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D-异抗坏血酸(Erythorbic Acid,EA)是L-抗坏血酸(维生素C)的光学异构体,作为一种安全、高效的食品抗氧化剂,已被FDA(美国食品及药物管理局)列为一般公认安全物质(Generally Recognized as Safe,GRAS)。EA的水溶性极好(约150 g/L,25℃),但脂溶性较差,限制了其在油脂及脂类食品或化妆品中的应用。因此,开发强脂溶性和高稳定性EA酯化衍生物是拓展EA应用范围的重要途径之一。 EA酯化衍生物的合成可以采用酶法或化学法。其中,酶法合成具有选择性高、反应条件温和及产品下游分离操作简单等优势而备受关注。 本论文以EA和棕榈酸为底物,以脂肪酶为催化剂,在非水相体系中合成了EA棕榈酸酯(D-isoascorbyl palmitate,IP),并对其结构进行表征;系统研究了机械振荡和超声辅助催化两种条件下酶促合成IP的工艺条件,并对其合成动力学参数进行了比较;考察了IP的抗氧化活性,并初步评价了该产品应用于食用油类抗氧的可行性。主要研究结果如下: (1)采用HPLC、ESI-MS、FT-IR和1H、13C NMR等方法,对非水相酶促合成的IP进行了结构表征,证实了酯化位置发生在EA的C-6位,合成的产物确为IP。在单因素试验的基础上,以转化率为指标,利用正交试验优化了机械振荡下酶法合成IP反应条件。结果表明:在以20 mL丙酮为反应介质,固定化脂肪酶Novozym435为催化剂的反应体系中,合成IP的最佳工艺为:底物摩尔比(EA∶棕榈酸)为1∶4,温度为50℃,酶用量为底物总质量的20%,分子筛浓度为80g/L,转速为200rpm。在此条件下,反应时间24 h,IP的转化率达到94.08%。 (2)以提高生产强度为目标,考察了超声辅助催化条件下IP合成的工艺条件,确立了最优工艺参数:脂肪酶Novozym435用量为9%,反应温度61℃,EA与棕榈酸摩尔比为1∶5,50g/L4A分子筛,超声频率40 kHZ,超声功率137 W,反应时间6h,此条件下IP的转化率为94.32%,生产强度高达8.67g L-1h-1,约为机械振荡(2.19 g L-1h-1)的3.96倍;脂肪酶Novozym435在重复利用7次以后,IP转化率仍可保持在40%以上。动力学研究表明:表观米氏常数Km和Vmax分别是机械振荡条件下的1.58倍和2.85倍。 (3)以自由基清除能力和还原能力为指标,评价了IP的体外抗氧化活性。与市售脂溶性抗氧化剂L-抗坏血酸棕榈酸酯(AP)、特丁基对苯二酚(TBHQ)、叔丁基对甲氧酚(BHA)及叔丁基对甲苯酚(BHT)相比,IP具有更强的羟基自由基清除能力和还原能力;在清除超氧阴离子自由基及DPPH自由基方面,该产品优于BHT、BHA和AP,但略低于TBHQ。采用Schaal烘箱法考察了IP对延长大豆油和菜籽油贮藏稳定性的影响,结果显示:与BHT、BHA和AP相比,IP具有更强的延缓油脂劣变速度的能力。