中链脂肪酸糖单酯的酶法合成以及理化性质和抑菌活性研究

【摘要】随着食品工业的发展,对防腐剂的要求也越来越高,不但要求防腐剂安全、无毒、高效,而且具有营养化、功能化的特点。脂肪酸及其衍生物以其高效、安全且功能多样化而成为筛选天然食品防腐剂和医药、兽药及农药的目标群。目前抑菌化合物的筛选主要通过大量试验进行,难免盲目性和偶然性,迫切需要定量构效关系的指导。本课题组已经研究报道了脂肪酸及其衍生物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(Escherichiacoli,E.coli)和蜡样芽孢杆菌(.Bacilluscereus,B.cereus)的定量构效关系(Quantitativestructure-activityrelationship.QSAR),为了更全面研究和了解脂肪酸及其衍生物抑菌活性的定量构效关系,本研究选用35种脂肪酸及其衍生物,用半数抑制浓度作为评价其抑菌活性的参数,构建针对革兰氏阴性菌肠出血性大肠杆菌O157:H7(EscherichiacoliO157:H7,E.coliO157:H7)和真菌中的酵母白色念珠菌(Candidaalbicans,C.albicans)的QSAR模型。分析所得模型发现,立体效应和电性特征是影响脂肪酸及其衍生物抑菌活性的最主要因素,原子排布较密,空间体积在一定范围,某些位置没有大的立体位阻,羧基、酯基端电负性强,特定的电子云排布和对外电场敏感的分子倾向于具有更高的抑菌能力。研究还证实,在脂肪酸及其衍生物范围内,中链脂肪酸衍生物具有最强抑菌活性,其中的代表物为月桂酸单甘油酯(Glycerolmonolaurate,GML),但是在实际应用过程中,GML存在水溶性和口感较差的缺陷,制约其后续应用发展,因此本研究采用糖基取代甘油基与中链脂肪酸合成糖单酯,以期获得抑菌性、水溶性、口感及理化性质等综合性能优良的脂肪酸衍生物。为全面比较和了解中链脂肪酸糖单酯的抑菌及其他性能,本研究首先在叔戊醇与DMSO混合溶液中,利用脂肪酶LipozymeTLIM催化合成蔗糖月桂酸单酯,在单因素试验的基础上,利用响应面分析法,优化了蔗糖月桂酸酯的合成条件,得到的最佳合成条件为：蔗糖浓度为0.04mol/L,溶剂叔戊醇：二甲亚砜=4：1(v/v),加酶量为100mg/mL分子筛量为100mg/mL,在50℃下水浴摇动30min后,加入0.4mol/L的月桂酸乙烯酯反应4h。之后,在相似条件下分别合成、分离精制和鉴定了19种中链脂肪酸糖单酯,包括6种单糖脂肪酸酯、10种二糖脂肪酸单酯及3种三糖脂肪酸单酯。再对合成的糖单酯的抑菌活性及表面张力、临界胶束浓度(Criticalmicelleconcentration,CMC)、起泡能力和泡沫稳定性、乳化能力和乳化稳定性等进行了测定比较,同时与市售月桂酸糖酯L-1695及GML进行了对比分析。结果发现,大部分糖酯对金黄色葡萄球菌的抑制能力均较强,而对E.coliO157:H7和白色念珠菌的抑菌能力较弱,它们的抑菌活性与链长、亲水基团、酯化程度相关。相对而言,随着脂肪酸链长增加,糖单酯对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌活性增强,月桂酸糖单酯的抑菌活性最强,而碳链较短的脂肪酸二糖单酯则对E.coliO157:H7的抑制率较高。单糖脂肪酸单酯的抑菌性明显优于二糖脂肪酸单酯,其中甲酯葡萄糖月桂酸单酯最佳,对三种被测菌种的最低抑制浓度(Minimuminhibitoryconcentration,MIC)值均为188μg/mL,三糖脂肪酸单酯则没有抑菌活性,蔗糖月桂酸二酯或多酯的抑菌活性弱于蔗糖单酯。中链脂肪酸糖单酯的表面活性、乳化性、起泡性等随着碳链长度和糖基变化而变化,综合分析发现二糖月桂酸单酯在上述性能中表现优异,且口感和水溶性明显优于GML,具有较好的开发应用价值。
【作者】张希；
【导师】冯凤琴；
【作者基本信息】浙江大学，食品科学，2014，博士
【关键词】脂肪酸及其衍生物；中链脂肪酸糖单酯；抑菌活性；表面活性；SDQSAR；

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