抗微生物剂的制作方法 1.docx

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专利名称:抗微生物剂的制作方法
技术领域:
本发明涉及抗微生物剂。更准确地讲,本发明涉及一系列脱水果糖衍生物的抗微生物活性。
各种原因造成的食物***见于文献中,已知各种化学药品可抑制一种原因造成的各方面的降解。已知降解和新鲜割伤植物部分颜色或香味的丧失是由于氧化作用、酶、微生物和金属离子引起的。例如,已知酸化剂通过保持相对低pH环境可防止微生物降解,但其有效性仅仅是暂时性的。
其中有2000多种不同菌株的沙门氏菌属(Salmonella),是人类食物中毒的一种主要病因。沙门氏菌属是棒状革兰氏阴性肠杆菌科(Enterobacteriaceae)中的一个属,它在肠内定居且引起各种感染例如胃肠炎和伤寒。当侵入时,它们可以引起伤寒(例如,由伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphi)引起的伤寒或由副伤寒沙门氏菌(Salmonellaparatyphi)引起的副伤寒)。沙门氏菌属中的其它菌株与食物中毒有关(通常是鼠伤寒沙门氏菌(SalmonellaTyphimurium)、巴拿马沙门氏菌(Salmonellapanama)或肠炎沙门氏菌(SalmonellaEnteritidis),后者是众所周知的家禽污染物)且偶尔在非肠组织中引起败血症。
本领域众所周知的是,。因此,弱酸性制品例如精制食品和非发酵肉制品对沙门氏菌属的攻击尤其敏感。
对于肉制品,通常用亚***盐作为防腐剂。然而,亚***盐的添加由于其有毒而受到限制(由于其急性毒性以及有与亚硝***生成相关的危险性)。由于沙门氏菌属仅在亚***盐浓度超过1,000ppm才被抑制,而这远远超过法规的限制。
然而,已经显示亚***盐和山梨酸的组合可以增加对沙门氏菌属的有效性[亚***钠和山梨酸钾可抑制沙门氏菌属,载于Frankfurters,JoumalofFoodScience,47,1982,第1615ff页]。在浓度超过50ppm的亚***盐联用2600ppm山梨酸时已经观察到抑制作用。
诸如细菌素(Nisin)的其它试剂不能抑制食物中的沙门氏菌,而苯甲酸由于只能在酸性制品中观察到抑制效应而不太适用。也测试了诸如得自不同香料的油提取物的植物成分(或“天然物质”)的抑制效应,但是再次证明达到对沙门氏菌属的抑制效应的所需浓度太高,而且对食物的感官影响太强。
因此,迄今为止,化学物质的应用因为以下原因而严重受限一方面,根据毒理学观点它们必须是安全的,而另一方面,它们必须不在感官上影响所述产品。
本发明力图解决与现有技术化学物质相关的问题,提供基于脱水果糖衍生物的新型抗微生物组合物。具体地说,本发明力图提供适合用于食品
/饲料的抗微生物剂。
在第一个方面,本发明提供用于针对选自以下的微生物的抗微生物组合物李斯特氏菌属(Listeria)、沙门氏菌属、芽孢杆菌属(Bacillus)、酵母属(Saccharomyces)、假单胞菌属(Pseudomonas)、梭菌属(Clostridium)、乳杆菌属(Lactobacillus)、索丝菌属(Brochothrix)、微球菌属(Micrococcus)、耶尔森氏菌属(Yersinia)、肠杆菌属(Enterobacter)和接合酵母属(Zygosaccharomyces),所述组合物包含式I环状化合物或其衍生物,其中R1和R2独立选自-OH、=O和OR’,其中R’为H或-COR”,且R”为C1-10烷基;其中R3为包含OH基团的取代基;其中R4和R5各自独立选自烃基、H、OH或=O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键。
在第二个方面,本发明提供一种防止和/或抑制某种物质中微生物生长和/或杀死所述微生物的方法,所述方法包括将所述物质与式I环状化合物或其衍生物接触的步骤,其中R1和R2独立选自-OH、=O和OR’,其中R’为H或-COR”,且R”为C1-10烷基;其中R3为包含-OH基团的取代基;其中R4和R5各自独立选自烃基、H、OH或=O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键;其中所述微生物选自李斯特氏菌属、沙门氏菌属、芽孢杆菌属、酵母属、假单胞菌属、梭菌属、乳杆菌属、索丝菌属、微球菌属、耶尔森氏菌属、肠杆菌属和接合酵母属。
在第三个方面,本发明涉及式I化合物或其衍生物在防止和/或抑制某种物质中微生物生长和/或杀死所述微生物中的应用,其中R1和R2独立选自-OH、=O和OR’,其中R’为H或-COR”,且R”为C1-10烷基;其中R3为包含-OH基团的取代基;其中R4和R5各自独立选自烃基、H、OH或=O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键;其中所述微生物选自李斯特氏菌属、沙门氏菌属、芽孢杆菌属、酵母属、假单胞菌属、梭菌属、乳杆菌属、索丝菌属、微球菌属、耶尔森氏菌属、肠杆菌属和接合酵母属。
所述物质最好是食品或饲料。因此,在一个优选的方面,本发明涉及适合用于食品和/或饲料中的抗微生物物质,以抑制食物中毒和其中所含有的***菌。
作为定义,术语“抗微生物剂”是指杀死或防止或抑制微生物生长或繁殖的物质。抗微生物剂一般依照它们有效抵抗的微生物类型来分类。例如,抗细菌物质有效抵抗细菌,抗真菌物质有效抵抗包括酵母在内的真菌,而抗病毒物质有效抵抗病毒。某些抗微生物剂可以在体内使用例如抗生素类药物,而其它抗微生物剂仅可外用例如防腐剂。
在一个优选的方面,本发明的环状化合物是式I化合物或其衍生物,其中R1和R2独立选自-OH、=O;其中R3为包含-OH基团的取代基;其中R4和R5各自独立选自烃基、H、OH或=
O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键。
在一个更优选的方面,本发明的环状化合物是式II化合物或其衍生物,其中R1、R2、R3、R4和R5如上定义。
在进一步优选的方面,本发明的环状化合物是式III化合物或其衍生物,其中R1、R2、R3、R4和R5如上定义。
在本发明的一个优选方面,所述通式中的基团R4和R5可以独立为烃基。
本文所用的术语“烃基”是指至少包含C和H的基团并且可以任选包含一个或多个其它合适的取代基。这类取代基的实例可包括卤基-、烷氧基-、硝基-、羟基、羧基、环氧基、丙烯酸基、烃基、N-酰基或环基等等。除所述取代基可为环基外,所述取代基的组合也可以形成环基。如果烃基包含不止一个C,则那些碳不一定需要相互连接。例如,所述碳中至少2个可以通过合适的元素或基团连接。因此,烃基可以含有杂原子。合适的杂原子对本领域技术人员而言是显而易见的,包括例如硫、氮和氧。
所述通式中的基团R4和R5可以独立选自烷基、链烯基、环烷基和芳基,或者可以一起代表一个亚烷基。
在本发明一个特别优选的方面,式I化合物的衍生物为酯。术语“酯”包括单酯、二酯、三酯和多酯。
式I化合物的衍生物最好为酯,其中酯键由R3取代基的-OH基团形成。在该方面,所述衍生化R3取代基最好为式-(CH2)n-OC(O)-(CH2)pCH3
的基团,其中n和p相互独立为1-24、最好是1-20、最好是1-10、最好是1-5或者最好是1、2或3。在再一个优选的实施方案中,所述衍生化R3取代基为式-CH2-OC(O)-(CH2)pCH3的基团,其中p为1-24、最好是1-20,或者p为1-10,或者p为1-5,且n=1、2或3。
式I化合物的衍生物最好为酯,其中R1取代基和/或R2取代基为-OH基团,并且其中酯键由R1取代基和/或R2取代基的-OH基团形成。在该方面,所述衍生化R1取代基和/或R2取代基最好为式-(CH2)n-OC(O)-(CH2)pCH3的基团,其中n和p相互独立为1-24、最好是1-20、最好是1-10、最好是1-5或者最好是1、2或3。在再一个优选的实施方案中,所述衍生化R1取代基和/或R2取代基为式-CH2-OC(O)-(CH2)pCH3的基团,其中p为1-24、最好是1-20,或者p为1-10,或者p为1-5,且n=1、2或3。
式I化合物的衍生物最好为酯,其中R1取代基和/或R2取代基为-OH基团,并且其中酯键由R1取代基和/或R2取代基的-OH基团形成。在该方面,所述衍生化R1取代基和/或R2取代基最好为式-OC(O)-(CH2)pCH3的基团,其中p为1-24、最好是1-20、最好是1-10、最好是1-5或者最好是1、2或3。
在一个优选的方面,式I化合物是二酯,其中R1取代基为-OH基团,并且其中酯键由R4取代基的-OH基团和R3取代基的-OH基团形成。
在一个高度优选的方面,式I化合物的衍生物为下式化合物该化合物(3,6-二-O-乙酰基-1,5-脱水-4-脱氧-D-甘油-己-3-烯醇吡喃糖-2-***糖)可以按照Andersen等(1998)(1,5-脱水-D-果糖的结构晶态乙酰化二聚体形式的X射线分析,-1035)所述方法来制备。
本发明该方面特别优选的是其中式I化合物的衍生物为酯,因为所述化合物可以为亲脂性的和/或可以既具有疏水特性又具有亲水特性。当所述化合物既具有疏水特性又具有亲水特性时,所述化合物容易地存在于乳剂的水/油界面。
所述化合物存在于乳剂的水/油界面可以使其作为乳化剂起作用。因此,本发明可以进一步提供具有双功能效应的化合物。所述化合物既可以用作抗微生物剂又可以用作乳化剂。
在本发明特别优选的方面,所述环状化合物选自壳二孢吡喃***(Ascopyrone)P、壳二孢吡喃***M、壳二孢吡喃***T、壳二孢吡喃***T1、壳二孢吡喃***T2、壳二孢吡喃***T3及其混合物,它们的结构如下所示壳二孢吡喃***M壳二孢吡喃***P壳二孢吡喃***T壳二孢吡喃***T1壳二孢吡喃***T2壳二孢吡喃***T3壳二孢吡喃***是一种已知的化合物。在1978和1981年,一个美国科学家小组为了应用壳二孢吡喃***P作为有机合成的原材料而在Montana的WoodChemistrylaboratory通过热解胶淀粉、直链淀粉和纤维素来制备壳二孢吡喃***P[Shafizadeh,F.,.,Stevenson,
Cochran,.,1,5-脱水-4-脱氧-D-甘油-己-1-烯-3-***糖和纤维素的其它热解产物,(1978)433-447;Stevenson,.,Stenkmap,.,Jensen,.,Cochran,.,Shafizadeh,.,1,5-脱水-4-脱氧-D-甘油-己-1-烯-3-***糖的晶体结构,(1981)319-325]。他们通过例如1H和13CNMR以及IR光谱学技术表征了壳二孢吡喃***P。提供了壳二孢吡喃***P的三维结构。通过热解获得的壳二孢吡喃***P的收率低于3%且必须使用复杂的分离方法。
关于壳二孢吡喃***P天然存在于得自Alps的非常少研究的真菌的某些种型中已有陈述[M.-,,,.,盘菌目和块菌目酶活性降解1,4-α-葡聚糖为壳二孢吡喃***P和壳二孢吡喃***T(Enzymaticactivitydegrading1,4-α-glucanstoAscopyronesPandTinPezizalesadTuberales),Phytochemistry,33(1993)41-45]。真菌中存在壳二孢吡喃***P立刻使人提出壳二孢吡喃***P可作为抗生素使用的假说。然而,在所公开的试验中壳二孢吡喃***P作为抗生素使用并不令人满意。
许多本发明的化合物可以衍生自1,5-脱水果糖。1,5-脱水果糖是存在于细菌、红藻、真菌和哺乳动物中的单***糖。在红藻和真菌中,通过α-1,4-葡聚糖裂合酶的作用[]
分别从红藻淀粉和糖原产生1,5-脱水果糖。
当从1,5-脱水-D-果糖制备本发明化合物时,1,5-脱水-D-果糖最好是依照GB-A-2296717来制备。换句话说,1,5-脱水-D-果糖最好通过包括用所述酶α-1,4-葡聚糖裂合酶处理α-1,4-葡聚糖的方法来制备,其特征为使用基本纯形式的所述酶。
壳二孢吡喃***P和壳二孢吡喃***T可以采用从以下真菌制备的无细胞提取物从1,5-脱水-D-果糖酶法生产盘菌目(Pezizales)例如Plicarialeiocarpa和Anthracobiamelaloma以及块菌目(Tuberales)例如黑孢块菌(Tubermelanosporum)。壳二孢吡喃***T1是壳二孢吡喃***T的二水合物形式,而壳二孢吡喃***T2和壳二孢吡喃***T3是壳二孢吡喃***T的互变异构体一水合物形式。
壳二孢吡喃***M可以通过从以下真菌分离的EDTA敏感的脱水酶从1,5-脱水-D-果糖来生产羊肚菌例如Morchellavulgaris、鹿花菌属(Gyromitres)、盘菌(pezizes)例如Pezizaechinospora。
壳二孢吡喃***M、P和T也可以在温和条件下通过用碱处理1,5-脱水-D-果糖来化学生产[对某些戊糖和1,5-脱水-D-果糖降解、淀粉降解酶a-1,4-葡聚糖裂合酶产物的研究(Studiesonthedegradationofsomepentosesandof1,5-anhydro-D-fructose,theproductofthestarch-degradingenzymea-1
,4-glucanlyase);Ahmad,,TheSWedishUniversityofAgriculturalSciences,Sweden,1995]。
当通过化学方法制备本发明的化合物时,可以按照任一下述方法制备所述化合物(1)壳二孢吡喃***P可以在温度升高的情况下例如在70℃下通过用非水酸处理1,5-脱水-D-果糖来生产。
(2)壳二孢吡喃***(例如壳二孢吡喃***P、T和M)可以通过依照Ahmad,T.,1995的碱处理法从1,5-脱水-D-果糖来生产。
所生产的所有壳二孢吡喃***的结构都通过NMR技术加以证实。
本发明的化合物最好通过依照M.-,[Phytochemistry,33(1993)41-45)中公开的酶法来制备。例如可以采用M.-,5-脱水-D-果糖生产壳二孢吡喃***(例如壳二孢吡喃***P、T和M)。
在另一个优选的方面,本发明的环状化合物为式IV化合物或其衍生物,其中R1和R2独立选自-OH、=O和OR’,其中R’为H或-COR”,且R”为C1-10烷基;其中R3为包含-OH基团的取代基;其中R4和R5各自独立选自烃基、H、OH或=O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键;其中R6和R7各自独立选自H、OH或=O,或者为与所述环状化合物环上相邻原子的化学键。