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糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羥甲基糠醛形成機理的量子化學計算
來源:導入 閱讀量: 195 發(fā)表時間: 2024-06-24
作者: 葉國慶,牛玉敏,范朝俠,楊慧,劉登勇
關鍵詞: 糖熏色素;5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羥甲基糠醛;量子化學;密度泛函理論
摘要:

為探究糖熏色素5-(葡萄糖基-α-1-6-葡萄糖)-羥甲基糠醛(5-(α-D-glucopyranosyl-(1-6)-α-D-glucopyranosyloxymenthyl)-2-furancarboxaldehyde,5-GGMF)的形成途徑,采用量子化學計算對蔗糖的熱分解反應位點、葡萄糖與5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)及兩分子葡萄糖間的脫水反應方式、5-HMF和5-GGMF的形成路徑進行分析。結果表明:蔗糖熱分解的初始位置為果糖基-氧鍵的裂解;葡萄糖與5-HMF或兩分子葡萄糖間發(fā)生相互作用時,均是范德華力在復合物中起主導作用,且都會因為強氫鍵作用促進分子間脫水反應的發(fā)生;蔗糖形成5-HMF時,其熱解后形成的葡萄糖部分比果糖部分生成5-HMF需要更大的活化能且反應速率更低,因此果糖部分更容易形成5-HMF,而在果糖部分形成5-HMF的兩條路徑中,路徑5比路徑4更容易發(fā)生,因為路徑5在能量上和反應動力學上都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢;在蔗糖形成5-GGMF的途徑中,轉(zhuǎn)糖基化路徑能壘總體較低,相較于二糖脫水路徑和三糖脫水路徑都更加有利,其中路徑C2,即蔗糖熱解生成果糖和葡萄糖,然后葡萄糖與5-HMF反應先生成5-葡萄糖氧甲基糠醛,后者再與一分子游離的葡萄糖生成5-GGMF,此路徑最有利于5-GGMF的生成,無論是從能壘角度,還是動力學上的可行性。本研究結果可為今后控制和干預糖熏產(chǎn)品的色澤提供理論依據(jù)和參考。

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