乳化植物甾醇（酯）研究進展

劉穎沙，李國秀，時 靜，劉小寧

（楊凌職業技術學院，陜西楊凌 712100）

植物甾醇，也稱植物固醇，歸于甾類化合物大類，豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇等幾種甾醇是最常見的植物甾醇，均以甾核為構成單位，是構成植物細胞的活性成分。近年來，植物甾醇在國際食品行業的熱門營養素中占有一席之位，為未來推薦的十大功能性營養成分之一。植物甾醇是美國食品及藥物管理局認可的“降低血脂、預防動脈硬化”的原料，食品行業相繼推出植物甾醇新產品。目前，植物甾醇可作為未來十大功能性營養成分，批準使用“有益健康標簽”[1]。

大量的科學和動物應用實踐表明，植物甾醇及其制品在降低膽固醇方面有較好效果，由于甾醇屬于脂溶性物質，難溶于水，不能直接添加到食品和藥品中，影響應用價值的發揮，經過大量的科學探索，乳化可明顯增強植物甾醇的水溶性[2]，并使其應用到更多領域，再加上甾醇具有較高安全性、穩定性和乳化性等優勢，備受科研工作者的青睞。

1 結構與性質

植物甾醇在結構上與膽固醇基本類似，結構骨架為環戊烷多氫菲，唯一不同在于側鏈[3]，這唯一的細小差別造成巨大的性質差異，疏水性是植物甾醇首要的物理性質，但其結構中有親水性羥基，故具有一定的親水能力，疏水和親水這2個特征使植物甾醇具有調節和控制反相膜流動性的能力。

化學結構見圖1。

圖1 化學結構

2 植物甾醇的來源

植物甾醇是構成植物細胞必不可少的組分，在玉米、豆蕎麥和杏仁等植物中含量較高。作為一種微量生理活性成分，植物甾醇的主要來源是植物油脂，在常見大宗油品中的含量為0.1%～0.8%。

3 植物甾醇酯制備方法

植物甾醇酯的制備方法有2種，分別是生物和化學催化合成法，是通過植物甾醇和脂肪酸，植物甾醇和脂肪酸衍生物在一定條件下反應而得。脂肪酸一般為多種類型植物甾醇的混合物，通過選用不同類型的脂肪酸，可以改善脂溶性。

3.1 酶催化合成法

酶催化合成法具有反應條件溫和、產物易分離、副產物較少等優點。基于此，國內外學者進行科學研究，高活性酯化酶和有機溶劑均可以顯著提升酯化的程度，基于超臨界流體所具有的高擴散性，以其為溶劑，低黏度的特性使得傳質速度加快。

He Wensen等人[4]以Novozym 435酶作為催化劑，以大孔丙烯酸樹脂為固定物，使其快速分離，以原料甾醇∶月桂酸=1∶4（摩爾比）的比例進行，數據顯示得到植物甾醇月桂酸酯產率為79.3%。Zheng Ming Ming等人[5]通過酶具有疏水性，將其與陽離子進行交換，以二氧化硅顆粒（Candida rugosa酶固定于混合模式）作為酶催化劑制備甾醇亞麻酸酯，數據顯示該生物催化酶7次重復使用后，甾醇酯產率仍能達到78.6%。

3.2 化學催化合成法

Saul Robles-Manuel等人[6]研究發現在制備植物甾醇酯時，負載金屬氧化物催化劑顯著加快速度，真正意義上實現了催化劑的有效分離。

4 應用及存在問題

4.1 主要功能及應用

植物甾醇具有降低機體TC和LDL水平、防治心血管疾病、清除自由基、抵抗癌癥、調節免疫的功效[7-8]。

植物甾醇應用具有多元化，是市面上最早出現的保健食品，可用于治療心血管疾病；可作為防止煎炸油劣變的抗氧化劑；再者，植物甾醇其可以清除自由基，具有一定的抗癌作用；植物甾醇的乳化性，使其作為皮膚營養劑，因滲透性強，還有生發、養發功效。

4.2 存在的問題

首先，植物甾醇熔點高、不溶于水，難以被人體吸收；其次，植物甾醇脂溶性低，難以均勻地加入食品、化妝品當中，影響其功效的發揮。

5 植物甾醇的乳化

5.1 乳化的意義和目的

植物甾醇作為天然甾醇資源，也是植物中的天然活性物質，經分析認為，植物甾醇最多來源于植物油及副產物，谷物次之，水果蔬菜來源較少[9]。

植物甾醇屬于脂溶性物質，故而與水溶性物質難以混溶，一般不易被人體吸收，轉化率偏低，也難以均勻地添加到食品、化妝品和藥品等水溶性產品中，使其應用受到限制，而將其乳化可以克服這一弊端，進一步拓寬植物多醇的應用領域。因此，研究植物甾醇的乳化及乳化穩定性，對其更好地應用于生產生活的各個領域有著重要的理論和現實意義[10]。

隨著食品工業的發展，乳化技術被越來越廣泛地應用，大量產品以乳狀液形式面市。在食品工業中使用乳狀液不僅可使食品的風味、口感得到改善，也有利于人體的吸收，提高食品的保水性能。

5.2 植物甾醇的乳化機理

對植物甾醇進行乳化處理，乳化劑在水和植物甾醇間產生界面吸附作用。依據分子內極性的定向分布，親油端伸向植物甾醇并與其非極性碳端結合，親水端羥基伸向水，從而形成定向排列，最終植物甾醇分子和乳化劑的親油端成為一部分，水分子和乳化劑的親水端成為另一部分，這2個部分相互作用使得界面張力減小，乳化劑在植物甾醇分子周圍形成具有一定強度的界面膜，使其在相互碰撞中不易凝結，從而達到乳化目的。

5.3 乳化研究進展

國內外的研究者對乳化處理植物甾醇已有報道，張娟聰[11]通過研究產物穩定性，將硬質酰乳酸鈉乳化植物甾醇，隨后采用噴霧干燥技術將其應用于牛奶飲品中。結果顯示，乳化可以提高穩定性和均一性，1個月以后也沒有任何沉淀現象的發生。趙昕[12]研究發現，不同配方的復合乳化劑對乳化效果有一定差異，以蔗糖酯-單甘酯-司盤80復合乳化劑效果最佳。錢偉等人[13]將3種乳化劑結合，形成集合顆粒，大小適中、均一穩定，放置時間很久也不出現上浮和沉降，具有持久穩定性。

國外研究者已取得專利保護產權，Wu W T等人[14]通過提高甾醇吸收率，制備乳化植物甾醇顆粒，因其顆粒微小，可方便加入食品、藥品、化妝品當中。Akashe A[15]等人研發得到甾醇結晶物，熔點降低，也可以直接應用于食品奶酪中。Ostlund R E Jr[16]研究發現，乳化后的二氫谷甾醇可明顯抑制和阻礙膽固醇的吸收利用。Engel R等人[17]添加卵磷脂和單甘脂即可抑制植物甾醇在水中結晶，提升水溶性甾醇的穩定性。

5.4 乳化效果的測定方法

2種方法可以對乳化效果進行測定，首先是觀察法，將乳化劑加入甾醇溶液，搖勻后經過一段時間的水油分泵，出現時間越長，乳化效果越明顯；第2種方法將乳化劑混合于植物甾醇中，離心棄去沉淀，測定上清液，吸光度值與乳化效果成正比關系。

6 乳化植物甾醇應用領域

6.1 降低膽固醇含量

Delaney B等人[18]以小鼠血清的膽固醇含量為基礎，對比沒有經過乳化和經卵磷脂乳化的2種植物甾醇。結果顯示，經過乳化處理的植物甾醇可以明顯降低小鼠血清中膽固醇含量，AUC值從319.86μg/mL/h降低至66.95μg/mL/h。夏利明[19]用符合乳化劑對植物甾醇進行乳化。試驗結果顯示，牛乳中隨著植物甾醇不斷添加，小鼠一些脂肪含量明顯降低。例如，腹脂和體脂，同時肝臟質量也呈降低趨勢，血清中TC，LDL和AI含量明顯降低。Yoon W T等人[20]通過研究表明，將卵磷脂和溶血卵磷脂加入植物甾醇起乳化作用后，植物甾醇具備較高的穩定性和均勻性，乳化可以改善植物甾醇在生物體內的利用程度，從而使血清中的膽固醇含量明顯降低。經過Akashe A等人[21]相關學術研究，經過乳化的植物甾醇可以作為食品添加劑加入食品中，對人體健康無害，再加上其可以降低血漿中膽固醇含量，所以有利于人體健康[22]。

對于為什么植物甾醇可以降低膽固醇含量，目前學術界有2種經典說法：第一，膽固醇作為脂溶性物質，在生物體腸道內可以被植物甾醇沉淀聚集成不被吸收利用的狀態，所以可以降低膽固醇含量；第二，植物甾醇與膽固醇競爭磷脂膽酸鹽微粒上的結合位點，從而可以將膽固醇的運載減慢，影響吸收。通過將植物甾醇研究應用于動物（豬） 的飼養管理中，植物甾醇不僅使得斷奶仔豬的LDL-C降低，也使育肥豬血清中的LDL-C含量顯著降低[23]。

6.2 制成超細微粒

植物甾醇屬于脂溶性物質，水溶性較差，基于此特性，降低其生物利用程度。制成植物甾醇的超細微粒，其粒徑極小，在水中或其他溶劑中所接觸的比表面積較大，故而可快速提高溶解速率，提升生物利用效率。

6.3 制成微乳液

微乳液是由水、油、表面活性劑和助表面活性劑4種物質在適當配比下自發形成的一種外觀透明、黏度低熱力學穩定體系。微乳液具有表面張力低、直徑較小、穩定均勻等優勢，將植物甾醇應用于微乳液中可提升溶解程度，將微乳液在食品、藥品、保健品和化妝品等領域，應用范圍較廣。

6.4 制成納米脂質體

利用植物甾醇的特性制成納米脂質體。眾所周知，納米具有分布均勻和粒徑小等優點，制成納米脂質體，穩定性和吸收程度都具有明顯優勢，增強其在水中溶解程度。Leong W F等人[24]研究制備成植物甾醇納米分散體。由于植物甾醇難以與水溶性物質溶劑均勻混合，所以在食品中很難均勻分布，長期暴露于空氣中，容易被氧化，導致過氧化值升高，不易貯藏，易出現酸敗現象。

目前，將植物甾醇酯進行微膠囊化處理，制成微膠囊，外觀小巧、穩定性良好，可以更好地應用于功能性食品中，使其具有更多功效[25]。崔炳群和夏輝等人[26-27]采用噴霧干燥方式對植物甾醇酯進行微膠囊化處理，更加方便地應用于實際中。

6.5 植物甾醇衍生物應用

植物甾醇具有多效生理優勢，但由于游離植物甾醇在人體內很難消化利用，若超額使用會導致高脂血癥，再加上其具有弱疏水性和脂溶性，限制植物甾醇的應用領域。植物甾醇的結構C-5和C-6間有雙鍵，通過酯化操作，可以改善其固有特性，拓寬應用領域[28-29]。

植物甾醇衍生物同植物甾醇一樣，具有重要多效的生理功能[30]，目前國際藥物主要來源是甾體藥物，不僅在食品、藥品和化妝品得到充分應用，而且也在化工和紡織領域廣泛應用。

（1） 食品工業領域。李曉光等人[31]研發一含有0.1%～10.0%的植物甾醇酯的蛋白飲料，其具有顯著降低膽固醇的功能。由于植物甾醇具有較好的抗氧化能力和防止腐敗作用，并且經過美國食品與藥品管理局及多家官方機構認可其無毒無害，在食品中植物甾醇可直接添加，提升營養和利用價值。

（2）飼料工業領域。將動物飼料中加入植物甾醇，可以降低膽固醇在動物體內（魚、蝦和鳥） 的含量，同時可以刺激食欲，提高抗氧化酶活性，增強抗氧化機能，達到降低血脂和膽固醇的作用。

（3） 化妝品工業領域。在美國和日本等國家，植物甾醇由于具有較好的乳化性已經廣泛應用于護膚品和化妝品中。已有研究發現谷甾醇具有較強的細胞膜滲透性，可以起到滋養皮膚、保持水分、預防紅斑、抑制皮膚炎癥等效果。將植物甾醇作為調節劑加入洗發水或護發素，具有保證頭發的韌性、護頭皮的作用。

我國植物甾醇資源豐富，但利用程度和開發產品與發達國家相差甚遠。若將植物甾醇的特性進行研究，并進行乳化處理，通過動物試驗和細胞培養對比吸收程度，為更好地利用植物甾醇奠定基礎。

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