非水相酶促合成阿魏酸衍生物及其静电纺速溶超细纤维膜的制备

摘要

阿魏酸(Ferulic acid，(E)-3-甲氧基-4-羟基肉桂酸）是植物界普遍存在的一种酚酸，在植物中主要与多糖和木质素交联构成细胞壁的一部分，是阿魏、当归、川芎、升麻等重要的有效成分之一。尽管阿魏酸在某些方面具有确切的药理活性，但其分子中含有双键，烷烃基较短，亲水性较强，难以透过生物膜脂质分子层，这在很大程度上限制了阿魏酸应用，因此在不改变其生物活性的情况下增加其脂溶性成为亟待解决的问题。通过化学方法将长烷烃链引入阿魏酸进行修饰，已有报道，但是化学改性很大程度限制和破坏了阿魏酸生理活性的发挥。通过生物催化技术改性可以很好的解决这一难题，酶催化反应的特点在于所需要的反应条件温和、选择性高、催化剂可以重复利用，这可以在保证不改变阿魏酸生理活性前提下赋予其更广泛的功能性，选择性的合成不同结构的阿魏酸结构脂更是引起了广大研究学者的极大关注。
　　 本文以非水相为反应介质，建立了脂肪酶催化合成阿魏酸三油酸甘油酯的一种新的合成方法，即通过化学方法对底物阿魏酸进行修饰，制备了阿魏酸乙酯和阿魏酸乙烯酯，然后在脂肪酶的催化下一锅法制备阿魏酸三油酸甘油酯，并比较阿魏酸乙酯和阿魏酸乙烯酯在相同条件下作为底物合成阿魏酸三油酸甘油酯的合成效率;研究了阿魏酸三油酸甘油酯的体外清除自由基的生理活性;采用静电纺丝的方法，制备速溶阿魏酸及阿魏酸三油酸甘油酯聚乙烯吡咯烷酮纤维膜，并对其速溶性进行测试。
　　 通过化学方法对阿魏酸单体进行修饰，制备了阿魏酸乙酯和阿魏酸乙烯酯从而提高酶促反应的效率。在有机相甲苯中探讨了酶促合成阿魏酸三油酸甘油酯的研究。考察了不同反应条件，包括底物比、反应时间、反应温度、水活度，酶用量对转化率的影响，从而确定酶促合成阿魏酸三油酸甘油酯的最佳反应条件，另外对酶在本体系中的稳定性做了探讨。与此同时，在相同的条件下比较阿魏酸乙酯和阿魏酸乙烯酯分别作为反应底物时的合成效率，确定最佳底物。通过当实验可以得出阿魏酸乙烯酯做为底物时具有更高的转化率。阿魏酸乙烯酯为底物酶促合成阿魏酸油酸甘油酯的最佳条件:有机介质3.0mL甲苯中底物阿魏酸乙烯酯与三油酸甘油酯的底物比为1:3，Novozyn435脂肪酶60mg，55℃下反应62h，摇床转速210r/min，水活度0.07条件下转化率可达90.2％，此时阿魏酸单油酸甘油酯和阿魏酸双油酸甘油酯含量分别为32.5％，57.6％。批试反应进行13批后相对酶活还保持在75％以上。阿魏酸乙酯作为底物酶促合成阿魏酸油酸甘油酯的最佳条件:有机介质3.0mL甲苯中底物阿魏酸乙烯酯与三油酸甘油酯的底物比为1:3，Novozyn435脂肪酶100mg，50℃下反应96h，摇床转速210r/min，水活度0.07条件下最大转化率为61.9％，此时阿魏酸单油酸甘油酯和阿魏酸双油酸甘油酯含量分别为30.4％，31.4％。
　　 研究了阿魏酸单油酸甘油酯( FMOG)、阿魏酸双油酸甘油酯(FDOG)清除二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)、羟自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(O2·)的能力，并与VE作比较。实验结果表明:阿魏酸三油酸甘油酯清除自由基的能力随着浓度的增大而增大。清除DPPH·自由基的能力依次为:VE＞FMOG＞FDOG;清除·OH自由基的能力依次为:VE＞FMOG＞FDOG;清除O2-·自由基的能力依次为:VE＞FMOG＞FDOG。
　　 采用易溶于水的高聚物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，利用静电纺丝法制备阿魏酸及阿魏酸三油酸甘油酯PVP速溶超细纤维膜，探讨了浓度和电压对纤维膜表面形态的影响，从而确定最佳电纺条件。并对两种纳米纤维膜的速溶性质做了测试。实验表明，制备阿魏酸PVP速溶超细纤维的最佳制备条件为:聚乙烯吡咯烷酮40.(w/v)％，阿魏酸5(w/w)％，溶剂为无水乙醇，喷丝口流速为0.8mL/h，两级间屏距为12cm，电压12kV，所制得的纤维直径分布为800-1000nm，在水中完全溶解用时为3.4±1.5s;制备阿魏酸三油酸甘油酯PVP速溶超细纤维的最佳制备条件为:聚乙烯吡咯烷酮5(w/v)％，阿魏酸三油酸甘油酯25(w/w)％，三氯甲烷和乙醇的混合溶剂(V(CHCl3):V(C2H5OH)=4:1），喷丝口流速为0.8mL/h，两级间屏距为12cm，电压为14kV，所制得的纤维直径分布在800-1000nm，在水中完全溶解用时为2.0.±1.5s。

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摘要

第一章 绪论

1．1 阿魏酸的简介

1．1．1 阿魏酸的物理化学性质

1．1．2 阿魏酸的生理活性功能

1．1．3 阿魏酸衍生物的研究现状

1．1．4 阿魏酸及其衍生物的应用

1．2 结构脂的简介

1．2．1 结构脂的定义

1．2．2 结构脂的功能和生理活性

1．3 阿魏酸结构脂的简介

1．3．1 阿魏酸结构脂的定义

1．3．2 阿魏酸结构脂的研究现状

1．4 脂肪酶简介

1．4．1 脂肪酶的分布及其用途

1．4．2 影响脂肪酶活性和选择性的因素

1．5 静电纺简介

1．5．1 静电纺技术的基本原理

1．5．2 静电纺丝的影响因素

1．5．3 静电纺丝的应用

1．6 本文立研究意义及研究内容

1．6．1 研究意义

1．6．2 研究内容

第二章 酶催化合成阿魏酸甘油酯的底物修饰

2．1 前言

2．2 实验材料与仪器

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 阿魏酸乙酯的合成

2．3．2 阿魏酸乙烯酯的合成

2．4 阿魏酸乙酯及阿魏酸乙烯酯定性定量分析

2．4．1 定性分析

2．4．2 定量分析

2．5 阿魏酸乙酯与阿魏酸乙烯酯的结构表征

2．5．1 阿魏酸乙酯的结构表征

2．5．2 阿魏酸乙烯酯的结构表征

2．6 本章小结

第三章 非水相酶促合成阿魏酸三油酸甘油酯

3．1 前言

3．2 实验材料与仪器

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 阿魏酸三油酸甘油酯混合物的定性、定量分析

3．3．2 有机柏酶促阿魏酸油酸甘油酯的合成

3．4 结果与讨论

3．4．1 阿魏酸乙烯酯和阿魏酸乙烯酯分别作为底物非水相酶促合成阿魏酸油酸甘油脂及其两者的比较

3．5 本章小结

第四章 阿魏酸三油酸甘油酯清除自由基的研究

4．1 前言

4．2 实验材料与试剂

4．2．1 生化试剂

4．2．2 主要实验材料

4．3 实验仪器

4．4 实验方法

4．4．1 阿魏酸单油酸甘油酯与阿魏酸双油酸甘油酯的纯化

4．4．2 阿魏酸三油酸甘油酯清除二苯代苦味肼基(DPPH·)自由基活性的测定

4．4．3 阿魏酸三油酸甘油酯清除羟基自由基(·OH)的清除活性的测定

4．4．4 阿魏酸三油酸甘油酯清除超氧阴离子自由基活性的测定

4．5 结果与讨论

4．5．1 阿魏酸三油酸甘油酯清除二苯代苦昧肼基(DPPH·)自由基活性的测定

4．5．2 阿魏酸三油酸甘油酯清除羟基自由基的清除活性的测定

4．5．3 阿魏酸三油酸甘油酯清除超氧阴离子自由基活性的测定

4．6 本章小结

第五章 静电纺法制备阿魏酸及阿魏酸三油酸甘油酯PVP速溶超细纤维膜

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 实验材料

5．2．2 实验设备

5．2．3 纺丝液配制

5．2．4 静电纺丝方法

5．2．5 纤维形态观察及表征

5．2．6 纤维膜速溶实验

5．3 结果与讨论

5．3．1 阿魏酸PVP速溶纳米纤维膜

5．3．2 阿魏酸三油酸甘油酯PVP纤维膜

5．4 本章小结

总结及其展望

参考文献

附录

硕士期间发表和投稿论文及专利申请

致谢