阿魏酸用于食品工业的论文

2021-05-29 论文

　　1阿魏酸的制备

　　1．1植物体内提取法

　　阿魏酸广泛存在于植物体内，当归、无患子、川穹、香兰豆、麦麸和米糠等植物中含量较多。植物体内的阿魏酸主要以三种形式存在：水溶态，脂溶态和束缚态。水溶态下的阿魏酸与一些小分子如单糖、多胺等结合呈易溶态，其主要存在于植物的细胞质中；脂溶态的阿魏酸常结合一些脂溶性的物质存在于植物的蜡质层中；在束缚态下，阿魏酸常以醚或酯的形式与植物细胞壁物质相结合。植物体内的阿魏酸主要以酯键与多糖和木质素交联或自身酯化或醚化形成二阿魏酸，一般可通过碱解法或酶解法打断酯键，再用合适的溶剂来提取。从植物中提取到的阿魏酸属纯天然物质，无毒无害，经过纯化就能直接应用于医药及食品工业，是目前要求较高的医用阿魏酸的主要来源。从植物中提取阿魏酸目前应用较多的主要有碱解法、阿魏酸酯酶法和植物组织培养法三种。

　　1．1．1碱解法阿魏酸在谷维素中主要以酯的形式存在，其易于水解，因此在从谷维素中提取阿魏酸时，可以先用碱水解谷维素，再对其进行酸化，其反应式如。该法制备阿魏酸，操作简易可靠，提取率较高，而且其产生的环木菠萝醇类等副产品具有很高的利用价值。邓红等以谷维素为原材料，利用响应面法优化碱水解制取阿魏酸的工艺。结果表明，利用谷维素用碱水解制取阿魏酸，其方法可靠、易行、得率较高。赵升强等［8］采用乙醇／水／氢氧化钠溶液从玉米麸皮中提取阿魏酸，解决了提取液粘度高而难以实现膜分离的问题。通过水解谷维素制备阿魏酸是目前比较常用的一种制备阿魏酸的方法。谷维素的来源广，易取得，产量高，成本较低，因此该方法可以广泛应用于工业化生产中。但是，该法提取阿魏酸后产生的废渣、废液容易造成环境污染，如何进行绿色化生产还需进一步深入研究。

　　1．1．2阿魏酸酯酶法阿魏酸酯酶是一种由真菌、细菌和酵母分泌的，能将低聚糖阿魏酸酯、阿魏酸甲酯和多糖阿魏酸中的阿魏酸游离出来的一。薛枫等将阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶进行混合，高效地降解了玉米麸皮，制备出阿魏酸和低聚木糖两种功能性食品原料，确定了酶的最适反应条件。在此条件下，阿魏酸的释放量比未经高温高压预处理时提高了1倍，还原糖的释放量提高了3倍。龚燕燕等利用宇佐美曲霉（Aspergillusus-amii）阿魏酸酯酶与木聚糖酶协同降解小麦麸皮，制备了阿魏酸，得出阿魏酸酯酶与木聚糖酶之间存在协同作用，双酶共同作用，有利于小麦麸皮的降解，提高FA的释放率。阿魏酸酯酶法是一种通过天然的催化剂将阿魏酸衍生物从生物体内游离出来的一种方法。该法工艺简单、节能环保、条件温和、催化效率较高、专一性强，但基于该反应易受外界环境的影响，稳定性差，而且微生物除了会分解出阿魏酸酯酶，还会分解出一些其他物质，导致阿魏酸的降解，所以单独使用阿魏酸酯酶法提取阿魏酸的效果并不理想，而且难以达到工业化生产的目的。把该方法与其他多种高效的提取方法相结合，将成为今后的研究热点。

　　1．1．3植物组织培养法植物组织培养法是通过培养基对植物部分器官或组织进行诱导再生的'过程，它也是获得阿魏酸的一个有效途径。大量研究表明，植物通过组织培养产生的阿魏酸衍生物的产量比直接提取时更大，而且减少了纯化工艺。张蓓蕾通过川芎愈伤组织诱导的培养条件和继代培养次数对川芎次生代谢产物形成和积累的影响进行研究，得出了川芎愈伤组织诱导培养的最佳条件，而且随着培养时间的增加，次生代谢产物含量会递增。该研究表明，阿魏酸在组织体内的含量是可以调控的，因此，通过改变培养的环境或方法对代谢物质的合成与积累方面进行研究，将对阿魏酸未来的生产有相当大的影响。

　　1．2化学合成法

　　阿魏酸的化学合成主要有两种类型，Wit-tig－Horner反应和Kneoevenagel反应。Wittig－Horner反应是通过使亚磷酸三乙酯乙酸盐和乙酰香兰素在强碱体系中发生反应，再用浓盐酸酸化而合成阿魏酸。由于反应中要使用强碱，生成酚钠离子会抑制羰基和碳负离子之间的反应，还会伴随有副反应的发生，实用价值低，相关研究较少。Kneoevenagel反应则是以在吡啶溶剂中加入少量的有机碱作为催化剂，通过香兰素和丙二酸发生反应而合成阿魏酸的，该反应中经常使用的催化剂有哌啶和苯胺等。何良波等采用微波辐射法，利用正交设计，以香兰素和丙二酸为原料，甲苯和吡啶为溶剂，苯胺作催化剂，采用带有分水器的回流装置，在搅拌下合成阿魏酸。该工艺具有反应速度快、产率较高的优点。丁元生等以香兰素和丙二酸为原料，KF／K2CO3／γ－Al2O3为催化剂，经Knoevenagel缩合反应催化合成反式阿魏酸。产品收率达到65％以上，且催化剂可以重复使用6次，收率依然超过60％。朱婉清以香兰素和丙二酸为原料，采用Knoevenagel缩合反应，也成功地制取了阿魏酸。面对市场对阿魏酸需求量的不断增大，以及中药资源来源较少的问题，阿魏酸的化学合成法已经成为生产阿魏酸的一个重要途径。相比起其他几种方法，化学合成法具有生产方法多样化、生产周期短、生产成本低、产量大、可持续生产的优点，适用于批量生产，能够满足市场需求。但化学合成所得产物是反式和顺式阿魏酸的混合物，后续分离难度较大，研究者今后应从分子结构上来优化阿魏酸的合成工艺，以期早日工业化应用。

　　1．3生物合成法

　　生物合成法是用一些微生物（ArthrobacterBlobiformis）将阿魏酸前体进行转化，得到阿魏酸的方法，如可将从丁香油中提取得到的丁子香酚肉桂酸酯通过微生物转化为阿魏酸。辛嘉英对无溶剂体系中生物合成新型油脂抗氧化剂阿魏酸双甘酯进行了研究。结果表明，无溶剂体系中，在70mgCRL催化下，转速为150r／min，底物比为1∶1，反应时间为120h，底物含水量为10mg／g，硅藻土添加量为40mg时，产率最高。生物合成法是一种清洁高效的合成方法，但目前其工艺并不是很成熟，因此对阿魏酸的药理活性及其在生物体内的合成及调控机制的研究，对阿魏酸生物合成法的发展具有十分重要的意义。

　　2阿魏酸在食品工业中应用的研究进展

　　阿魏酸作为食品抗氧化剂在食品领域中的应用非常广泛，它不仅可以明显提高一些蛋白类或多糖类食品的品质，而且与一些其他的物质（如Vc）结合使用，可以大大增强食品抗氧化效果。目前，将阿魏酸用于食品抗氧化剂在日本已被批准，美国和一些欧洲国家也已经开始采用一些含阿魏酸量较高的物质（如香兰豆、草药、咖啡等）作为抗氧化剂，对食品进行防腐保鲜。同时，阿魏酸在食品交联剂方面有很好的应用前景。

　　2．1用作防腐保鲜剂

　　阿魏酸特殊的结构赋予其极强的抗氧化和抗菌活性，是优选的天然食品保鲜剂。张蔚等将一些健康志愿者的新鲜粪便通过称重稀释后进行厌氧培养，之后进行反复涂布分离，得到69种人体肠道细菌，然后采用超高效液相四级杆飞行时间串联质谱技术（UPLC－Q－TOF／MS）与Metabol-ynxTM软件对阿魏酸经人体粪便混合菌及分离的单菌作用后的代谢产物进行了分析，得出肠道细菌对阿魏酸有代谢作用且由不同细菌完成。研究表明，阿魏酸在一定程度上可以被人体所代谢，如若能将阿魏酸与其他有机物相结合形成复配型添加剂，以部分替代亚硝酸盐的防腐作用，相信它在防腐保鲜方面的发展将无可限量。

　　2．2用作食品交联剂

　　阿魏酸不仅在防腐保鲜方面有很重要的作用，而且将其添加到食品中，还可以起到食品交联的作用，更好地提高食品的应用价值。阿魏酸能够改善复合膜的机械性能和阻湿性能，减小复合膜的水溶性，但会显著降低复合膜的透光率，且使复合膜的颜色发黄。其中，添加1％阿魏酸的复合膜性能较好，其抗拉强度为14．33MPa，断裂伸长率为9．36％，水蒸气透过率为4．52g.mm.m－2d－1kPa－1，水溶性为28．46％，透光率为77．37％。阿魏酸通过使多糖分子进行交联，在很大程度上提高了一些可食性物质的品质，如果多糖分子在交联过程中添加一定量的阿魏酸，其应用价值在未来将会有进一步的提高。除此之外，近年来越来越多的研究表明，运动除了对人有益之外，也对人体存在着一定的隐性危害，这一损害的罪魁祸首就是自由基。而且有大量资料已经证明：炎症、肿瘤、衰老、血液病以及心、肝、肺、皮肤等各方面疾病的发生机理，都与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。阿魏酸由于有清除自由基的功能，能很好地消除运动隐性危害，将来在运动型饮料方面也将有很大的发展前景。

　　3展望

　　阿魏酸作为一种具有独特性能的天然抗氧化剂，因其毒性小，作用效果明显，而且具有抗血栓、消炎、防癌以及抗氧化等各种不同的生物活性，越来越引起人们的关注。它不仅在医药、保健品和化妆品等诸多领域中显示出独特的应用价值，而且在食品方面的应用也将不断拓展，因此越来越多的学者、机构开始对阿魏酸进行研究。目前，阿魏酸的来源主要通过从植物体内进行提取，其产量大、来源较广，而且价格适中，是主要的生产方法。化学合成法和生物合成法由于其技术及分离的局限性还没有被广泛应用，目前仍以实验研究为主。阿魏酸在应用方面，以食品为主，这也是目前的研究热点和今后的发展趋势。阿魏酸分子中由于烷烃较短且含有双键、亲水性强，在一定程度上限制了其在脂溶性食品加工中的应用，需引起科研人员的注意。另外，人们日益重视食品安全，因此在进行应用研究的同时，还需注重食品安全方面的研究。相信随着研究工作的不断深入，阿魏酸的应用领域将更加广泛，并将产生良好的经济效益和社会效益。

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