藥理功能也有越來越多的報導，但由於茶多酚具多酚羥基，是極性較大的物質，易溶於水，難溶於油中，而限制了其在油脂類產品中的應用和發揮更好的人體生理活性作用。為了增加茶多酚在油脂中的溶解度，有研究者用羧酸脂酶酯化茶多酚，再用0DS層析柱和聚醯胺層析柱分離得到3—醯化(-)-表兒茶素(EC)或(_)-表沒食子兒茶素(EGC)，參見專利文獻JP6279430和JP91934/93。但該方法是對表沒食子酸兒茶素沒食子酸酯(EGCG)進行氧醯化，即在EGCG的3位羥基上進行脂肪酸酯化，得到的產品使EGCG的3位損失一個羥基，此外，製備過程還需要純化的羧酸脂酶以及純化的兒茶素單體，兩者的製備成本都很高，很難有實際使用價值。也有用化學法對兒茶素進行氧醯化製備脂溶性茶.多酚，以增加兒茶素的脂溶性，擴展其食用途徑。按現有技術製備脂溶性茶多酚是以氧醯化方法，其反應機理是一種親電加成反應，一般以脂肪醯氯作為醯化劑，與兒茶素分子上的酚羥基作用，酚羥基上的氫原子被醯基所取代，而得到具有R-C00R型結構的酯類化合物，為防止反應過程中產生的氯化氫而發生取代羥基的副反應，通常用鹼性試劑中和生成的氯化氫，此外，為防止醯氯分解，反應通常在非髙溫或室溫下進行，按現有技術方法可用混合兒茶素作為原料製備脂溶性茶多鼢，不需用純化的EGCG以及純化羧酸脂酶。與羧酸脂酶酯化茶多酚相比，其製備成本可大大降低，也是一種優良的方法。從產品的抗氧化性能考慮，與其它抗氧化劑相比,茶多酚具有較強的抗氧化作用，主要原因是其具有多個酚羥基，能提供更多的氫質子，接受自由基，從而阻斷油脂因自動氧化引起的自由基鏈式反應。兒茶素被氧醯化酯化後，必然損失具有抗氧化活性的酚羥基，使其抗氧化效果相應降低。在羧酸脂酶酯化茶多酚製備的脂溶性茶多酚產品中，因其是酶反應，是定向酯化，僅損失EGCG的3位羥基(被醯化)，而在化學法製備脂溶性茶多酚過程中，因氧醯化脂化反應不是完全定向酯化，其反應產物是一種混合物，會有單酯、雙酯甚至多酯產物以及未反應的兒茶素成分，且在兒茶素分子上每多一個酯基就使兒茶素分子損失一個酚羥基，從理論上看，其酯化程度越高，被酯化的酚羥基越多，其產品抗氧化作用降低程度也就越大，且失去的酚羥基又是相對活性較強的。參見文獻CatherineA.Rice-Evans，NicholasJ.MillerandGeorgePagangaAntioxidantpropertiesofphenoliccompourmstrendsinpplantscienceApril1997，Vol2，No,4152157。而碳醯化是將引入的脂肪醯基直接與兒茶素芳香核相連，其反應機理與氧醯化不同，它是一種親核加成反應。在芳核上引入醯基生成芳酮，形成的是碳一碳鍵，具有R-COR型結構的酮類化合物，反應為碳醯化反應，不損失兒茶素分子中的酚羥基。本發明是按碳醯化方法製備的脂溶性茶多酚，按本發明方法製備的脂溶性茶多酚不僅有脂溶性能，而且能最大限度地減少兒茶素因酯化而引起的抗氧化能力的下降。
發明內容'本發明涉及一種脂溶性茶多酚的製備方法，其發明目的在於以水溶性茶多酚為原料製備脂溶性茶多酚，以擴展茶多酚用途，本發明是以碳醯化方法製備脂溶性茶多酚。更準確地說，本發明製備的產品——脂溶性茶多酚，不損失原料茶多酚的酚羥基，從而使產品在增加脂溶性能的基礎上，保持原有的抗氧化性能，本發明產品能溶於油脂及有機溶劑，而不溶於水；其抗氧自由基及抗脂質過氧化性能與茶多酚相近。實現上述發明目的的解決方案是本發明製備脂溶性茶多酚涉及兩個反應，即脂肪醯氯的製備和茶多酚的碳醯化。本發明在研究脂肪醯氯製備過程中，針對反應物比例、反應時間、反應溫度進行優化。本發明在研究茶多酚碳醯化過程中，針對醯化劑比例、催化劑、反應溶劑比例、反應溫度、反應時間等進行優化。本發明優化了脂溶性茶多酚製備工藝條件，並以脂溶性試驗、紫外光譜分析、總多酚含量(UV測定)、抗脂質過氧化、抗自由基等評價本發明產品的脂溶性能和抗氧化性能。圖1是條件未優化的製備脂肪醯氯紫外圖譜(其中250nm左右處為脂肪醯氯；280nm左右處為未反應的亞硫醯氯)；圖2是條件優化後製備的脂肪醯氯UV掃描圖，其中280nm處已無吸收峰；圖3是純亞硫醯氯UV掃描圖(其中280nm處有吸收峰)；圖4是碳醯化脂溶性茶多酚和氧醯化脂溶性茶多酚的紫外圖譜；圖5是碳醯化LTP、氧醯化LTP以及TP的薄層層析對比圖；圖6是DPPH抑制率比較；圖7是98'C下不同時間的抗氧化性能。具伴實施方案l.脂肪醯氯製備以醯化劑、12碳以上脂肪酸為反應物，以N，N-二甲基甲醯胺(DMF)為催化劑，在一定溫度範圍內常壓反應。製備12碳以上脂肪醯氯。反應必須完全。反應完成後的反應液中不能含有未反應的醯化劑，利用紫外掃描進行鑑定，具體見圖l,其中250nm2fc右處為脂肪醯氯；280nm左右處為未反應的亞硫醯氯。在脂肪醯氯製備中，最佳的反應條件是必須的，否則產物中會有未反應的亞硫醯氯，導致後續製備脂溶性茶多酚反應中反應物脂肪醯氯加量不準確，且最終產物中產生較多副產物。所述反應的醯化劑為羧酸、醋酐、醯氯如五氯化磷、三氯化磷、氧氯化磷、亞硫醯氯，其中最佳醯化劑為亞硫醯氯。所述的反應物比例為脂肪酸醯化劑-l:0.55.0;最佳比例為l:所述的溫度在0'C8(TC之間；最佳溫度範圍為12'C50'C。所述的反覆反應是指在指定溫度範圍內反覆逐漸升、降溫並攪拌，直至反應$仝.兀王；所述反應時間為320小時；最佳反應時間為5小時8小時.；所述催化劑DMF用量為亞硫醯氯DMF=1.0:0.0070.1(摩爾比)。最佳比例為1.0:0.030.08(摩爾比)。2.脂溶性茶多酚製備在另一反應器中，先在低溫下將lewis酸或質子酸與上述反應製得的脂肪醯氯溶於反應溶劑中，使脂肪醯氯與lewis酸或質子酸形成絡合物(使反應過程中脂肪醯氯逐漸釋放，進行醯化反應)。再逐漸加入固體兒茶素原料(原料加入過快會使反應激烈而溢出)，加完後，反應由較低的起始溫度開始，慢慢升溫至反應溫度，反應持續89小時，反應結束後(反應體系產生大量固體)，加入與反應液等體積的帶冰去離子水，靜置，使分層，分離後棄去反應溶劑，過濾水與固體的混懸體系，再用適量去離子水洗滌，在濾餅中加入乙酸乙酯和水和鹽酸，靜置，使分層，棄去水層，濃縮乙酸乙酯層至幹，回收溶劑，乾燥，即得產品。所述反應的催化劑，可以是各種lewis酸，諸如三溴化鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、四氯化銻、五氯化鉭、三氟化硼、四氯化釩、四氯化錫、二氯化鋅、三氯化銻等和各種質子酸諸如氟化氫、'硫酸、五氧化磷、磷酸等，最佳的催化劑是三氯化鋁、三氯化鐵和三氟化硼。所述反應中使用的溶劑可以是極性較低的溶劑，其中常用的諸如苯、硝基苯、二硫化碳、四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、石油醚等。根據反應物不同選擇最佳溶劑作為反應溶劑。本發明中最佳溶劑為硝基苯或苯。所述反應溶劑用量為4100ml/克兒茶素原料，最佳用量為820ml/克兒茶素原料。所述反應起始溫度為0'C25'C,其中最佳起始溫度為3'C8'C。所述反應溫度為25'C100'C，本發明中最佳反應溫度為35'C45'C,最佳溫度點為38X:40'C。所述反應時間為3小時24小時，最佳反應時間為7小時10小時。所述反應中反應物比例為兒茶素催化劑醯化劑=1:15:15，其中最佳比例為1:23.5:23.5。3.本發明產品與其它幾種脂溶性抗氧化劑產品的性能比較1.脂溶性試驗將樣品置於氯仿中，室溫超聲振蕩10分鐘，製備濃度為lmg/ml的樣品溶液，在800mn測定樣品溶液的透光度。結果表明(見表1),茶多酚脂溶性較低，TBHQ脂溶性最強，碳醯化脂溶性茶多酚的脂溶性能明顯優於氧醯化脂溶性茶多酚和迷迭香提取物表h脂溶性性能比較tableseeoriginaldocumentpage72.碳醯化脂溶性茶多酚和氧醯化脂溶性茶多酚的紫外光譜比較統計觀察數據表明，在黃酮類化合物中，增加酚羥塞數目會使吸收峰紅移參見文獻4:CATHERINEA.RICE-EVANS;NICHOLASJ.MILLER,andGEORGEPAGANGA.STRUCTURE—ANTIOXIDANTACTIVITYRELATIONSHIPSOFFLAVONOIDSANDPHENOLICACIDS.FreeRadicalBiology&Medicine,Vol.20，No.7，pp.933-956，1996。由附圖4可知，碳醯化脂溶性茶多酚和氧醯化脂溶性茶多酚分別有兩個吸收峰，兩峰值的所對應的波長分別為，碳醯化279.00nm和229.50nm,氧醯化275.50nm和220.00nm,可見，碳醯化分別比氧醯化紅移了3.5nm和9.5nm。3薄層層析分析結果薄層層析條件薄層板高效矽膠板展開劑氯仿、甲醇、水，去上層脂相顯色劑1%香草醛鹽酸溶液如附圖5所示，它是碳醯化LTP、氧醯化LTP以及TP的薄層層析對比圖，其中斑點標示1——碳醯化LTP;2——氧醯化LTP;3——TP薄層圖中樣品3的三個斑點為未醯化的茶多酚的三個主要成分。樣品1(碳醯化LTP樣品)與樣品2(氧醯化LTP樣品)中與樣品3斑點Rf相等的斑點為未被氧醯化的茶多酚斑點，斑點4(4')、5(5')、6(6')、7(7')是已醯化斑點，且由下至上依次為茶多酚單醯化到多醯化成分。從已醯化和未醯化成分看，碳醯化和氧醯化樣品比較，其中氧醯化有較多未被氧醯化成分。4.總多酚含量的比較總多酚含量測定原理鄰酚羥基在三乙醇胺水溶液中與亞鐵離子生成紫藍色絡合物。該紫藍色絡合物在540nm處有最大吸收峰，其顏色的深淺與茶多酚的含量成正比，UV測定吸收值，並與標準沒食子酸乙酯比較，得到茶多酚含量。該測量方法見下述文獻葉鹿鳴，脂溶性茶多酚含量測定方法探討，中國公共衛生2001年第17巻第9期386。表2結果表明，碳醯化脂溶性茶多酚(LTP)總多酚含量明顯大於氧醯化脂溶性茶多酚(LTP)，這主要是因為茶多酚的氧醯化過程使部分酚羥基被酯化，因此其總多酚含量顯著低於碳醯化脂溶性茶多酚。表2.總多酚含量測定結果(注"去TP"是指除去脂溶性茶多酚中未參與脂化反應的茶多酚成分)tableseeoriginaldocumentpage95.二苯代苦味肼自由基(DPPH，含量》97X)抑制率的比較自由基是指具有未配對價電子的原子、原子團或分子。因DPPH，是一種具有穩定的未配對電子的化合物，在517mn處有一強吸收，其乙醇溶液呈深紫色。當有自由基清除劑存在時,由於與其單電子配對而使其吸收逐漸消失，其褪色程度與其接受的電子數量成定量關係。因而可用分光法進行定量分析。參見下述兩篇文獻(l)陳季武，胡斌,趙實等，發光學報，第26巻第5期，2005年10月664—668;(2)李紅，張元湖，應用DPPH法測定蘋果提取物的抗氧化能力，山東農業大學學報(自然科學版)，第36巻第1期3538。測定條件為DPPH濃度300"mol/L;樣品濃度50ppm;測定波長517nm;從附圖6可以看出，碳醯化和氧醯化的LTP與TBHQ抑制率相近。氧醯化LTP除去TP後其對DPPH自由基的抑制率顯著下降，而碳醯化LTP除去TP後其對DPPH自由基的抑制率無顯著下降。且去TP的碳醯化LTP抑制率高於去TP的氧醯化LTP。可能是因為其酯化在苯環的碳上，沒有酚羥基損失，因此其抑制能力沒有顯著降低。6.抗脂質過氧化性能比較參照08/75009.37—1996，測定抗脂質過氧化性能。待測樣品有碳醯化LTP、氧醯化LTP、迷迭香提取物(鼠尾草酸含量》60%)、TBHQ和Vc棕櫚酸酯。將待測樣品溶於無抗氧劑的大豆油中(樣品濃度均為lOOppm),在98'C下保存不同時間(小時):1、17.5、24.5、38、59.5、73,5、100,測定每個時間段的POV值。'從附圖7可以看出，待測樣品在98'C不同時間內的抗氧化性能無明顯差異。幾種測定的脂溶性抗氧化劑都有較強的抗氧化性能。實施例一稱棕櫚酸104克(0.4mol)，置250ml三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝管)，再加入36ml(0.49mol)氯化亞碸。在20'C5(TC之間反覆升降溫度，同時攪拌反應至無氣泡產生，約58次左右反覆升降溫度。反應時間約7小時左右，冷卻後加入1.2mlDMFC0.0156mo1)，再逐漸升溫至50'C,反應至無HCL氣泡(約2小時左右)，冷卻後反應液呈透明溶液，且無固體，經UV掃描(400nm200nm),在280nm左右無氯化亞碸吸收峰。取160ml硝基苯置500m'三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝乾燥管)邊攪拌邊依次加入三氯化鋁8.05克C0.061mo1)和上述反應製得棕櫚醯氯18.88ml(0.061mol)至完全溶解，再在冰浴條件下，逐漸加入兒茶素粉體原料10克(原料加入過快會使反應激烈而溢出)，加完後，反應由5'C開始，逐漸升溫至45'C反應溫度，升溫速率視反應激烈程度而定，持續反應10小時，反應結束後(反應體系成產生大量固體)，加入與反應液等量的帶冰去離子水160ml，靜置，使分層，分離棄去反應溶劑，過濾水和固體混懸體系，再用適量去離子水洗滌，在濾餅中加入乙酸乙酯500ml、去離子水200ml和鹽酸20ml，靜置，使分層，棄去水層，乙酸乙酯層再用水洗一次，濃縮乙酸乙酯層至幹，回收溶劑，乾燥，即得產品。其他裝置和注意事項按碳醯化合成反應進行。實施例二稱棕櫚酸104克(0.4mol)，置250ml三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝管)，再加入38.2mlC0.52mo1)氯化亞碸。在20'C50'C之間反覆升降溫度，同時攪拌反應至無氣泡產生，約58次左右反覆升降溫度。反應時間約5小時左右，冷卻後加入1.6mlDMFC0.021mo1)，再逐漸升溫至5(TC,反應至無氣泡(約2小時左右)，冷卻後反應液呈透明溶液，且無固體，經UV掃描(400nm200nm)在280nm左右無氯化亞碸吸收峰。取180ml硝基苯置500ml三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝乾燥管)邊攪拌邊依次加入三氯化鋁9.71克(0.074mol)和上述反應製得棕櫚醯氯22.89ml(0.074mol)至完全溶解，再在冰浴條件下，逐漸加入兒茶素粉體原料10克(原料加入過快會使反應激烈而溢出)，加完後，反應由5'C開始，逐漸升溫至4ox:反應溫度，升溫速率視反應激烈程度而定，持續反應10小時，反應結束後(反應體系成產生大量固體)，加入與反應液等量的帶冰去離子水，靜置，使分層，分離棄去反應溶劑，過濾水和固體混懸體系，再用適量去離子水洗滌，在濾餅中加入乙酸乙酯500ml、去離子水200ml和鹽酸20ml，靜置，使分層，棄去水層，乙酸乙酯層再用水洗一次，濃縮乙酸乙酯層至幹，回收溶劑，乾燥，即得產品。實施例三稱棕櫚酸104克(0.4mol)，置250ml三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝管)，再加入32.3加1(0.44mol)氯化亞碸。在20'C50'C之間反覆升降溫度，同時攪拌反應至無氣泡產生，約S8次左右反覆升降溫度。反應時間約10小時左右，冷卻後加入2.6mlDMFC0.035mo1)，再逐漸升溫至50'C，反應至無HCL氣泡(約3小時左右)，冷卻後反應液呈透明溶液，且無固體，經UV掃描(400nm200nm)在280nm左右無氯化亞碸吸收峰。取200ml硝基苯置500ml三頸瓶中(帶攪拌、加料口、冷凝乾燥管)邊攪拌邊依次加入三氯化鋁12.9克(0.098mol)和上述反應製得得棕櫚醯氯30.3ml(0.098mol)至完全溶解，再在冰浴條件下，逐漸加入兒茶素粉體原料10克(原料加入過快會使反應激烈而溢出)，加完後，反應由5'C開始，逐漸升溫至35'C反應溫度，升溫速率視反應激烈程度而定，持續反應15小時，反應結束後(反應體系成產生大量固體)，加入與反應液等量的帶冰去離子水，靜置，使分層，分離棄去反應溶劑，過濾水和固體混懸體系，再用適量去離子水洗滌，在濾餅中加入乙酸乙酯500ml、去離子水200ml和鹽酸20ml，靜置，使分層，棄去水層，乙酸乙酯層再用水洗一次，濃縮乙酸乙酯層至幹，回收溶劑，乾燥，即得產品。權利要求1、一種脂溶性茶多酚的製備方法，其特徵在於，包含如下步驟a、在起始溫度下將lewis酸或質子酸催化劑與脂肪醯化劑溶於反應溶劑，形成絡合物；b、向步驟a得到的產物中逐漸加入茶多酚，使所述脂肪醯化劑的脂肪醯基直接與所述茶多酚中兒茶素的芳香環進行親核加成反應，生成芳酮。2、根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述lewis酸選自三溴化鋁、三氯化鋁、三氯化鐵、四氯化銻、五氯化鉭、三氟化硼、四氯化釩、四氯化錫、二氯化鋅、三氯化銻等和各種質子酸諸如氟化氫、硫酸、五氧化磷或磷酸。3、根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述溶劑選自苯、硝基苯、二硫化碳、四氯化碳、二氯甲烷、二氯乙垸或石油醚。4、根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述溶劑的用量為4~100ml/克兒茶素原料。5、根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於，所述溶劑的用量為820ml/克兒茶素原料。6、根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述親核加成反應的起始溫度為025'C,反應溫度為251(MTC，反應時間為324小時。7、根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述起始溫度為38'C，所述反應溫度為3545°C,所述反應時間為710小時。8、根據權利要求l所述的製備方法，其特徵在於，所述親核加成反應的反應物摩爾比為兒茶素催化劑醯化劑=1:15:15。9、根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述反應物摩爾比為兒茶素催化劑醯化劑=1:23.5:23.5。10、根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述脂肪醯化劑為12碳以上脂肪酸與羧酸、醋酐或醯氯反應得到的產物。全文摘要本發明涉及一種脂溶性茶多酚的製備方法，其發明目的在於以水溶性茶多酚為原料製備脂溶性茶多酚，以擴展茶多酚用途，本發明是以碳醯化方法製備脂溶性茶多酚。更準確地說，本發明製備的產品——脂溶性茶多酚，不損失原料茶多酚的酚羥基，從而使產品在增加脂溶性能的基礎上，保持原有的抗氧化性能，本發明產品能溶於油脂及有機溶劑，而不溶於水；其抗氧自由基及抗脂質過氧化性能與茶多酚相近。本發明涉及以碳醯化合成工藝對兒茶素類結構進行酯化的製備方法和條件，本發明產品在各種性能方面，明顯優於現有技術同類產品。文檔編號C09K15/00GK101270108SQ20081003243公開日2008年9月24日申請日期2008年1月9日優先權日2008年1月9日發明者盧聰聰,蔚張,杭曉敏,胡天喜,邵衛樑申請人:上海交大昂立股份有限公司;上海諾德生物實業有限公司