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碘化钾对没食子酸辛酯介导的光动力抗菌和清除生物被膜的增效机制研究

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碘化钾对没食子酸辛酯介导的光动力抗菌和清除生物被膜的增效机制...

作者：陈玟璇浙江工商大学

学位级别：硕士

食品与其接触表面上致病性微生物及其固着生物被膜的形成与积累,不仅危害人类生命健康,而且破坏资源和环境,造成严重经济损失。本课题组前期研究已发现,食品抗氧化剂没食子酸辛酯(OG),具有高效且广谱的抗菌活性;更有趣的是,OG协同光辐... 详细信息

食品与其接触表面上致病性微生物及其固着生物被膜的形成与积累,不仅危害人类生命健康,而且破坏资源和环境,造成严重经济损失。本课题组前期研究已发现,食品抗氧化剂没食子酸辛酯(OG),具有高效且广谱的抗菌活性;更有趣的是,OG协同光辐照后对食源性有害菌表现出卓越的杀菌和清除生物被膜特性,有望被进一步发展以促进其在食品产业中的应用。最近,首次发现食品营养强化剂碘化钾(KI)对OG介导的光动力灭活(PDI)具有出乎意料的增效作用,尤其是对食源性有害菌生物被膜的高效清除效果,但是,具体的增效机制尚不明确。基于此,本研究旨在构建出一种基于KI强化OG介导的PDI抗菌和消除生物被膜的新体系,并从“光化学途径”与“光化学产物组成、与生物和信号分子间的互作模式”两个角度,在分子水平上深入阐释KI诱导的PDI抗菌与清除生物被膜的增效机制。本研究主要结果如下:(1)考察KI强化OG介导的PDI对浮游细菌的杀菌作用,结果表明增效PDI体系对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)的灭活效果取决于OG和KI的浓度以及光剂量的协同选择。KI对OG介导的PDI增效作用,与其剂量间呈依赖关系;且协同蓝光辐照(420 nm,212 m W/cm),仅5 min内完全杀灭活细胞(10 CFU/m L E.coli:0.15 m M OG+250 m M KI;10CFU/m L S.aureus:0.075 m M OG+150 m M KI)。(2)考察KI强化OG介导的PDI消除生物被膜的作用,结果表明增效PDI体系不仅对生物被膜的形成具有极强的抑制作用,而且对成熟生物被膜具有很好的根除效果。蓝光辐照仅5 min,生物被膜形成的抑制率提高了69%(0.05 m M OG+100 m M KI);蓝光辐照10 min后,成熟生物被膜的生物量减少了80%(0.1 m M OG+100 m M KI),且生物被膜上清液中已无活菌,生物被膜内活菌数量也显著下降(>6.4 Log CFU/m L)。激光共聚焦显微镜(CLSM)成像进一步观察到生物被膜厚度减薄且大量破碎,伴随大量死亡菌落。(3)考察KI对OG介导的PDI增效机制,即“光化学途径”。OG的疏水烷基链尾部与细胞膜结合并实现跨膜插入,OG自氧化和光促氧化的双重作用下形成对应醌。推测醌(光敏剂)通过吸收光子,经基态跃迁和自旋翻转至三线态激发态,再进行电子传递(Ⅰ型光化学途径)和能量转移(Ⅱ型光化学途径),进一步与氧反应形成活性氧物种(ROS)。Ⅰ型光化学途径:电子传递到分子氧形成O、HO、·OH;Ⅱ型光化学途径:能量转移至基态氧形成O;Ⅲ型光化学途径(不依赖氧):OG跨膜插入细胞,破坏膜完整性,进入胞内的OG与DNA相互作用形成稳定复合物;KI进一步通过高渗透压作用,破坏细胞膜,细胞内容物大量泄露;胞内光敏剂可直接电子传递给I,并形成活性碘自由基(I~·)。另外,ROS除氧化生物靶点外,也可与KI反应生成HOOI,随后分解生成I、HOO·、HO和I;I进而与OG发生亲电取代,碘代中间体在蓝光作用下分解生成I~·。这些ROS与和活性碘物种(RIS)非特异性地攻击细胞中的多个生物靶点,最终导致有害菌快速失活。进一步实验结果表明,相较于长寿命的活性物种,短寿命的活性物种具有更强的杀菌效果。(4)考察KI对OG介导的PDI增效机制,即“活性物种与生物、信号分子的互作”。KI加剧OG对细胞膜损伤,并伴随细胞对OG的生物摄取率提高。活性ROS及RIS的氧化作用,导致细胞膜蛋白降解、基因组DNA裂解,最终细胞死亡。更重要的是,RIS促进了生物被膜e DNA的裂解,有效瓦解生物被膜;同时,降解了群体感应信号分子(3-oxo-C12-HSL),从而无法启动群体感应系统,有效避免生物被膜的反复污染。

关键词：没食子酸辛酯碘化钾光动力抗菌生物被膜分子机制

基于没食子酸辛酯与蓝光对荧光假单胞菌及其生物被膜光动力灭活机制的研究

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基于没食子酸辛酯与蓝光对荧光假单胞菌及其生物被膜光动力灭活机...

作者：蒋来浙江工商大学

学位级别：硕士

荧光假单胞菌(P.fluorescens)是一种常见的食源性腐败菌,低温条件下能快速生长繁殖,引起水产品与肉类的腐败变质。更糟糕的是,它可以附着在食物表面并形成生物被膜,使其更难被清除,严重影响了食品品质与卫生安全。通常人们会选择利用抗... 详细信息

荧光假单胞菌(P.fluorescens)是一种常见的食源性腐败菌,低温条件下能快速生长繁殖,引起水产品与肉类的腐败变质。更糟糕的是,它可以附着在食物表面并形成生物被膜,使其更难被清除,严重影响了食品品质与卫生安全。通常人们会选择利用抗生素来解决上述问题,但是抗生素的滥用会导致细菌耐药性的出现。因此,开发安全有效杀灭荧光假单胞菌并根除其生物被膜的方法迫在眉睫。研究表明,天然植物提取物,例如酚酸类化合物,具有抗氧化、抑菌与抗炎等优良的生物活性。而相较于酚酸类物质,酚酸酯类物质则具有更强的生物活性。已有研究证明,没食子酸烷基酯(GACs)相较于没食子酸在抑菌、抗生物被膜、抗氧化及抗炎等功效上展现出了更优异的活性。GACs中不同长度的烷基链对其生物活性的影响差异显著,尤其是抑菌活性。其中,分子结构中含有8个碳的烷基支链的没食子酸辛酯(OG)展现出了与细菌膜最佳的亲和力和最优的抑菌活性。同时,OG还被美国食品药品监督管理局(FDA)与世界卫生组织(WHO)所允许作为一种功能性添加剂添加到食品当中。基于此,本研究开发了一种将OG与蓝光(420 nm)辐照结合的超高效光动力失活系统,并首次发现了OG具有抑菌性与光敏性的双重功效。将OG介导的光动力失活技术(PDI)运用于高效杀菌与生物被膜的清除中,并深入阐明了OG介导的PDI抑菌机制,最后将PDI技术与纳米静电纺丝技术相结合,将包含有OG的光敏性纳米材料应用于中国大鲵肉块的贮藏保鲜中,展现了其作为光动力抑菌材料在食品安全领域的广阔应用。本论文主要研究结果如下:1.通过对没食子酸(GA)与没食子酸烷基酯(GACs)的抑菌活性进行了初步筛选,分别选用了荧光假单胞菌(G+)与金黄色葡萄球菌(G-)作为实验菌种,测定了GA与GACs对它们的最小抑菌浓度(MIC)与最小杀菌浓度(MBC)。并结合油脂分配系数分析了GACs的疏水性对上述目标菌的抑制活性的影响。结果显示,OG对两种实验菌皆具有优良的抑菌活性,MIC值与MBC值分别为0.1m M、3.2 m M与0.05 m M、0.1 m M。随后,通过分析细菌对GA与GACs的亲和力,比较了细菌对具有不同烷基链长的GACs的摄取水平与摄取速率,其中OG对荧光假单胞菌与金黄色葡萄球菌都具有最快的摄取速率(90.6 min与124.5min),这表明了细菌与OG的亲和力最佳,进一步证实了细菌对GACs的亲和力与GACs的抑菌活性关系紧密。最后,通过将OG与蓝光辐照有效结合,实现了OG在低浓度(0.4 m M与0.1 m M)下对荧光假单胞菌与金黄色葡萄球菌的快速杀灭(15 min与10 min)。2.研究了OG与蓝光协同介导的PDI对荧光假单胞菌高效抑菌的抑菌机理。OG由于其疏水部分与细菌细胞膜具有高度亲和性,可以与细菌细胞膜相互作用,发挥其优良的抗菌能力。通过测定蓝光辐照下荧光假单胞菌对OG的摄取情况,发现蓝光辐照有利于促使OG更快更多地渗透入细胞内,胞内积累大量的OG在蓝光辐照时会发生光催化氧化还原反应,发生电子转移产生双氧水(HO),HO随后被蓝光光解产生羟基自由基(OH)。因此,产生的OH会进攻细菌细胞中多个靶点,例如细胞膜、脂质与蛋白质,使得细菌难以产生耐药性。因此,由于OG与蓝光协同作用所产生的ROS具有多靶点的进攻方式,该技术可以被认为是一种低风险、安全高效的杀菌手段。3.研究了OG与蓝光协同介导的PDI对荧光假单胞菌生物被膜的影响。首先研究了OG协同蓝光辐照抑制生物被膜形成的能力,在保证细菌活性的亚致死前处理条件下(0.1 m M+15 min BL),生物被膜的形成量降低了84%,有效地抑制了生物被膜的形成。接着又研究了OG协同蓝光辐照对于成熟生物被膜的清除作用,结果显示,在0.4 m M OG协同蓝光辐照作用90 min后,55%的成熟生物被膜被有效清除。因此,OG介导的PDI还可以有效清除成熟生物被膜,减少其生物量。最后,通过分析生物被膜与上清液中活菌数,发现OG介导的PDI在减少生物被膜生物量的同时,还降低了其中的活菌数,分别使得生物被膜与上清液中活菌数下降了68%与79%。以上结果证明了OG介导的PDI不仅对浮游细菌有高效杀灭作用,还可以抑制生物被膜的形成并有效清除成熟生物被膜。4.研究了没食子酸辛酯/β-环糊精纳米纤维(OG/βCD-IC NFs)作为新型光动力抑菌纳米材料对于中国大鲵肉块的贮藏保鲜作用。OG/βCD-IC NFs作为一种光动力抑菌纳米材料,在溶液环境中可以通过释放OG实现光动力灭菌。与此同时,将OG/βCD-IC NFs包覆于中国大鲵肉块表面,可以有效抑制大鲵表面微生物的生长(前9天无任何微生物检出),并在一定程度上维持了大鲵肉新鲜的风味,延长了货架期。展现了其作为新型光动力抑菌材料在食品安全领域的广阔应用前景。

关键词：光动力失活没食子酸辛酯活性氧抑菌机理静电纺丝纳米纤维

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没食子酸辛酯标准样品的研制

林产化学与工业 2012年第3期32卷 47-50页

作者：徐曼汪咏梅张亮亮吴冬梅陈笳鸿中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室国家林业局林产化学工程重点开放性实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室江苏南京210042 中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091

研究了没食子酸辛酯标准样品的制备、均匀性和稳定性及其定值试验。将没食子酸辛酯工业品用无水乙醇溶解,再用纯水稀释后重结晶,得到高纯度的没食子酸辛酯标准样品。没食子酸辛酯含量测定采用液相色谱面积归一化法。所研制的没食子酸辛... 详细信息

研究了没食子酸辛酯标准样品的制备、均匀性和稳定性及其定值试验。将没食子酸辛酯工业品用无水乙醇溶解,再用纯水稀释后重结晶,得到高纯度的没食子酸辛酯标准样品。没食子酸辛酯含量测定采用液相色谱面积归一化法。所研制的没食子酸辛酯标准样品通过了均匀性检验和稳定性检验(6个月)。经定值检测,该标准样品的质量分数为99.472 0%,不确定度为0.03%。

关键词：没食子酸辛酯标准样品定值均匀性检验稳定性检验

没食子酸辛酯对铜绿假单胞菌群体感应抑制效果及抑制机理的研究

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没食子酸辛酯对铜绿假单胞菌群体感应抑制效果及抑制机理的研究

作者：吴煜浙江工商大学

学位级别：硕士

没食子酸辛酯(Octyl Gallate),简称OG,是一种重要的没食子酸(Gallic Acid,GA)烷基酯类衍生物,脂溶性抗氧化剂,具有优秀的抗氧化、抗菌、抗炎、抗突变、抗肿瘤、和抗病毒等活性。因其分子中的疏水烷基长链,增强了穿透生物膜中的磷脂双分... 详细信息

没食子酸辛酯(Octyl Gallate),简称OG,是一种重要的没食子酸(Gallic Acid,GA)烷基酯类衍生物,脂溶性抗氧化剂,具有优秀的抗氧化、抗菌、抗炎、抗突变、抗肿瘤、和抗病毒等活性。因其分子中的疏水烷基长链,增强了穿透生物膜中的磷脂双分子层的能力,使其生物活性得到更强的发挥,拓宽了它在食品体系中的应用范围。OG作为一种油脂类食品的食品添加剂,已被美国食品药品监督管理局(FDA)和联合国粮农组织(FAO)以及世界卫生组织(WHO)批准使用。目前,关于OG已有少量的文献报道其对常见的食源性细菌具有抑菌效果,但有关其抑菌机理和抑制细菌群体感应的相关研究几乎未见报道,所以关于OG的抑菌机理与抑制群体感应的研究具有重要的意义。首先,考察了OG对常见的致病菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的抑菌活性和抑菌机理。结果表明,OG对P.aeruginosa的最小抑菌浓度(MIC)为0.8 mmol/L,最小杀菌浓度(MBC)为6.4 mmol/L。OG对P.aeruginosa的时间-杀灭动力学曲线测定的分析,发现OG对P.aeruginosa的抑制具有浓度依赖性。经OG处理后的浮游细菌膜脂肪酸中,饱和脂肪酸含量占比有明显的提高,最高提高了99.3%。其次,研究了OG对P.aeruginosa群体感应的抑制效果和抑制机制。经OG处理后,P.aeruginosa毒力因子绿脓毒素、鼠李糖脂和弹性蛋白酶产生受到抑制,抑制率最高分别为49.1%,53.3%,65.1%。同时OG可以显著的抑制细菌的运动能力,在群集运动和泳动运动实验中,细菌的运动半径最大抑制距离分别为14.5 mm和12 mm。OG对P.aeruginosa群体感应系统中Las,Rhl,Pqs三个回路中主要基因的表达,最大抑制率为95%。在OG作用下的P.aeruginosa群体感应相关信号分子HHQ因无法正常转化为调节能力更强的信号因子PQS,在体系中累积。通过分子对接,OG可以与3-oxo-C12-HSL,C14-HSL,PQS群体感应相关的信号分子竞争结合对应的靶点蛋白,起到阻断信号传递的作用。OG通过对P.aeruginosa群体感应相关基因表达的影响,抑制群体感应相关信号因子的合成,与群体感应相关信号因子竞争结合靶点蛋白等方式,可以有效的抑制P.aeruginosa群体感应现象。最后,研究了OG对P.aeruginosa生物被膜的形成和对预形成生物被膜的影响以及OG对生物被膜中细菌膜脂肪酸的影响。扫描电镜(SEM)和共聚焦显微镜观察OG作用下P.aeruginosa形成的生物被膜,生物被膜的表面受到了明显的破坏,细菌数量减少,细胞形态遭到破坏,且膜内细菌存活率最低为20.3%,生物被膜厚度最多减少60μm。经OG作用的预形成生物被膜,生物被膜表面也受到了明显的破坏,膜内细菌存活率最低为10.1%,生物被膜最多减少75μm。通过GC-MS测定经OG作用后,生物被膜中细菌膜脂肪酸含量的变化。在OG作用下形成的生物被膜中,细菌膜饱和脂肪酸含量呈下降趋势,而OG作用下的预形成生物被膜中的细菌膜饱和脂肪酸呈上升趋势。OG在生物被膜形成过程和对预形成生物被膜的影响是通过两种不同的方式进行破坏。

关键词：没食子酸辛酯铜绿假单胞菌群体感应生物被膜膜脂肪酸

环糊精—没食子酸辛酯包合物的制备、抑菌机理及应用研究

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环糊精—没食子酸辛酯包合物的制备、抑菌机理及应用研究

作者：朱云洁浙江工商大学

学位级别：硕士

没食子酸辛酯(Octyl gallate,OG)是天然酚酸类物质没食子酸的烷基衍生物,被美国食品药品监督管理局(FDA)和联合国粮农组织(FAO)及世界卫生组织(WHO)批准使用的油脂和富含脂质类食品的食品添加剂,能有效防止食品中营养物质的变质从而延... 详细信息

没食子酸辛酯(Octyl gallate,OG)是天然酚酸类物质没食子酸的烷基衍生物,被美国食品药品监督管理局(FDA)和联合国粮农组织(FAO)及世界卫生组织(WHO)批准使用的油脂和富含脂质类食品的食品添加剂,能有效防止食品中营养物质的变质从而延长食品的保质期。OG还可以有效防止氧化损伤,有助于预防心脑血管疾病、神经疾病和癌症等疾病。虽然近年来已有少量文献报道了OG对常见食源性致病菌具有一定的抑菌活性,但有关它的抑菌机理研究,几乎未见报道。另外,OG分子结构中的疏水性脂肪链基团降低了其水溶性,几乎不溶于水,因此限制了OG在食品、化妆品及药学领域的应用范围。环糊精作为一种食品添加剂,因其亲水性外表面和亲脂性中心腔的优势,可以对脂溶性物质包合,提高疏水性分子的水溶性。因此,本研究选择环糊精包合的方法,在保持或提高OG功能特性的同时,增强水溶性,扩大OG应用范围。首先,通过主腔与客体的几何相容性、客体的结构等因素的分析,本研究选择了β-环糊精(β-CD)和羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)对OG包合,发现β-CD对OG的包合率高达到98%,水溶性增加,而且抑菌活性明显提高,择优选用β-CD制备β-环糊精/没食子酸辛酯包合物(β-CD/OG-IC)。通过FTIR、DSC、XRD、H-NMR、SEM结构鉴定方法,分析了包合物的结构特性。另外,通过对两种革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 6538),单增李斯特菌(Listeria monocytogenes ATCC 19115)和两种革兰氏阴性菌大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 25922),荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)的最小抑菌浓度(MIC)、最小杀菌浓度(MBC)以及生长曲线的测定,发现β-CD/OG-IC对革兰氏阳性菌的抑制活性高于对革兰氏阴性菌的抑制作用,其中对Listeria monocytogenes ATCC 19115的MIC仅14.12μg/mL。同时,结合β-CD/OG-IC对细菌膜的完整性和通透性、膜表面电位的影响,及其与DNA的结合方式,初步探究了包合物的抑菌机理。结果表明,β-CD/OG-IC通过干扰及破坏细菌细胞膜的通透性和完整性,导致细胞内容物(如,蛋白质、核酸等物质)泄漏,致使细胞活性降低甚至死亡。β-CD/OG-IC也能与DNA平行堆积的碱基对发生扦插作用,导致DNA分子结构变化。其次,为了方便包合物在食品中的应用,选择具有良好的成膜性和广谱抑菌特性的壳聚糖作为基体,制备了内含β-CD/OG-IC的多功能可食用壳聚糖复合膜(CS-β-CD/OG-IC)。研究发现,壳聚糖复合膜的抑菌活性、紫外阻隔性以及水蒸气阻隔性等理化性能均有所提升,改善了壳聚糖膜较差的耐水性和抑菌活性。亦尝试了将CS-β-CD/OG-IC利用静电纺丝制备成纳米纤维材料,进一步提升包合物的作用效果。最后,将上述抑菌材料应用于蓝莓、鲟鱼的贮藏保鲜。在4 C冷藏过程中,发现2%CS-β-CD/OG-IC处理后,可以将蓝莓的货架期延长至25天,对照新鲜的蓝莓,冷藏至25天的蓝莓基本无腐烂和皱缩现象;2%CS-β-CD/OG-IC处理后的鲟鱼,在第15天时,活菌菌落数仍控制在10CFU/g以内,风味较新鲜。该结果表明CS-β-CD/OG-IC能够很好地延缓食品腐烂进程,延长贮藏期。这对于将CS-β-CD/OG-IC应用于果蔬和水产品的保鲜中具有重要的意义。

关键词：没食子酸辛酯环糊精包合抑菌机理壳聚糖复合膜应用

没食子酸辛酯是否能够通过抑制PC12细胞内钙离子浓度增高发挥抗癫痫作用

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没食子酸辛酯是否能够通过抑制PC12细胞内钙离子浓度增高发挥抗癫...

山东省2013年神经内科学学术会议暨中国神经免疫大会2...

作者：郭玉洁滨州医学院附属医院神经内科

目的:没食子酸辛酯(octyl gallate,OG)是一种简单的酚类化合物,已被证实在大鼠GH4C细胞中有较强的抑制钙离子内流作用。而且在既往的研究中OG可以对ATP引起的PC12细胞内钙离子浓度的增高有抑制作用。本实验重在研究OG对咖啡因激活RyR引... 详细信息

目的:没食子酸辛酯(octyl gallate,OG)是一种简单的酚类化合物,已被证实在大鼠GH4C细胞中有较强的抑制钙离子内流作用。而且在既往的研究中OG可以对ATP引起的PC12细胞内钙离子浓度的增高有抑制作用。本实验重在研究OG对咖啡因激活RyR引发的钙离子触发的钙离子释放(caffeine mediated activation of RyRinduced CICR)和BK激活IP3R刺激下的钙离子触发的钙离子释放(bradykinin activation of IP3Rstimulated CICR)有抑制作用。海马神经元的钙离子浓度在癫痫事件的发生中可以发挥抗痉挛抗惊厥和癫痫发作以及癫痫发作引起的神经细胞的损伤。所以OG通过调节IP3R或者RyR引发的钙离子触发钙离子释放来发挥作用,由此评估OG对PC12细胞内钙离子浓度的影响是非常重要的。方法:在本实验中,采用以fura-2作为荧光探测剂的数码钙离子成像系统和全细胞膜片钳技术来研究OG是否对RyR和IPR激活的钙离子触发的钙离子释放引起的细胞内游离钙离子浓度[Ca]的增高有抑制作用,从而证实OG是否可以保护细胞免于兴奋性损伤,本实验将为OG的抗癫痫作用提供进一步的依据。结果:1、阐明OG对CICR的抑制作用;2、为癫痫的临床治疗提供可能的药物作用靶点。

关键词：癫痫钙离子没食子酸辛酯

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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没食子酸辛酯合成研究

杭州化工 2002年第1期32卷 25-26页

作者：李守勤何红平杭州大自然有机化工实业有限公司杭州310023

以没食子酸、正辛醇为原料,对甲苯磺酸为催化剂合成没食子酸辛酯(OG)。考察了影响反应的因素。结果表明:n(酸):n(醇)=1:2,催化剂1.0 g(没食子酸为0.1 mol的情况下),带水剂甲苯15 mL,反应时间6.0 h为较适宜反应条件,酯转化产率达85.2%。

关键词：没食子酸辛酯合成研究催化剂酯化反应药物

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硫酸氢钾催化合成没食子酸辛酯

化工中间体 2008年第9期4卷 25-27页

作者：董发才李声威何建英河南大学基础实验教学中心河南开封475004 河南大学化学化工学院河南开封475004

采用硫酸氢钾为催化剂合成了没食子酸辛酯,考察了催化剂用量、醇酸物质的量比、反应时间及带水剂用量等因素对收率的影响。结果表明该催化剂具有催化活性高,价廉易得,易于保存,使用方便,产品收率高等优点。适宜条件下收率为99.2%。

关键词：没食子酸辛酯硫酸氢钾催化合成

合成酯类物质对苹果汁中脂环酸芽孢杆菌的抑菌作用及机制解析

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合成酯类物质对苹果汁中脂环酸芽孢杆菌的抑菌作用及机制解析

作者：田雨西北农林科技大学

学位级别：硕士

脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus spp.)是一类嗜酸耐热、产芽孢的革兰氏阳性细菌,其芽孢可以耐巴氏杀菌而存活,污染果汁后会产生愈创木酚等代谢产物,引起果汁口感及风味变差,对果汁加工及出口贸易产生严重影响。因此,本研究以4种合成... 详细信息

脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus spp.)是一类嗜酸耐热、产芽孢的革兰氏阳性细菌,其芽孢可以耐巴氏杀菌而存活,污染果汁后会产生愈创木酚等代谢产物,引起果汁口感及风味变差,对果汁加工及出口贸易产生严重影响。因此,本研究以4种合成酯类物质为基础材料,探究其在果汁中的抑菌效果,并对抑菌机制进行初步探究。旨在寻找一种低添加量、安全无毒、可替代传统化学防腐剂的合成类抑菌剂,实现其在果汁中有效抑制脂环酸芽孢杆菌的目标。主要研究内容和结果如下:(1)以天然代谢物ε-聚赖氨酸为对比,通过二倍稀释法测定了对羟基苯甲酸丙酯、单癸酸甘油酯、没食子酸辛酯和尼泊金庚酯对四株愈创木酚产生菌(A.acidoterrestris、A.cycloheptanicus、A.acidiphilus、A.acidocaldarius)的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC),利用修正Gompertz模型拟合4种酯类物质对脂环酸芽孢杆菌生长曲线的影响。结果表明ε-聚赖氨酸、对羟基苯甲酸丙酯和单癸酸甘油酯的MIC值分别为0.625～1.25、200～400、11.25～22.5 mg/L,没食子酸辛酯和尼泊金庚酯的MIC值均为6.25 mg/L。4株供试菌株中,A.acidoterrestris的耐受性最强,ε-聚赖氨酸和对羟基苯甲酸丙酯对这株菌的杀灭效果最差,MBC值达到了1280 mg/L和3200 mg/L。模型拟合的结果表明测定的MIC值均可在24 h内完全抑制脂环酸芽孢杆菌的生长,且模型拟合的R均在0.94以上。(2)以A.acidoterrestris DSM 3922为代表菌株,首先采用电导率仪和蛋白定量试剂盒测定了菌悬液处理后的相对电导率变化及胞内蛋白的泄露情况,其次通过激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜观察了细胞膜通透性和细胞形态的变化,进一步通过气质联用方法分析了细菌细胞膜脂肪酸成分的变化,最后采用荧光探针测定了胞内ROS的释放和ATP含量的变化,对比探究4种合成酯类物质对DSM 3922可能的抑制机制。结果表明菌悬液的相对电导率在对羟基苯甲酸丙酯和没食子酸辛酯处理24 h后升高了30%～40%,其MBC值的处理使上清液蛋白含量增加至未处理组的1.5～2倍。然而菌悬液在经尼泊金庚酯处理后,相对电导率和蛋白含量变化最小。激光共聚焦显微镜观察结果表明4种酯类物质的处理均不同程度地增加了细胞膜的通透性,扫描电镜的观察结果也证明了细胞形态受到的损害。此外,细菌会通过在细胞膜中增加ω-环状脂肪酸的成分以改变膜的流动性从而适应变化的环境;对羟基苯甲酸丙酯和没食子酸辛酯可能会进一步通过影响ATP合成,限制呼吸作用进行来损伤细菌;单癸酸甘油酯和没食子酸辛酯的处理使胞内ROS释放量达到未处理组的2～2.8倍,这说明两者可能会通过刺激细菌释放大量ROS使细菌造成一定的氧化损伤从而杀死菌体。(3)以稀释浓缩果汁为基质,首先通过测定4种物质在果汁中的MBC以确定其抑菌效果,然后通过比色法、滴定法等测定了处理后苹果汁的常规理化指标,最后通过高效液相色谱和气质联用法测定了苹果汁中可溶性糖、有机酸、单体酚和挥发性风味物质的变化。结果表明对羟基苯甲酸丙酯和尼泊金庚酯对A.acidoterrestris DSM3922的MBC值依旧达到了1600 mg/L和50 mg/L;没食子酸辛酯和单癸酸甘油酯的MBC值分别为0.39～25 mg/L和11.25～45 mg/L,在苹果汁中具有较好的抑菌作用。4种物质的处理使可溶性糖和有机酸含量轻微的降低,但总糖和可滴定酸含量并无显著变化。没食子酸辛酯的加入,较显著地增加了果汁中酚类物质尤其是没食子酸的含量,酯类等挥发性成分也有相应的增加。本研究对比了4种合成酯类物质在果汁中对脂环酸芽孢杆菌的抑菌应用,并探究了其作用机制,没食子酸辛酯和单癸酸甘油酯有潜力作为抑菌剂在食品加工、流通、贮藏过程中应用从而发挥其控制脂环酸芽孢杆菌的作用。

关键词：脂环酸芽孢杆菌合成酯类物质没食子酸辛酯抑菌机制