L-抗壞血酸酯類衍生物的合成研究及發展現狀

劉 寧，劉雅南，劉 濤，李 健，陸占國

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

L-抗壞血酸酯類衍生物的合成研究及發展現狀

劉 寧，劉雅南，劉 濤，李 健，陸占國

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江省高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076）

L-抗壞血酸酯類衍生物種類很多，功能不盡相同，其廣泛應用于醫藥、飼料、食品等領域。文章綜述了近年來L-抗壞血酸酯類衍生物的應用現狀，重點介紹了酯類衍生物合成的研究進展，并對其發展前景進行了展望。

L-抗壞血酸，酯類衍生物，合成，應用，前景

L-抗壞血酸（L-ascorbic acid）是一種常用抗氧化劑，但也是食品和飼料原料中最不穩定的維生素，容易受到光、熱、氧、濕氣、pH、金屬離子、紫外線等影響，使效價明顯下降。L-抗壞血酸酯化修飾研究，旨在將L-抗壞血酸轉化成其衍生物形態，可改善其穩定性、解決其油溶性差問題、提高其表面活性等等，使其成為一種兼具抗氧化性和乳化性的新型添加劑。L-抗壞血酸酯類衍生物在醫藥、飼料、食品等領域的應用前景受到人們的日益關注，因此具有較高的研究價值和廣闊的開發前景。

1 L-抗壞血酸及其酯類衍生物

1.1 L-抗壞血酸

L-抗壞血酸（L-ascorbic acid），又稱維生素C，即2，3，5，6-四羥基-2-己烯酸-γ-內脂[1]，其分子式為C6H8O6。L-抗壞血酸是維持機體正常生理功能的重要維生素之一，廣泛參與多種重要氧化還原反應；參與膽固醇轉化；可以有效治療貧血癥，易溶于水，可以很好地被人體吸收；且具有增強免疫和抗癌功能[2]。除了在醫療上用于各種疾病的預防和治療之外，L-抗壞血酸還可作為抗氧化劑應用于食品領域，或是作為營養因子添加到禽類和水產類的飼料中。

由于L-抗壞血酸化學性質非常活潑，親水性強，不易溶解于油脂等疏水性液體，這給L-抗壞血酸產品的制備、儲存等帶來諸多不便，這種不穩定性極大限制了其有效利用率和商業價值。因此國內外研究學者及生產商都致力于具有高附加值的L-抗壞血酸酯類衍生物的研發。

1.2 L-抗壞血酸酯類衍生物

在L-抗壞血酸的分子結構中，C5上有仲醇羥基、C6上有伯醇羥基、同時還含有連烯二醇結構單元[3]。將內酯形式的L-抗壞血酸C-2、3、5、6上的四個不同化學活性的羥基轉換成含有烷基、酰基、硫代或者磷酰基等的官能團，例如：將5，6位二元醇羥基改性或是對2，3位烯醇式羥基進行改性[4]，從而成為L-抗壞血酸酯類衍生物。

維生素酯類衍生物是最受人們關注的一大類，L-抗壞血酸酯類衍生物的典型產品有L-抗壞血酸硫酸酯（ASS）、L-抗壞血酸棕櫚酸酯、L-抗壞血酸單磷酸酯、L-抗壞血酸多聚磷酯（LAPP）[5]。

2 L-抗壞血酸酯類衍生物合成研究進展

2.1 L-抗壞血酸酯類衍生物的合成方法

目前，L-抗壞血酸酯類衍生物是研究最多、應用最為廣泛的一類化合物，其主要的合成方法是化學合成法和生物合成法。化學合成方法主要包括濃H2SO4法、酰氯法和HF法等，即利用濃H2SO4、HF等作為催化劑和溶劑，使原料間直接發生酯化反應、酯交換反應或者酰鹵酯化反應，生成酯類衍生物。其優點是工藝成熟，是L-抗壞血酸酯在工業生產中的主要合成方法。酶催化合成法雖然還沒得以工業化，但該法具有明顯的優越性，隨著酶工程技術發展，也促進了酶催化合成L-抗壞血酸酯的研究，成為人們研究的熱點，并取得了相當的進展。

2.2 L-抗壞血酸酯類衍生物的合成進展

2.2.1 L-抗壞血酸脂肪酸酯 彭楊等[6]采用豬油和抗壞血酸為原料，通過單因素實驗和正交實驗，研究超聲作用對酶促轉酯化反應合成抗壞血酸脂肪酸酯的影響，并確定其最佳反應條件。張宇[7]和劉建偉[8]采用微生物來源的脂肪酶作為催化劑，以動物油脂作為底物，分別在非水體系和有機相中酶催化合成L-抗壞血酸脂肪酸酯，開發出一種高附加值的營養型表面活性劑，為綠色食品添加劑的開發提供理論依據。

張洪勇等[9]研究以棕櫚油為酰基供體和L-抗壞血酸在有機相中利用脂肪酶催化酯交換反應合成L-抗壞血酸脂肪酸酯。選擇了合適的反應介質，考察了各反應條件以及加入分子篩對酶促反應的影響，并得出了最適酶促反應條件。袁紅玲[10]利用天然油脂為底物酶法合成了L-抗壞血酸脂肪酸酯獲得了成功。

2.2.1.1 L-抗壞血酸棕櫚酸酯 在國外，采用酶法生產L-抗壞血酸棕櫚酸酯，已有人做了初步嘗試。Youchun等[11]采用叔丁醇作溶劑，可把產物L-抗壞血酸棕櫚酸酯的轉化率提高到91%。Humeau等[12]以棕櫚酸甲酯和L-抗壞血酸為底物，諾維信公司生產的固定在大孔丙烯酸樹脂上的酶Novozyme 435為催化劑進行了研究。Hsieh等[13]首次采用單硬脂酸丙二醇酯包被洋蔥伯克霍爾德菌（Burkholderia cepacia）脂肪酶來催化L-抗壞血酸棕櫚酸酯的合成。

在國內，徐鳳杰等[14-15]研究了不同的脂肪酶在有機溶劑體系中催化合成L-維生素C棕櫚酸酯的反應；并對來自于Candida sp.99-125的脂肪酶催化合成異維生素C棕櫚酸酯反應進行了研究。劉瑞瑾等[16]用1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽催化合成L-抗壞血酸棕櫚酸酯，采用離子液體作為溶劑和酸催化劑，大大提高了酯化反應的轉化率。

2.2.1.2 L-抗壞血酸硬脂酸酯 最初，傳統的工業合成L-抗壞血酸硬脂酸酯的方法采用化學法，但這種方法在生成O-6取代產物的同時生成大量的副產物[17-18]。為了克服這些缺點，酶法合成已越來越受人重視。

晏日安等[19]鑒于酶法催化反應的優點和L-抗壞血酸硬脂酸酯的應用前景，采用脂肪酶在非水介質中催化L-抗壞血酸與硬脂酸合成L-AS，對反應條件進行優化，對產物進行提純和鑒定。謝文磊等[20]以濃硫酸為溶劑和催化劑，L-抗壞血酸和硬脂酸甲酯進行酯交換反應合成了L-抗壞血酸硬脂酸酯，產率可達77%。

2.2.1.3 L-抗壞血酸月桂酸酯 董曉麗等[21]以月桂酸甲酯和L-抗壞血酸為原料，以固定化的脂肪酶（IPLOZYMIM）為催化劑，合成了L-抗壞血酸月桂酸酯。并確定了L-抗壞血酸月桂酸酯的較佳合成條件。蔡水根等[22]也研究了Novo435固定化脂肪酶在丙酮體系中合成L-抗壞血酸月桂酸酯。

2.2.2 L-抗壞血酸洛芬類酯 劉信寧等[23]對酶法合成L-抗壞血酸洛芬酯（芬維C酯）的反應動力學與熱力學進行研究，并確定了最有效的酶促反應環境。

戴阿娟[24]以L-抗壞血酸和布洛芬為原料制成前體藥物L-抗壞血酸氟比洛芬酯，研究了該前體藥物的理化性質、體內外穩定性、在小鼠體內的藥代動力學特征，并且對其藥效學和毒理學中的急性毒性實驗進行了初步的研究。王擇[25]則運用非水相酶促有機合成技術合成化學新單體L-抗壞血酸氟比洛芬酯獲得成功，并對抗壞血酸三聚磷酸酯的工藝參數和工藝步驟進行了優化。

2.2.3 L-抗壞血酸多聚磷酸酯 金顯春等[26]采用L-抗壞血酸與三偏磷酸鈉在水介質中進行酯化，一步制得目的產物：L-抗壞血酸多聚磷酸酯，并采用簡單分離的方法制得純品。黃強[2]采用直接酰化法，以L-抗壞血酸為原料，三偏磷酸鈉（STMP）為磷酸化試劑，以氯化鈣為催化劑，合成了L-抗壞血酸-2-多聚磷酸酯。并運用單因素實驗方法考察了原料配比、催化劑用量、pH、溫度、時間等因素對其產率和純度的影響。

2.2.4 其他L-抗壞血酸酯類衍生物 何莉斌等[27]利用濃H2SO4直接酯化法合成了甲氧羰基丙烯酸-6-L-抗壞血酸酯，并從清除羥自由基、超氧陰離子自由基方面對其抗氧化活性進行了研究。

吳亞涼[3]以L-抗壞血酸和馬來酸酐為主要原料，采用直接酯化法對L-抗壞血酸進行分子修飾，合成了反丁烯二酸-6-L-維生素C甲酯，通過功能有效性研究，證明了反丁烯二酸-6-L-維生素C甲酯具有高效的抗氧化性能和良好的脂溶性，此外還具有優良的抗菌性能。

Liu Ning[28-29]以L-抗壞血酸、羧甲基纖維素鈉為原料，合成具有抗氧化性能的高分子材料—L-抗壞血酸纖維素酯。并采用體外動物實驗對沒食子酰微晶纖維素酯的抗氧化作用進行了評價。

3 L-抗壞血酸酯類衍生物的應用現狀

L-抗壞血酸酯類衍生物主要分為兩類：一類是針對L-抗壞血酸水溶性較強、脂溶性差而開發的L-抗壞血酸脂肪酸酯類衍生物產品，作為強抗氧化劑和表面活性劑應用于食品添加劑行業；另一類是穩定化L-抗壞血酸類產品，它可以有效解決L-抗壞血酸易氧化的問題，從而作為高穩定性的營養成分，廣泛的應用于飼料添加劑領域。另外，由于L-抗壞血酸的運轉載體SVCT1和SVCT2還具有運載L-抗壞血酸進入中樞系統的功效，也被嘗試作為制成酯化前藥應用于含有羧基并作用于中樞系統的藥物。

3.1 L-抗壞血酸酯類衍生物在食品行業的應用

許多L-抗壞血酸酯類衍生物不僅保持了L-抗壞血酸抗氧化性能和生理活性，而且在動植物油等非水體系中溶解性和穩定性均有顯著提高，是一類安全、高效、無毒和營養型脂溶性抗氧化劑。例如：L-抗壞血酸棕櫚酸酯是世界衛生組織（WHO）、食品藥品聯合委員會認可的營養型抗氧化劑，多在嬰兒食品、罐頭、奶油中作為抗氧化劑使用[30]；L-抗壞血酸硬脂酸酯是一種營養強化劑，現在被廣泛用于油脂、食品等領域，在食品工業中主要添加在油脂或含脂食品如奶油、干酪、奶粉、火腿、硬糖中[31]。

L-抗壞血酸磷酸酯鎂除了產生L-抗壞血酸的功效以外，由于其分子構成中還含有磷、鎂等人體必需元素，因此可廣泛應用于幼兒強化食品、老年食品、功能食品、方便食品等[32-33]。L-抗壞血酸苯甲酸酯[34-35]、L-抗壞血酸蘋果酸酯和L-抗壞血酸檸檬酸酯[36]都是新型雙功能食品添加劑，因其具有獨特的抗氧化性和抑菌性而具有開發價值和潛在的應用性。

3.2 L-抗壞血酸酯類衍生物在醫學領域的應用

L-抗壞血酸酯可作為藥物的載體[37]，也可保護一些參與體內重要生理活動的物質不被氧化，進而起到對一些疾病治療的目的[38]。例如：L-抗壞血酸硬脂酸酯能抑制人卵巢癌細胞增生和腫瘤的生長[39]，具有潛在的抗癌作用，是一種易被人體消化吸收的脂溶性抗氧化劑；L-抗壞血酸棕櫚酸酯被收載于美國、英國藥典，可添加到軟膏類及膠囊藥物中以增加藥物穩定性[40]。

將洛芬類藥物（布洛芬、酮洛芬、氟比洛芬）與L-抗壞血酸形成酯后，形成一種新的單體，能夠增強洛芬類藥物的水溶性，提高生物利用度，延長半衰期而且能夠以酯的形式通過胃部，減少洛芬藥物對胃腸道的副作用。并發揮其中樞鎮痛作用，能夠治療某些神經退行性疾病[18]。

3.3 L-抗壞血酸酯類衍生物在飼料方面的應用

以L-抗壞血酸磷酸酯鎂、L-抗壞血酸三聚磷酸酯為代表，多應用于飼料添加劑領域，Takashima等[19]也研究了抗壞血酸磷酸酯鎂在皮膚護理的化妝品領域的應用。L-抗壞血酸-2-多聚磷酸酯主要用作漁業或水產養殖業飼料添加劑，其優點是在水中可以長時間地保持優良穩定性，同時其抗氧化性、熱穩定性和抗紫外線能力均大大超過L-抗壞血酸[41]。

4 L-抗壞血酸酯類衍生物的發展前景

4.1 存在的難題與不足

目前，在L-抗壞血酸酯類衍生物的合成過程中應用到了一些新型的反應介質和反應體系，例如：無溶劑體系和離子液體系等。但如何能夠充分發揮這些新體系在抗壞血酸酯合成中的優勢仍需進一步探索[42]。現在維生素酯的合成基本上都是在有機溶劑中完成的，需要耗費大量的有機溶劑，為了減少成本，在酶促反應的體系選擇方面和熱力學及動力學方面的研究還需深入。如何降低對環境的污染和簡化產物分離純化的步驟，依然是一個難題。

4.2 展望

未來L-抗壞血酸及其衍生物的發展將出現兩種趨勢：L-抗壞血酸生產工藝改進加快和具有高附加值L-抗壞血酸酯類衍生物開發生產趨于規模化。

與化學法相比，酶法合成抗壞血酸酯具有反應選擇性高、反應條件溫和、轉化率高等優點，完全符合綠色化工的發展趨勢，代表了未來產業的發展方向。以后研究的重點也將是尋找更高效的催化酶和更優的反應條件以及反應規模的擴大化。

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Study on the synthesis and current situation of L-ascorbic acid esters derivatives

LIU Ning，LIU Ya-nan，LIU Tao，LI Jian，LU Zhan-guo

（Key Laboratory for Food Science and Engineering of Heilongjiang Province，College of Food Engineering，Harbin University of Commerce，Harbin 150076，China）

L-ascorbic acid esters derivatives have many kinds，and each has d ifferent function，that could be used in medicine，feed and food.The recent app lication of L-ascorbic acid esters derivatives was summarized，the research p rogress in the synthesis of esters derivatives was introduced emphatically，and the development p rospects was forecasted.

L-ascorbic acid；esters derivatives；synthesis；app lication；p rospect

TS202.3

A

1002-0306（2012）22-0419-04

2012－08－15

劉寧（1978-），女，博士，副教授，研究方向：農產品化學與綜合利用。

黑龍江省青年科學基金項目（QC2010026）。