介紹

烏頭酸(aconitic acid)，又名丙烯-1，2，3-三羧酸，由于最初在烏頭屬植物(Aconitum napellus)中發(fā)現(xiàn)而得名，是甘蔗中豐富的有機(jī)酸之一?；瘜W(xué)式C6H6O6，分子量174.108 g/mol，密度1.66 g/cm3，熔點(diǎn)194~195 ℃，在自然界中存在順式(cis-aconitic acid，CAA)和反式(trans-aconitic acid，TAA)兩種異構(gòu)體。CAA與TAA分子結(jié)構(gòu)的差異在于一位碳原子(C1)所在羧基基團(tuán)(-COOH)朝向不同，若C1與C6所在-COOH位于不飽和雙鍵(C2＝C3)同側(cè)，則為順式構(gòu)象；若二者位于不飽和雙鍵兩側(cè)，則為反式構(gòu)象。CAA與TAA極性強(qiáng)，易溶于水和乙醇。它的外觀為白色葉狀或片狀結(jié)晶，常溫常壓下性能穩(wěn)定。反式-烏頭酸作為一種抗氧化劑、增塑劑和潤滑濕劑，主要用于工業(yè)有機(jī)合成中，除了參與核心代謝和用作食品添加劑外，它還具有殺線蟲和抗水腫活性[1]。

反式-烏頭酸

順反異構(gòu)體的差別

反式-烏頭酸和順式-烏頭酸是兩種幾何異構(gòu)體，它們的主要區(qū)別在于分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵位置不同，導(dǎo)致它們的物理化學(xué)性質(zhì)、穩(wěn)定性、生物活性和應(yīng)用領(lǐng)域有所差異。反式是自然界中主要存在的穩(wěn)定形式，而順式則是三羧酸循環(huán)中的一個(gè)中間產(chǎn)物。

生產(chǎn)

反式-烏頭酸的生產(chǎn)主要通過工業(yè)化學(xué)合成途徑，主要包括丙烷-1,1,2,3-四羧基化合物的皂化反應(yīng)，脫氯化氫反應(yīng)和對(duì)產(chǎn)生的丙烯四羧酸產(chǎn)物的硫酸酸化處理等步驟，整個(gè)流程會(huì)產(chǎn)生許多副產(chǎn)物，如異檸檬酸內(nèi)酯。因此反應(yīng)后續(xù)的純化環(huán)節(jié)為生產(chǎn)增加了復(fù)雜度和成本，生產(chǎn)尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。而微生物發(fā)酵法是以糖類或淀粉類為原料，選用發(fā)酵菌株，如玉米黑粉菌、大腸桿菌、土曲霉、黑曲霉等合成產(chǎn)品。隨著生物技術(shù)及基因工程的發(fā)展，微生物作為底盤生物來合成生產(chǎn)產(chǎn)品的研究大量展開，如何快速高效篩選高產(chǎn)的菌株成為亟待解決的問題[2,3]。

測定

目前，反式-烏頭酸的測定方法有醋酐吡啶顯色法、高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法等。然而醋酐吡啶顯色法反應(yīng)時(shí)間需要30 min，反應(yīng)發(fā)熱很高，且吡啶和醋酐都是有毒易燃易爆物質(zhì)；HPLC法需要高壓液相色譜設(shè)備并制備樣品，無法實(shí)現(xiàn)在線快速檢測；基于已有檢測方法的缺陷，如果能夠設(shè)計(jì)與其濃度相關(guān)的顯色反應(yīng)，便可實(shí)現(xiàn)其快速檢測?；谄渚哂谢顫姷碾p鍵結(jié)構(gòu)，可快速被高錳酸鉀氧化，同時(shí)使高錳酸鉀褪色，因此，可通過高錳酸鉀顏色變化以分光光度法進(jìn)行快速檢測，目前，高錳酸鉀分光光度法已經(jīng)用于苯胺和維生素B1等的測定[4-7]。

反式-烏頭酸是一種重要的有機(jī)化合物，選擇一種適當(dāng)簡便的方法來測定其含量具有重要意義?；谒姆肿又刑继茧p鍵的還原性，利用其能與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀褪色的特點(diǎn)，詳細(xì)探究其反應(yīng)條件。為消除反式-烏頭酸分子中-COOH解離釋放的H+干擾，本研究中的顯色反應(yīng)確定在酸性條件下進(jìn)行，選擇低濃度硫酸作為反應(yīng)介質(zhì)控制酸度。在此基礎(chǔ)上，建立高錳酸鉀分光光度法測定發(fā)酵液中的濃度，以期為快速測定提供參考。

基于反式-烏頭酸與高錳酸鉀發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，建立了分光光度法測定反式烏頭酸含量的方法。檢測體系為2.0 g/L的高錳酸鉀加入2.0 mL，含反式-烏頭酸樣品加入1 mL，50 μL 2 mol/L稀硫酸，搖勻，在35 ℃下反應(yīng)8 min后，用去離子水定容至25 mL并搖勻。取1 mL于比色皿中，置于紫外-可見分光光度計(jì)上測定吸光度。以此檢測方法進(jìn)行試驗(yàn)，回收率可達(dá)98%~102%。綜上，該方法可靠、靈敏度高、操作簡單，適用于發(fā)酵液中反式烏頭酸的快速檢測[8]。

參考文獻(xiàn)

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[3]楊靜. 林業(yè)剩余物土曲霉發(fā)酵制備衣康酸的研究[D]. 北京: 中國林業(yè)科學(xué)研究院, 2018.

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[5]曾少甫, 郭盼, 章凱倩, 等. 基于紫外-可見分光光度法測定食品接觸橡膠中高錳酸鉀消耗量[J]. 食品科學(xué), 2022, 43(22): 334-340.

[6]桑宏慶, 陳守江, 蔡華珍, 等. 采用褪色光度法測定水中苯胺[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2006, 32(5): 124-126.

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[8]董維璇,陳佳磊,徐澤宇,等.分光光度法快速測定反式烏頭酸[J/OL].食品研究與開發(fā),1-12[2024-11-01].