L-抗壞血酸辛酸酯的酶法合成、分離純化及性質(zhì)研究.pdf

1、L-抗壞血酸脂肪酸酯是一種兼具表面活性和抗氧化活性且油溶性較好的多功能天然抗氧化劑，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和日化用品等領(lǐng)域。其目前的研究主要集中在L-抗壞血酸長(zhǎng)鏈脂肪酸酯上，有關(guān)L-抗壞血酸中鏈脂肪酸酯鮮有報(bào)道。由于L-抗壞血酸長(zhǎng)鏈脂肪酸酯熔點(diǎn)較高，且低溫時(shí)容易結(jié)晶析出，從而影響了其在油脂及脂溶性產(chǎn)品中的溶解度及抗氧化活性。本研究選擇中鏈脂肪酸正辛酸為?；w，探究L-抗壞血酸辛酸酯的酶法合成工藝;以產(chǎn)物純度和回收率為指標(biāo)，優(yōu)化有機(jī)溶劑萃

2、取結(jié)晶法、硅膠柱層析法分離純化工藝;對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，考察其抗氧化活性、熱性能、油溶性、穩(wěn)定性、表面活性和抗菌活性，并對(duì)其在油脂中的應(yīng)用進(jìn)行初步研究，為L(zhǎng)-抗壞血酸辛酸酯的應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用中鏈脂肪酸正辛酸為?；w，酶法合成L-抗壞血酸辛酸酯過(guò)程中，最佳催化用酶為Novozym435，反應(yīng)介質(zhì)為叔丁醇。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面試驗(yàn)得到最優(yōu)合成工藝條件:底物(L-抗壞血酸)濃度0.24

3、mol/L、脂肪酶用量19.2％、底物摩爾比6∶1、反應(yīng)時(shí)間11.44h、溫度55.3℃，在反應(yīng)開始時(shí)添加分子篩，添加量60 mg/ml，此條件下L-抗壞血酸酯化轉(zhuǎn)化率達(dá)到88.31％。脂肪酶的重復(fù)利用試驗(yàn)結(jié)果表明，L-抗壞血酸酯化轉(zhuǎn)化率最高為第2次，達(dá)88.3％，第10次時(shí)轉(zhuǎn)化率仍保持在75％以上。
　　(2)以產(chǎn)物純度和回收率為指標(biāo)，對(duì)酶法合成的L-抗壞血酸辛酸酯進(jìn)行分離純化效果的考察，獲得有機(jī)溶劑萃取結(jié)晶法較適合工藝條件為:

4、乙酸乙酯用量8mL/g、加水量(V水∶V乙酸乙酯)2∶1、結(jié)晶溶劑正己烷用量6mL/g、結(jié)晶溫度15℃、攪拌時(shí)間5min、重結(jié)晶溶劑正己烷/二氯甲烷混合比例3∶1、重結(jié)晶溫度20℃，此條件下，產(chǎn)品的純度為95.50％，回收率為83.41％;正交試驗(yàn)得到硅膠柱層析法分離純化最優(yōu)工藝條件為:硅膠用量24g、上樣量5g、上樣濃度0.3g/mL，此條件下，產(chǎn)品純度為97.41％，回收率為76.34％。比較兩種分離純化方法可知，有機(jī)溶劑萃取結(jié)晶法

5、操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品回收率較高;硅膠柱層析法產(chǎn)品純度較高，但耗時(shí)耗材、生產(chǎn)量較低。
　　(3)對(duì)分離純化所得產(chǎn)物進(jìn)行IR、MS、3C NMR、1H NMR檢測(cè)分析，結(jié)果證實(shí)其為L(zhǎng)-抗壞血酸辛酸酯，且酯化反應(yīng)發(fā)生在L-抗壞血酸的第六位羥基上。同時(shí)，與L-抗壞血酸棕櫚酸酯(L-AP)、L-抗壞血酸月桂酸酯等其他種類L-抗壞血酸脂肪酸酯相比，L-抗壞血酸辛酸酯的合成效率最高，分離純化相對(duì)簡(jiǎn)單，且產(chǎn)物純度和回收率均較高，因此以正辛酸為?；w合

6、成制備L-抗壞血酸辛酸酯具有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　(4)體外抗氧化試驗(yàn)表明，在不同自由基體系下，L-抗壞血酸辛酸酯和常用抗氧化劑VC、TBHQ(叔丁基對(duì)苯二酚)、BHT（二丁基羥基甲苯）、BHA(丁基羥基茴香醚)、PG(沒食子酸丙酯)、L-AP、VE的自由基清除能力各不相同，清除率隨抗氧化劑質(zhì)量濃度的增加而提高，基本呈量效關(guān)系。L-抗壞血酸辛酸酯對(duì)超氧陰離子自由基、羥自由基和DPPH自由基的清除能力均較強(qiáng)，普遍優(yōu)于BHT、BHA、L-

7、AP和VE，僅次于TBHQ/PG和VC，而對(duì)ABTS自由基的清除能力一般;其還原能力與BHT、BHA和L-AP相當(dāng)，低于PG、VC和TBHQ，略高于VE;L-抗壞血酸辛酸酯、L-AP的還原力較VC弱很多說(shuō)明脂肪酸基團(tuán)的引入使L-抗壞血酸供應(yīng)電子的能力大大減弱。
　　(5)與L-AP相比，L-抗壞血酸辛酸酯具有較低的熔融溫度、熔融焓、結(jié)晶溫度以及較高的結(jié)晶焓;其在各類植物油中的溶解度均遠(yuǎn)大于L-AP，可見在L-抗壞血酸結(jié)構(gòu)中引入中鏈

8、脂肪酸，更有利于增加其油溶性;L-抗壞血酸辛酸酯的穩(wěn)定性較VC大大增強(qiáng)，與L-AP相當(dāng);L-抗壞血酸辛酸酯沒有濁點(diǎn)，其HLB值為11.5，臨界膠束濃度為11.3×10-5 mol/L，具有較好的乳化和起泡性能。
　　(6)L-抗壞血酸辛酸酯對(duì)大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌效果均優(yōu)于常用防腐劑山梨酸鉀和苯甲酸鈉;在最低抑菌濃度分別為1.4、0.6、0.6 g/L時(shí)，能有效地延長(zhǎng)生長(zhǎng)適應(yīng)期，降低最終生長(zhǎng)量。
　　(

9、7)將L-抗壞血酸辛酸酯添加到常用植物油（大豆油、菜籽油等）、功能性植物油（葡萄籽油、小麥胚芽油等）及豬油中，對(duì)其進(jìn)行抗氧化效果考察，結(jié)果表明，油脂的多不飽和脂肪酸含量越低，抗氧化效果越好，其對(duì)常用植物油和豬油氧化酸敗的抑制效果較好，而對(duì)功能性植物油效果一般，但葵花籽油、花生油、玉米油例外;在溫度40℃時(shí)其對(duì)油脂自氧化的抑制效果顯著，能有效延緩油脂的氧化起始，優(yōu)于BHT、BHA、L-AP和VE等抗氧化劑，僅次于TBHQ;隨著強(qiáng)制氧化溫度