具有双重抗氧化和酪氨酸酶抑制作用的特罗洛克斯衍生物的设计、合成及其抗褐变机制研究

《Food Chemistry》：Design, synthesis and anti-browning mechanistic study of Trolox derivatives with dual antioxidant and tyrosinase inhibitory properties

　　

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  研究团队设计并合成了新一系列的特罗洛克斯衍生物。
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  化合物5a具有显著的抗氧化作用以及酪氨酸酶抑制活性。
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  在5a中，特罗洛克斯与硫半卡巴腙是其发挥抗氧化及抗酪氨酸酶作用的关键成分。
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  化合物5a能够有效抑制新鲜切块的土豆变褐。

引言

近年来，果蔬的新鲜度越来越受到消费者关注，而新鲜度与果蔬的变褐程度密切相关（Lee等人，2023）。褐变机制主要分为酶促褐变和非酶促褐变两类（Bai等人，2024）。酪氨酸酶是一种含铜的多功能氧化酶，它能催化果蔬中的酚类物质发生氧化反应，进而生成棕色色素。这一过程被视为酶促褐变的主要机制（Lv等人，2025）。此类反应不仅会导致果蔬变褐、产生不良风味，还会造成营养成分流失，从而降低农产品的整体品质（Nazir等人，2024）。因此，延缓或抑制褐变可以有效提升食品品质。此外，研究还发现，果蔬的非酶促褐变是由于活性氧和自由基诱导果蔬内的酚类物质氧化而产生的棕色色素（Alizadeh等人，2022）。所以，开发兼具抗酪氨酸酶和抗氧化功能的高效新型防褐变化合物对于食品保存具有重要意义。

硫半卡巴腙被认为是用于构建酪氨酸酶抑制剂的重要功能基团（Cabezudo等人，2021；Carcelli等人，2020；Ha?dys & Latajka，2019；Peng等人，2024）。实验表明，硫半卡巴腙中的氮原子和硫原子可以通过螯合作用与酪氨酸酶中的铜离子结合，从而抑制酶的活性（Azimi等人，2024）。同时，酚类化合物也被证实具有多种生物活性，包括抗氧化作用（Jia等人，2026）、抗炎作用（Wang, Tang等人，2024；Wang, You等人，2024）、镇痛作用（Zeng等人，2018）以及心脏保护作用（Jiang等人，2020）。特罗洛克斯作为一种强效的酚类抗氧化剂，能够有效抑制细胞内的氧化反应及自由基的产生（Thbayh等人，2024）。值得注意的是，特罗洛克斯含有羧基，这一结构可作为与其他生物活性物质连接的理想位点。利用这一特性，我们将硫半卡巴腙结构与特罗洛克斯结合在一起，从而得到了一种兼具两种功能的果蔬防褐变剂。而且，这种设计保留了两种成分原有的结构和功能特性。

为了获得同时具备抗氧化和抗酪氨酸酶活性的双功能抑制剂，我们采用了活性片段组合策略，将特罗洛克斯与硫半卡巴腙整合到同一个分子中（图1A）。通过引入不同的取代基，我们合成了一系列衍生物，并研究了它们的结构与活性之间的关系。同时，我们还评估了这些衍生物的抗氧化和酪氨酸酶抑制活性，进一步探讨了其酶抑制机制以及在新鲜切块土豆中的防褐变效果。

章节要点

仪器与试剂

核磁共振（¹H和¹³C）分析以及高分辨率质谱分析分别是在日本JEOL公司的JNM-ECS400（400?MHz）核磁共振仪和美国Thermo Fisher Scientific公司的UHPLC-Q Exactive Plus Orbitrap高分辨率质谱系统中完成的。熔点测定则是使用中国上海一典物理光学仪器有限公司生产的X-4?A显微熔点测定仪进行的。此外，本研究还使用了Varioskan LUX多模式微孔板读数仪等设备。

化学合成过程

如图1B所示，在缩合剂DCC的存在下，特罗洛克斯的羧基与4-(羟甲基)苯甲醛发生反应，从而生成中间体3（Tzara等人，2021）。在碳酸铯提供的碱性环境中，中间体3中的酚羟基会与碘甲烷发生亲核取代反应，进而生成中间体4（Koufaki等人，2006）。最后，中间体3或4会分别与相应的目标反应基团发生反应，最终得到目标产物。

结论

在本研究中，我们设计并成功合成了新一系列的特罗洛克斯衍生物（5a–5g）。这些衍生物通过将具有酪氨酸酶抑制活性的硫半卡巴腙结构与具有抗氧化活性的特罗洛克斯结构相结合，实现了两种生物活性功能的整合。

在对5a的结构-活性关系进行分析时，通过DPPH、ABTS和FRAP等抗氧化试验发现，那些特罗洛克斯结构中的酚羟基未被甲基化的衍生物5a-5e，其抗氧化性能明显更优异。

作者贡献说明

夏良莉：负责原始稿撰写、软件应用、方法设计、数据整理与分析工作。黄寅民：负责实验验证、软件应用以及数据整理工作。彭志云：负责论文审阅与编辑、实验验证、项目监督、资金筹集以及研究构思工作。王广成：负责论文审阅与编辑、实验验证、项目监督、资源协调、项目管理以及研究构思工作。

利益冲突声明

所有作者均声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本项研究得到了中国国家自然科学基金（编号：32460614）以及中国贵州省自然科学基础研究计划（编号：Qian Ke He Jichu-MS[2025]478）的支持。

Liangli Xia|Yinmin Huang|Zhiyun Peng|Guangcheng Wang