丁烯二酸糠醇酯的合成及其抗菌活性研究

【摘要】：食品防腐保鲜是食品工业的一个重要部分,研究开发高效、安全、广谱的食品防腐剂也就成为主要的焦点问题。本论文根据食品防腐保鲜剂的构-效规律性,设计并预测了丁烯二酸糠醇酯可能的抗菌活性,据此采用负载铝的离子交换树脂为酯化催化剂,成功合成了丁烯二酸糠醇甲酯,并开发了具有一定抗菌活性的水溶性酯酸钠化合物;同时对它们的抗菌活性进行系统的研究。 目前新型食品防腐剂的研究仍是通过对天然防腐剂分子的修饰和改造来实现。本论文将广泛存在于天然食品中、疏水性强的糠醇酯引入具有抗菌活性中心的丁烯二酸的一端,另一端羧基甲酯化或保持游离,得到疏水性较强的丁烯二酸糠醇酯,并通过食品防腐剂结构特性、前沿轨道参数与抗菌性能间的规律性对其抗菌活性进行预测,结果表明与其它丁烯二酸酯比较,糠醇酯应具有较强的抗菌活性,可以作为进一步研究的目标。 采用732 型阳离子交换树脂作为催化剂载体,制备得到负载铝的树脂催化剂,采用液固溶剂法,选用无水乙醇作为溶剂,H 型树脂干燥35h 后进行制备。较优的制备工艺:AlCl_3 用量为8%,溶剂无水乙醇用量为80ml,78.3℃回流反应8h,最终铝含量为1.44g/100g 树脂。红外光谱检测结果表明,732 树脂在1020cm~(-1) 处的吸收峰发生明显裂分,形成1011cm~(-1) 和1025cm~(-1) 两个吸收峰,说明732 树脂磺酸基与AlCl_3 发生了络合反应。 丁烯二酸糠醇酯酸钠的适宜合成工艺条件为:顺丁烯二酸酐与糠醇的摩尔比为1:1,90℃反应2.5h 实现糠酯化,加入三氯化铝为异构化催化剂,用量为反应物质量的3.5%,90℃反应5h 进行异构化得到丁烯二酸单糠醇酯。单糠醇酯与碳酸钠的摩尔比为1:0.8,加热反应得到产物糠醇酯酸钠,高效液谱测定产物酯酸钠相对含量为95.51%,红外光谱显示:1726cm~(-1) 为C=O 的特征吸收;1630cm~(-1)为丁烯二酸的C=C 的吸收峰;1570cm~(-1)、1503cm~(-1) 和1432cm~(-1) 为呋喃环骨架的特征吸收;1338cm~(-1)、1161cm~(-1) 为酯基吸收峰,表明所得产物为糠醇酯酸钠。糠醇酯酸钠为水溶性,在水中的溶解度为249.26g/L,扩大了酯型防腐剂的应用范围。 抗菌活性研究表明,糠醇酯酸钠对大肠杆菌(Eschericheae coli)的最低抑菌浓度为0.80g/L,对枯草杆菌(Bacillus subtilis)的最低抑菌浓度为0.90g/L,对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的最低抑菌浓度为0.80g/L,对啤酒酵母(Saccharomyces cerivisiae)的最低抑菌浓度为1.00g/L,对黑曲霉(Aspergillus niger)的最低抑菌浓度为0.80g/L 。由此说明,糠醇酯酸钠对细菌和霉菌的抑制作用较强,对酵母的抑制作用相对较弱。同时它可以有效抑制微生物生长,削弱