一、引言

阿魏酸及其衍生物性質(zhì)穩(wěn)定且抗氧化效果較好，主要被應(yīng)用于心腦血管疾病及減少白細(xì)胞等藥品的基本原料中，近年來(lái)化妝品領(lǐng)域中在抗衰老、美白等研究方面也陸續(xù)有產(chǎn)品問(wèn)世。目前在食品添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用主要處于小范圍的研究，沒(méi)有大規(guī)模的普及產(chǎn)品問(wèn)世，對(duì)于主要的研究方向抗氧化劑、食品香料以及食品交聯(lián)劑的研究也只是起步階段，新品研究技術(shù)手段和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力等都不完善，所以如何將處于理論的研究成果應(yīng)用于實(shí)踐中以及開(kāi)發(fā)更多有生產(chǎn)價(jià)值的產(chǎn)品一直是熱點(diǎn)話題。所以本綜述主要介紹了阿魏酸及其衍生物的性質(zhì)和合成方法，并簡(jiǎn)單闡述在食品添加劑領(lǐng)域的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步的研究提供參考。

1、阿魏酸性質(zhì)及來(lái)源

阿魏酸（ferulicacid，簡(jiǎn)稱FA），其化學(xué)名稱是4-羥基-3-甲氧基肉桂酸，分子式：C₁₀H₁₀0₄，分子量：194.19，熔點(diǎn)：174℃。阿魏酸有兩種結(jié)構(gòu)分為順式和反式，在研究中所用大多為反式阿魏酸。順式阿魏酸呈白色油狀其結(jié)構(gòu)如圖1所示；反式阿魏酸呈白色至微黃色結(jié)晶狀其結(jié)構(gòu)如圖2所示。阿魏酸有較強(qiáng)的光敏性及較好的抗氧化性，易溶于極性溶劑且穩(wěn)定性較好如乙醇、乙醚等，微溶或難溶于非極性溶劑如苯等。

1856年，奧地利科學(xué)家在研究傘形科植物分離提取時(shí)首先發(fā)現(xiàn)阿魏酸，此后的研究發(fā)現(xiàn)魏酸普遍存在于植物中，是一種含量豐富的酚類化合物。在植物細(xì)胞壁中，阿魏酸與多糖及木質(zhì)素交聯(lián)構(gòu)成致密的細(xì)胞壁骨架。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)甜菜粕、谷殼、米糠、麥麩等食品加工材料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物中也含有一定量的阿魏酸，這為阿魏酸食品級(jí)的研究利用及廢棄物的開(kāi)發(fā)利用提供了新的發(fā)展方向。阿魏酸的性質(zhì)穩(wěn)定，毒性較低且隨著人們對(duì)食品、生活用品安全性的極高關(guān)注使得阿魏酸的工業(yè)生產(chǎn)需求日益增高，對(duì)于阿魏酸的制備技術(shù)也要求高效，安全。目前，對(duì)于阿魏酸的制備有三條途徑：自然植物提取、生物合成、化學(xué)合成。

2、自然植物提取

從自然植物中獲取阿魏酸的方法有組織培養(yǎng)、堿解法以及酶水解法三種常見(jiàn)的方法。最初研究發(fā)現(xiàn)，使用含有阿魏酸的天然植物進(jìn)行組織培養(yǎng)可以獲取高含量的阿魏酸。例如將甜菜和玉米的組織細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，可以得到阿魏酸蔗糖酯和阿魏酸葡萄糖酯等。用筋骨草的組織細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，也可以得到高含量的阿魏酸。此方法溫和，而且產(chǎn)物多為游離態(tài)，但由于培養(yǎng)工藝復(fù)雜，且耗時(shí)較長(zhǎng)，不利于工業(yè)上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

植物細(xì)胞壁中含有以酯形式存在的阿魏酸，但是由于其與多糖及木質(zhì)素交聯(lián)致密，很難輕易獲取，前期有研究在通氮的條件下使用0.5％的NaOH短時(shí)間堿解可獲取大部分的阿魏酸，一般可用來(lái)測(cè)定阿魏酸的含量。目前工業(yè)上多使用高濃度的堿水解谷維素再酸化后制備阿魏酸，此法產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)成本較低，但是堿液成分復(fù)雜且副產(chǎn)物較多，增大了后期分離提純的難度，易造成環(huán)境污染，所以對(duì)追求安全、綠色且低廉的生產(chǎn)技術(shù)一直迫在眉睫。

近幾年陸續(xù)有研究使用阿魏酸酯酶及其他輔助酶系，利用酶的高特異性水解植物細(xì)胞壁釋放結(jié)合的阿魏酸，工藝簡(jiǎn)單，條件溫和且發(fā)酵底物多為農(nóng)業(yè)加工廢棄物，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，對(duì)環(huán)境污染小，但是易受環(huán)境影響。

3、生物合成

生物合成法是利用微生物分泌的酶類化合物，將以酯類復(fù)合形式存在的阿魏酸釋放出來(lái)成為游離態(tài)的一種綠色、安全的清潔方法。最早研究發(fā)現(xiàn)使用丁子香酚肉桂酸酯，利用微生物水解得到阿魏酸。但是用于工業(yè)生產(chǎn)工藝尚不成熟。

4、化學(xué)合成

阿魏酸的化學(xué)合成方法有兩種，一是Wittig—Hormer反應(yīng)，二是Knoevenagel反應(yīng)。這兩種反應(yīng)都是以香蘭素為反應(yīng)物。Wittig—Hormer有機(jī)反應(yīng)是在強(qiáng)堿性的作用下使亞磷酸三乙酯乙酸鹽和乙酰香蘭素反應(yīng)，然后用濃鹽酸調(diào)節(jié)PH得到阿魏酸。但是由于反應(yīng)過(guò)程中使用強(qiáng)堿，會(huì)造成產(chǎn)物不純，并且污染環(huán)境。

Knoevenagel有機(jī)反應(yīng)是將香蘭素和丙二酸在以吡啶為溶劑的體系里發(fā)生縮合反應(yīng)反，并加入少量的苯胺和哌啶作為催化劑生成阿魏酸。最后得到的產(chǎn)物為順式和反式兩種阿魏酸的混合物，所以后期分離提純的工作量較大。此方法周期短，成本低，可持續(xù)生產(chǎn)，但在反應(yīng)過(guò)程中丙二酸易分解，使用量增多，而且催化劑具有毒性，所以這種方法的實(shí)際應(yīng)用受到很大限制。

二、阿魏酸衍生物種類及合成方法

阿魏酸性質(zhì)穩(wěn)定且抗氧化效果較好，但是由于其分子結(jié)構(gòu)使其脂溶性和水溶性較差，在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用上不能更好的發(fā)揮價(jià)值，所以為了提高阿魏酸的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于阿魏酸衍生物的研究開(kāi)發(fā)也日益成為熱點(diǎn)。在阿魏酸的分子結(jié)構(gòu)中存在酚羥基，羧基，烯鍵和芳環(huán)四個(gè)活性基團(tuán)，可以分別對(duì)其進(jìn)行改性，生成相應(yīng)的衍生物。

通過(guò)對(duì)阿魏酸活性基團(tuán)的改性研究，目前能生成五類阿魏酸衍生物，分別是酰胺類衍生物、酯類衍生物、醚類衍生物、酮類衍生物、芳環(huán)取代基衍生物。這些衍生物不僅能保持阿魏酸原有的抗氧化等特性，還具有一些阿魏酸本身不具備的特性。阿魏酸分子結(jié)構(gòu)中活性基團(tuán)較多，可發(fā)生反應(yīng)生成新的衍生物的種類也較多，但是目前研究最多的是阿魏酸酯類衍生物和酰胺類衍生物。

1、阿魏酸酯類衍生物及合成方法

阿魏酸酯類衍生物是阿魏酸衍生物中合成種類最多、研究最廣的化合物。目前合成酯類衍生物的方法主要分為兩類化學(xué)合成、生物催化。具體包括：直接酯化法、N，N一二環(huán)己基碳二亞胺（DCC）與4一二甲胺基吡啶（DMAP）催化法、超聲波與微波合成法、酰氯法、酯交換法、生物合成法及Knoevenagel縮合法。

不僅阿魏酸酯類衍生物，大多數(shù)阿魏酸衍生物都可以通過(guò)化學(xué)合成法和生物催化合成法生成?；瘜W(xué)合成法可合成大多數(shù)種類的阿魏酸衍生物，但是化學(xué)合成法有很多限制，如反應(yīng)多在強(qiáng)堿或極性試劑的條件下進(jìn)行、對(duì)產(chǎn)物的破壞性較大、造成的副產(chǎn)物多、環(huán)境污染嚴(yán)重、合成具有生理活性的天然活性成分的類似物較難等問(wèn)題。生物催化法是近年來(lái)新興的廣大生物學(xué)家和科學(xué)家都致力研究的一種清潔、高效的產(chǎn)衍生物的研究方法。利用酶專一性催化可以有目標(biāo)的合成有天然活性成分的阿魏酸衍生物，并且對(duì)環(huán)境的污染小，能耗少，但是需要結(jié)合高效的提取方法，所以限制了在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)上的應(yīng)用，目前用酶催化合成阿魏酸衍生物的進(jìn)展依舊停留在實(shí)驗(yàn)室的研究階段。李泉薈等以Novozym435脂肪酶為催化劑，催化玉米淀粉和阿魏酸乙酯合成阿魏酸淀粉酯，在異辛烷為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)產(chǎn)物最大取代度為0.031，阿魏酸基團(tuán)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6％。何粉霞等以丁酮為反應(yīng)溶劑，采用脂肪酶催化的酶法來(lái)制備阿魏酸葡萄糖酯。阿魏酸轉(zhuǎn)化率為30.82％。陳琳琳等用脂肪酶Novozym435催化合成阿魏酸油酸甘油酯，在最佳溶劑甲苯中，阿魏酸油酸甘油酯的產(chǎn)率為41.08％，脂肪酶相對(duì)酶活保持在50％以上。劉強(qiáng)等先將阿魏酸經(jīng)乙酰化后與氯化亞砜反應(yīng)合成乙酰阿魏酰氯，以丙酮為反應(yīng)溶劑再合成乙酰阿魏酸丹皮酚酯，產(chǎn)率為62.8％。

2、阿魏酸酰胺類衍生物

酰胺類衍生物合成方法有堿催化法、酰氯化法、化學(xué)試劑法和近幾年新生的生物催化法。

前兩種方法需先將阿魏酸的羥基保護(hù)，化學(xué)試劑法使用DCC或EtN=C=N（CH2）3YMe2等試劑使羧基原位活化后再與氨或胺基衍生物作用生成酰胺類化合物。生物催化法需注意生物酶的選擇，反應(yīng)物質(zhì)的選擇和水份的控制。

Liu等人以二氯甲烷為反應(yīng)溶劑，在三乙胺作用下將氯化后的苯丙酸酰與不同羥胺反應(yīng)合成包括阿魏酸酰肟類化合物在內(nèi)的一系列苯丙素衍生物。生物活性評(píng)估顯示，大多數(shù)合成的衍生物具有有效的抗乙肝病毒活性。

張海龍心等人利用Perkin反應(yīng)，以無(wú)水醋酸鈉作為香蘭素和醋酸酐反應(yīng)的催化劑，先合成乙酰阿魏酸，再制備好的乙酰阿魏酸和氯化亞砜為原料合成乙酰阿魏酰氯。以氯仿為溶劑在縛酸劑三聚磷酸鈉的輔助下，酰氯分別與薄荷醇以及冰片反應(yīng)，制備乙酰阿魏酸薄荷醇酯和乙酰阿魏酸冰片酯，產(chǎn)率分別為78.5％、74.2％。

Liu等人合成了一系列含叔胺側(cè)鏈的阿魏酸苯酰胺衍生物，通過(guò)對(duì)構(gòu)效關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，將阿魏酸的酰胺結(jié)構(gòu)水解或者將酰胺基團(tuán)用乙酯代替，抗乙酰膽堿酯酶作用活性顯著下降。碳鏈連接的叔胺基團(tuán)相對(duì)于阿魏酸分子結(jié)構(gòu)對(duì)涪陛有不同的抑制效果，苯酰胺類衍生物有明顯的抑制作用。

2017年，wang等人通過(guò)四步反應(yīng)將阿魏酸中引入酰腙基團(tuán)，通過(guò)添加不同類型的取代基來(lái)合成一系列目標(biāo)衍生物，并檢測(cè)衍生物對(duì)煙草花葉病毒的抵抗能力。結(jié)果表明含有酰腙類的衍生物大部分都具有抗病毒活性，其中尤其是D4（D4：R¹=PhCH₂，R₂=2-CH）衍生物的抗病毒活性最強(qiáng)達(dá)到94.2％。四步反應(yīng)目標(biāo)化合物合成路線如圖1所示。

楊采風(fēng)以漆酶為催化劑，將阿魏酸等酚酸類物質(zhì)和殼聚糖進(jìn)行改性，合成殼聚糖羥基肉桂酸衍生物。殼聚糖阿魏酸衍生物能明顯降低殼聚糖黏度，將未處理過(guò)的殼聚糖黏度14mPa·S降低到10mPa·S。并對(duì)桑青枯病病菌的生長(zhǎng)也有明顯的抑制作用。

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