L-抗坏血酸酯类衍生物的合成研究及发展现状

刘 宁，刘雅南，刘 涛，李 健，陆占国

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

L-抗坏血酸酯类衍生物的合成研究及发展现状

刘 宁，刘雅南，刘 涛，李 健，陆占国

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省高校食品科学与工程重点实验室，黑龙江哈尔滨 150076）

L-抗坏血酸酯类衍生物种类很多，功能不尽相同，其广泛应用于医药、饲料、食品等领域。文章综述了近年来L-抗坏血酸酯类衍生物的应用现状，重点介绍了酯类衍生物合成的研究进展，并对其发展前景进行了展望。

L-抗坏血酸，酯类衍生物，合成，应用，前景

L-抗坏血酸（L-ascorbic acid）是一种常用抗氧化剂，但也是食品和饲料原料中最不稳定的维生素，容易受到光、热、氧、湿气、pH、金属离子、紫外线等影响，使效价明显下降。L-抗坏血酸酯化修饰研究，旨在将L-抗坏血酸转化成其衍生物形态，可改善其稳定性、解决其油溶性差问题、提高其表面活性等等，使其成为一种兼具抗氧化性和乳化性的新型添加剂。L-抗坏血酸酯类衍生物在医药、饲料、食品等领域的应用前景受到人们的日益关注，因此具有较高的研究价值和广阔的开发前景。

1 L-抗坏血酸及其酯类衍生物

1.1 L-抗坏血酸

L-抗坏血酸（L-ascorbic acid），又称维生素C，即2，3，5，6-四羟基-2-己烯酸-γ-内脂[1]，其分子式为C6H8O6。L-抗坏血酸是维持机体正常生理功能的重要维生素之一，广泛参与多种重要氧化还原反应；参与胆固醇转化；可以有效治疗贫血症，易溶于水，可以很好地被人体吸收；且具有增强免疫和抗癌功能[2]。除了在医疗上用于各种疾病的预防和治疗之外，L-抗坏血酸还可作为抗氧化剂应用于食品领域，或是作为营养因子添加到禽类和水产类的饲料中。

由于L-抗坏血酸化学性质非常活泼，亲水性强，不易溶解于油脂等疏水性液体，这给L-抗坏血酸产品的制备、储存等带来诸多不便，这种不稳定性极大限制了其有效利用率和商业价值。因此国内外研究学者及生产商都致力于具有高附加值的L-抗坏血酸酯类衍生物的研发。

1.2 L-抗坏血酸酯类衍生物

在L-抗坏血酸的分子结构中，C5上有仲醇羟基、C6上有伯醇羟基、同时还含有连烯二醇结构单元[3]。将内酯形式的L-抗坏血酸C-2、3、5、6上的四个不同化学活性的羟基转换成含有烷基、酰基、硫代或者磷酰基等的官能团，例如：将5，6位二元醇羟基改性或是对2，3位烯醇式羟基进行改性[4]，从而成为L-抗坏血酸酯类衍生物。

维生素酯类衍生物是最受人们关注的一大类，L-抗坏血酸酯类衍生物的典型产品有L-抗坏血酸硫酸酯（ASS）、L-抗坏血酸棕榈酸酯、L-抗坏血酸单磷酸酯、L-抗坏血酸多聚磷酯（LAPP）[5]。

2 L-抗坏血酸酯类衍生物合成研究进展

2.1 L-抗坏血酸酯类衍生物的合成方法

目前，L-抗坏血酸酯类衍生物是研究最多、应用最为广泛的一类化合物，其主要的合成方法是化学合成法和生物合成法。化学合成方法主要包括浓H2SO4法、酰氯法和HF法等，即利用浓H2SO4、HF等作为催化剂和溶剂，使原料间直接发生酯化反应、酯交换反应或者酰卤酯化反应，生成酯类衍生物。其优点是工艺成熟，是L-抗坏血酸酯在工业生产中的主要合成方法。酶催化合成法虽然还没得以工业化，但该法具有明显的优越性，随着酶工程技术发展，也促进了酶催化合成L-抗坏血酸酯的研究，成为人们研究的热点，并取得了相当的进展。

2.2 L-抗坏血酸酯类衍生物的合成进展

2.2.1 L-抗坏血酸脂肪酸酯 彭杨等[6]采用猪油和抗坏血酸为原料，通过单因素实验和正交实验，研究超声作用对酶促转酯化反应合成抗坏血酸脂肪酸酯的影响，并确定其最佳反应条件。张宇[7]和刘建伟[8]采用微生物来源的脂肪酶作为催化剂，以动物油脂作为底物，分别在非水体系和有机相中酶催化合成L-抗坏血酸脂肪酸酯，开发出一种高附加值的营养型表面活性剂，为绿色食品添加剂的开发提供理论依据。

张洪勇等[9]研究以棕榈油为酰基供体和L-抗坏血酸在有机相中利用脂肪酶催化酯交换反应合成L-抗坏血酸脂肪酸酯。选择了合适的反应介质，考察了各反应条件以及加入分子筛对酶促反应的影响，并得出了最适酶促反应条件。袁红玲[10]利用天然油脂为底物酶法合成了L-抗坏血酸脂肪酸酯获得了成功。

2.2.1.1 L-抗坏血酸棕榈酸酯 在国外，采用酶法生产L-抗坏血酸棕榈酸酯，已有人做了初步尝试。Youchun等[11]采用叔丁醇作溶剂，可把产物L-抗坏血酸棕榈酸酯的转化率提高到91%。Humeau等[12]以棕榈酸甲酯和L-抗坏血酸为底物，诺维信公司生产的固定在大孔丙烯酸树脂上的酶Novozyme 435为催化剂进行了研究。Hsieh等[13]首次采用单硬脂酸丙二醇酯包被洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cepacia）脂肪酶来催化L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成。

在国内，徐凤杰等[14-15]研究了不同的脂肪酶在有机溶剂体系中催化合成L-维生素C棕榈酸酯的反应；并对来自于Candida sp.99-125的脂肪酶催化合成异维生素C棕榈酸酯反应进行了研究。刘瑞瑾等[16]用1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐催化合成L-抗坏血酸棕榈酸酯，采用离子液体作为溶剂和酸催化剂，大大提高了酯化反应的转化率。

2.2.1.2 L-抗坏血酸硬脂酸酯 最初，传统的工业合成L-抗坏血酸硬脂酸酯的方法采用化学法，但这种方法在生成O-6取代产物的同时生成大量的副产物[17-18]。为了克服这些缺点，酶法合成已越来越受人重视。

晏日安等[19]鉴于酶法催化反应的优点和L-抗坏血酸硬脂酸酯的应用前景，采用脂肪酶在非水介质中催化L-抗坏血酸与硬脂酸合成L-AS，对反应条件进行优化，对产物进行提纯和鉴定。谢文磊等[20]以浓硫酸为溶剂和催化剂，L-抗坏血酸和硬脂酸甲酯进行酯交换反应合成了L-抗坏血酸硬脂酸酯，产率可达77%。

2.2.1.3 L-抗坏血酸月桂酸酯 董晓丽等[21]以月桂酸甲酯和L-抗坏血酸为原料，以固定化的脂肪酶（IPLOZYMIM）为催化剂，合成了L-抗坏血酸月桂酸酯。并确定了L-抗坏血酸月桂酸酯的较佳合成条件。蔡水根等[22]也研究了Novo435固定化脂肪酶在丙酮体系中合成L-抗坏血酸月桂酸酯。

2.2.2 L-抗坏血酸洛芬类酯 刘信宁等[23]对酶法合成L-抗坏血酸洛芬酯（芬维C酯）的反应动力学与热力学进行研究，并确定了最有效的酶促反应环境。

戴阿娟[24]以L-抗坏血酸和布洛芬为原料制成前体药物L-抗坏血酸氟比洛芬酯，研究了该前体药物的理化性质、体内外稳定性、在小鼠体内的药代动力学特征，并且对其药效学和毒理学中的急性毒性实验进行了初步的研究。王择[25]则运用非水相酶促有机合成技术合成化学新单体L-抗坏血酸氟比洛芬酯获得成功，并对抗坏血酸三聚磷酸酯的工艺参数和工艺步骤进行了优化。

2.2.3 L-抗坏血酸多聚磷酸酯 金显春等[26]采用L-抗坏血酸与三偏磷酸钠在水介质中进行酯化，一步制得目的产物：L-抗坏血酸多聚磷酸酯，并采用简单分离的方法制得纯品。黄强[2]采用直接酰化法，以L-抗坏血酸为原料，三偏磷酸钠（STMP）为磷酸化试剂，以氯化钙为催化剂，合成了L-抗坏血酸-2-多聚磷酸酯。并运用单因素实验方法考察了原料配比、催化剂用量、pH、温度、时间等因素对其产率和纯度的影响。

2.2.4 其他L-抗坏血酸酯类衍生物 何莉斌等[27]利用浓H2SO4直接酯化法合成了甲氧羰基丙烯酸-6-L-抗坏血酸酯，并从清除羟自由基、超氧阴离子自由基方面对其抗氧化活性进行了研究。

吴亚凉[3]以L-抗坏血酸和马来酸酐为主要原料，采用直接酯化法对L-抗坏血酸进行分子修饰，合成了反丁烯二酸-6-L-维生素C甲酯，通过功能有效性研究，证明了反丁烯二酸-6-L-维生素C甲酯具有高效的抗氧化性能和良好的脂溶性，此外还具有优良的抗菌性能。

Liu Ning[28-29]以L-抗坏血酸、羧甲基纤维素钠为原料，合成具有抗氧化性能的高分子材料—L-抗坏血酸纤维素酯。并采用体外动物实验对没食子酰微晶纤维素酯的抗氧化作用进行了评价。

3 L-抗坏血酸酯类衍生物的应用现状

L-抗坏血酸酯类衍生物主要分为两类：一类是针对L-抗坏血酸水溶性较强、脂溶性差而开发的L-抗坏血酸脂肪酸酯类衍生物产品，作为强抗氧化剂和表面活性剂应用于食品添加剂行业；另一类是稳定化L-抗坏血酸类产品，它可以有效解决L-抗坏血酸易氧化的问题，从而作为高稳定性的营养成分，广泛的应用于饲料添加剂领域。另外，由于L-抗坏血酸的运转载体SVCT1和SVCT2还具有运载L-抗坏血酸进入中枢系统的功效，也被尝试作为制成酯化前药应用于含有羧基并作用于中枢系统的药物。

3.1 L-抗坏血酸酯类衍生物在食品行业的应用

许多L-抗坏血酸酯类衍生物不仅保持了L-抗坏血酸抗氧化性能和生理活性，而且在动植物油等非水体系中溶解性和稳定性均有显著提高，是一类安全、高效、无毒和营养型脂溶性抗氧化剂。例如：L-抗坏血酸棕榈酸酯是世界卫生组织（WHO）、食品药品联合委员会认可的营养型抗氧化剂，多在婴儿食品、罐头、奶油中作为抗氧化剂使用[30]；L-抗坏血酸硬脂酸酯是一种营养强化剂，现在被广泛用于油脂、食品等领域，在食品工业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-抗坏血酸磷酸酯镁除了产生L-抗坏血酸的功效以外，由于其分子构成中还含有磷、镁等人体必需元素，因此可广泛应用于幼儿强化食品、老年食品、功能食品、方便食品等[32-33]。L-抗坏血酸苯甲酸酯[34-35]、L-抗坏血酸苹果酸酯和L-抗坏血酸柠檬酸酯[36]都是新型双功能食品添加剂，因其具有独特的抗氧化性和抑菌性而具有开发价值和潜在的应用性。

3.2 L-抗坏血酸酯类衍生物在医学领域的应用

L-抗坏血酸酯可作为药物的载体[37]，也可保护一些参与体内重要生理活动的物质不被氧化，进而起到对一些疾病治疗的目的[38]。例如：L-抗坏血酸硬脂酸酯能抑制人卵巢癌细胞增生和肿瘤的生长[39]，具有潜在的抗癌作用，是一种易被人体消化吸收的脂溶性抗氧化剂；L-抗坏血酸棕榈酸酯被收载于美国、英国药典，可添加到软膏类及胶囊药物中以增加药物稳定性[40]。

将洛芬类药物（布洛芬、酮洛芬、氟比洛芬）与L-抗坏血酸形成酯后，形成一种新的单体，能够增强洛芬类药物的水溶性，提高生物利用度，延长半衰期而且能够以酯的形式通过胃部，减少洛芬药物对胃肠道的副作用。并发挥其中枢镇痛作用，能够治疗某些神经退行性疾病[18]。

3.3 L-抗坏血酸酯类衍生物在饲料方面的应用

以L-抗坏血酸磷酸酯镁、L-抗坏血酸三聚磷酸酯为代表，多应用于饲料添加剂领域，Takashima等[19]也研究了抗坏血酸磷酸酯镁在皮肤护理的化妆品领域的应用。L-抗坏血酸-2-多聚磷酸酯主要用作渔业或水产养殖业饲料添加剂，其优点是在水中可以长时间地保持优良稳定性，同时其抗氧化性、热稳定性和抗紫外线能力均大大超过L-抗坏血酸[41]。

4 L-抗坏血酸酯类衍生物的发展前景

4.1 存在的难题与不足

目前，在L-抗坏血酸酯类衍生物的合成过程中应用到了一些新型的反应介质和反应体系，例如：无溶剂体系和离子液体系等。但如何能够充分发挥这些新体系在抗坏血酸酯合成中的优势仍需进一步探索[42]。现在维生素酯的合成基本上都是在有机溶剂中完成的，需要耗费大量的有机溶剂，为了减少成本，在酶促反应的体系选择方面和热力学及动力学方面的研究还需深入。如何降低对环境的污染和简化产物分离纯化的步骤，依然是一个难题。

4.2 展望

未来L-抗坏血酸及其衍生物的发展将出现两种趋势：L-抗坏血酸生产工艺改进加快和具有高附加值L-抗坏血酸酯类衍生物开发生产趋于规模化。

与化学法相比，酶法合成抗坏血酸酯具有反应选择性高、反应条件温和、转化率高等优点，完全符合绿色化工的发展趋势，代表了未来产业的发展方向。以后研究的重点也将是寻找更高效的催化酶和更优的反应条件以及反应规模的扩大化。

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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

刘宁（1978-），女，博士，副教授，研究方向：农产品化学与综合利用。

黑龙江省青年科学基金项目（QC2010026）。