關於阿魏酸用於食品工業的論文
關於阿魏酸用於食品工業的論文
1阿魏酸的製備
1．1植物體內提取法
阿魏酸廣泛存在於植物體內，當歸、無患子、川穹、香蘭豆、麥麩和米糠等植物中含量較多。植物體內的阿魏酸主要以三種形式存在：水溶態，脂溶態和束縛態。水溶態下的阿魏酸與一些小分子如單糖、多胺等結合呈易溶態，其主要存在於植物的細胞質中；脂溶態的阿魏酸常結合一些脂溶性的物質存在於植物的蠟質層中；在束縛態下，阿魏酸常以醚或酯的形式與植物細胞壁物質相結合。植物體內的阿魏酸主要以酯鍵與多糖和木質素交聯或自身酯化或醚化形成二阿魏酸，一般可透過鹼解法或酶解法打斷酯鍵，再用合適的溶劑來提取。從植物中提取到的阿魏酸屬純天然物質，無毒無害，經過純化就能直接應用於醫藥及食品工業，是目前要求較高的醫用阿魏酸的主要來源。從植物中提取阿魏酸目前應用較多的主要有鹼解法、阿魏酸酯酶法和植物組織培養法三種。
1．1．1鹼解法阿魏酸在谷維素中主要以酯的形式存在，其易於水解，因此在從谷維素中提取阿魏酸時，可以先用鹼水解谷維素，再對其進行酸化，其反應式如。該法制備阿魏酸，操作簡易可靠，提取率較高，而且其產生的環木菠蘿醇類等副產品具有很高的利用價值。鄧紅等以谷維素為原材料，利用響應面法最佳化鹼水解制取阿魏酸的工藝。結果表明，利用谷維素用鹼水解制取阿魏酸，其方法可靠、易行、得率較高。趙升強等［8］採用乙醇／水／氫氧化鈉溶液從玉米麩皮中提取阿魏酸，解決了提取液粘度高而難以實現膜分離的問題。透過水解谷維素製備阿魏酸是目前比較常用的一種製備阿魏酸的方法。谷維素的來源廣，易取得，產量高，成本較低，因此該方法可以廣泛應用於工業化生產中。但是，該法提取阿魏酸後產生的廢渣、廢液容易造成環境汙染，如何進行綠色化生產還需進一步深入研究。
1．1．2阿魏酸酯酶法阿魏酸酯酶是一種由真菌、細菌和酵母分泌的，能將低聚糖阿魏酸酯、阿魏酸甲酯和多糖阿魏酸中的阿魏酸遊離出來的一。薛楓等將阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶進行混合，高效地降解了玉米麩皮，製備出阿魏酸和低聚木糖兩種功能性食品原料，確定了酶的最適反應條件。在此條件下，阿魏酸的釋放量比未經高溫高壓預處理時提高了1倍，還原糖的釋放量提高了3倍。龔燕燕等利用宇佐美麴黴（Aspergillusus-amii）阿魏酸酯酶與木聚糖酶協同降解小麥麩皮，製備了阿魏酸，得出阿魏酸酯酶與木聚糖酶之間存在協同作用，雙酶共同作用，有利於小麥麩皮的降解，提高FA的釋放率。阿魏酸酯酶法是一種透過天然的催化劑將阿魏酸衍生物從生物體內遊離出來的一種方法。該法工藝簡單、節能環保、條件溫和、催化效率較高、專一性強，但基於該反應易受外界環境的影響，穩定性差，而且微生物除了會分解出阿魏酸酯酶，還會分解出一些其他物質，導致阿魏酸的降解，所以單獨使用阿魏酸酯酶法提取阿魏酸的效果並不理想，而且難以達到工業化生產的目的。把該方法與其他多種高效的提取方法相結合，將成為今後的研究熱點。
1．1．3植物組織培養法植物組織培養法是透過培養基對植物部分器官或組織進行誘導再生的過程，它也是獲得阿魏酸的一個有效途徑。大量研究表明，植物透過組織培養產生的阿魏酸衍生物的產量比直接提取時更大，而且減少了純化工藝。張蓓蕾透過川芎愈傷組織誘導的培養條件和繼代培養次數對川芎次生代謝產物形成和積累的影響進行研究，得出了川芎愈傷組織誘導培養的最佳條件，而且隨著培養時間的增加，次生代謝產物含量會遞增。該研究表明，阿魏酸在組織體內的含量是可以調控的，因此，透過改變培養的環境或方法對代謝物質的合成與積累方面進行研究，將對阿魏酸未來的生產有相當大的影響。
1．2化學合成法
阿魏酸的化學合成主要有兩種型別，Wit-tig－Horner反應和Kneoevenagel反應。Wittig－Horner反應是透過使亞磷酸三乙酯乙酸鹽和乙醯香蘭素在強鹼體系中發生反應，再用濃鹽酸酸化而合成阿魏酸。由於反應中要使用強鹼，生成酚鈉離子會抑制羰基和碳負離子之間的反應，還會伴隨有副反應的發生，實用價值低，相關研究較少。Kneoevenagel反應則是以在吡啶溶劑中加入少量的有機鹼作為催化劑，透過香蘭素和丙二酸發生反應而合成阿魏酸的，該反應中經常使用的催化劑有哌啶和苯胺等。何良波等採用微波輻射法，利用正交設計，以香蘭素和丙二酸為原料，甲苯和吡啶為溶劑，苯胺作催化劑，採用帶有分水器的迴流裝置，在攪拌下合成阿魏酸。該工藝具有反應速度快、產率較高的優點。丁元生等以香蘭素和丙二酸為原料，KF／K2CO3／γ－Al2O3為催化劑，經Knoevenagel縮合反應催化合成反式阿魏酸。產品收率達到65％以上，且催化劑可以重複使用6次，收率依然超過60％。朱婉清以香蘭素和丙二酸為原料，採用Knoevenagel縮合反應，也成功地製取了阿魏酸。面對市場對阿魏酸需求量的.不斷增大，以及中藥資源來源較少的問題，阿魏酸的化學合成法已經成為生產阿魏酸的一個重要途徑。相比起其他幾種方法，化學合成法具有生產方法多樣化、生產週期短、生產成本低、產量大、可持續生產的優點，適用於批次生產，能夠滿足市場需求。但化學合成所得產物是反式和順式阿魏酸的混合物，後續分離難度較大，研究者今後應從分子結構上來最佳化阿魏酸的合成工藝，以期早日工業化應用。
1．3生物合成法
生物合成法是用一些微生物（ArthrobacterBlobiformis）將阿魏酸前體進行轉化，得到阿魏酸的方法，如可將從丁香油中提取得到的丁子香酚肉桂酸酯透過微生物轉化為阿魏酸。辛嘉英對無溶劑體系中生物合成新型油脂抗氧化劑阿魏酸雙甘酯進行了研究。結果表明，無溶劑體系中，在70mgCRL催化下，轉速為150r／min，底物比為1∶1，反應時間為120h，底物含水量為10mg／g，矽藻土新增量為40mg時，產率最高。生物合成法是一種清潔高效的合成方法，但目前其工藝並不是很成熟，因此對阿魏酸的藥理活性及其在生物體內的合成及調控機制的研究，對阿魏酸生物合成法的發展具有十分重要的意義。
2阿魏酸在食品工業中應用的研究進展
阿魏酸作為食品抗氧化劑在食品領域中的應用非常廣泛，它不僅可以明顯提高一些蛋白類或多糖類食品的品質，而且與一些其他的物質（如Vc）結合使用，可以大大增強食品抗氧化效果。目前，將阿魏酸用於食品抗氧化劑在日本已被批准，美國和一些歐洲國家也已經開始採用一些含阿魏酸量較高的物質（如香蘭豆、草藥、咖啡等）作為抗氧化劑，對食品進行防腐保鮮。同時，阿魏酸在食品交聯劑方面有很好的應用前景。
2．1用作防腐保鮮劑
阿魏酸特殊的結構賦予其極強的抗氧化和抗菌活性，是優選的天然食品保鮮劑。張蔚等將一些健康志願者的新鮮糞便透過稱重稀釋後進行厭氧培養，之後進行反覆塗布分離，得到69種人體腸道細菌，然後採用超高效液相四級杆飛行時間串聯質譜技術（UPLC－Q－TOF／MS）與Metabol-ynxTM軟體對阿魏酸經人體糞便混合菌及分離的單菌作用後的代謝產物進行了分析，得出腸道細菌對阿魏酸有代謝作用且由不同細菌完成。研究表明，阿魏酸在一定程度上可以被人體所代謝，如若能將阿魏酸與其他有機物相結合形成復配型新增劑，以部分替代亞硝酸鹽的防腐作用，相信它在防腐保鮮方面的發展將無可限量。
2．2用作食品交聯劑
阿魏酸不僅在防腐保鮮方面有很重要的作用，而且將其新增到食品中，還可以起到食品交聯的作用，更好地提高食品的應用價值。阿魏酸能夠改善複合膜的機械效能和阻溼效能，減小複合膜的水溶性，但會顯著降低複合膜的透光率，且使複合膜的顏色發黃。其中，新增1％阿魏酸的複合膜效能較好，其抗拉強度為14．33MPa，斷裂伸長率為9．36％，水蒸氣透過率為4．52g.mm.m－2d－1kPa－1，水溶性為28．46％，透光率為77．37％。阿魏酸透過使多糖分子進行交聯，在很大程度上提高了一些可食性物質的品質，如果多糖分子在交聯過程中新增一定量的阿魏酸，其應用價值在未來將會有進一步的提高。除此之外，近年來越來越多的研究表明，運動除了對人有益之外，也對人體存在著一定的隱性危害，這一損害的罪魁禍首就是自由基。而且有大量資料已經證明：炎症、腫瘤、衰老、血液病以及心、肝、肺、皮膚等各方面疾病的發生機理，都與體內自由基產生過多或清除自由基能力下降有著密切的關係。阿魏酸由於有清除自由基的功能，能很好地消除運動隱性危害，將來在運動型飲料方面也將有很大的發展前景。
3展望
阿魏酸作為一種具有獨特效能的天然抗氧化劑，因其毒性小，作用效果明顯，而且具有抗血栓、消炎、防癌以及抗氧化等各種不同的生物活性，越來越引起人們的關注。它不僅在醫藥、保健品和化妝品等諸多領域中顯示出獨特的應用價值，而且在食品方面的應用也將不斷拓展，因此越來越多的學者、機構開始對阿魏酸進行研究。目前，阿魏酸的來源主要透過從植物體內進行提取，其產量大、來源較廣，而且價格適中，是主要的生產方法。化學合成法和生物合成法由於其技術及分離的侷限性還沒有被廣泛應用，目前仍以實驗研究為主。阿魏酸在應用方面，以食品為主，這也是目前的研究熱點和今後的發展趨勢。阿魏酸分子中由於烷烴較短且含有雙鍵、親水性強，在一定程度上限制了其在脂溶性食品加工中的應用，需引起科研人員的注意。另外，人們日益重視食品安全，因此在進行應用研究的同時，還需注重食品安全方面的研究。相信隨著研究工作的不斷深入，阿魏酸的應用領域將更加廣泛，並將產生良好的經濟效益和社會效益。