《Food Chemistry》：Geometric isomers of ferulic acid and ethyl ferulate: Photo- and thermal-induced isomerization behavior, physicochemical properties, antioxidant capacity, and enzyme inhibitory activities
编辑推荐：
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光异构化后的色谱分析获得了超过99%的cis-FA和cis-EF。
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光异构化后的色谱分析获得了超过99%的cis-FA和cis-EF。
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FA/EF异构体的光诱导和热诱导异构化行为得到了澄清。
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异构化改变了紫外-可见光谱特征和摩尔吸收系数。
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XRD/DSC分析显示：trans-EF为晶体形态；cis-EF为无定形形态。
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两种异构体的抗氧化能力和酶抑制作用大致相当。
引言
辛弗酸（FA；4-羟基-3-甲氧基肉桂酸）是一种植物来源的酚酸，属于羟基肉桂酸类。FA在谷物中含量丰富，尤其是在外层如米糠中，也存在于多种食品材料中，例如咖啡豆（Sova & Saso, 2020）。FA具有显著的抗氧化活性，并且已描述了一系列生物效应，包括通过抗高血压机制保护心血管系统、抗炎作用以及改善葡萄糖代谢（Alam, 2019; Jacobo-Velázquez, 2025; Sova & Saso, 2020）。这些特性支持其在食品和膳食补充剂中的使用。FA还因其抗氧化性能而在化妆品配方中受到关注，据报道能够减轻光氧化应激，并具有改善皮肤弹性的效果（Roux et al., 2025）。乙基辛弗酸（EF；乙基4-羟基-3-甲氧基肉桂酸酯）作为FA的酯类，具有更高的亲油性和更好的与油基配方的相容性，这促进了其在外用产品中作为抗氧化剂的应用（Nazaré et al., 2024; Wang et al., 2021）。近年来，随着对天然功能性成分需求的增加以及对皮肤健康关注的提升，FA和EF在食品和化妆品行业的应用范围也在不断扩大。
FA及其衍生物在肉桂酸结构中包含一个α,β-不饱和双键，该双键可以发生cis-trans异构化。在自然界中，热力学上更稳定的trans异构体占主导地位，而cis异构体通常在光照等条件下形成（Horbury et al., 2017; Lambruschini et al., 2020; Moni et al., 2021）。在食品和化妆品成分中，cis-trans异构化长期以来被认为会导致物理化学性质和生物活性的差异，这一点在不饱和脂肪酸和维甲酸类化合物中得到了体现（Oteng & Kersten, 2020; Schroeder & Zouboulis, 2007）。例如，视黄酸异构体在受体选择性和生物活性上存在差异，9-cis-视黄酸是维甲酸X受体的高亲和力配体，而全trans-视黄酸主要通过维甲酸受体发挥作用（Heyman et al., 1992; Kane, 2012）。最近，类胡萝卜素因其cis-trans异构化而受到广泛关注，因为将天然存在的trans异构体转化为cis异构体不仅显著提高了生物利用度，还增强了抗肥胖、抗癌和改善皮肤状况等生物功能（Honda, 2023; Wang et al., 2023; Xie et al., 2025）。此外，trans和cis异构体的类胡萝卜素在溶解度和结晶性等物理化学性质上存在显著差异，人们讨论了如何利用这些差异来提高加工效率（Ghosh & Honda, 2026; Honda, 2022）。类似地，FA及其衍生物也被认为具有依赖异构体的抗氧化活性和生物效应；然而，根据化合物和测定方法的不同，有时trans异构体更优，有时cis异构体更优（Hwang et al., 2016; Lambruschini et al., 2020; Wang et al., 2025）。例如，有研究表明cis-FA的抗氧化活性高于trans-FA（Wang et al., 2025）。相比之下，在一类FA衍生物——阿魏酰酰胺中，trans异构体对IL-6诱导的STAT3激活的抑制作用比cis异构体更强（Hwang et al., 2016）。这些对比结果表明，cis-trans异构化的功能效应不能一概而论，需要针对每种化合物和生物终点进行评估。此外，以往的研究通常只关注FA及其衍生物的某些方面，对其异构化行为、物理化学性质、抗氧化能力和生物活性的全面评估仍然不足。据我们所知，此前还没有研究系统地比较过FA和EF的高纯度trans和cis异构体在所有这些方面的差异。
本研究旨在系统评估FA和EF异构体的cis-trans异构化行为、物理化学性质和功能特征，进一步深入了解它们之间的异构体依赖性差异。具体而言，研究了FA和EF在UV-A和可见光照射下的光异构化以及热异构化过程，同时还探讨了它们在这些条件下的稳定性和降解行为。通过分析吸收光谱、摩尔吸收系数、结晶度和熔化行为的改变来进一步表征其物理化学性质。此外，还评估了每种FA和EF异构体的抗氧化能力和与健康相关的生物活性，作为功能指标。抗氧化活性通过单线态氧猝灭活性和自由基清除活性（包括羟基自由基、超氧阴离子和2,2-二苯基-1-吡啶基肼（DPPH）自由基的清除能力进行综合评价。生物活性主要通过测量对抗氧化应激相关的酶、皮肤健康和血压调节的抑制活性来评估。这些数据为FA及其衍生物的更可靠分析和实验处理提供了支持，同时也为开发利用其cis异构体独特且潜在有利特性的增值产品奠定了科学基础。
章节片段
化学品
trans-FA（纯度超过98%）、trans-EF（纯度超过97%）和DPPH购自东京化学工业株式会社（日本东京）。高性能液相色谱（HPLC）级有机溶剂，即甲醇、2-丙醇、乙腈和氯仿（CHCl?），由富士菲尔 Malone Pure Chemical Corporation（日本大阪）和关东化学株式会社（日本东京）提供。用于HPLC分析的纯水使用Milli-Q系统（Direct-Q UV 3；Millipore Corporation，美国马萨诸塞州贝德福德）制备。
FA和EF异构体的分离与结构鉴定
本研究建立的反相HPLC条件能够清晰地分离FA和EF的trans和cis异构体（图1A, B）。分离出来的峰的紫外-可见光谱与先前报道的相应cis-trans异构体的光谱一致（Caccamese et al., 1979; Horbury et al., 2017）（图1C）。FA和EF的分析条件唯一的不同在于流动相中是否加入了甲酸。
结论
本研究通过光异构化后进行色谱分离，成功地从trans异构体制备出了高纯度的cis异构体。利用这些纯化的异构体，系统评估并比较了FA和EF的异构化行为、物理化学性质、抗氧化能力和生物活性，尤其是酶抑制活性。关于异构化行为，
CRediT作者贡献声明
Masaki Honda: 起草——原始草稿、验证、方法学设计、实验设计、资金申请、数据分析、概念化。 Antara Ghosh: 起草——审稿与编辑、方法学设计、实验设计、数据分析。 Asih Gayatri: 起草——审稿与编辑、方法学设计。 Ou Setoyama: 起草——审稿与编辑、实验设计。 Kentaro Takahama: 起草——审稿与编辑、方法学设计。 Yoshiharu Sawada: 起草——审稿与编辑、实验设计、数据分析。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了新能源和工业技术发展组织（NEDO）“青年优秀研究者强化支持计划”（项目编号：25134762）的支持。
Masaki Honda | Antara Ghosh | Asih Gayatri | Ou Setoyama | Kentaro Takahama | Yoshiharu Sawada | Junya Ito | Yasushi Honda | Kiyotaka Nakagawa
