一种L-抗坏血酸辛酸酯及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种L-抗坏血酸辛酸酯及制备方法。L-抗坏血酸辛酸酯微溶于水，具有良好的油溶性、抗氧化性、乳化性及抑菌活性。其制备方法是以正辛酸和L-抗坏血酸为原料，在有机相体系中利用固定化脂肪酶催化酯化反应合成L-抗坏血酸辛酸酯，反应完成后将反应液经过滤、萃取、结晶或硅胶柱层析、真空干燥等工艺步骤得到L-抗坏血酸辛酸酯。本发明专利技术的制备方法以中链脂肪酸正辛酸为酰基供体，能在较短的反应时间内获得80~90%的转化率，分离纯化相对简单，产物纯度为95~98%、回收率为75~85%，均较高，且脂肪酶重复利用次数较多，在使用50~80次后酶活仍能保持原来的60~75%，从而降低了生产成本，有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种L-抗坏血酸辛酸酯及制备方法
本专利技术属于多功能天然抗氧化剂的生物催化、分离纯化
，具体涉及一种L-抗坏血酸辛酸酯及制备方法。
技术介绍
随着食品工业的高速发展，人民生活水平的不断提高，食品和食品添加剂的安全性越来越受到重视。油脂是人类七大营养素之一，是人体重要的热能来源，为人体提供必需脂肪酸及脂溶性成分，具有重要的生理功能，还可改善食品口感、提供食品风味及制作功能。油脂作为食品工业的重要原料之一，其品质直接影响到食品质量的好坏。然而油脂中的不饱和脂肪酸在加工、运输、贮藏过程中极易受到空气、光照、水分等因素的影响而酸败劣变。油脂酸败产生的醛、酮、酸等小分子物质有强烈的刺激气味，影响食用油脂的风味及色泽，其二级氧化产物和聚合物在人体及动物体内很难被吸收、代谢，积累于体内对肝脏造成损伤。同时，油脂酸败产物还会破坏膜、酶、蛋白质等，导致人体衰老、心血管疾病等的发生，甚至可能致癌，严重危及人体健康。因此，研究和开发延缓油脂氧化酸败的方法显得十分重要。目前，添加抗氧化剂是一种延缓油脂及含油食品酸败劣变的行之有效的方法，而且抗氧化剂对油脂中的氨基酸、维生素等比较容易氧化的营养成分具有保护作用。然而，用以延缓油脂及含油食品酸败劣变的化学合成类抗氧化剂，如没食子酸丙酯(PG)、丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)及叔丁基对苯二酚(TBHQ)等因可能具有毒性、致癌性而受到人们的质疑，越来越多的国家、组织开始严格限制甚至暂停使用化学合成类抗氧化剂。由于合成抗氧化剂的安全性受到质疑，高效、低毒的天然抗氧化剂受到越来越多的关注。L-抗坏血酸是一种便宜易得的天然抗氧化剂，应用非常广泛，然而由于其极强的亲水性，极大地限制了它在油脂等疏水体系中的应用。当L-抗坏血酸的第六位羟基上植入脂肪酸基团后，其脂溶性增加，成为一种兼具表面活性和抗氧化活性的具有较高油溶性的多功能天然抗氧化剂。其中，L-抗坏血酸棕榈酸酯（L-AP）已得到世界卫生组织等机构的认可，并被多国药典收载，作为食品添加剂广泛应用于食用油、含油食品及肉制品中。目前市售的L-抗坏血酸硬脂酸酯和棕榈酸酯产品通常是采用化学法合成的，由于化学法存在反应条件剧烈、副反应多、环境污染严重等缺陷，生物酶催化合成法作为一种选择性高、反应条件温和、产品下游操作简单的新型合成方法越来越受到人们的关注。关于酶法合成L-抗坏血酸脂肪酸酯的研究报道已有一些，但主要以长链脂肪酸尤其是棕榈酸和硬脂酸为酰基供体，而对L-抗坏血酸中链脂肪酸酯的研究鲜有报道。L-抗坏血酸长链脂肪酸酯较高的熔点使得其在油脂及脂溶性产品中的溶解度并不理想，温度较低时容易结晶析出，从而影响其抗氧化活性。
技术实现思路
本专利技术针对L-抗坏血酸长链脂肪酸酯油溶性较低、低温时容易结晶析出的问题，旨在提供一种L-抗坏血酸辛酸酯及其制备方法。本专利技术所述L-抗坏血酸辛酸酯的结构如下式所示：；L-抗坏血酸辛酸酯微溶于水，可溶于乙醇、乙酸乙酯，在植物油中的溶解度900~2000mg/kg；熔融温度62℃，结晶温度22℃；清除自由基的EC50值＜0.62mg/mL；HLB值11.5，临界胶束浓度1×10-4mol/L；对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度≤1.4g/L；添加量为0.02%时，食用油脂在40℃下的氧化诱导期延长至16~36d。制备L-抗坏血酸辛酸酯的具体操作步骤如下：（1）酶法合成L-抗坏血酸辛酸酯取L-抗坏血酸、正辛酸和Novozym435固定化脂肪酶加入到反应介质中，L-抗坏血酸的初始浓度为0.1~0.25mol/L，正辛酸与L-抗坏血酸的摩尔比为4:1~8:1，Novozym435固定化脂肪酶用量为L-抗坏血酸质量的15~20%；然后加入4Å分子筛，4Å分子筛的加入量为50~100mg/mL，密封体系，在55~60℃、振荡摇床转速100~150r/min条件下，反应8~12h，得到含L-抗坏血酸辛酸酯的反应液；（2）反应液中L-抗坏血酸辛酸酯的分离纯化将所述反应液抽滤除去分子筛、脂肪酶和未反应的L-抗坏血酸，所得的滤液经真空旋转蒸发除去溶剂，加入乙酸乙酯溶解，乙酸乙酯的加入量为2~6mL/g，用2~4倍乙酸乙酯体积的水洗涤，充分混匀，静置分层，取有机层真空旋转蒸发除去乙酸乙酯，得到含L-抗坏血酸辛酸酯的反应混合物；将所述反应混合物采用有机溶剂结晶法或硅胶柱层析法处理，得到L-抗坏血酸辛酸酯，所述L-抗坏血酸辛酸酯的纯度大于95.0%。步骤（1）所述反应介质为叔丁醇或叔戊醇或丙酮。步骤（2）所述有机溶剂结晶法的具体操作如下：将含L-抗坏血酸辛酸酯的反应混合物边搅拌边加入5~15℃的烷烃类有机溶剂，烷烃类有机溶剂的加入量为6~8mL/g，搅拌时间5~10min，结晶析出，抽滤得粗产物；加入有机溶剂，在35~50℃下搅拌溶解，有机溶剂的加入量为5~15mL/g，然后在5~25℃下边冷却边搅拌至结晶析出，抽滤，真空干燥即得L-抗坏血酸辛酸酯；所述烷烃类有机溶剂为正己烷或正庚烷或异辛烷或环己烷。所述有机溶剂为体积比1:2~1:4的二氯甲烷:正己烷的混合溶剂或体积比1:30~1:40的正丁醇:正己烷的混合溶剂或体积比1:3~1:4的氯仿:正己烷的混合溶剂。步骤（2）所述硅胶柱层析法的具体操作如下：将200~300目的20~30g硅胶浸泡于洗脱剂中，硅胶溶胀30min，湿法装柱（16×500mm），用洗脱剂平衡30min后上样，上样量2~4g，上样浓度0.4~0.6g/mL，吸附平衡，洗脱剂洗脱，流速为0.5~1.5mL/min，大约1个柱体积后开始收集，2~3个柱体积后停止收集，将收集液真空旋转蒸发，得到L-抗坏血酸辛酸酯；所述洗脱剂为体积比1:1的乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂。本专利技术制备得到的L-抗坏血酸辛酸酯为白色晶体，对其进行红外光谱、质谱、核磁共振测定得到谱图。由红外光谱图（图1）可以看出，产物分别在1733cm-1、1659cm-1处出现L-抗坏血酸的特征基团C=O、C=C的伸缩振动吸收峰；在2929cm-1处出现CH3的C-H伸缩振动吸收峰，在2854cm-1处出现CH2的C-H伸缩振动吸收峰，在1695cm-1处出现链上酯羰基C=O的伸缩振动吸收峰，在724cm-1处出现(CH2)n(n≥4)的吸收峰，而这四处振动在L-抗坏血酸的红外图谱上并未发现，说明产物中存在链状酯键和4个碳以上的烷基，因此可证明正辛酸和L-抗坏血酸发生了酯化反应。由质谱图（图2）可以看出，分子离子峰301.5为(M-1)峰，347.6为加甲酸峰(M-H+HCOOH)，625.8为二聚体加钠峰(2M-H+Na)，可知产物的分子量约为302，与L-抗坏血酸辛酸酯一致。由核磁共振图（图3~4）可知，13C(CD3OD)：δ(ppm)=175.824(C-1’=O)，173.412(C-1=O)，155.259(C-2’)，121.286(C-3’)，78.104(C-4’)，68.606(C-5’)，67.549(C-6’)，36.487(C-2)，34.198(C-6)，31.497、31.438(C-4~C-5)，27.478(C-3)，25.117(C-7)，17.014(C-8)；1H(600MHz，CD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种L‑抗坏血酸辛酸酯，其特征在于：L‑抗坏血酸辛酸酯的结构如下式所示：；L‑抗坏血酸辛酸酯微溶于水，可溶于乙醇、乙酸乙酯，在植物油中的溶解度900~2000mg/kg；熔融温度62℃，结晶温度22℃；清除自由基的EC50值＜0.62mg/mL；HLB值11.5，临界胶束浓度1×10‑4 mol/L；对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度≤1.4g/L；添加量为0.02%时，食用油脂在40℃下的氧化诱导期延长至16~36d。

【技术特征摘要】
1.制备L-抗坏血酸辛酸酯的方法，其特征在于：L-抗坏血酸辛酸酯的结构如下式所示：；L-抗坏血酸辛酸酯微溶于水，可溶于乙醇、乙酸乙酯，在植物油中的溶解度900~2000mg/kg；熔融温度62℃，结晶温度22℃；清除自由基的EC50值＜0.62mg/mL；HLB值11.5，临界胶束浓度1×10-4mol/L；对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度≤1.4g/L；添加量为0.02%时，食用油脂在40℃下的氧化诱导期延长至16~36d；制备L-抗坏血酸辛酸酯的具体操作步骤如下：（1）酶法合成L-抗坏血酸辛酸酯取L-抗坏血酸、正辛酸和Novozym435固定化脂肪酶加入到反应介质中，L-抗坏血酸的初始浓度为0.1~0.25mol/L，正辛酸与L-抗坏血酸的摩尔比为4:1~8:1，Novozym435固定化脂肪酶用量为L-抗坏血酸质量的15~20%；然后加入4Å分子筛，4Å分子筛的加入量为50~100mg/mL，密封体系，在55~60℃、振荡摇床转速100~150r/min条件下，反应8~12h，得到含L-抗坏血酸辛酸酯的反应液；（2）反应液中L-抗坏血酸辛酸酯的分离纯化将所述反应液抽滤除去分子筛、脂肪酶和未反应的L-抗坏血酸，所得的滤液经真空旋转蒸发除去溶剂，加入乙酸乙酯溶解，乙酸乙酯的加入量为2~6mL/g，用2~4倍乙酸乙酯体积的水洗涤，充分混匀，静置分层，取有机层真空旋转蒸发除去乙酸乙酯，得到含L-抗坏血酸辛酸酯的反应混合物；将所述反应混合物采用有机溶剂结晶法或硅胶柱层析法处理，得到L-抗坏血酸辛酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丽军，张淑青，姜绍通，操丽丽，莫玉稳，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34