（食品科学专业论文）厚朴酚、和厚朴酚衍生物的合成及其抗氧化活性研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 本文以厚朴为研究对象，采用超临界c o ：流体萃取技术从厚朴中分离得到大 量厚朴酚( 1 ) 、和厚朴酚( 2 ) ，条件为：萃取压力和温度分别为2 5 m p a 和4 0 ； 分离i 压力和温度为7 m p a 和4 0 ；分离i i 压力和温度为6 m p a 和4 0 ；c 0 2 流量为2 5 - 3 5 k g m ；萃取时间3 h 。研究表明该工艺路线简单可行，不仅大大提高 了萃取率，而且大大缩短了萃取时间。 以厚朴酚和甘油为反应物，在氢氧化钠的催化下，合成得到异厚朴酚( i s 锄a - 卯o 1 0 1 ) 。其反应条件为，厚朴酚：甘油：氢氧化钠= 1 ：1 5 ：1 5 ( 摩尔比) ，反应 温度1 9 0 ；反应时间为3 小时；以厚朴酚为反应物，以丙酮为溶剂，在无水碳 酸钾的催化下，采用w m i a m s o n 合成法合成烯丙基醚，然后依据c l a i s e n 重排反 应合成烯丙基异厚朴酚( a l l y l i s o m a g n o l 0 1 ) 。其反应条件为：第一步，异厚朴酚、 烯丙基溴、无水碳酸钾= 1 ：2 6 ：2 ( 摩尔比) ，反应温度为6 2 ，反应时间为6 小时；第二步，烯丙基醚在2 0 0 下反应6 小时，反应物经硅胶层析柱即得产品。 分别以厚朴酚、和厚朴酚为反应物，采用w i l l i 啪s o n 合成法合成烯丙基醚，然 后依据c l a i s e n 重排反应即可得到各自的烯丙基化合物烯丙基厚朴酚 ( a l l y h n a 印0 1 0 1 ) 和烯丙基和厚朴酚( a i l y l h o n o 虹0 1 ) 。通过理化性质和波谱分析 进行结构鉴定，这六种化合物分别是：厚朴酚( 1 ) 、和厚朴酚( 2 ) 、异厚朴酚( 3 ) 、 烯丙基异厚朴酚( 4 ) 、烯丙基厚朴酚( 5 ) 和烯丙基和厚朴酚( 6 ) 。 本文用氧化稳定性指数( 0 s i ) 测定仪、清除二苯基苦基苯肼自由基( d p p h ) 法和烘箱法对这六个化合物的抗氧化活性进行了初步研究，2 6 二叔丁基对甲基 苯酚( b h t ) 为参照。结果表明：厚朴酚、和厚朴酚的衍生物均具有较强的抗氧 化活性和自由及清除能力；在o s i 实验中，异厚朴酚及烯丙基异厚朴酚在质量 浓度为0 0 1 时即表现出较强的抗氧化活性，在质量浓度0 0 4 时，其抗氧化 活性远强于b h t ；在清除d p p h 自由基实验中，用e c 5 0 衡量物质清除自由基活 性的顺序为：b h t 烯丙基厚朴酚 和厚朴酚 烯丙基和厚朴酚 烯丙基异厚 朴酚 异厚朴酚 厚朴酚；在烘箱实验中，分别以大豆油和1 0 乳浊液为底物， 证明厚朴酚、和厚朴酚的衍生物同样具有较强的抗氧化活性。 关键词：厚朴；抗氧化活性；厚朴酚；烯丙基厚朴酚；和厚朴酚；烯丙基和厚朴 酚；异厚朴酚；烯丙基异厚朴酚： 上海大学硕士学位论文摘要 a b s t r a c t m 蜓皿o l o l ( 1 ) a n dl l o n o 虹o l ( 2 ) h a v eb c e ni s o l a t e df b m 埘a g 舯z 胁够c 加耐西b y m e a i l so fs f e c 0 2 趾ds i l i c ag e lc o l u i n nc h r o m 砒o g r a p h y t h eo p t i m 啪c o n d m o n w a sa sb e l o w ：n l en o wf a t eo f c 0 2 郴3 0 3 5k m ；t 1 1 ep r e 锄l r e 锄dt e 删t l l r e w e r e2 5m p a 卸d4 0 栅i n gc x 仃a c t i o n ，w h i l em e yw e r e8 0m p a ，a n d4 0 f o r3 h d 1 】r i n gr e s 0 1 m i o n 1 kr d a t e dd e r i v 蕊v e s ，5 ，s 一b i s p f o p e n y l b 讪e n y l 一2 ，2 d i o l ( 3 ) ，3 ， 3 b i s a l l y l i s o m a g n 0 1 0 l ( 4 ) ，3 ，3 - b i s a l l y l m 雄m o l o l ( 5 ) a n d3 ，5 - b i s a l l y l h o n o k i o l ( 6 ) ， s y n t h e s i z e di n 廿l e1 a b o r a i o r yb yt 1 1 ca l k a i i c 稚d y z c di s o m 耐z a d o n ，d - a l k y l a t i o na 1 1 d c l a i s e nr e a r r a n g e m e n t ，w e r ei d e n t i f i e db yu v ，m a s s ，1 h 锄d1 3 c n m rs p e c n a 卸d c o m p a r e dt od a t ao f r e f e r e n c e s f o rc o m p o 吼d ( 3 ) ， t h e o p t i i i m mt e c l l l l o l o g i c a lp a r a l n e t e r s w e r e ： g l y c e r o l p o t a s s i 啪h y d r o x i d e m a g n o l 0 1 = 1 5 1 5 1 ( m o lr a d o ) ，1 9 0 ，3 h f o rc o i n p o i l n d ( 4 k t l ：屺o p t i m 啪t e c l l n o l o g i c a lp 越m 1 咖so ft h ef i r s ts t e pw e r e ：a l l y lb r o m i d e k 2 c 0 3 唧o u d3 = 2 6 倒l ，6 0 ，矶a n d 2 0 0 ，6h f b r t l l es e c o n ds t e p f o rc 伽叩o i h l d ( 5 ) a n dc o m p o u n d ( 6 ) ，也eo p t i i n 呲t c c h i l o l o g i c a lp a r a m e t e r si ss i m i l a ra st l l e c o m p o u n d ( 4 ) t h e i rm m o x i d 锄ta c t i v j t i e sw e r ee 砌u a t e d b y0 s im 锄o da n ds c h a a le x p er i i i ：【e n t 趾dd p p h e h l i n a l i n ge x p e 曲圯n t t h er e s u n ss h o w e dt h a tm er e l a t e dd e r i v a t i v e s h a ds 们n ga n t i 仳i d 趾ta c t i v m e s ，a n da l s os h o w e ds 拄o n gf r e er a 西c a le l i m i n a t i n g a c t i 啊t i e sc o n l p a r e dw i t l l t h e i rm o t h e rc o m p o u n dm a g n o l o la n dh o n o k i 0 1 k e y w o r d s ? 膨娼阳j 缸够曲耐妇， a 1 1 t i o x i d a n t a c t i v 鲰m a 印o l o l ，h o n o k i o l ， i s o m a g n o l o l ，a l l y l i s o m a g n o l o l ，a l l y l m a g n o l o l ，a l l y l h o n o h 0 1 2 上海大学硕士学位论文第一章前言 第一章前言 1 1 引言 近年来随着研究的发展，食品氧化变质和人体诸种疾病的关系越来越引起人 们的重视，抗氧化剂已成为食品、医药和日化行业不可缺少的物质【1 】。目前人们 研究的抗氧化剂种类非常繁多，然而在很多研究中往往只限于中草药、香辛料等 天然物质的提取物，这使得天然抗氧化剂的推广应用受到很大限制。虽然天然抗 氧化剂在实际应用中并不一定要求是单体，但在研究中应尽量分离并收集一系列 单体化合物，研究其抗氧化机制、化学结构与抗氧化活性及稳定性关系，并以此 为指导合成低毒、高效的新型抗氧化剂【2 】。 1 2 油脂的氧化 1 2 1 油脂的作用 油脂是人类膳食中的主要营养成分之一，可分为动物脂肪和植物油两大类。 其供给食用有两种形式，一种是从植物和动物中分离出来的“可见油脂”，如奶 油、猪油、豆油等；另一种是作为基本食品，如乳、干酪和肉的成分嘲。油脂不 仅是很好的热量来源( 每克油脂产生热量9 5 千卡，比碳水化合物和蛋白质高出 一倍) ，而且含有人体需要的必需脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等1 4 】； 并可作为脂溶性物质如维生素a 、d 、e 和k 等的载体，促进它们的消化与吸收 5 】；同时能赋予食品良好的口感和风味。 l2 。2 油脂的氧化 油脂和含油食品在生产、加工、运输、储存及使用过程中，会发生变化而逐 渐变质。油脂的酸败主要是由水解和氧化造成的。水解一般受脂肪酶催化而使油 脂水解为甘油、单双甘油酯和游离脂肪酸，可通过加热、精炼，以破坏或消除脂 肪酶而达到保护作用【6 】。常见油脂氧化的类型包括自动氧化、光与辐射氧化和酶 促氧化，其中最重要、最基本的氧化反应类型就是油脂的自动氧化。自动氧化， 是化合物和空气中的氧在室温下，未经任何直接光照，未加任何催化剂等条件下 的完全自发的氧化反应，随反应进行，其中间状态及初级产物又能加速其反应速 度，故又称自动催化氧化【7 1 。脂类的自动氧化反应具有极其普遍的意义，它是食 用油脂和油基食品品质劣变最主要的原因，给粮油食品造成的品质、营养价值、 安全性和生理影响等方面的损害远非其它因素所及【8 1 。因此国内外对其机理进行 上海大学硕士学位论文 第一章前言 了深入而广泛的研究。 油脂的自动氧化p 1 0 1 是不饱和脂肪酸与氧之间发生的典型的自由基连锁反 应，通过电子旋转共振光谱仪( e s r ) 可以直接测出自动氧化过程中自由基的存在。 氧化反应起始阶段速度较慢，然后呈几何倍数增长，迅速完成反应全过程闭。 研究表明，油脂的自动氧化反应分两个阶段。第一阶段属连锁反应机理，对 此可表述如下【1 2 】： ( 1 ) 链引发 不饱和脂肪酸的旺亚甲基上的氢原子在热、光和其它催化剂( 叶绿素、血红 素、微量金属、酶) 等的激活下，发生均裂而形成游离基。而且在氢过氧化物存 在时，其分子中的氢也会发生均裂而形成游离基，这就是链引发步骤。若将不饱 和脂肪酸用r h 表示，氢过氧化物用i o h 表示，则为： r h 巡r r o o h 垒型r o + r o o + o h 。 ( 2 ) 链增长 空气中的氧与游离基结合形成过氧化游离基，这种游离基与从其它脂肪酸中 产生的氢结合，形成氢过氧化物。另外，给出氢的脂肪酸分子生成新的游离基， 反复进行同一反应，形成氢过氧化物。通过反复进行连锁反应，使不饱和脂肪酸 不断变成氢过氧化物： r + 0 2 - r o o r o o + r h - r 0 0 h + r ( 3 ) 链终止 随着氢过氧化物的蓄积，原始的不饱和酸减少，游离基之间互相结合生成稳 定的化合物，连锁反应即告终止： r + r - r - r r o o + r 0 0 r o o r + 0 2 r + r o o r o o r 油脂氧化的一次生成物的稳定性因脂肪酸种类的不同而异，特别是不稳定的 氢过氧化物，在其产生的同时即发生变化，进一步分解和聚合反应在进行，形成 低分子产物如醛、酮、酸、醇和高分子化合物，这是自动氧化的第二阶段。在上 4 上海大学硕士学位论文第一章前言 述二次氧化生成物中，醛、酮等低分子化合物具有强烈的气味，这是油脂风味劣 化的主要原因，羧酸类化合物也是构成酸败的主要成分之一【1 3 】。 1 2 3 油脂氧化的危害： 油脂酸败时，油脂的某些特定常数和指标发生变化，如碘值降低，熔点、乙 酰值、皂化值、折光系数及酸价均增加。、由于酸败，在油脂中积聚了各种脂肪的 变化产物，如过氧化物、低分子脂肪酸、醇酸、醛、酮、酐、丙酮、醇。这些物 质大部分均有强烈而不愉快的气味和滋味，不仅使油脂的使用价值降低，而且食 后对人体有害，主要表现在 1 4 】： 油脂酸败后随着高级脂肪酸自身氧化，机体所需的亚油酸和亚麻酸等必需脂肪 酸被破坏，长期食用这类油脂可引起中毒现象。油脂酸败时，油脂中脂溶性维生 素a 、e 、d 被氧化，失去生理作用。长期食用酸败油脂可引起核黄素缺乏症， 原因是分解或氧化产物对肠菌丛的作用，使机体对核黄素的吸收和利用率下降， 同时氧化产物增强机体对核黄素的代谢及消耗。 食入的酸败油脂对体内的几种酶系统有破坏作用。据体外组织培养实验，酸败 过程的氧化产物对体内重要酶系统如琥珀酸氧化酶和细胞色素氧化酶等有破坏 作用，影响机体生物氧化供能。 长期食用酸败油脂，机体可出现体重减轻和发育障碍现象。有人用大白鼠作饲 喂实验，当大白鼠摄入含过氧化物多的油脂时，很易患肠炎和腹泻，并可使肝、 心、肾肿大以至脂肪肝等病变。 油脂高温加热后，不饱和脂肪酸聚合后生成的大分子化合物对身体有毒，如 三聚体不易被吸收，二聚体虽可被吸收一部分，但毒性较强，可使动物生长停止， 肝脏肿大，生育功能和肝功能发生障碍，甚至怀疑有致癌作用，因此有人用高温 加热的油脂饲喂大白鼠数月后，大白鼠普遍出现胃溃疡和乳头状瘤，也有出现肝 瘤、肺腺瘤、肉瘤和乳腺瘤的现象1 4 1 。 1 2 4 影响油脂氧化因素： 影响油脂氧化稳定性的因素有油脂的内部因素和外部因素。内部因素主要指 油脂的脂肪酸组成，外部因素主要指油脂的贮藏环境。 1 2 4 。1 油脂的化学组成 1 ) 脂肪酸组成 上海大学硕士学位论文第一章前言 油脂中的脂肪酸分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。常见 的饱和脂肪酸有：软脂酸，硬脂酸，花生酸等；单不饱和脂肪酸有：油酸等；多 不饱和脂肪酸有：亚油酸，亚麻酸和花生四烯酸等。 一般的饱和脂肪酸是最稳定的，动物油如猪油中含有大量的软脂酸与硬脂 酸，稳定性较高。油脂的氧化变质是从不饱和脂肪酸的氧化开始的，多不饱和脂 肪酸的不稳定性大于单不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸自动氧化反应一般存在如下 规律： 脂肪酸不饱和程度越大，越易被氧化。两个双键之间含有一个c h 2 ( 活性 亚甲基) 者比双键相距较远的易被氧化，如亚油酸( 两个双键位置为9 ，1 0 位) ， 比异亚油酸( 两个双键位置为9 ，1 5 位) 氧化速度要快。顺式酸比反式酸易被氧 化，如油酸( 顺一十八碳一9 一烯酸) 和反油酸( 反一十八碳一9 一烯酸) 的氧化诱导期前者 比后者快1 0 4 倍。亚油酸( 为顺一9 ，顺一1 2 ) 比反一9 ，反一1 2 一十八碳二烯酸易氧化。 这是由于自动氧化的几何异构效应所致。有共轭双健的化合物易被氧化，游离 脂肪酸比甘油酯易被氧化【1 5 】。 2 ) 内源性抗氧化剂 油脂中本身含有一定量的抗氧化剂，成为内源性抗氧化剂。内源性抗氧化剂 的种类与含量随植物油的不同而不同。大多数植物油脂中含有不同程度的生育 酚：大豆油8 7 2 8 0 m g 1 0 0 9 ，葵花籽油5 l 7 4 m g 1 0 0 9 ，小麦胚芽油1 8 0 5 2 0 m g 1 0 0 9 ，它们对油脂本身起到一定的抗氧化作用。油脂中的磷脂被认为是 抗氧化剂的增效剂，它能增强或延长生育酚等抗氧化剂的作用效果。磷脂与金属 离子的络合能力也使磷脂具有抗氧化性，但磷脂在植物油中的抗氧化作用容易被 人们忽叫1 2 1 。 1 2 4 2 环境条件 1 ) 温度 温度是影响油脂氧化稳定性的重要因素。一般的化学反应温度上升1 0 其 反应速度便会增加一倍，油脂也不例外。高级食用油在2 0 6 0 范围内，温度 增加1 5 ，氧化速度就提高两倍。 2 ) 光照与色素 光氧化是油脂氧化作用的组成部分，任何一种光线都可能触发光氧化作用， 6 上海大学硕士学位论文 第一章前言 油脂中的色素会强烈吸收邻近的可见光或紫外光，发生光氧化作用。光氧化作用 有两种途径：一是核黄素光敏化产生与自动氧化类似的氢过氧化物：二是同赤藓 红光敏化，然后起核黄素作用的分子氧与这种吸光的光敏化剂作用，产生与自动 氧化作用完全不同结构的氢过氧化物f 1 2 】。 3 ) 金属离子 在有可变价金属离子( 尤其是铜和铁存在时) ，因其具有合适的氧化还原电 位，因此是一种很好的助氧化剂。油脂中的金属离子可来自加工设备以及各种酶 中的铜、铁、锌和肌红蛋白中的铁等因水解或降解而释出【1 5 】。油脂中即使仅含 有0 0 1 p p m 的铜，o 1 p p m 的铁也会促进氧化。油脂精制后，这些金属离子的含 量将大大减少。但煎炸后的油脂，其铁、铜等金属含量将大量增加，故不易保存 d 6 】。 4 ) 氧的有效量。氧是氧化的供体。其有效含量越高，越易促进氧化1 7 】。 1 2 5 控制油脂氧化的方法【1 8 】：( 1 ) 加入抗氧化剂。( 2 ) 将油脂与空气隔离，并将油 中的氧完全排除。( 3 ) 在低温下( 如一2 0 以下) 避光保存油脂。因为氧气无处不 在，很难做到在完全缺氧的情况下保存油脂，即使做到也非常昂贵，难于推广应 用。当然深度冷冻下油脂的避光保存不难实现，能大大降低其自动氧化速度，但 也不经济，且在应用中也有诸多不便。而加入抗氧化剂是一个行之有效且经济方 便的方法。 1 3 抗氧化剂 根据美国食品药物管理局( f i ) a ) 的定义，所谓抗氧化剂是指“作为延滞因 氧化所引起的劣变、酸败或变色的物质”。抗氧化剂在食品中的功能是要防止腐 败、毒性物质的产生，营养成分的损失与外表色泽的改变，以及防止由动物脂肪、 蔬菜植物等油脂氧化产生令人不愉快的化合物1 9 1 。 作为食用油脂或脂肪食品的抗氧化剂，对人体应满足以下条件：( 1 ) 对人 体无毒性。( 2 ) 抗氧化效率足够高，加入微量的抗氧化剂能及大的阻止自动氧 化。( 3 ) 不太昂贵。( 4 ) 在油脂中有一定的溶解度。( 5 ) 无色、无臭、无味。 ( 6 ) 煎炸、烤制食品中的抗氧化剂，在高温下( 1 7 0 1 9 0 ) 不易挥发，有良 好的热稳定性口8 】。 1 i3 1 抗氧化剂的分类【18 ： 上海大学硕士学位论文第一章前言 抗氧化剂的分类，目前还无统一的方法，不过，以下几种方法被认为是较合 理的。 ( 1 ) 根据其来源，可分为天然抗氧化弁u 和合成抗氧化剂。前者存在于自然界中， 后者不存在于自然界，只能由化学方法合成。 ( 2 ) 根据其抗氧化机制，则可分为：、 a 、主抗氧化剂它们能终断或阻止自由基的链锁反应。因为它们的作用机制 是捕捉活泼自由基，故又可称为自由基的捕捉剂。主抗氧化剂可再分为两种，一 种是熟知的酚类，它们是向活泼的自由基提供氢原子，而本身则形成相对稳定的 自由基。另种则是类胡萝h 素类和醌类，它们能直接和活泼的自由基结合，形 成一种新的、更为稳定的自由基。 b 、次抗氧化剂，又称为助抗氧化剂或增效剂，因为它们必须在金属和主抗氧 化剂存在下，才具有抗氧化活性，这种抗氧化剂可通过以下几种方式发挥作用： a 、还原油中的过氧化物，从而阻止它们产生自由基来诱发自动氧化反应。 维生素c ，氨基酸，硫醇属于此类。 b 、能鳌合金属离子而阻止金属催化脂类的氧化，如柠檬酸。 c 、再生抗氧化剂，如维生素c 和脑磷脂。 ( 3 ) 根据其结构，抗氧化剂又可分为酚类、醌类、芳胺类，多不饱和碳氢类， 有机酸类，硫醇类，以及多极性基团类。 ( 4 ) 根据溶解性例，抗氧化剂可分为油溶性抗氧化剂和水溶性抗氧化剂。油溶 性的抗氧化剂有叔丁基一4 一羟基茴香醚( b h a ) 、2 ，6 一二叔丁基对苯甲酚( b h t ) 、 叔丁基对苯二酚( t b h 0 ) 等。水溶性的抗氧化剂有异抗坏血酸及其盐、植酸、 茶多酚等 1 3 2 抗氧化剂活性研究方法 1 3 2 1 影响抗氧化活性测定的因素【2 1 抗氧化剂的抗氧化活性测定的根本标准和目的就是最高限度地、客观地反映所 测的抗氧化剂的抗氧化活性。影响测定活性的因素主要有：底物或基质体系的选 择；氧化反应的引发及加速方式；终点的指示。 1 ) 底物或基质体系的选择 底物或基质体系的选定对抗氧化剂抗氧化活性的测定是很关键的因素。底物 上海大学硕士学位论文第一章前言 是植物油还是动物油脂，是单相油还是乳浊液，是一般油脂还是作煎炸油脂或焙 烤油脂，底物中是否含有变价金属离子和光敏剂，这些因素均对抗氧化活性的测 定有很大影响。抗氧化剂可能在这个体系中起保护作用，而在另一体系中却不起 保护作用，甚至起破坏作用。如抗坏血酸盐能够抑制香烟烟雾引起的血浆脂肪过 氧化过程【2 2 1 ，但不能抑制香烟烟雾对血浆蛋白的损害口3 】；b 一胡萝j 、素只有在氧 分压较低时表现抗氧化活性，氧分压较高时则促进氧化【2 4 。 2 ) 氧化反应的引发及加速方式 在常温下，以猪油为底物测定抗氧化剂的抗氧化活性，最少也要1 5 2 年才 能得到最后的结果，这在大多数研究工作中是不现实的。在这种情况下研究人员 可根据实际情况采用不同的加速氧化方法。 烘箱加温法是最简单的加速方法，其最大优点是设备简单，和实际情况比较 接近，但耗时长、操作复杂、消耗大量的溶剂和试剂。活性氧加速法( a c t i v eo x y g e n m e t b o d ，或a o m ) ，是在加温的基础上向试样里鼓热空气，以达到加速的目的。 由a o m 派生出来的方法有r a n c i i i l a t 法和o s i ( o x i d a t i v es t a b i l 畸i i l s m l i l l e m ) 法，加速方法与活性氧化法一样，只是指示方法由测过氧化值改成了测电导，因 而不但快速，而且全自动。 利用自由基诱发剂来加速反应是近年来常用的手段，通常使用的诱发剂包括 有机分子，变价金属离子等。 3 ) 氧化反应的终点指示 恰当的终点指示方法对于客观评价抗氧化活性是非常关键的。最常见的方法 有碘量法、分光光度法、化学荧光法，还有增重法、电导法及感官评价法等。 1 3 2 2 常用的抗氧化活性的测定方法【2 5 】 目前常用的方法主要基于两类：通过测定样品抑制脂类物质氧化的能力 来评定被测物的抗氧化能力；用样品对人工生成的自由基的清除能力来反映待 测物的抗氧化活性。 1 抗脂类物质过氧化法 脂类的氧化是造成食品质量下降最主要的化学因素之一。尤其是富含不饱和 脂肪酸的食品，很容易氧化生成过氧化脂类，再经过分解、聚合等反应产生腐败直 至出现毒性。另一方面，在生物体内，癌症的发生以及老化也都与体内脂肪的氧化 上海大学硕士学位论文第一章前言 有关。因此，脂类常作为被氧化的底物用来测定样品的抗氧化活性：食用油脂或 富含油脂的食物作为被氧化的底物；亚油酸及甲基亚油酸作为被氧化基质；低密 度脂蛋白( l d l ) 和极低密度脂蛋白( h l d l ) 作被氧化的底物。常用方法有以下几 种： 1 ) 测定过氧化物 油脂氧化过程中的第一个主要产物就是过氧化物，过氧化物中的氧具有较强 的氧化能力，利用这一性质可以检测其形成的量。常用测定方法有如下几种： 碘量法早在1 9 3 2 年，w h e e l e r 的碘量法已用于油脂中过氧化物的测定，随后 又进行了改进。该法的原理是油脂中的过氧化物与碘化钾作用产生碘i ：，再用标 定的硫代硫酸钠滴定之，这样可以通过测定碘的含量间接求出过氧化物的含量。 p o v 是1 0 0 9 油脂中过氧化物氧化碘化钾所析出碘的克数。它是油脂氧化的早期 指标，并以过氧化物值达到1 0 0 毫克当量千克为油品氧化的诱导期终点滴定法 取样量大，灵敏度低，不适于微量过氧化物的测定。 为了克服初期氧化阶段测定用量及碘滴定其终点判断困难等缺点，后又提出 多种改进的微量测定方法，其中f i e d r e r 使用一个铂电极在标准电位下滴定还原 释放的碘电位差滴定法有较高的灵敏度，对测量油脂初期氧化是很方便的。 除碘量法外，还有硫氰酸铁法、活性氧加速法( a o m ) 、高效液相色谱法( h p l c ) 。 2 ) 测定过氧化物分解产物 油脂的一级产物过氧化物是极不稳定的，进一步分解、聚合而生成一系列氧 化产物( 醛类、酮类、酸类等) ，对这些分解产物的检测被认为是能有效的反映油 脂的氧化水平。具体测定方法有硫代巴比妥酸反应物测定和总羰基化合物测定 法。 硫代巴比妥酸反应物( t b a r s ) 测定法 不饱和脂肪酸自动氧化过程中的产物( m d a ) 在低p h 值和高温下，能与硫代 巴比妥酸( t b a ) 形成一种粉红色的生色团，在5 2 2 波长处有强吸收，吸收值即为 t b a 值。丙二醛称为硫代巴比妥酸反应物( t b a r s ) ，t b a 与其含量成化学计量 关系，由于抗氧化剂能抑制；a r s 的形成，故其抑制率可用来衡量抗氧化剂对 制止过氧化的抑制作用。 3 ) 测定挥发性反应物 上海大学硕士学位论文第一章前言 挥发物研究法：即v o l a t i l e sm e m o d 。测定原理是用加速氧化的方法使油脂 样品氧化，然后测定其挥发物含量的变化，来评价油脂的氧化稳定性这种方法 具有较高的灵敏度和较短的分析时间。具体测定方法有气液色谱法、r a n c i m a t 法及0 s i 法。 油脂氧化稳定性指数( o s i ) 法 油脂氧化稳定性指数( o x i d a t i v es t 曲i l 时i n d e x ，o s i ) 法是近年来在测定油脂 氧化稳定性的经典方法活性氧测定法( a o m ) 基础上发展起来的一种新的测试 方法【2 6 1 。美国油脂化学家协会将o s i 法列为油脂氧化稳定性测试的标准方法 ( a o c sc d1 2 b ) 2 7 1 。o s i 法是将定量的待测油样置于固定温度下，向油样中通入 一定流量的空气，使其发生氧化作用。当油脂自动氧化时除产生醛、酮、烃等成 分外，还产生短链挥发性脂肪酸，如甲、乙、丙、丁、戊、己酸等。当这些挥发 性酸导入吸收管时，会使管中的水的电导增加，并通过计算机记录。在油脂氧化 诱导期内，氧化反应速度较低，因而电导值变化也很小；而在氧化的传播期内， 电导值则急剧升高。由电导变化曲线即可求出氧化诱导期。这种方法的优点是简 单方便，可同时测定多个样品，并能实现自动化操作。应用此原理来测量不同抗 氧化剂对油脂的抗氧化效果，或者用来筛选抗氧化剂，省时省力，准确方便，已 得到较多的应用。例如翁新楚等用o s l 法对7 0 0 多种中草药和香辛料的抗氧化 性进行了筛选测定：还有报道用0 s i 方法测定大蒜油口8 1 、紫草捌等抗氧化成分 的活性。因为o s i 方法操作简单、快速，成为常用的一种测定抗氧化活性的方 法 4 ) 其它方法除上述方法外，还有化学荧光法、感官平价法、共轭双健法、测定 重量变化法等 3 m 3 ”。 2 测定抗氧化剂清除自由基能力的方法雎5 】 1 9 5 6 年，h e m a r 首次提出了自由基代谢理论。自由基是指一类可以独立存在 的含有未配对电子的物质，包括分子、原子、原子团或离子。主要包括超氧阴离 子( 0 2 - - ) 、过氧化氢、羟自由基( 0 h ) 、单线态氧1 0 2 等，这些不成对的电子使 自由基具有不稳定性和高反应性。在正常情况下，机体内氧自由基的产生与清除 保持平衡，但在某些病理情况下，导致自由基的大量产生并呈现对生物体的强大 破坏作用。 上海大学硕士学位论文第一章前言 水果和蔬菜中的一些酚类化合物，包括简单酚，酚酸，羟基肉桂酸衍生物与类 黄酮成了人们研究的热点。因为他们都有共轭环结构并带有羟基，可清除生物体 内的自由基。测定方法主要有羟自由基( o h - ) 清除法、超氧阴离子自由基( 0 2 ) 清 除法、d m p d ( 氮，氮一二甲基一对苯二胺，二氯化氢) 自由基清除法、d p p h 自 由基清除法、氧自由基清除能力法( o r a c 法) 、总自由基清除法( p 法) 。 d p p h 自由基清除法2 ，2 一二苯代苦味肼基( d p p h ) 自由基是一种合成的有机 自由基，常用来研究酚类抗氧化剂的构效关系。此法是依据d p p h 在5 1 7 n m 处 有一强吸收和其乙醇溶液呈紫色的特性，在有自由基清除剂时，由于与其单电子 配对而使其吸收消失，其褪色程度与其接受的电子数成定量关系，因而可用分光 法进行定量分析陋3 2 。3 4 】。m a r i a 3 5 1 等用d p p h 法测石榴汁、维生素c 、和葡萄 酒的总的抗氧化能力，将清除d p p h - 5 0 所需用量定义为e c 5 0 ，用来作为抗氧化 能力的指标。许申鸿、杭瑚【3 6 】用d p p h 自由基清除法测定了多种植物( 马齿苋， 扁蓄，车前等) 的清除自由基的能力。在测定样品对d p p h 的清除能力时，可通过 计算e c 5 0 ，te c 5 0 ( 清除d d p h - 5 0 所需用量时所用的时间) 和a e ( 清除效率) 等参数来反映抗氧化剂清除自由基反应的动力学行为【3 7 j 。a m t o n i oj e 等利用洋 蓟的提取物体外清除d p p h 的能力来评价洋蓟的抗氧化活性，能力大小用i r o l o x 当量来表示【3 8 】。目前，半数清除浓度( e c 5 0 ) 被普遍采用作为评价抗氧化剂清除 d p p h 自由基能力强弱的指标【3 9 。4 ”。 测定抗氧化活性的方法很多，但每种方法既有优点，也有缺点。比如某种方 法可能很简便，但可靠度不高，另一种方法可能灵敏度高，但较昂贵、费时。翁 新楚1 2 1 】等认为要用一种测定方法准确地反映某种物质作为不同用途的抗氧化剂 的抗氧化活性是不可能的，例如，0 【生育酚、b h t 、t b h q 这三种抗氧化剂在油 脂中是t 已 h q 的抗氧化活性最强；在乳浊液中，t 蹦q 的抗氧化活性则交得最 弱了，b h t 的抗氧化活性最强；而在高温煎炸条件下或在人体中慢- 生育酚的抗 氧化活性最强。因此，在实际应用中，应根据测量体系和实验条件的不同，选用 合适的测定方法。最好结合两种( 甚至两种以上) 方法，以互补优劣，较为真实、 可靠地反映抗氧化剂的抗氧化活性强弱1 4 2 j 。 l - 3 3 抗氧化剂的应用 近年来随着研究的发展，食品氧化变质和人体诸种疾病的关系越来越引起人 上海大学硕士学位论文 第一章前言 们的重视，抗氧化剂已成为食品、医药和日化行业不可缺少的物质【n 。 ( 1 ) 食品添加剂。 化学合成抗氧化剂价格低廉，一直为食品工业普遍使用。截止1 9 9 9 年我国 批准使用的食品抗氧化剂有1 4 种，其中就有1 1 种仍是合成产品。但随着人们生 活水平的提高，对天然产品日渐推崇，植物抗氧化剂正在逐渐受到重视。寻找天 然、高效、低毒的抗氧化剂已成为一种必然趋势。 ( 2 ) 医药与保健。 现代疾病对人类的威胁正在改变着疾病谱，要求医疗模式由单纯的疾病治疗 向预防、保健、治疗和康复相结合等模式转变，各种替代医学和传统医学将发挥 越来越大的作用。抗氧化剂所具有的强大清除自由基的能力正是它具有防病保健 功效的基础。同时，天然抗氧化剂具有很好的生物利用度，易与胶原蛋白结合， 稳定细胞膜以及抗酶活性( 组胺脱羧酶) ，这些特点与其抗氧化能力协作，使抗氧 化剂成为一种基于清晰的理论基础和严格的实验结果之上的保健功能食品。抗氧 化剂有助于预防6 0 多种与自由基有关的疾病，包括癌症、心脏病、过早衰老和 关节炎等f 4 3 】。 ( 3 ) 化妆品。 自由基是使皮肤衰老的重要因素，抗氧化剂可阻断弹性蛋白酶和胶原蛋白酶 的产生，使皮肤保持光滑且富有弹性。另外，植物多酚在紫外光区( 2 0 0 3 0 0n m ) 有很强吸收，具有“紫外线过滤器”的功能。通过几种多酚的复配，利用其在紫 外光区最大吸收峰的差异，可起到防晒的作用，减少因日晒引起的皮肤黑色素的 形成，起到保护皮肤的作用。谨慎地使用一些经过严格科学实验证明的自由基清 除剂，可维持皮肤中自由基的平衡，延缓皮肤的衰老。 1 3 4 抗氧化剂研究的几个方向 多年来，人们在抗氧化剂领域已作了大量工作，在应用与理沧上都取得了很 大进展，但仍有许多有待解决的问题。目前人们主要工作集中在以下几个方面： ( 1 ) 天然抗氧化剂的研究开发 天然抗氧化剂的开发研究中，下列几方面依然有待深入研究：( 1 ) 天然抗 氧化剂的条件及其影响因素，如何建立真正衡量抗氧化剂活性的测评方法。佗1 天然抗氧化物在食品中的作用，进入生物体内本身及其代谢产物的生理功能。( 3 ) 上海大学硕士学位论文 第一章前言 天然抗氧化剂在生物体内的毒性或生理活性。( 4 ) 无毒、价廉、显效的天然抗氧 化物的资源筛选，有效成分提取、分离技术、结构鉴定及构效关系研究。( 5 ) 如 何运用生物技术、食品高新技朱从不同层次、不同途径调控实现已知天然抗氧化 物的工业化生产等。 ( 2 ) 抗氧化协同机理与多组分抗氧化剂 几种抗氧化剂配合使用有抗氧化剂增效作用。例如，v c 棕榈酸酯与卅v e 的 协同效果大于与b h t ，b h a 的作用。尤其是当v c 棕榈酸酯浓度增加时，其抗 氧化活性有更大提高；当温度提高时，其抗氧化作用更强。另据报道，茶多酚与 v e 、v c 、卵磷脂共同使用会增强抗氧化作用。v e 与硒( s e ) 配合使用抗氧化、抗衰 老作用增强。 在考虑抗氧化剂复合增效作用时，要注意抗氧化剂之间及抗氧化剂与抗氧化 剂协助剂之间的配比、抗氧化剂总量的计算等，保证使用安全和高效性嗍。 研究发现植物提取物的抗氧化活性往往大于单体成分，这些组分通过构成氧 化还原循环系统或不同作用机理互补等途径形成协同作用，因此有必要在总结黄 酮、单宁、花青素等多酚类抗氧化剂作用机理的基础上，加强对多糖、蛋白质和 多肽等的抗氧化机理的研究，将抗氧化剂作用机理的研究与多组分相互作用的研 究结合起来，研制高效、安全的复合型抗氧化剂。 ( 3 ) 抗氧化构效关系与分子设计 对抗氧化剂的构效关系和作用机理的研究主要是为合成、提取、复配、筛选 性能更优良的食品抗氧化剂提供一定的理论支持。研究者采取模型化合物化学改 性和量子化学计算等方法，通过比较分子结构不同的酚类化合物的抗氧化活性， 较好地阐明了天然多酚类化合物的构效关系。 量子化学计算方法可以对抗氧化剂的活性进行预测，且有可能在理论上构造 出新的活性更高的抗氧化剂，进而加速抗氧化剂的合成和筛选，但由于抗氧化机 理复杂且不甚明确，量子化学计算的有效性往往并不高，因此，理论研究只能对 筛选抗氧化剂工作起辅助作用，不能取代实验工作。另外，根据量子化学理论设 计的化合物也需解决合成问题，并最终采用活性评价方法验证l l j 。 ( 4 ) 人工合成高效低毒的抗氧化剂【4 5 】 天然抗氧化剂是国内外食品抗氧化剂的发展趋向，但人工合成的抗氧化剂也 1 4 上海大学硕士学位论文第一章前言 有高效低毒的，而且人工合成有利于大规模工业化生产和应用。倒如，我国批准 使用的硫代二丙酸二月桂酯( d u 、p ) 能有效地控制油脂氧化过程的过氧化值，其 抗氧化活性优于b h a 、b h t 、p g 、v c 等，与合成v c 衍生物、合成生育酚相比 具有更高的安全性，与茶多酚安全性相同但便宜得多。 1 3 15 天然抗氧化剂的筛选与合成 谷物和食用油脂是较早用作天然抗氧化剂科学研究对象。2 0 世纪三、四十 年代，m u s h e r 和e v e n s 等分别发现了谷物中的抗氧化成分和植物油中生育酚及 其抗氧化作用。此后，人们又从植物油中提取出其它抗氧化成分：芝麻酚、棉酚、 胡萝h 素、磷脂、甾醇等【4 日。 近几十年，作为天然植物抗氧化剂的重要来源，香辛料植物的抗氧化性得到了 广泛关注和研究，其主要抗氧化成分为酚类及其衍生物。这类植物主要有迷迭香、 鼠尾草、百里香、牛至草、丁香、薄荷、胡椒、生姜、芝麻、大蒜等等闻。 许多学者认为某些中草药疗效与其抗氧化作用密切相关，中草药是继香辛料 之后另一个很有潜力的天然抗氧化剂资源1 9 8 4 年，王以群等人经在一些传统中 草药的抗氧化筛选后首次报道了丹参的良好抗氧化效能，此即引起了国内外同行 的注意和进一步研究。近年来，我国科学家在此方面的研究、开发、应用格外活 跃，成绩斐然。同时，美国、日本、韩国和我国台湾省、香港特别行政区的一些同 行对中草药抗氧化性方面作了大量的研究。 此外，从众多的果蔬类植物、茶叶、蛋白质水解物、氨基酸、m a i l l a r d 反应 产物、微生物及藻类中也提取分离出一些抗氧化活性成分h 8 删。 迄今为止，所发现具有抗氧化性质天然物质结构类型主要有：黄酮、单宁、 维生素类、醌、含氮化合物、植酸、甾醇、苯丙素、香豆素、萜类、烯酸等【5 0 】。 1 4 厚朴简介【5 1 2 】 中药材厚朴为木兰科植物厚朴( 船竹。砌够曲埘凰r e n d 。e tw i l s ) 或凹叶 厚朴( 缸聊d z 胁6 如幻r e h d e tw i l s c h e n g ) 的干燥干皮，枝皮或根皮，是我国 重要传统中药。神农本草经将厚朴列为上品，开胸顺气丸、藿香正气丸、木 香顺气丸、鳖甲煎胶囊、保济丸、香砂养胃丸等传统中药及新药中均以厚朴为主 药。厚朴性温，味苦辛，入脾、胃、肺、大肠经，具有燥湿消痰、下气除满的功 能，主治湿滞伤中、脘痞吐泻、食积气滞、腹胀便秘、痰饮喘咳。厚朴主要分布 上海大学硕士学位论文 第一章前言 在我国长江流域，商品主要来自浙江、湖北、四川等省。中药材厚朴的化学成分 有酚类成分、挥发油类、生物碱及少量皂苷、鞣质等，其中酚类成分有：厚朴酚 ( m a g l l o l 0 1 ) 、和厚朴酚( h o n o k i 0 1 ) 、异厚朴酚g s o m a g n o l 0 1 ) 、三羟基厚朴酚、去三 羟基厚朴酚，其中以厚朴酚、和厚朴酚为主j 约占原药材的5 1 2 。 国外现代药理实验证明，厚朴有广谱抗菌性，对肌肉有特殊而持久的松弛作 用，并有显著的中枢抑制作用及抗溃疡抗胃酸分泌作用，放可用于抗菌、抗溃疡、 镇静中枢神经、肌肉松弛，在治疗胃肠道疾病方面，厚朴也具有极高的临床使用 价值【5 3 1 。近年来随着厚朴研究的深入，其应用范围越来越广。 1 4 1 厚朴酚、和厚朴酚简介【5 4 】 厚朴酚( m a g i l 0 1 0 1 ) 、和厚朴酚( b o n o k i 0 1 ) 是厚朴的主要有效成分，具有抗 氧化、抗菌、镇静中枢神经、肌肉松弛、抗溃疡等广泛的药理作用。它们最初是 从厚朴( 蚴o j 地够c 伽船) 中分离出的具烯丙基取代的联苯酚类化合物。 化学结构式： 厚朴酚和厚朴酚 理化性质5 5 】： 两者分子式均为为c 1 8 h 1 8 0 2 ，分子量为2 “，其中厚朴酚为无色片状结晶， m p 。1 0 0 1 0 2 ，和厚朴酚为无色针状结晶，m p 8 6 8 7 两者不易溶于水，易溶于酒精，苯，氯仿，丙二醇等有机溶剂，可溶于碱性 水溶液，不溶于酸性水液对5 f e c l 3 一c h 3 0 h 水溶液呈兰色反应：苯三酚一浓盐 酸溶液呈红色，并生成沉淀；在2 5 4 n n l 紫外光灯下厚朴酚、和厚朴酚呈现兰色 和暗紫色的荧光。 1 6 上海大学硕士学位论文 第一章前言 1 4 2 国内外对厚朴酚、和厚朴酚的研究概况 厚朴类的化学研究已有7 0 余年，1 9 3 0 年杉井【5 q 首先从我国厚朴中分离到 厚朴酚，并证明日本产和厚朴中也含有此种成分，从日本和厚朴树皮挥发油中首 次分离出桉叶油醇。1 9 5 1 年富田【5 7 蜂从日本和厚朴树皮中分得木兰箭毒碱，中 野从我国厚朴中分得同样成分。l 9 7 3 年藤田【5 8 1 等先后从日本和厚朴和我国厚朴 中分离得到厚朴酚及其异构体和厚朴酚，并确定了它们的结构，药理实验证明此 二成分有消炎灭菌作用。矢原、江田【5 卅等对我国厚朴中的酚性成分进行了系统 性的研究，先后分离出酚性化台物2 0 余种，并确定了它们的结构，其中有的是 新的酚性化合物。我国于7 0 年代末才开始对厚朴有效成分的研究，1 9 7 9 年，阎 文玫删用层析法从厚朴中得到厚朴酚和和厚朴酚。 1 4 。2 1 厚朴酚、和厚朴酚的提取方法 自杉井善雄等人三十年代从厚朴中分离得到厚朴酚后，国内外学者对厚朴 酚、和厚朴酚的提取、分离、鉴定和工艺作了大量的研究，到目前为止，厚朴酚、 和厚朴酚的提取分离方法主要有碱提酸沉法、水提取法、乙醇提取法、聚酰胺分 离提取法、碱提树脂工艺及超临界c 0 2 萃取法等5 5 1 。 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a ln u i de x 仃a c d o n ，s f e ) 是用超临界流体作为萃取 溶剂，利用其特殊的物理化学性质对混合物进行萃取分离的一种新技术。与传统 的溶解萃取法比较，超临界c 0 2 萃取技术具有溶解性好、传质速率高、低温、 无毒等优点【6 “6 2 1 。超临界流体萃取技术已被广泛用于天然抗氧化剂的研究与开 发，例如萃取银杏中的黄酮类物质以及迷迭香、姜油晡3 1 等香辛料中的抗菌、抗 氧化活性成分【删，从麦胚芽中提取天然维生素e 【6 习和从茶叶中提取茶多酚【碉等 已有较多报道。 苏子仁，雷正杰【6 刀等应用超临界c 0 2 萃取技术从厚朴中进行厚朴酚与和厚 朴酚的萃取分离研究表明，此法效率高，质量好，方法简单，是先