新型添加剂--曲酸

化学教育2003年第11期新型添加剂一一曲酸ll杨良保张宝成(亳州职业技术学院安徽 236800)S202B摘要本文介绍了 曲酸的发现过程、合成机理,并重点阐述了它在食品防腐、酶促褐变、肉类食品和美容方面的用途。关键词曲酸添加剂酶促褐变种细菌的生长。1曲酸的发现(3)抗氧化性:曲酸的酚羟基可以被还原。1907年,斋藤贤道(Saito)在蒸米饭中培养米曲(4)金属离子螯合作用:可与Fe、Cu、Mn等金:霉( Asperglius oryzae)时,从菌体粉末中分离出一种属离子发生螯合反应。他无法确认的有机酸,他猜测是一种β -间羟苯基3曲酸的合成机理羧酸。1912 年,蔽田( Yabuta)经过分析,认为该有机酸的经验分子式为CnH20% ,并取名为曲酸( kojie曲酸是微生物好氧发酵产生的- -种具有抗菌作acid)。事隔10年,1922年蔽田依据当时最新的化用的有机酸。研究发现以葡萄糖为碳源的曲酸合成学分析和分子量检测手段把曲酸的分子式修正为的主要途径是葡萄糖不经碳环断裂直接转化,这正CH20.,并于1924年令人信服地证明了其结构式。说明了葡萄糖是最佳碳源。有关报道在研究曲酸合2曲酸的性质成的动力学过程中,进一步提出:从葡萄糖到曲酸的系列反应中,有一特定酶反应是决定性步骤;该酶在2.1 理化性质菌丝体形成过程中同时合成，因此产酸前的菌丝体(1)分子式:CgH。O,形成过程与产酸的系列反应无关。在研究曲酸产量(2)结构式:同黄曲霉菌体干重的关系时发现[2] :在菌体达到100g/L前，曲酸产量随菌体干重增加而提高;当菌体干重达到10 g/L-20 g/L时,曲酸产量随菌体干重增I0---加而降低;当菌体千重超过20 g/L时,发酵液就测H-C C-CH20H不到曲酸。由此认为,曲酸仅仅是某些真菌糖类分解代谢的一个中间体。(3)分子量:142.1(4)性状:无色棱柱状晶体,熔点153C ~ 154C。4曲酸的用途易溶于水、醇、丙酮，微溶于醚.乙酸乙酯、三氯甲烷和吡啶,不溶于苯。曲酸结构与葡萄糖相似,经同位由于曲酸有以上几种生理活性,在化妆品、医素证实是由葡萄糖未经碳架断裂直接氧化脱水而形药、食品、农业等方面具有较广泛的应用前景。如可成的。曲酸的酸性是由其酚烃基结构而来。做生产食品增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚的原料;用.2 生理活性做生产头孢类抗生素的中间体;用做对人畜无毒、无曲酸是微生物利用多种碳源好氧发酵产生的有公害的杀虫剂;用于农药;用做叶面肥施于农作物;杀菌作用的物质。曲酸及其行生物对酪氨酸酶(或用做铁分析试剂、胶片去斑剂等,但目前最热门与最称多酚氧化酶PPO)有强烈抑制作用,可用于食品有前景的用途是在食品与化妆品2方面。与化妆品,一定浓度的曲酸具有抑菌能力。具体表各国学者关于曲酸毒性实验的结果证明曲酸在现为":用于医疗与食品是安全的。研究表明曲酸具有清除(1)酪氨酸酶抑制能力:20ug/mL浓度的曲酸人体内的自由基,增强白细胞活力等作用,有利于人就可抑制不同来源的酪氨酸酶的70%-80%的活体健中国煤化工的曲酸已于1988力。年由Y片CNMHG到食品与化妆品(2)抑菌能力:0.2%-0.5%的曲酸可抑制多中,近年米日本出现大量关于曲酸应用的专利报道。2003年第11期化学教育4.1曲酸在食 品防腐w中的应用用的物质有抗坏血酸及其衍生物、异抗坏血酸及其历来,食品防腐上都使用山梨酸与苯甲酸(安钠盐半胱氨酸以及针对酪氨酸酶抑制还原作用的肉息香酸)及其盐类,由于此类防腐剂对机体有一定桂酸、香豆酸草酚酮、含羞草氨酸、甲硫咪唑、2 ,3-的变异作用,所以在食品添加中受到量的限制,如山蔡二酚等等。但这些物质或获取不易,或是剂量太梨酸允许用量为0.2% ,这个浓度在很多情况下都大,或是本身的毒性等等因素,使用受到限制。曲酸不能取得很好的效果。另外一些如醋酸盐,丙酸盐安全无毒,是理想的多酚氧化酶抑制剂,在果蔬、甲等防腐剂因为对食品风味有影响也不能添加至理想壳类产品的护色方面有着显著效果,而且与现有的浓度。再如一些水产制品与腌制品中,常规防腐剂抗坏血酸与柠檬酸等可以配合使用，可以替代或部在其添加量上很难起到好的效果,因而需要-种更分替代传统的多酚氧化酶抑制剂。为理想的防腐剂。曲酸对多酚氧化酶引起酶促褐变的抑制是通过曲酸与目前在食品添加剂方面广泛使用的苯甲多种要素控制完成的')。首先,其结构与分类底物酸相比,有以下优点”:易溶于水，解决了山梨酸与相似而有竞争性抑制作用;其次，可以整合多酚氧化苯甲酸等防腐剂需要有机溶剂溶解后再加人食品的酶活性必需的铜离子;第三,曲酸能通过对氧自由基问题;不为细菌所利用,具有更强更广泛的抗菌力，的去除干扰多酚氧化酶酶促反应中对氧的吸收;第而山梨酸抗菌力弱,易为细菌所利用,只能在无菌时四,曲酸能还原形成黑色素的底物醌类化合物为联加入才起作用;热稳定,可与食品共同加热灭菌,而醌而阻止黑色素的形成。山梨酸受热易挥发;pH对曲酸抗菌力无明显影响,4.3曲 酸在肉类食品中的应用而山梨酸与苯甲酸钠等随pH增大而抗菌力减弱;在香肠、火腿等肉制品及鱼子酱等水产品的加曲酸对人无刺激性,并可抑制亚硝酸盐生成致癌物，工中,一般都使用发色剂与色素,目前广泛使用的护而山梨酸对人皮肤、眼睛有刺激性,当有硝酸盐存在色剂与发色剂是亚硝酸钠。众所周知,由于亚硝酸时能生成致癌物。盐在食品加工及消化过程中能转化为亚硝胺一-种经实验证明(3) ,当培养基中曲酸含量达到有较强致癌性与毒性的物质,世界各国都严格限制0.29%~0.5%时,对大多数细菌均有很好的抑菌效其使用量,且亚硝酸盐的护色效果并不理想。其他果,相同浓度的曲酸抑菌能力要强于苯甲酸钠,尤其合成或天然色素也都存在由于空气氧化使色泽减退是对鼠伤寒沙门氏菌的抑制效果较苯甲酸钠强得而导致时效短的不足之处。在肉类食品中使用曲酸不但可降低亚硝酸盐等许多日本学者对曲酸作为防腐剂做了大量的应有害发色剂的使用量,而且与维生素C、烟酰胺等目用研究工作,申请了许多以曲酸为主要成分的复合前使用的护色剂有很好的加成作用,更具有抗菌抗食品保存剂的专利。致癌物作用,同时也减少或取代了山梨酸和苯甲酸这些结果证明曲酸确有广泛的抗菌作用,作为的用量,因而是一-种非 常理想的护色防腐剂[2]。防腐剂添加于食品中时,具有非常好的效果。对曲酸的应用研究表明'5],曲酸由于有抗氧化4.2曲酸用 于酶促褐变的抑制性可起到护色作用，曲酸本身与肌红蛋白中的铁有新鲜果蔬与甲壳类产品中存在的多酚氧化酶敏感的血红色反应,可部分取代亚硝酸钠的发色作(PPO)会导致褐变,在这些食品的加工和贮存过程用。有研究报道,曲酸等pyrone结构化合物添加于中其内源酚类物质被酶催化氧化形成褐色素或黑色肉类熏制之前，能抑制亚硝酸盐转化为亚硝胺,因为素,影响食品的色泽,并产生不良风味。长期以来,曲酸能与木材中的馏出物选择性结合而抑制了致癌防止食品的酶促褐变是一个重要的研究课题。在食物的生成。品加工和保藏中使用多酚氧化酶抑制剂是防止产品日本成和株式会社的深泽与若林等在鱼子与猪酶促褐变的重要手段。目前常用的处理方法是利用肉加工中试验了曲酸,结果表明添加了曲酸,极为显二氧化硫或其他强还原性含硫化合物。由于这些化著地延长了退色时间,其他学者在牛肉与一些蔬菜合物在食品中残留并在以后的过程中会放出二氧化中的实验,也得出了相同结果。硫,会对食物的香味造成损坏,此外,有过不少报道中国煤化工质使其成为- -种非认为亚硫酸钠及二氧化硫可诱发过敏和哮喘。另一二呆鲜和食品加工业MHCNMHG类常用的方法是产生一种还原势态或缺氧条件,使中有以的力不。化学教育2003年第11期4.4曲 酸的美白作用实际使用曲酸化妆品时,具有明显的增白美容人的肤色是与种族、年龄、职业、生活环境有一效果。日本、法国美容专家把曲酸用于人体面部黄定关系的。正常的肤色来自4种色素。即氧化血红褐斑的治疗效果特别明显。曲酸除能消除黄褐斑蛋白、还原血红蛋白胡罗卜素和黑色素。黑色索是外,还对妊娠斑蝴蝶斑咖啡斑、雀斑、黑变病以及在黑色素细胞中生成的,黑色素生成的多少决定着激光或液氮治疗后的色素沉着、烫伤后色素沉着和皮肤的黑白。冻伤色斑,均有显著的祛斑增白的功效。美容专家生物体中一切生物化学反应都是由酶催化进行和生物化学家对曲酸祛斑和增白的功效给予了科学的。在形成黑色素的系列反应过程中,第一步由酪的肯定(2]。氨酸氧化酶催化形成多巴是关键步骤,其后的几步曲酸是环状化合物,分子中含有2个双键,能够是顺势和自动进行的。要减少黑色素的形成,就必.吸收紫外线,实验研究测定在紫外长波段有一-大吸须降低酪氨酸氧化酶的活性。目前许多增白化妆品收峰,这个波段的紫外线正是日晒时对皮肤伤害最中所用的醌类物质或被皮肤细胞吸收后能转化产生大的长波 段紫外线,因此曲酸也具有良好的防晒功氢醌类化合物的某些甙类,经皮肤细胞吸收后被水效[]。解成氢醌和葡萄糖,也能抑制酪氨酸氧化酶的活性,参考文献还减少或抑制其他酶的活性,因此具有细胞毒性,长[1]孙微,陶文沂. 曲酸在食品掭加剂中的应用食品与发醇工业，1997,1(2):69-73期使用会使皮肤表皮细胞遭受毒害和死亡,导致皮[2] 柴元武.仝克勤新型食品添加剂一 曲酸潍坊高等专科学肤粗糙和衰老。现在不少国家已禁止将一些醌类化校学报、200(1):66 -67合物用于化妆品。曲酸是曲霉发酵的天然产物[51,[3] 陈移亮等.曲酸的发酵生成与检测(综述).亚热带植物通讯,它只专一性地抑制形成黑色素的酪氨酸氧化酶,不1998,27(1):61-66抑制其他的酶,对细胞没有毒害作用。曲酸是环状[4] 孙微,陶文沂等 曲酸.中国食品添加剂,199,<2):70 -72的吡喃酮化合物,除抑制酪氨酸氧化酶活性外,还进[5] 陶文沂,孙微等曲酸在食品中的应用中国食品添加剂，2000,<2) :26 -30入细胞间质中组成胞间胶质,起到保水作用和增加皮肤的弹性,因此曲酸用于化妆品更优于醌类合物。A New Additive- -Kojic AcidYANC LiangbaoZHANG Baocheng(Bo Zhou Cllge of Vocation and technology An Hui 236800)Abstract This paper reviews the discovery of kojic acid , the prnciple of preparation , and its applications infresh keeping 、anti - enzymatic browning、meat food preservation cosmnetology.Keywords kojic acid , additive , anti - enzymatic browning2003年第11期要目●吸烟与社会●利用校本课程培养学生的探索精神， 注意饮食污染问题●问题解决与学生化学基本理论知识结构化构建●漫谈基因芯片的研究与应用.元认知能力的培养与化学研究性学习●2003年高考化学新课程试卷的特点与启示中国煤化工MYHCNMHG