阿魏酸／殼聚糖交聯(lián)的研究進(jìn)展
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
李辰，李堅(jiān)斌*
廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院（南寧530004）
摘要 阿魏酸是米糠的主要成分之一。殼聚糖一種天然高分子多糖體，是動(dòng)物性的食物纖維。綜述了國內(nèi)外阿魏酸和殼聚糖的研究情況，以及阿魏酸／殼聚糖交聯(lián)物的制備與抗氧化性的檢測(cè)方法，分析了目前功能應(yīng)用現(xiàn)狀，并展望了未來發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞 阿魏酸／殼聚糖；制備；抗氧化性的檢測(cè)：應(yīng)用
阿魏酸( Ferulic acid)，化學(xué)名為4-羥基-3-甲氧基苯丙烯酸，分子量194.18，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，阿魏酸有順式和反式兩種立體異構(gòu)體，如圖1所示。100多年來人們對(duì)阿魏酸的鑒定、檢測(cè)以及其對(duì)人體與食品的抗氧化作用和抗紫外線吸收的特性、抗癌作用，以及提取與合成方法等進(jìn)行了一定的研究與開發(fā)工作，但無論是在制備與應(yīng)用方面的研究仍然是較為有限的。所以，阿魏酸衍生物的開發(fā)受到了極大關(guān)注。殼聚糖( Chitosan, CTS)是天然類多糖甲殼素的重要衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為1，4-2-氨基-2-脫氧-β-D -葡萄糖，廣泛存在于甲殼類動(dòng)物如蝦蟹及昆蟲等的外殼，以及許多低等植物如菌藻類的細(xì)胞壁中，是自然界中儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素的最豐富的天然高分子材料。殼聚糖是由甲殼素經(jīng)脫乙�；幚砗蟮玫�。殼聚糖具有優(yōu)異的生物相容性和可降解性，且安全無毒，從而被譽(yù)為最具應(yīng)用前景的載藥材料之一。殼聚糖作為藥物載體可起到控制藥物釋放，延長藥效，降低毒副作用，提高疏水性藥物穩(wěn)定性，改變給藥途徑等作用，還能增強(qiáng)制劑的靶向給藥能力。此外，殼聚糖還有很好的吸附性、保濕性、成膜性和通透性，并富有良好的生物相容性，可再生性和易化學(xué)修飾性等優(yōu)越的性能，還具有抗癌、降脂、抗血凝、抗酸、抑菌、抗?jié)兗霸鰪?qiáng)免疫等生物活性，能夠被廣泛地應(yīng)用于生物工程、醫(yī)藥、化學(xué)化工和食品等各個(gè)領(lǐng)域。綜述了運(yùn)用殼聚糖作為載體的性質(zhì)，與阿魏酸交聯(lián)的研究進(jìn)展，并對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。
1 國內(nèi)外研究情況
國內(nèi)對(duì)阿魏酸的研究越來越熱。章洛汗等綜合評(píng)價(jià)了阿魏酸的功效，并分析比較各種阿魏酸的制備方法，為阿魏酸應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)。陳達(dá)佳等以鮰魚皮膠原蛋白與殼聚糖為原料制備可食用復(fù)合膜，用阿魏酸進(jìn)行改性。通過正交試驗(yàn)，考察阿魏酸的添加量、熱處理溫度和熱處理時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合膜性能的影響，以期降低復(fù)合膜的水蒸汽透過率和增強(qiáng)復(fù)合膜的機(jī)械性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，阿魏酸添加量、熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)復(fù)合膜的性能影響顯著。最佳改性條件為：阿魏酸濃度2%、熱處理溫度70 0C、熱處理時(shí)間30 min。接著，肖乃玉等以膠原蛋白為成膜基材，通過添加阿魏酸，并輔以甘油以及海藻酸鈉等物料，利用膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及其他添加物質(zhì)的性能構(gòu)效關(guān)系，流延制備出阿魏酸一膠原蛋白抗菌膜，通過牛津杯法測(cè)得所得膜對(duì)革蘭氏陰性菌（大腸桿菌）和革蘭氏陽性菌（葡萄球菌）的抑菌圈直徑為17～22 mm,表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑菌能力。殼聚糖的研究也受到越來越多的關(guān)注。葉光輝綜述了殼聚糖應(yīng)用于吸附劑， “藥物載體”、 “藥物緩釋”催化劑等領(lǐng)域的應(yīng)用情況。簡(jiǎn)單介紹了殼聚糖的制備方法并展望了其發(fā)展方向和前景。殼聚糖的開發(fā)應(yīng)用研究已經(jīng)在全球范圍內(nèi)掀起了熱潮，在食品、化妝品、醫(yī)藥、生物工程、化工、水處理、貴金屬提取及回收以及生化等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究都取得了重大進(jìn)展，建議要加大開發(fā)力度。徐闖等和鮑文毅等利用殼聚糖溶液包覆法制備了具有高氣體阻隔性及抗菌性的透明纖維素膜，其掃描電鏡照片證明殼聚糖厚度在1.31～4.07 μm之間。通過紅外光譜、紫外光譜、熱重分析儀、電子萬能試驗(yàn)機(jī)和接觸角測(cè)試儀對(duì)纖維素／殼聚糖共混膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明，由于殼聚糖和纖維素之間具有一定的氫鍵相互作用，使得纖維素／殼聚糖共混膜較好地保持了純纖維素膜的機(jī)械強(qiáng)度，其拉伸強(qiáng)度都大于110 M Pa。此外，殼聚糖的包覆對(duì)纖維素膜的透明性沒有影響，它在600～800nm處的透光率仍維持在80%左右，并且提高了纖維素膜的疏水性，其水接觸角從纖維素膜的700提高到1000�？傊瑖鴥�(nèi)對(duì)阿魏酸的研究主要集中在制備與性質(zhì)，對(duì)殼聚糖的研究主要是作為載體與其他化合物交聯(lián)及交聯(lián)后化合物的應(yīng)用。
Oluyemisi E等指出酶的催化修飾能夠提高芬類化合物的生物性能，現(xiàn)在的研究人員主要用漆酶來催化修飾阿魏酸，來提高阿魏酸的抗氧化性能。Dhanalakshmi Navaneetha Krishnan等主要探索阿魏酸的抗氧化性和保肝性能，先用醋氨酚誘導(dǎo)大鼠肝 損傷，然后給其注射阿魏酸等試劑，通過空白對(duì)照，來證明阿魏酸的抗氧化性和保肝性能。AnuragKhatkar等研究了一系列阿魏酸衍生物的抗菌性，提高了阿魏酸抗菌性的應(yīng)用價(jià)值。國外對(duì)殼聚糖的研究也日以增多，F(xiàn)lorence Croisier等指出殼聚糖是從角素中得到的一種獨(dú)特的生物高聚物，展現(xiàn)了獨(dú)特的性能，如生物兼容性和生物降解性能，所以利用其生物性能，探索了殼聚糖在生物組織工程方面的應(yīng)用，為進(jìn)一步探索殼聚糖生物性能奠定了基礎(chǔ)。Huajie Liu等主要探索了殼聚糖對(duì)油井水泥的強(qiáng)度和增稠性能方面的影響。結(jié)果顯示，殼聚糖對(duì)其強(qiáng)度和增稠效果有很好的調(diào)節(jié)作用。接著，Shima Daya，ian等研究了殼聚糖及殼聚糖衍生物薄片的物理機(jī)械性能，為開發(fā)其機(jī)械性能提供參考依據(jù)。從國內(nèi)外對(duì)阿魏酸和殼聚糖的研究現(xiàn)狀可以看出，兩者是目前研究的焦點(diǎn)，且兩者的性能也具有很大的研究?jī)r(jià)值，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，為兩者的交聯(lián)和應(yīng)用提供了很大的基礎(chǔ)。Abdulhadi Aljawish等通過以阿魏酸作為底物，漆酶作為催化劑將顆粒狀的殼聚糖進(jìn)行功能化，最后生成的阿魏酸殼聚糖衍生物呈現(xiàn)一種橘黃色穩(wěn)定狀態(tài)，通過光譜分析及檢測(cè)，得出阿魏酸／殼聚糖衍生物有較高的抗氧化性能，為其應(yīng)用提供依據(jù)。接 著，Sarekha Woranuch等主要研究了阿魏酸與殼聚糖交聯(lián)后的熱穩(wěn)定性和抗氧化性，并探討了交聯(lián)物的抗氧化性能否用于可降解性包裝材料，結(jié)果表明，阿魏酸和殼聚糖交聯(lián)有很好的熱穩(wěn)定性，利用其抗氧化性可以做出更好的可降解包裝材料，不但提高了其氧氣阻礙性能，也增加了其拉伸強(qiáng)度，而且，降解性比一般包裝材料要強(qiáng)，具有很好的開發(fā)前景。
2阿魏酸／殼聚糖的制備與檢測(cè)
2.1 阿魏酸，殼聚糖的制備
國內(nèi)外對(duì)阿魏酸殼聚糖交聯(lián)物的制備都有不少研究，Sarekha Woranuch等首先把濃度為1.2 g/100 m L的殼聚糖溶液在室溫下溶解于體積分?jǐn)?shù)為1%的醋酸溶液中，然后制備阿魏酸-EDTA-乙醇(10 m L)混合溶液，最后在恒定的溫度下，把阿魏酸的混合液加入到50 m L的殼聚糖溶液中，并不斷地?cái)嚢�，設(shè)定殼聚糖與阿魏酸不同比例(1.0：0.0，1.0：0.5.1.0：1.0，1.0：1.5, 1.0：2.0和1.0：2.5)和不同溫度(40℃ ，60℃和80 ℃)，不同反應(yīng)時(shí)間(1.5，3.0, 4.5
和6.0 h)。最后混合物被洗滌出去的是自由醋酸和副產(chǎn)物，再用10 000 r/min的離心機(jī)離心30 min，除去未反應(yīng)的阿魏酸，上清液即為所得阿魏酸和殼聚糖的交聯(lián)物。裴繼誠等研究發(fā)現(xiàn)，由于殼聚糖在pH為6.1下不溶解，所以在非均相條件下接枝。將殼聚糖粉末分散于100 m L緩沖溶液（100 m mol/L磷酸鹽緩沖液， pH為6.5）中，并在40℃下不斷搖晃，然后依次加入6mL溶有阿魏酸(10 m mol/L)的甲醇溶液和漆酶(2.14U/m L)，在整個(gè)反應(yīng)過程中通氧，反應(yīng)4h。反應(yīng)后，分別用甲醇、乙醇和水對(duì)殼聚糖進(jìn)行徹底漂洗，真空干燥后儲(chǔ)存于4℃下備用分析。對(duì)照組的樣品為不加入阿魏酸，以相同的方式進(jìn)行處理。此方法與上述方法相比較簡(jiǎn)單，沒有上述方法嚴(yán)謹(jǐn)，隨著科技的發(fā)展，越來越好的方法將會(huì)被很快發(fā)現(xiàn)，科研會(huì)得到更大的發(fā)展。
2.2阿魏酸／殼聚糖抗氧化性的檢測(cè)
阿魏酸／殼聚糖抗氧化性的檢測(cè)方法有多種，最常用且最準(zhǔn)確的方法為：
3阿魏酸／殼聚糖的應(yīng)用
3.1阿魏酸／殼聚糖在可降解活性包裝材料中的應(yīng)用
Sarekha Woranuch等制備出了阿魏酸殼聚糖交聯(lián)物，接著探索了其熱穩(wěn)定性和抗氧化性，最后制成了可降解性包裝材料，大大提高了包裝材料的氧氣阻礙性能和抗氧化性能，而且可降解性較好，減少了白色污染，具有很大的開發(fā)價(jià)值。
3.2 阿魏酸／殼聚糖醫(yī)學(xué)行業(yè)中的應(yīng)用
Yoshifumi murata等制備出阿魏酸殼聚糖交聯(lián)物，殼聚糖作為載體，阿魏酸作為釋放物，通過體外試驗(yàn)，來證明阿魏酸殼聚糖交聯(lián)物有預(yù)防高血壓的性能，且達(dá)到了很好的效果。
Wei Wu等主要把阿魏酸殼聚糖運(yùn)用于創(chuàng)傷性脊髓損傷的功能修復(fù)，指出阿魏酸殼聚糖交聯(lián)是一種較強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)劑，但它的全身傳輸系統(tǒng)很差，所以主要此交聯(lián)物來延長在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，使殼聚糖載著阿魏酸到達(dá)損傷區(qū)域；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，此交聯(lián)物顆粒也能到達(dá)灰質(zhì)和白質(zhì)，能夠保護(hù)大腦神經(jīng)系統(tǒng)，及時(shí)修復(fù)受損的神經(jīng)系統(tǒng)，達(dá)到修復(fù)脊髓損傷的效果。Yung-
Hsin Cheng等發(fā)現(xiàn)了阿魏酸殼聚糖交聯(lián)物具有髓核再生的功能，指出在成長的過程中的過氧化作用，能夠加速髓核細(xì)胞的退化，從而加速人們的衰老，阿魏酸具有很強(qiáng)的抗氧化作用，利用其較強(qiáng)的抗氧化性能來阻止體內(nèi)的過氧化反應(yīng)，增加髓核再生，減緩髓核細(xì)胞的退化，從而減緩衰老，對(duì)人們的健康有很大作用。
3.3阿魏酸／殼聚糖在凝膠材料方面的應(yīng)用
Yung-Hsin Cheng等利用阿魏酸的抗氧化性和抗炎的性能，使阿魏酸和殼聚糖交聯(lián)，來制備水凝膠，運(yùn)用于修復(fù)氧化壓力帶來髓核細(xì)胞的損傷，具有很好的效果，開發(fā)價(jià)值匪淺。
4展望
阿魏酸／殼聚糖具有很大的發(fā)展前途，但也存在需要增強(qiáng)或改進(jìn)的地方。阿魏酸和殼聚糖的研究主要集中在阿魏酸的抗氧化性和殼聚糖作為載體的性質(zhì)，可以開發(fā)研究阿魏酸和殼聚糖的其他性能，例如，阿魏酸的抗菌、抗炎和抗病毒等性質(zhì)，殼聚糖能調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、減少血液膽固醇、調(diào)理腸胃以及抗結(jié)核等多種生物活性，其優(yōu)良的抗菌性，可防止痛風(fēng)、胃潰腸，可以制作隱形眼鏡和接觸鏡片的清洗液，還可制作人造眼淚和消炎眼藥膏，此外，阿魏酸還用于心臟病、治療腦神經(jīng)系統(tǒng)、動(dòng)脈硬化、糖尿病及并發(fā)癥等。殼聚糖生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性、降血脂及降血糖等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注。另外，阿魏酸和殼聚糖制備和檢測(cè)方法要進(jìn)行改善。常見制備方法有：酶催化合成．化
學(xué)催化合成法、乳化交聯(lián)法及離子凝膠法等，找到更完善合理的制備方法，為交聯(lián)物的制備提供便利和依據(jù)。最后，在阿魏酸／殼聚糖交聯(lián)物應(yīng)用方面有待更廣范圍的研究，主要集中在醫(yī)藥和材料方面，可開發(fā)其在食品、化工、化妝品及生物工程等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。阿魏酸／殼聚糖交聯(lián)物在今后的研究中將有更廣闊的前景。
