肉桂醛、丁香酚及其结构类似物的抑菌活性与化学结构的关系_W

1、学校代号 10530学号 201015071337分 类 号 TQ450.2密级 硕 士 学 位 论 文肉桂醛、丁香酚及其结构类似物的抑菌活性与化学结构的关系学 位 申 请 人 唐 小 辉 指导 教 师 唐 裕 芳 副 教 授 学院 名 称 化 工 学 院 学科 专 业 化学工程与技术研 究方 向 生 物 化 工 二 O 一三年四月十五日 The Chemical Structure and Antifungal Activities Relationship Study of Cinnamaldehyde、Eugenol and Their AnaloguesCandidate Xiaohu

2、i TangSupervisor Associate Prof. Yufang TangCollege College of Chemical EngineeringProgram Chemical Engineering and TechnologySpecialization Biochemical EngineeringDegree Master of ScienceUniversity Xiangtan UniversityDate April 15. 2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用

3、的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名：日期：年月日 导师签名： 日期：年月日摘 要肉桂醛是肉桂精油的主要成分，是一种良好的天然防腐

4、剂，研究表明其具有抗菌防腐、抗病毒、抗癌、抗扩张血管等生物活性。丁香酚在天然防腐剂中也占有重要地位， 研究表明其在抗菌、抗氧化和在医药上作为新型麻醉剂有重要应用。本文研究了肉桂醛、丁香酚及其结构类似物的抑菌活性大小，并对其化学结构与抑菌活性的关系进行了比较分析。希望能在此研究结果指导下，以肉桂醛和丁香酚为先导化合物，合成或改造出生物活性更高的化合物。同时对这类化合物混合使用在防腐方面产生协同作用具有指导意义。主要内容如下： 以平板稀释法测试肉桂醛及其结构类似物苯丙醛、苯乙醛、苯甲醛、丙醛、乙醛、甲醛对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、猪丹毒杆菌、肺炎链球菌和啤酒酵母菌的抑菌活性，最小抑菌浓度

5、（MIC）范围在 100 g/mL 到 4000 g/mL 之间；最小杀菌浓度（MBC）范围在 200 g/mL 到 4800 g/mL 之间。在浓度为 400 g/mL 时，甲醛和肉桂醛对意大利青霉的抑菌指数为 100%，苯甲醛的抑菌指数最低为 7.5%。 牛津杯法比较肉桂醛与苯丙醛，苯丙醛、苯乙醛和苯甲醛，苯丙醛与丙醛、苯乙醛与乙醛之间的抑菌活性。结果表明，肉桂醛及其结构类似物中有苯环取代基，主链上有共轭双键结构的抑菌活性增强，当存在苯环取代基时，主链越长，其抑菌活性越强。 以平板稀释法测试丁香酚及其结构类似物异丁香酚、4-乙烯基苯酚、丁香酚甲醚、乙酸丁香酚酯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙

6、门氏菌、猪丹毒杆菌、肺炎链球菌和啤酒酵母菌的抑菌活性，MIC 范围在 400 g/mL 到 2600 g/mL 之间，MBC 在 600 g/mL 到 3000 g/mL 之间，乙酸丁香酚酯则无任何抑菌活性。在浓度为 400 g/mL 时，丁香酚和异丁香酚对意大利青霉的抑菌指数为 100%，乙酸丁香酚酯的抑菌指数为 0。 牛津杯法比较丁香酚和异丁香酚，丁香酚与 4-乙烯基苯酚，丁香酚与丁香酚甲醚、乙酸丁香酚酯的抑菌活性。结果表明，酚羟基是起抑菌作用的主要官能团，邻位甲氧基能提高抑菌活性，抑菌活性可能还与电性、疏水性和空间结构有关。 关键字：肉桂醛；丁香酚；抑菌活性：牛津杯法；化学结构； III

7、 AbstractCinnamaldehyde is the main component of the cinnamon essential oil, and is a good natural preservative, which shows many bioactivities in recent research, such as antimicrobial, antitumor, antivirus, vasodilator and so on. Eugenol also is an important natural preservative, which is applied

8、to antibacterial, antioxidant, new anesthetic in medical. In this paper, we studied on the antimicrobial activity of cinnamaldehyde, eugenol and their analogues. The relationship between chemical structure and antibacterial activity were also studied. Under the guidance of this study, using cinnamic

9、 and eugenol aldehyde as the precursor, we hope to be able to synthesize or transform the higher biological activity compounds. The main contents were as follows:Antibacterial activity of cinnamaldehyde and its analogues phenylpropyl aldehyde, phenylacetaldehyde, benzaldehyde, propanal, acetaldehyde

10、, Formaldehyde against E.coli, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Streptococcus pneumoniae, Swine erysipelas, Saccharomyces cerevisiae was tested by the plate dilution. The minimum inhibitory concentration(MIC) were from 100 g/mL to 4000 g/mL. The mimimum bactericidal concentration(MBC)

11、were from 200 g/mL to 4800 g/mL. Formaldehyde and cinnamaldehyde antifungal indices against Penicillium italicum Wehmer were 100%, when benzaldehyde was 7.5%.The comparison of cinnamaldehyde and phenylpropyl aldehyde, phenylacetaldehyde, benzaldehyde,propanal, acetaldehyde for their effects were tes

12、ted by the method of oxford plate. And indicating that compound having a benzyl ring and a long CH chain and a conjugated double bond, possesses much stronger antifungal.Antibacterial activity of eugenol and its analogues isoeugenol, 4-Vinyl phenol, methyleugenol and eugenyl acetate against E.coli,

13、Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Streptococcus pneumoniae, swine erysipelas, Saccharomyces cerevisiae was tested by plate dilution. The MIC were from 400 g/mL to 2600 g/mL. The MBC were from 600 g/mL to 3000 g/mL. Eugenol and isoeugenol antifungal indices against Penicillium italicum W

14、ehmer were 100%, when eugenyl acetate was 0.The comparison of eugenol, isoeugenol, 4-Vinyl phenol, methyleugenol and eugenyl acetate for their effects were tested by the method of oxford plate. And indicating that Phenolic hydroxyl was the antimicrobial function. Ortho methoxy can improve antibacter

15、ial activity. The bacteriostatic activity of compound may be related to electrical, hydrophobicity, spatial structure and so on.Keywords: Cinnamaldehyde; Eugenol; Antibacterial activity; Oxford plate; Chemical structure;目 录第 1 章绪论11.1 食品添加剂11.2 食品变质原因11.2.1 氧化作用引起食品变质21.2.2 微生物作用引起食品变质21.3 食品防腐剂的发展现

16、状31.4 天然防腐剂简介41.5 肉桂醛的研究进展41.5.1 肉桂醛在食品工业的应用41.5.2 肉桂醛在医药工业的应用51.5.3 肉桂醛在其它方面的应用51.6 丁香酚的研究进展61.7 食品防腐剂的检测方法71.8 研究的目的、意义和主要内容8第 2 章 肉桂醛及结构类似物抑菌活性测定102.1 引言102.2 实验部分102.2.1 实验原料及试剂102.2.2 实验仪器与设备112.2.3 供试菌种122.2.4 培养基的制备132.3 实验方法132.3.1 菌悬液的制备132.3.2 最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）的测定132.3.3 牛津杯法测试抑菌圈132

17、.4 实验结果与讨论152.4.1 MIC 和MBC 测试结果152.4.2 牛津杯法测试结果302.5 小结34第 3 章 丁香酚及其结构类似物的抑菌活性测试353.1 引言353.2 实验部分353.2.1 实验原料及试剂353.2.2 实验仪器与设备363.2.3 供试菌种363.2.4 培养基的制备363.3 实验方法363.3.1 菌悬液的制备363.3.2 MIC 和MBC 的测定363.3.3 牛津杯法测试抑菌圈373.4 实验结果与讨论383.4.1 MIC 和MBC 测试结果383.4.2 牛津杯法测试结果513.5 小结53总结与展望55参考文献58致谢62IV 第 1 章

18、 绪论1.1 食品添加剂“民以食为天”，自古以来，吃是民生大事；只有在解决温饱问题的前提下，才能进 行其它一些社会活动。随着社会的进步，物质产品的日益丰富，人们对食物的要求进一步提 高。通过对以农业、渔业、畜牧业、林业或化学工业的产品或半成品为原料，制造、提取、加工成食品或半成品，使社会物质得到极大的改善，琳琅满目，丰富多彩。由此逐步形成 规模，产生食品工业1。近代社会食品工业更是得到了持续、飞速、健康的发展，其在 国民经济的建设中更是发挥了不可替代的作用，已成为国民经济和各地经济发展的支柱产 业。随着经济的发展，社会的进步，人们生活水平的逐步提高，食品工业的发展前景必定 更加广阔。与此同时，

19、不可否认食品添加剂也会进一步的发展。 国际上食品添加剂有不同的定义，根据人民食品卫生法，食品添加 剂是指在食品生产加工和运输保存过程中，为了改善食品的品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。营养强化剂、食品用香料、胶基糖果中基础剂物质、食品工业用加工助剂也包括在内。食品添加剂可以防止由微生物引起的食物变质，防止食品氧化，延长食物的保存期；也可以保持食物的的营养价值，改善食品的感官性状，使食品色香味俱全，提高食品的感官质量。同时添加剂极大的丰富了食品的种类，尤其提高了方便食品的种类，给人们的生活和工作带来了极大的 方便。 防腐剂，又可以称为抗微生物剂，

20、能够防止由于微生物引起的变质，使食品的保藏期得以延长，同时大大降低食物中毒。食品防腐剂按其作用可分为杀菌剂和抑菌剂， 但是由于受到各因素的影响，二者多数情况下不易区分；按不同的来源可分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类；而按不同性质可分为有机化学防腐剂和无机化学防腐剂。食品防腐剂一般要求其化学性质必须有很好的稳定性，在一定时期内维持有效性，在比较低的浓度下能具有较强的防腐作用，而本身没有刺激气味和异味，同时对人体的足够小，不对人体各种消化酶产生阻碍作用，更不能对有益菌产生影响。防腐剂要进行规模化，所以其价格不应太高，且使用方便，操作简便。 1.2 食品变质原因食品的变质主要是由于食品受到各种内外因

21、素的影响，使其发生包括外改变的物理变化或化学性质发生改变，影响了食品的色、香、味等营养价值及食用价值的过程。食品变质的主要因素有很多方面，大致包含有外来微生物的污染，环境中的氧份作用引起食物的氧化，食品中自身存在的酶如氧化酶等作用产生不必要的生化作用，外在物理 9 因素如机械损伤等以及其它一些化学因素的影响。其中微生物的影响最为严重，起主导作用，其次则为氧化作用。 1.2.1 氧化作用引起食品变质由于食品中大多富含有脂类化合物，而这些化合物特别是其中的不饱和脂肪酸在贮存和运输过程中极易被氧化成过氧货物，最后被分解为低级脂肪酸以为一些简单的酮、醛2。改变食品的组成成份，产生酸败，降低感官质量，丧

22、失营养价值，甚至会产生一些物质，不仅造成巨大的经济损失，更极大的威胁着人类的健康。这也就成了食品贮存保鲜的一个重大任务。一般情况下，防止食品氧化可以通过加入抗氧化剂，隔绝空气， 以及在低温下保存等方法。但是由于后两者需要付出昂贵的经济代价，对普通民众以及一些利润不高的大众食品难以实现，更不能达到规模化。目前市场上大多使用简便易行的加入抗氧化剂方法，来实现降低食品氧化的目的。目前通常使用的抗氧化剂有特丁基对苯二酚（TBHQ）、类胡萝卜素、叔丁基羟基茼香醚（BHA）、2，6-二叔丁基对甲酚（BHT）、硫代二丙酸二月桂酸、没食子酸丙酯3。但是由于使用过程中会产生一些毒副作用，而且一些产商的不规范使用

23、，因此这类化学性抗氧化剂已不再受到欢迎。寻找研究无毒副作用小的天然抗氧化剂将是未来的热点，如部分香辛和中草药提取物等。 1.2.2 微生物作用引起食品变质微生物引起的食品变质是食品的主要原因4。据调查统计，每年全世界所损失的食品中大约有近四分之一是由于微生物导致的变质所致；我国对 13 个省市经过长达 10 年的监测显示，微生物所导致的食物中毒是食物中毒的主体，大约近 40%。这类食品不仅造成巨大的经济损失，更直接到人体健康，必须给予十分的关注。使用比较广泛的有苯甲酸和苯甲酸钠，山梨酸及其盐类，不过随着对其研究的深入，发现这类添加剂对食品的营养价值和人体的身体健康存在不利影响5。如摄入超量的苯

24、甲酸和苯甲酸钠，将会对肝脏酶的功能产生影响，同时对人体的肝脏、肾功能产生影响。特别是对体质相对较弱的群体，这类物质更是不能过量摄入611。郝利平等在饲料中添加 5%的苯甲酸喂养大白鼠，结果发现，实验大白鼠都出现不同程度的过敏，有的会出现尿失禁和痉挛现象，直至最后全部死亡12。研究还发现，如过量摄入会出现一系列病症如酸中毒、气喘等。正因为这些使用上的争议，这类添加剂使用越来越少，在日本甚至禁止部分食品的使用。而遗憾的是，由于其使用方便，售价低廉，在我国仍然无法完全禁止使用。在过去一个多世纪，山梨酸被公认为最好的防腐剂之一13， 而且一度成为欧美国家的主流防腐剂。不过根据最近报道，山梨酸也会带来一

25、些副作用， 如产生荨麻疹和假过敏等14。鉴于此，食品工业中的一个重大课题就是寻找开发安全、健康、高效且易得廉价的天然新型防腐剂。 1.3 食品防腐剂的发展现状随着经济的持续发展，人们生活水平的日渐提高以及对生活质量的高追求，对食品的要求不再是纯粹的吃饱，而且对其安全及其营养价值提出了更高的要求。因此食品工业的一项重大课题就是制造高品质，鲜、色、香、味俱全，而且高营养价值的食品。所以食品的贮存，保鲜及保质成了关键。无可否认，食品防腐剂的出现，极大的解决了这类难题。目前，食品防腐剂大量应用于食品的各个领域。按其来源及重要组成成份可分为有机化学、无机化学和天然防腐剂。 有机化学防腐剂主要包括有苯甲酸

26、及其盐类、对羟基苯甲酸的酯类、山梨酸及其盐类、丙酸及基盐类。其中苯甲酸及其盐类和山梨酸及其盐类又称为酸型防腐剂，它们都必 须通过未经解离的分子转变成相应的酸后才能起到抗菌作用，因此从本质上讲，在中性或 碱性食品中不具有防腐功能15。苯甲酸常被称为安息香酸，是一类疏水性质的化合物， 溶于大多有机溶剂如乙醇、乙醚等。苯甲酸的钠盐则溶于水，且化学性质稳定，不易挥发。这类物质的作用机理大多是影响酶的活性，从而阻碍所需物质的合成，影响其代谢功能； 与此同时还改变细胞膜的通透性，破坏细胞的内外平衡16。山梨酸常称为花秋酸，其抑菌 机理也是破坏微生物中的酶系统。山梨酸极易与活性酶中的巯基结合，特别是对霉菌细

27、胞 内的脱氢酶产生影响17，从而破坏微生物的活性，产生抑制作用。有机化学防腐剂现已 广泛用于果汁、罐头、醋等食品的防腐，丙酸及其盐类用于面包、糕点这类食品的防腐效 果相对较好，且安全性有保障。 无机防腐剂主要是一些亚硫酸盐和亚硝酸盐。亚硝酸盐对肉类食品的防腐作用相对较高，如对肉毒梭状芽孢杆菌抑制性非常好，能保证食品的安全，防止肉类食品产生毒。同时它在维持肉类食品顔色上有很大功效，可以起到护色剂作用18,19。亚硫酸盐等主要是 对微生物所含的酶产生作用，使其活性降低，但市场上一般用作漂白剂。 天然防腐剂，通常是直接从动物、大部分从植物还有一部分是微生物的代谢产物中提取而来20。如乳酸肺炎链球菌的

28、一种多肽物质乳酸肺炎链球菌素，可以起降解氨基酸的 作用21。乳酸肺炎链球菌素是一种小肽，由发酵生物合成的 34 个氨基酸组成，主要是碱性氨基酸，带有正电荷22。它对金黄色葡萄球菌等一些革兰氏阳性菌抑制作用非常显著。 其作用机理是作用细胞膜，使膜上形成具有一定孔径的通道，从而导致细胞质的流失，最终使细胞环境改变而死亡23。类似微生物代谢产物还有纳他霉素和枯草杆菌素 24。从多种植物花叶上采集而来组成的蜂胶具有良好的抑菌作用，常被用于食品防腐剂 25。植物中富含有丰富的防腐成分，这些成分都有良好的抑菌活性，且绿色环保。茶多 酚是茶叶中富含的一种成分，属多酚类复合体，经实验研究证明其对大肠杆菌、普通

29、变形杆菌等都有良好的作用26。倪立华还利用茶多酚对大白鼠进行实验，结果表明， 服用茶多酚后毒性不会在体内累积，也不会对白鼠产生遗传毒性27。香辛料和各种中草药都富含有抑菌成分，如萜类、醚、醛、酮类化合物，且部分成分还有协同作用，抑菌效果更理想28,29。丁香、百里香、肉桂、黄连等都是良好的防腐香辛料或中草药。还有 一些提取物如山苍子油30、芦荟提取物31、竹叶提取物32等都有很好的防腐作用。 1.4 天然防腐剂简介天然防腐剂大多是由植物精油中提炼而来，植物精油油主要存在于香料植物中，如花卉、根、茎、叶、皮、籽等部位，通过一定的工艺过程提取得到，具有很好的经济价值。天然的香精油一般由几种或几十种

30、化合物组成的混合物。含量较高的有倍半帖、芳香烃衍生物和单帖33。植物精油的提取方法有如下几种。 压榨法，通过高强度的外力挤压原料，使其细胞破裂，收集流出油分，离心过滤后得到粗提取物。此类物理方法提取的优点是所得的提取油分品质好，缺点是提取率低， 而且所得油分不纯，有相当的杂质如叶绿素、一些细胞组织等。 水蒸气蒸馏法，利用共沸原理，通过水蒸气带出易挥发油，再进行萃取、干燥等后续步骤得到香精油34。这种方法操作非常简单，对设备要求低，提取成本非常经济，因而应用非常广泛。其缺点是会对原料中的热敏性化合物产生影响，容易造成低沸点成份的流失。 超临界 CO2 萃取法。在温度和压力均超过临界点时，存在一种

31、非气态也不是液态的物态，称之为超临界流体。因为它有液体的大密度，且有接近气体的粘度小的特点，所以用作萃取剂非常理想。在超临界状态下，利用压力和温度控制超临界液体的溶解能力， 从而将所需的成份萃取并进行分离的技术称之为超临界萃取。CO2 是一种惰性气体，萃取过程中极难发生化学反应，无毒，无味，安全性高，且来源广泛，纯度高，工业上常用 CO2 作为超临界液体。张玉红、王磊等35就利用这种方法从迷迭香里提取迷迭香油； 唐裕芳等36利用此方法提取荷叶中的挥发油，并研究其抑菌活性，结果表明细菌、酵母、霉菌均有一定的抑菌活性。 其它的提取方法还有很多，如微波萃取37、连续亚临界萃取38、微胶囊双水相萃取

32、39、超声波萃取40、分子蒸馏41等。各种方法都具有其特点，但大多都处于实验阶段， 如何高品质、高效率的、规模化提取精油是我们需要解决的问题。 1.5 肉桂醛的研究进展肉桂醛是非常重要的一种天然防腐剂，是肉桂精油的主要成分。肉桂醛又称为桂皮醛，具有很强的芳香气味，纯净的肉桂醛为无色或淡黄色黏稠状液体，在空气中易被氧化， 天然存在的肉桂醛多为反式结构，大量存在于肉桂等植物体内。肉桂别名称为玉桂， 是樟科肉桂属的一个种，大多生长在亚热带地区。中国种植区主要集中在广西、广东、云南、 福建等地，以两广最多。 1.5.1 肉桂醛在食品工业的应用肉桂醛在食品工业上大多用作食品添加剂，用于食品的杀菌、防腐、

33、保鲜等功能。李春红42对市售的月饼中分离的青霉、曲霉、毛霉、根霉、芽枝霉、镰刀菌通过肉桂醛进行了抗菌活性实验，最小抑菌浓度可达 6 mg/kg。同时进行防霉实验，对照组月饼 2 天就发生霉变，而试验组 20 天尚未发生霉变。何衍彪等43利用肉桂醛乳油对芒果的保鲜进行实验，结果表明比传统杀菌剂的防治效果好，取得显著效果。戴向荣等44对肉桂醛抑制黄曲霉的机理进行了研究，认为肉桂醛首先损伤其细胞膜，进而改变细胞内的空间结构，如蛋白质、核酸等。 1.5.2 肉桂醛在医药工业的应用 抗菌防腐消毒。现有的研究已经表明肉桂醛对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、枯草杆菌、变形杆菌等都具有显著的杀菌作用。王帆

34、等45通过研究表明肉桂醛浓度为 2.5 mmol/L 时能对大肠杆菌、绿脓杆菌的生长、结构和各项生理指标产生影响。王盛阳46从 本土树叶中提取肉桂精油，用其做抗白腐菌，褐腐菌等实验，效果非常理想。 抗病毒作用。刘蕾等47研究表明，肉桂醛通过对抗腺病毒六邻体蛋白作用，抑制其表达进而抑制病毒的生物合成甚至直接杀死病毒。刘欣欣48合成了肉桂醛的 3 种衍生物，并进行了抗病毒实验，结果显示能够直接抑制CVB3 病毒，但对病毒的其它活动没有影响。 分解脂肪作用。根据Tognolini 的研究，肉桂醛能抑制肾上腺素49，同时能作用 ACTH 对脂肪酸的游离，加强葡萄糖的脂肪合成作用，可以应用到预防和治疗糖

35、尿病上 50 。 抗癌作用。肉桂醛对肿瘤具有一定的抑制作用，并在一定程度上具有抗诱变和抗辐射作用。Hyeon Ka 就发现肉桂醛能对白血病HL-60 癌细胞起引导，使其死亡从而实现抑制癌细胞的作用51。 扩张血管及降低血压作用。52等研究肉桂醛在浓度为 0.01515 mmol/L 时， 对实验白鼠具有显著的降血压功能，并且剂量与药效间存在一定的线性关系，课题越大 降压效果越明显。 1.5.3 肉桂醛在其它方面的应用 有机合成原料。肉桂醛可以用作肉桂酸、肉桂醇、肉桂腈等系列产品的原料。王天禹53采用封闭的电解装置，肉桂醛在阴极进行电还原加氢反应，制得肉桂醇。 香精香料。肉桂醛具有浓郁的香味，持

36、久清香，用于香料中能使主香料香气更清香，而且它的沸点比较高，常用于定香剂。市场上广泛用于调制铃兰、玫瑰等皂用香精和苹果、樱桃等食用香精。 口腔护理产品。肉桂醛具有特有的香味，而且还有根据需要调制成不同品味的 香型，据研究对口腔杀菌起到很好的作用。实验中对受试者停止咀嚼含有肉桂醛的口香糖 20 分钟，对其唾液进行对比，发现厌氧菌浓度下降了 50%，甚至可以很大程度的减少舌后的厌氧菌54。柯静霞等55讨论了将肉桂醛、茶多酚、水溶性壳聚糖及柑橘属果实的提取物四种物质分别添加到漱口液中，结果显示其抑菌效果令人满意。因此已被用于牙膏、口气清新等口腔护理产品中。 1.6 丁香酚的研究进展丁香酚也是丁香精油

37、中的主要成分，是一种天然的防腐剂。丁香原产尼西亚， 多生长在热带潮湿低地，是一种常绿乔木，叶对生，有非常明显的叶柄。丁香酚具有很强的丁香气味和温和的辛香香气，是一种无色或淡黄色的不溶于水的液体。丁香酚是丁香油的主要成份，占有大约 80%。不同产地的丁香精油成份有所差异。 表 1.1 是从广东产的丁香精油中分离鉴定出的 26 种化合物56，而从尼西亚产 的香精油中可以分离出 31 个化合物57，主要成分基本一致。丁香酚的含量相对较高， 占有 80.33%，不同产地成分和含量有所差别58。 目前对丁香酚的研究已经比较深入，并且已应用于各个领域。 抗菌作用。根据研究丁香酚对多数真菌、细菌、霉菌都具有

38、很强的抗菌作用。吕世明等59对金黄色葡萄球菌、溶血肺炎链球菌、单核增生李氏特菌、鼠伤寒杆菌、志贺痢疾杆菌、铜绿假单孢杆菌、大肠杆菌、都柏林沙门氏菌、猪霍乱沙门氏菌、猪肺炎链球菌、蜡状芽孢杆菌 12 种常见的细菌进行了体外抗菌实验，结果表明丁香酚具有良好的抑菌活性，但存在很强的浓度的依赖性。 在医学上的应用。丁香酚在医学上也有广泛的应用，张富林60研究了丁香酚对鲤鱼的麻醉作用以为其作用机理，为新型环保的鱼类麻醉剂的开发提供了研究基础。Amdetrson61用丁香酚对红鳟鱼进行麻醉，研究表明鱼体的各项生理指标都有所下降， 氧气消耗降低，活动也变缓慢。丁香酚在口腔医学中也应用广泛62。丁香酚抑菌效果

39、显著、抗真菌效果良好、且有麻醉镇痛功效，因此可用于根尖周炎、干槽症、口腔溃疡以及口腔念珠菌病的治疗；对深龋和牙髓炎可起镇痛作用，并对牙髓失活起辅助作用；能清洁口腔，清除牙菌斑，对龋齿起预防作用。还有人对其抗肿瘤作用进行了研究，结果显示能抑制 NO 诱导的肿瘤63。 抗氧化作用。丁香酚与其它抗氧化剂相比，其还原能力、对 H2O2 的清除能力、减少脂质过氧化能力的效果非常明显，利用丁香酚可以开发出新型的绿色的抗氧化剂 64 。 其它应用。丁香酚还可作为化工中间体合成其它的化学产品；促进透皮吸收作用，丁香酚提取物促进 5-氟脲啶透皮吸收65；有祛蚊作用，有效驱避蚊虫时间可达到 6 h，可开发为一种天

40、然植物祛蚊剂66。 表 1.1 广东产丁香挥发油化学成分分析结果 序号 化合物名称 相对含量%1糠醛（furfural） 0.332罗勒烯（ocimene） 0.6232-庚醇（2-heptanol） 0.4343，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇（3，7-dimethyl-1，6-octadien-3-ol） 0.9352-庚酮（2-heptanone） 0.2562-壬酮（2-nonanone） 0.607乙酸-1-甲基丙酯（1-methylpropyl acetate） 0.588对烯丙基匣香醚（p-allylanisole） 1.049乙酸苯基甲酯（phenyl methyl ace

41、tate） 0.8710安息酸乙酯（ethyl benzoate） 0.2211甲基水杨酸醋酯（methyl salicylate） 0.0412反-3，5-二甲基-1，6-辛二烯（trans-3，5-dimethyl-1,6-octadient） 0.4313未鉴定（unidentified） 0.70142-甲氧基-4-（2-丙烯基）-苯酚乙酸酯 3.05153，7，11，-三甲基-2，6，10-十二碳三烯-1-醇 2.5416-石竹烯（-caryophyllene） 1.1217丁香酚（eugenol） 80.3318-杜松油烯（-cadinene） 1.3619未鉴定（unidenti

42、fied） 0.3820喇叭查醇 （ledol） 0.1521丁香氧化物（caryophyllenyl oxide） 0.5122未鉴定（undentified） 0.74231，5，5，8-四甲基-1，2-氧杂双环9，1，0十二-3，7-二烯 1.0224丁香醇（caryophyllenylol） 1.0325未鉴定（unidentified） 0.6126异香橙烯环氧化物（isoaromadendrene epoxide） 0.12 1.7 食品防腐剂的检测方法食品防腐剂因其使用简单，价格相对低廉，防腐效果具有一定效果得到了广泛的应用，已经成为食品工业中不可或缺的一部分。通常情况下，人体食

43、用少量的在正常规定 范围内的食品防腐剂是没有的，或者是极小。但是，也因为这类物质种类繁多， 此，对食品防腐剂的监管以及检测已经非常必要68。目前检测食品防腐剂的主要方法有薄层色谱法、毛细管电泳法、气相色谱法和液相色谱法等。 薄层色谱法相对操作简单，易于实施。Thomassin69曾利用薄层色谱法检测尼泊金 酯，与液相色谱相比较，相对标准偏差相对大，精度小，但是能实现快速定量检测。 方明和李勇70对苯甲酸在饮料、酱菜中的含量进行了检测。通过高效毛细管电泳法， 经过简单的预处理就能迅速快捷的检测出来，并且具有很高的检测精度。 Harry M Pylypiw Jr 等71人运用液相色谱法可以达到同时

44、检测食品中的苯甲酸钠和山梨酸钾的目的。液体样本用乙腈和醋酸铵按体积比 101 配制的缓冲液稀释，山梨酸钾和苯甲酸钠的检测波长分别设为 255 nm 和 225 nm，取得了显著效果。Isabel Ferreira72 测定苯甲酸和山梨酸在果酱里的含量，其检出限可以达到 25 mg/kg 和 6.25 mg/kg，且回收率在 95%到 104%之间。 气相色谱法具有比较大的优势，分析时间相对短、准确度比较高，与液相色谱相比经济适用。邓小锋73对苯甲酸和山梨酸在食品中的含量进行分离分析，利用乙醚进行萃 取，CHCl3 溶解残渣，选用 FFAP 型石英毛细管柱，柱温设为 220 ，内标物用邻苯二甲酸

45、二甲酯。结果显示在 0.254.00 mg/mL 范围内，二种化合物线性关系良好。 1.8 研究的目的、意义和主要内容肉桂醛及丁香酚都是植物精油中非常重要的成份，在生活各个领域得到了广泛的应用，社会需求量非常大。已经研究证明其在食品、医药卫生等方面具有广泛的应用价值， 如具有抗菌、抗癌、抗氧化等重要作用。丁香酚也是一种天然的活性化合物，如抗氧化、防霉、抗菌作用效果显著，还有调节植物生长功能，对植物的防御功能也有一定的应用。但是这类物质本身也有不足，如肉桂醛易被微生物代谢、降解，从而使其失去活性；肉桂醛易被氧化，化学性质不够稳定，这就影响了其应用效果。 目前对于肉桂醛和丁香酚的化学结构与其生物活

46、性的研究比较少。能否通过对肉桂醛和丁香酚化学结构进行研究，在研究结果指导下，以肉桂醛和丁香酚为先导化合物， 合成一些生物活性更高，抑菌效果更理想的化合物，或者在此研究基础上改造一些化合 物，使其具有我们所需要的性质，从而使其具有更大的利用价值，造福人类。宁正祥曾经 利用肉桂醛改造成溴代肉桂醛，虽然其抗菌活性得到了提高74，但同时也增加了其刺激性， 产生了一些不必要的负作用，如会产生接触性皮炎，并且在消退后还可能导致水肿、红斑 等现象75。因此，对肉桂醛和丁香酚的化学结构与生物活性的研究具有非常重要的意义。 本论文的主要研究工作有： 1. 平板稀释法测试了肉桂醛及其结构类似物对常见的菌种大肠杆菌

47、、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、猪丹毒杆菌、肺炎链球菌和啤酒酵母菌的最小抑菌浓度（MIC）、最小杀菌浓度（MBC），同时测试了和物质对意大利青霉的抗菌指数。 2. 牛津杯法比较肉桂醛及其结构类似物对各菌种的抑菌圈大小，分析苯环取代基结构、主链长度以及主链上双键位置对物质活性的影响。 3. 平板稀释法测试了丁香酚及其结构类似物对常见的菌种的 MIC、MBC 值，对意大利青霉的抗菌指数。 4. 牛津杯法比较丁香酚及其结构类似物抑菌圈大小，比较不同官能团以及改变苯环的取代基对物质活性的影响。 10 第 2 章 肉桂醛及结构类似物抑菌活性测定2.1 引言肉桂醛（Cinnamaldehyde），又称为桂皮醛

48、，具有很强的芳香气。天然的肉桂醛主要是从斯里兰卡肉桂油、风信子、玫瑰油、桂皮油、藿香油等精油中提取得到。纯净的肉桂醛为无色或淡黄色黏稠状液体，在空气中易被氧化，天然存在的肉桂醛多为反式结构， 大量存在于肉桂等植物体内。肉桂醛分子有一个苯基，一个丙烯醛，有时被认为是丙烯醛的一种衍生物，苯环跟丙烯醛的双键形成共轭结构。分子式 C9H8O，结构简式： C6H5CHCHCHO，分子量 132.16；密度为 1.046 g/mL1.052 g/mL，熔点为-7.5 ，常压沸点为 253 ，难溶于水，在醇、醚等有机试剂中易溶。因其广泛应用于生活中，具有很大的商业价值，现也有很多工业合成的肉桂醛。针对肉桂醛

49、的研究中，大多是有关肉桂醛提取方法的改进40，肉桂醛对真菌、细菌、霉菌的抑菌活性76，以及抑菌的机理， 利用肉桂醛合成其它化合物53，以及肉桂醛在医学上的应用，如麻醉作用61，分解脂肪作用50， 抗癌作用，扩张血管和降低血压等52。但极少对肉桂醛的化学结构对其活性的影响进行研 究。 本章结合前人研究，利用平板稀释法测定肉桂醛及其结构类似物苯丙醛、苯乙醛、苯甲醛对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、肺炎链球菌、猪丹毒杆菌、啤酒酵母菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC），还测试了对意大利青霉的抗菌指数；同时测定丙醛、乙醛、甲醛的 MIC、MBC 和抗菌指数。通过牛津杯法测定肉桂醛和苯丙

50、醛对上述菌种的抑菌圈大小，分析双键对二者生物活性的影响；测定苯丙醛、苯乙醛和苯甲醛的抑菌圈大小，分析主链长度对生物活性的影响；测定苯丙醛与丙醛、苯乙醛与乙醛、苯甲醛与甲醛的抑菌圈大小，分析有无苯环取代基结构对生物活性的影响； 最后测定丙醛、乙醛与甲醛的抑菌圈大小，分析碳链长度对物质活性的影响。 2.2 实验部分2.2.1 实验原料及试剂表 2.1 本章使用的化学试剂与原料 试剂名称 纯度供应商 肉桂醛 95%上海国药集团化学试剂有限公司 苯丙醛 95%淄博大润化工有限公司 苯乙醛 95%上海紫一试剂厂 苯甲醛 AR天津市科密欧化学试剂有限公司 12续表 2.1 本章使用的化学试剂与原料 试剂名

51、称 纯度 供应商 丙醛 99.5%南京盛虹石油化工有限公司 乙醛 95%上海国药集团化学试剂有限公司 甲醛 95%湖南汇虹试剂有限公司 乙醇 AR天津市大茂化学试剂厂 氯化钠 AR长沙湘科精细化工厂 氢氧化钠 AR天津市科密欧化学试剂有限公司 牛肉膏 BR北京奥博星生物技术有限责任公司 蛋白胨 BR北京奥博星生物技术有限责任公司 酵母膏 BR北京奥博星生物技术有限责任公司 营养琼脂 99%石狮市 琼胶工业有限公司 葡萄糖 AR广东汕头市西陇化工厂 蔗糖 AR天津市科密欧化学试剂有限公司 吐温80 CR天津市化学试剂厂 由于肉桂醛在空气中极易被氧化成肉桂酸，因此对储存的肉桂醛进行减压蒸馏处理，进

52、行提纯。 2.2.2 实验仪器与设备仪器 型号 生产厂家 水平净化工作台 SP-DJ上海浦东物理光学仪器厂 显微镜 YS100尼康仪器(上海)有限公司 手提式压力蒸汽消毒器 YXQ.SG41.280上海华线医用核子仪器有限公司隔水式恒温培养箱 GH6000天津泰斯特仪器有限公司 振荡培养箱 SPX-250B-D上海博迅实业有限公司医疗设备厂电热恒温鼓风干燥箱 101-2-BS上海跃进医疗器械一厂 电子天平 BL-320H日本岛津公司 移液枪 BIO-DL上海苏阳仪器有限公司 优普系列超纯水机 UPH-I-40L成都超纯科技有限公司 牛津杯 6*7.8*10上海申源科学仪器有限公司 真空泵 SH

53、Z-D 上海雅荣生化设备仪器有限公司 表 2.2 本章使用的实验仪器与设备 2.2.3 供试菌种表 2.3 本实验选用菌种 菌种Strain金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus大肠杆菌Escherichia coli沙门氏菌Salmonella typhimurium肺炎链球菌Streptococcus pneumoniae猪丹毒杆菌Swine erysipelas啤酒酵母菌Saccharomyces cerevisiae意大利青霉Penicillium italicum Wehmer金黄色葡萄球菌,是环境中存在的一种非常重要的病原菌，空气、水、人和动物的排泄物中都存在，别

54、称“嗜肉菌”，是革兰氏阳性菌的代表，可引起许多严重的感染。金黄色葡萄球菌引起的疾病一般呈季节分布，多见于春夏季节，由其引起的食物中毒的食物种类繁多，如奶制品、肉、蛋、鱼还有一些剩饭及凉粉等。因此对金黄色葡萄球菌的预防、控制具有相当重要的意义。 大肠杆菌学名称为肠埃希氏菌，是Escherich 于 1885 年发现的。大部分大肠杆菌是非致病的，但一些特殊血清型的对人和动物具有致病性，特别是对婴儿和幼畜，可以引发 严重的腹泻和败血症。大肠杆菌可通过食物、水、和直接接触传播。在世界各地报告中， 大约有 70%以上的食源性疾病都与大肠杆菌有关。 沙门氏菌是在 1885 年霍乱流行时，由沙门氏分离得到。

55、沙门氏菌的传播途径有很多，肉制品，蛋类，以及在运输过程中都会被感染。沙门氏菌常会导致细菌性食物中毒。 啤酒酵母菌是酵母菌中典型菌种，广泛分布于食品原料、土壤中，酵母属于非丝状真菌，与细菌的结构不同，其对防腐剂的抵抗力与细菌也不同。 霉菌都是在自然界中分布非常广泛，常见于腐烂的水果、蔬菜、肉食及衣履上，可引起食品的变质。 猪丹毒杆菌能导致家畜和禽类特别是架子猪的病变，人也可以受感染，称为类丹毒。病猪、带菌猪以及其他带菌动物（分泌物、排泄物）排出菌体污染饲料、饮水、土壤、肉粉等）喂猪常常引起发病。 在化脓性球菌中，肺炎链球菌的致病力仅次于金黄色葡萄球菌。此菌可引起大叶性肺炎、脑膜炎、支气管炎等疾病。 72 2.2.4 培养基的