一类水溶性没食子酸衍生物、制备方法及其在水产品抗氧化处理中的应用

1.本发明属于抗氧化剂合成技术领域，具体涉及一类水溶性没食子酸衍生物、制备方法及其在水产品抗氧化处理中的应用。


背景技术：

2.没食子酸及其酯类衍生物抗氧化剂，如代表性的没食子酸丙酯，目前在食品抗氧化领域应用十分广泛。但是，此类抗氧化剂普遍为油溶性分子，水基环境下发生π-π堆积而聚集析出，水溶性差，导致水基环境抗氧化处理或水产品亲水成分抗氧化效果极差。
3.没食子酸或其酯类衍生物的生物利用度、水溶性或抗氧化活性等提升方法，通常可采用纳米材料负载，脂质体、植物蛋白等材料包覆，复配等策略，但此类方法没有从分子水平彻底解决其在水基环境下发生π-π堆积而导致抗氧化活性降低的问题。
4.针对分子水溶性改造，本发明在结构中修饰可与水分子形成氢键的水溶性基团，如氨基(-nh2)、羧基(-cooh)、磺酸基(-so3h)或酰胺基(-conh2或-conh-)等，可增强与水分子结合能而起到增溶作用。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一类水溶性没食子酸衍生物、制备方法及其在水产品抗氧化处理中的应用。本发明从分子水平彻底解决没食子酸水溶性差的问题。没食子酸衍生物经过-cooh和-so3h基团改性后，水溶性显著提升，并且其水基抗氧化活性极大提升。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一方面，本发明提供了一类水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂，所述水溶性没食子酸衍生物的结构式如下式ⅰ：
[0008][0009]
式ⅰ中：r选自so3h、cooh或nh2。
[0010]
第二方面，本发明提供了所述的一类水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]
(1)称取没食子酸、1-乙基-3-(3'-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑，溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺中，冰浴搅拌；
[0012]
(2)加入2-氨基乙磺酸，继续冰浴搅拌反应后，恢复至室温继续搅拌反应；
[0013]
(3)加入超纯水淬灭终止反应，加入乙酸乙酯，析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到水溶性没食子酸衍生物；
[0014]
或者，(1)称取没食子酸和n,n'-羰基二咪唑，溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺中，冰浴条件下搅拌；
[0015]
(2)加入2-氨基丙酸和三乙胺，继续冰浴搅拌反应后，恢复至室温继续搅拌反应；
[0016]
(3)加入超纯水淬灭终止反应，加入乙酸乙酯，析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到水溶性没食子酸衍生物。
[0017]
所述的制备方法，所述没食子酸、1-乙基-3-(3'-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑的摩尔比为1:1.0～1.5:1.0～1.5；所述没食子酸与2-氨基乙磺酸的摩尔比为1:1.0～1.5。
[0018]
所述的制备方法，所述没食子酸、n,n'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～1.5；所述没食子酸、2-氨基丙酸、三乙胺的摩尔比为1:1.5～2.5:2～6。
[0019]
所述的制备方法，步骤(1)中所述冰浴搅拌的条件为：温度0℃，时间1h。
[0020]
所述的制备方法，步骤(2)中所述继续冰浴搅拌反应的时间为30min；所述继续搅拌反应的时间为24h。
[0021]
第三方面，本发明提供了所述的水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂在处理水产品抗氧化中的应用。
[0022]
所述应用，所述水产品包括虾类、鱼类、贝类中的一种或多种。
[0023]
第四方面，本发明提供了所述的水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的使用方法，包括将水产品放入水溶性没食子酸衍生物的水溶液中浸泡，结束后，避光、沥干水产品表面水分。
[0024]
所述的使用方法，所述水溶性没食子酸衍生物的水溶液的温度为4℃；所述没食子酸衍生物水溶液的浓度为0.1％；所述浸泡的时间为30min。
[0025]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0026]
本发明通过对传统抗氧化剂没食子酸进行分子结构优化与水溶性改造，显著提升了其水溶性和光热稳定性。水溶性没食子酸衍生物具有良好的常温及低温水溶性，尤其适用于水基体系水产品的抗氧化处理。
[0027]
此外，由于水溶性基团的引入，显著抑制了没食子酸芳香苯环间的π-π堆积现象，使得活性酚羟基得以有效暴露，显著提升了其水基抗氧化活性，可应用于水基环境下水产品的抗氧化领域。
附图说明
[0028]
图1为水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-r(r＝so3h、cooh或nh2)分子结构；
[0029]
图2为水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的高分辨质谱分析；
[0030]
图3为ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的紫外光稳定性实验数据曲线(以没食子酸ga和没食子酸丙酯pg为对照组)；
[0031]
图4为ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh抗氧化活性数据曲线(包括dpph
·
、
·
oh和abts
+
·
自由基清除能力对比，并以没食子酸ga和没食子酸丙酯pg为对照组)；
[0032]
图5为水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的水产品抗氧化处理应用方法。
具体实施方式
[0033]
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0034]
本发明提供一类水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂ga-(ch2)
2-r，r为磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)或氨基(-nh2)，其分子结构如图1所示。
[0035]
实施例1：水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂ga-(ch2)
2-so3h的制备
[0036]
(1)将0.300g没食子酸、0.439g 1-乙基-3-(3'-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(edci)和0.310g 1-羟基苯并三唑(hobt)溶解于5ml n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中(投料摩尔比可在区间没食子酸：edci：hobt＝1:1:0～1.5：1:0～1.5)，0℃冰浴搅拌1h；
[0037]
(2)添加0.287g 2-氨基乙磺酸(投料摩尔比可在区间没食子酸：2-氨基乙磺酸＝1:1.0～1.5)，继续冰浴搅拌反应30min；
[0038]
(3)冰浴搅拌30min后，恢复至室温继续搅拌反应24h；
[0039]
(4)反应结束后，加5ml超纯水淬灭终止反应，加10ml乙酸乙酯析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到目标产物水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h。
[0040]
实施例2：水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂ga-(ch2)
2-cooh的制备
[0041]
(1)将0.600g没食子酸和0.629gn,n'-羰基二咪唑(cdi)溶解于5mln,n-二甲基甲酰胺(dmf)中(投料摩尔比可在区间没食子酸：cdi＝1:1:0～1.5)，0℃冰浴搅拌1h；
[0042]
(2)添加0.628g 2-氨基丙酸和1.428g三乙胺(摩尔比可在区间没食子酸：2-氨基丙酸：三乙胺＝1:1.5～2.5:2～6)，继续冰浴搅拌反应30min；
[0043]
(3)冰浴搅拌30min后，恢复至室温继续搅拌反应24h；
[0044]
(4)反应结束后，加5ml超纯水淬灭终止反应，加10ml乙酸乙酯析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到目标产物水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-cooh。如图2为水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的高分辨质谱分析。
[0045]
实施例3：水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的低温及常温水溶性测试
[0046]
准确称取过量没食子酸衍生物溶解于1ml常温(或4℃)超纯水中，制备成常温(或4℃)饱和溶液；快速抽滤分离，将饱和溶液减压旋转蒸发除掉溶剂水，准确称量固体溶质质量m1 mg，则没食子酸衍生物的常温(或4℃)水中溶解度为：m1/1mg/l(g/l)。由表1的没食子酸衍生物溶解性测试结果可知：常温下，没食子酸(ga)及没食子酸丙酯(pg)的水溶性较低，而经过水溶性改性的没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的水溶性大幅提升。此外，在低温水溶中(4℃)，没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的水溶性远高于ga和pg。可见，经水溶性基团-cooh和-so3h改性后，没食子酸衍生物的水溶性得到了显著提升。
[0047]
表1水溶性没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的低温及常温水溶性测量数据(以没食子酸ga和没食子酸丙酯pg为对照组)
[0048][0049]
实施例4：ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的紫外光稳定性测试
[0050]
采用紫外光源辐照法评价没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh常温溶液的紫外光光稳定性。即配置0.1g/l的ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh水溶液置于比色皿中，采用手持式紫外灯(功率12w)辐照没食子酸衍生物水溶液，辐照一定时间间隔(0、10、20、30、40、50、60min)后测定其紫外吸收光谱，通过绘制归一化最大吸光度值衰减曲线，评价其紫外光光稳定性，并以ga和pg作为对照组。
[0051]
由图3的没食子酸衍生物紫外光光稳定性评价结果可知：没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh经水溶性改性后，紫外光光稳定性显著高于ga和pg对照组，这是因为水溶性提升而避免了其在水中发生大量聚集，而提高了分子光稳定性。
[0052]
实施例5：ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh抗氧化活性测试
[0053]
抗氧化活性测试(dpph
·
、
·
oh、abts+
·
)均采用自由基清除率检测试剂盒进行规范性操作，并以ga和pg作为对照组(其水溶液当量浓度与没食子酸衍生物对应保持一致)。
[0054]
由图4的没食子酸衍生物自由基清除能力评价结果可知：经水溶性改性后，没食子酸衍生物ga-(ch2)
2-so3h和ga-(ch2)
2-cooh的抗氧化活性得以大幅提升，并以-so3h改性尤为显著。可见，水溶性改性策略，可提升没食子酸的抗氧化活性。
[0055]
实施例6：水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的水产品抗氧化处理应用
[0056]
将所述的水溶性没食子酸衍生物作为抗氧化剂，将水产品浸泡于配置的抗氧化剂水溶液中，利用其较强的水基抗氧化活性，为水产品提供抗氧化保护作用，具体按照以下步骤进行，如图5所示：
[0057]
(1)在避光水槽中配制一定温度和浓度的水溶性没食子酸衍生物水溶液，温度为4℃，没食子酸衍生物水溶液浓度为0.1％；
[0058]
(2)水产品清洗后，放入到步骤1)配制好的避光水槽中开始抗氧化浸泡处理30min；
[0059]
(3)浸泡结束后，避光、沥干水产品表面水分。

技术特征：
1.一类水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂，其特征在于，所述水溶性没食子酸衍生物的结构式如下式ⅰ：式ⅰ中：r选自so3h、cooh或nh2。2.如权利要求1所述的一类水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取没食子酸、1-乙基-3-(3'-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑，溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺中，冰浴搅拌；(2)加入2-氨基乙磺酸，继续冰浴搅拌反应后，恢复至室温继续搅拌反应；(3)加入超纯水淬灭终止反应，加入乙酸乙酯，析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到水溶性没食子酸衍生物；或者，(1)称取没食子酸和n,n'-羰基二咪唑，溶解于无水n,n-二甲基甲酰胺中，冰浴条件下搅拌；(2)加入2-氨基丙酸和三乙胺，继续冰浴搅拌反应后，恢复至室温继续搅拌反应；(3)加入超纯水淬灭终止反应，加入乙酸乙酯，析出沉淀，经抽滤、柱层析提纯、旋转蒸发、真空干燥后，得到水溶性没食子酸衍生物。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述没食子酸、1-乙基-3-(3'-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑的摩尔比为1:1.0～1.5:1.0～1.5；所述没食子酸与2-氨基乙磺酸的摩尔比为1:1.0～1.5。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述没食子酸、n,n'-羰基二咪唑的摩尔比为1:1.0～1.5；所述没食子酸、2-氨基丙酸、三乙胺的摩尔比为1:1.5～2.5:2～6。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述冰浴搅拌的条件为：温度0℃，时间1h。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述继续冰浴搅拌反应的时间为30min；所述继续搅拌反应的时间为24h。7.如权利要求1所述的水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂在处理水产品抗氧化中的应用。8.如权利要求7所述应用，其特征在于，所述水产品包括虾类、鱼类、贝类中的一种或多种。9.如权利要求1所述的水溶性没食子酸衍生物抗氧化剂的使用方法，其特征在于，包括将水产品放入水溶性没食子酸衍生物的水溶液中浸泡，结束后，避光、沥干水产品表面水分。10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述水溶性没食子酸衍生物的水溶液的温度为4℃；所述没食子酸衍生物水溶液的浓度为0.1％；所述浸泡的时间为30min。

技术总结
本发明属于抗氧化剂合成技术领域，具体涉及一类水溶性没食子酸衍生物、制备方法及其在水产品抗氧化处理中的应用。水溶性没食子酸衍生物的结构式如式Ⅰ所示。本发明通过对传统抗氧化剂没食子酸进行分子结构优化与水溶性改造，显著提升了其水溶性和光热稳定性。水溶性没食子酸衍生物具有良好的常温及低温水溶性，尤其适用于水基体系水产品的抗氧化处理。显著抑制了没食子酸芳香苯环间的π-π堆积现象，使得活性酚羟基得以有效暴露，提升了水基抗氧化活性，可应用于水基环境下水产品的抗氧化领域。域。域。


技术研发人员：焦龙 张宾 冯慧珍
受保护的技术使用者：浙江海洋大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/1