阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物（FAEs）的制备及其与抗氧、抑菌活性间的构效关系研究

发布时间：2020-05-04 12:47

【摘要】：阿魏酸(Ferulic acid,FA)作为一种酚酸类化合物,它有着较为普遍的生理活性作用,可用于抗氧化、抑菌、抗血栓、抗肿瘤等各个方面。由于阿魏酸的脂溶性较差,其应用范围受到一定的局限,特别是限制了其在富含油脂食品中的应用。因此将阿魏酸与脂溶性分子结合,不仅可以提高其生理活性,而且能够增强其亲脂性,即改善他们的应用效果,又能扩大其应用范围。本论文介绍了利用不同碳链长度的脂肪醇对阿魏酸进行共价修饰,通过生物与化学法制备阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物(Ferulic acid alkyl esters,FAEs),并利用硅胶柱层析对其进行分离纯化,结合核磁共振、红外、质谱等技术对其结构进行表征与鉴定。进一步系统研究了阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物(FAEs)的生理活性(抗氧化和抑菌活性)与其分子结构间的关系。本课题已完成的工作内容,概况如下:(1)通过生物及化学法制备了阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物(Ferulic acid alkyl esters,FAEs),其中包括阿魏酸乙酯(Ethyl ferulate,FAC2)、阿魏酸丁酯(Butyl ferulate,FAC4)、阿魏酸已酯(Hexyl ferulate,FAC6)、阿魏酸辛醇酯(Octyl ferulate,FAC8)、阿魏酸癸醇酯(Decyl ferulate,FAC10)、阿魏酸月桂醇酯(Dodecylferulate,FAC12)、阿魏酸肉豆蔻醇酯(Tetradecyl ferulate,FAC14)、阿魏酸棕榈醇酯(Hexadecy l ferulate,FAC16)、阿魏酸硬脂醇酯(Octadecyl ferulate,FAC18)。(2)利用薄板色谱层析(Thin Layer Chromatography,TLC)技术跟踪反应进程。使用硅胶柱层析法对阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物FAEs粗产品进行分离纯化。硅胶柱层析中,流动相的选择及比例为石油醚/乙酸乙酯(PE/EA,6:1和4:1)。(3)利用核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,1H-NMR、13C-NMR)、质谱(Mass Spectrum,MS)及红外光谱(Infrared Spectroscopy,IR)技术,对系列衍生物进行结构表征及鉴定,结果表明本文制备的化合物是阿魏酸脂肪醇酯系列衍生物FAEs。(4)研究了 FAEs的抗氧化活性及其构效关系,其中抗氧化活性测定涉及体外抗氧化活性的测定(DPPH·自由基清除、FRAP铁离子还原力、ORAC氧自由基吸收能力),乳状液体系抗氧化活性的测定,脂质体体系抗氧化活性的测定。在DPPH·自由基清除实验中,实验结果表明,随着FAEs浓度的增大(50,100,200,400 μM),DPPH·自由基清除能力显著增加。阿魏酸(FA)的DPPH·清除能力优于FAEs和BHT,FAEs的DPPH·清除能力总体相似。在FRAP铁离子还原力测定中,FAEs抗氧化活性具有浓度依赖性,随同一抗氧化剂FAEs从低浓度增加至高浓度(20,100,200,400 μM),还原力增强,即抗氧化能力增强,且同一浓度下随着FAEs碳链长度的增加,其抗氧化能力逐渐减弱。在ORAC氧自由基吸收测定中,发现FAEs浓度越高(50,100,200,400 μM),荧光猝灭的滞后时间越长,抗氧化活性更高。在同一浓度下,FAEs的抗氧化活性呈现非线性变化的趋势,FAC6的ORAC值相对稍高,即抗氧化能力比其他FAEs更高。在乳状液体系中,浓度为10 μM和25 μM的FAEs,6天和12天的时间范围内,抗氧化效果较好的是FAC12、FAC14。100 μM的FAEs,12天和15天时间范围内,抗氧化效果最好的是FAC12、FAC14、FAC16。随着碳链长度增加,抗氧化效果的呈非线性变化趋势,呈现截止效应(CUT-OFF)现象。在脂质体氧化实验中,1天后,随着FAEs碳链长度增加,抗氧化效果呈现CUT-OFF现象,25 μM浓度下,FAC6、FAC8、FAC10、FAC12、FAC14抗氧化效果最好;在50μM浓度,FAC6、FAC8抗氧化活性最高;在100μM浓度,FAC6、FAC8、BHT抗氧化效果最好,BHT抗氧化活性高于FAC6、FAC8。从测定的FAEs抗氧化活性总趋势来看,在不同抗氧活性测定体系中,FAEs的碳链长度影响其抗氧化活性表现。对于体外抗氧,在均一相非竞争模式的DDPH·清除能力和FRAP测定中,抗氧活性强弱的主要影响因素是FAEs在均相中的溶解度高低,而在均一相竞争模式的ORAC测定中,抗氧活性强弱的主要影响因素是FAEs在均相中的溶解度高低和对自由基反应活性能力的强弱。对于乳状液体系,出现截止效应(CUT-OFF)现象的主要原因是,油脂的氧化发生在水油界面,因此若FAEs具有合适的碳链长度,能恰好分布在水油界面上,可阻止或延缓乳状液中油滴的氧化。对于脂质体体系,出现截止效应(CUT-OFF)现象主要原因是,由AAPH在水相中产生的过氧自由基攻击脂质体膜表面的卵磷脂,这意味着抗氧化剂需要位于膜表面附近才能起作用,所以合适的FAEs碳链长度刚好位于此表面上,抗氧化效果才最佳。(5)研究了 FAEs对两种常见食源性致病菌的抑菌活性及其构效关系,即单增李斯特菌(L.monocytogenes)和大肠杆菌(E.coli)。测定了FAEs 的最小抑菌浓度(Minimal Inhibit Concentration,MIC)和最小杀菌浓度(Minimum Bactericidal Concentration,MBC),对于i.monocytogenes,FAC4 和 FAC6(MIC=0.1 mM,MBC=0.4 mM)表现出最强的抑菌活性;对于E.coli,FAC6(MIC=1.6,MBC=25.6 mM)表现出最强的抑菌活性。革兰氏阴性菌(如E.coli)较革兰氏阳性菌(如L.monocytogenes)对FA更为敏感,但简单酯化后(FAC2),菌敏感性表现发生反转,即FAC2对L.monocytogenes的抑制效果更显著。随着FAEs碳链长度的增加,FAEs的亲脂程度增加,MIC浓度变化呈现先降低后升高的趋势。通过扫描电子显微镜(ScanningElectron Microscope,SEM)观察了 FAC6 对 L.monocytogenes细胞形态的影响。其中,FAC6(l×MIC)对L.monocytogenes处理4h后,与空白对照比较,FAC6显著改变了L.monocytog ne 细胞膜的外部结构,细胞壁损伤严重,部分细胞壁和膜消失,表面观察到有更多的“溶洞”,而相同条件下,FA仅使得L.monocytogenes细胞表面变形收缩。
【图文】：

技术路线图,技术路线,抑菌活性

浙江工商大学硕士学位论文吸收能力），富含花生油的乳状液的抗氧化活性的测定，及其脂质体体化活性的测定。逡逑ＡＥｓ抑菌活性及其构效关系的研宄，其中测定其对两种常见食源性致单增李斯特菌（ｉ．大肠杆菌ｃｏ／0的抑菌活性（最小浓度ＭＩＣ和最小杀菌浓度ＭＢＣ），进而评价ＦＡＥｓ的抑菌活性及其结的对应关系。逡逑结合扫描电镜（ＳＥＭ），直接观察ＦＡＥｓ对Ｚ．逦的形态的影技术路线逡逑

薄层色谱分析,阿魏酸酯,冷凝回流

逦浙江工商大学硕士学位论文逦逡逑脂肪醇反应摩尔比为１．１：１，，冷凝回流４ｈ，丙二酸半酯与香草醛摩尔比为１：０．９，逡逑冷凝回流６－１０邋ｈ左右。逡逑利用生物酶催化方法制备的ＦＡＥｓ，反应条件苛刻。主要采取化学法逡逑Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ缩合反应制备ＦＡＥｓ。逡逑２．５．２阿魏酸脂肪醇酯的分离纯化逡逑２．５．２．１薄层色谱分析逡逑
【学位授予单位】：浙江工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.2

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