阿魏酸及其衍生物在食品添加剂领域研究进展

中国食品添加剂专论代China Food Additives^^阿魏酸及其衍生物在食品添加剂领域研究进展孙晓明I,辛嘉英・2，**,林雪1,吴永存I,陈书明$收稿日期：2018-08-24基金项目：山西省优秀人才科技创新项目(201705D211029),哈尔滨商业大学创新团队项目(2016TD006)。

作者简介：孙晓明(1994-),女，在读硕士研究生，研究方向为农产品加工及贮藏，E-mail ： 490935929@ 。

*通讯作者：辛嘉英，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为生物催化与生物转化。

E-mail ： xinjiayingvip@ 。

(1.哈尔滨商业大学，省高校食品科学与工程重点实验室，哈尔滨150076；2.山西农业大学动物科技学院，太谷030801)摘 要：阿魏酸及其衍生物抗氧化效果好、性质稳定，且多来自于自然植物，在食品、药品、化妆品领域都有很高的应用价值。

本文对阿魏酸及其衍生物的来源、合成、结构和性质进行了简单介绍，并对其在食品添加剂中作为食品抗氧化剂、食品香料、食品交联剂的研究进展进行了综述，最后探讨了可能面临的问题并展望 应用前景。

关键词：阿魏酸及其衍生物；食品添加剂；抗氧化剂；食品香料；食品交联剂中图分类号：TS2O2.3 文献标识码：A 文章编号：1006-2513 (2019) 01-0170-07Research progress of ferulic acid and its derivatives in food additivesSUN Xiao-ming 1, XIN Jia-ying * 2' *, LIN Xue 1, WU Yong-cun 1, CHEN Shu-ming 2(1. Food Science and Engineering Key Laboratory of Provincial Universities, Harbin University of Commerce , Harbin 150076； 2. College of animal science and technology , Shanxi Agricultural University,Taigu 030801)Abstract : Ferulic acid and its derivatives have good antioxidative effect and are very stable. Most of them come fromnatural plants and has a wide application in the fields of food, medicine and cosmetics. In this paper, the source , synthesis and structure and properties of ferulic acid and its derivatives were briefly introduced. Also, the research progress in the field of food additives (such as antioxidants, food flavors, and food crosslinker) were reviewed.Finally, the possible problems and expectation about the application were discussed.Key words : ferulic acid and its derivatives ； food additives ； antioxidants ； food flavors ； food crosslinker1引言阿魏酸及其衍生物性质稳定且抗氧化效果较 好，主要被应用于心脑血管疾病及减少白细胞等药品的基本原料中，近年来化妆品领域中在抗衰 老、美白等研究方面也陆续有产品问世。

目前在食品添加剂领域的应用主要处于小范围的研究,没有大规模的普及产品问世，对于主要的研究方向抗氧化剂、食品香料以及食品交联剂的研究也只是起步阶段，新品研究技术手段和产品开发能力等都不完善，所以如何将处于理论的研究成果 应用于实践中以及开发更多有生产价值的产品一1702019年第1期直是热点话题。

所以本综述主要介绍了阿魏酸及其衍生物的性质和合成方法，并简单阐述在食品添加剂领域的研究进展，为进一步的研究提供参考。

阿魏酸及其衍生物简介1阿魏酸性质及来源阿魏酸（ferulic acid,简称FA）,其化学名称是4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，分子式：C l0H l0O4,分子量：194.19,熔点：174C。

阿魏酸有两种结构分为顺式和反式，在研究中所用大多为反式阿魏酸。

顺式阿魏酸呈白色油状其结构如图1所示；反式阿魏酸呈白色至微黄色结晶状其结构如图2所示。

阿魏酸有较强的光敏性及较好的抗氧化性，易溶于极性溶剂且稳定性较好如乙醇、乙醍等，微溶或难溶于非极性溶剂如苯等⑴。

图1顺式阿魏酸Figure1cis ferulic acidHOHO0—CH3图2反式阿魏酸Figure2trans ferulic acid1856年⑵，奥地利科学家在研究伞形科植物的分离提取时首先发现阿魏酸，此后的研究发现阿魏酸普遍存在于植物中，是一种含量丰富的酚酸类化合物。

在植物细胞壁中，阿魏酸与多糖及七亍人$宀'术中国食品添加剂玄空护烹,China Food Additives木质素交联构成致密的细胞壁骨架。

近年来研究发现甜菜粕、谷壳、米糠、麦鉄等食品加工材料和农业生产废弃物中也含有一定量的阿魏酸131,这为阿魏酸食品级的研究利用及废弃物的开发利用提供了新的发展方向。

阿魏酸的性质稳定，毒性较低且随着人们对食品、生活用品安全性的极高关注使得阿魏酸的工业生产需求日益增高，对于阿魏酸的制备技术也要求高效，安全。

目前，对于阿魏酸的制备有三条途径：自然植物提取、生物合成、化学合成。

11自然植物提取从自然植物中获取阿魏酸的方法有组织培养、碱解法以及酶水解法三种常见的方法。

最初研究发现，使用含有阿魏酸的天然植物进行组织培养可以获取高含量的阿魏酸。

例如将甜菜和玉米的组织细胞进行悬浮培养，可以得到阿魏酸蔗糖酯和阿魏酸葡萄糖酯等⑷。

用筋骨草的组织细胞进行培养，也可以得到高含量的阿魏酸⑸。

此方法温和，而且产物多为游离态，但由于培养工艺复杂，且耗时较长，不利于工业上实现大规模生产。

植物细胞壁中含有以酯形式存在的阿魏酸，但是由于其与多糖及木质素交联致密，很难轻易获取，前期有研究在通氮的条件下使用0.5%的NaOH短时间碱解可获取大部分的阿魏酸叫一般可用来测定阿魏酸的含量。

目前工业上多使用高浓度的碱水解谷维素再酸化后制备阿魏酸，此法产量高，经济成本较低，但是碱液成分复杂且副产物较多，增大了后期分离提纯的难度，易造成环境污染，所以对追求安全、绿色且低廉的生产技术一直迫在眉睫。

近几年陆续有研究使用阿魏酸酯酶及其他辅助酶系“甸，利用酶的高特异性水解植物细胞壁释放结合的阿魏酸，工艺简单，条件温和且发酵底物多为农业加工废弃物，节约经济成本，对环境污染小，但是易受环境影响。

1.2生物合成生物合成法是利用微生物分泌的酶类化合物，将以酯类复合形式存在的阿魏酸释放出来成为游离态的一种绿色、安全的清洁方法。

最早研究发现使用丁子香酚肉桂酸酯，利用微生物水解171I2019年第1期I中国食品添加剂专论综述China Food Additives----得到阿魏酸⑼。

但是用于工业生产工艺尚不成熟。

1.3化学合成阿魏酸的化学合成方法有两种，一是Wittig一Hormer反应，二是Knoevenagel反应。

这两种反应都是以香兰素为反应物。

Wittig—Hormer有机反应是在强碱性的作用下使亚磷酸三乙酯乙酸盐和乙酰香兰素反应，然后用浓盐酸调节PH得到阿魏酸何。

但是由于反应过程中使用强碱，会造成产物不纯，并且污染环境。

Knoevenagel有机反应是将香兰素和丙二酸在以毗噪为溶剂的体系里发生缩合反应反，并加入少量的苯胺和哌噪作为催化剂生成阿魏酸。

最后得到的产物为顺式和反式两种阿魏酸的混合物，所以后期分离提纯的工作量较大(山。

此方法周期短，成本低，可持续生产，但在反应过程中丙二酸易分解，使用量增多，而且催化剂具有毒性，所以这种方法的实际应用受到很大限制。

2阿魏酸衍生物种类及合成方法阿魏酸性质稳定且抗氧化效果较好，但是由于其分子结构使其脂溶性和水溶性较差，在工业生产应用上不能更好的发挥价值，所以为了提高阿魏酸的实际应用价值，对于阿魏酸衍生物的研究开发也日益成为热点ll2-，31o在阿魏酸的分子结构中存在酚轻基，竣基，烯键和芳环四个活性基团，可以分别对其进行改性，生成相应的衍生物。

通过对阿魏酸活性基团的改性研究，目前能生成五类阿魏酸衍生物，分别是酰胺类衍生物、酯类衍生物、醯类衍生物、酮类衍生物、芳环取代基衍生物。

这些衍生物不仅能保持阿魏酸原有的抗氧化等特性，还具有一些阿魏酸本身不具备的特性冋。

阿魏酸分子结构中活性基团较多，可发生反应生成新的衍生物的种类也较多，但是目前研究最多的是阿魏酸酯类衍生物和酰胺类衍生物1151…2.1阿魏酸酯类衍生物及合成方法阿魏酸酯类衍生物是阿魏酸衍生物中合成种类最多、研究最广的化合物。

目前合成酯类衍生I17212019年第1期物的方法主要分为两类化学合成、生物催化。

具体包括：直接酯化法、N,N-二环己基碳二亚胺(DCC)与4—二甲胺基毗噪(DMAP)催化法、超声波与微波合成法、酰氯法、酯交换法、生物合成法及Knoevenagel缩合法闾。

不仅阿魏酸酯类衍生物，大多数阿魏酸衍生物都可以通过化学合成法和生物催化合成法生成。

化学合成法可合成大多数种类的阿魏酸衍生物，但是化学合成法有很多限制，如反应多在强碱或极性试剂的条件下进行、对产物的破坏性较大、造成的副产物多、环境污染严重、合成具有生理活性的天然活性成分的类似物较难等问题。

生物催化法是近年来新兴的广大生物学家和科学家都致力研究的一种清洁、高效的产衍生物的研究方法。

利用酶专一性催化可以有目标的合成有天然活性成分的阿魏酸衍生物，并且对环境的污染小，能耗少，但是需要结合高效的提取方法,所以限制了在工业实际生产上的应用，目前用酶催化合成阿魏酸衍生物的进展依旧停留在实验室的研究阶段。

李泉荟等问以Novozym435脂肪酶为催化剂，催化玉米淀粉和阿魏酸乙酯合成阿魏酸淀粉酯，在异辛烷为反应介质时产物最大取代度为0.031,阿魏酸基团质量分数为3.6%。

何粉霞1201等以丁酮为反应溶剂，采用脂肪酶催化的酶法来制备阿魏酸葡萄糖酯。