β-香樹脂醇是一種五環(huán)三萜化合物，也是其它齊墩果烷型三萜如甘草次酸，大豆皂甙等生物合成的骨架，常溫常壓下為白色固體粉末，該物質(zhì)具有抗炎,抗細(xì)菌和真菌，抗病毒及癌細(xì)胞防治功效，在降血糖，降血脂方面也具有良好效果。β-香樹脂醇一般分離自生物體的表皮蠟質(zhì)，植物的生物合成過程中，α-香樹脂醇是熊果酸的前體，β-香樹脂醇是齊墩果酸的前體。
圖1 β-香樹脂醇的性狀圖
合成方法
圖2 β-香樹脂醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)式
方法一
與其他許多萜類化合物類似，β-香樹脂醇在植物體內(nèi)的天然含量較低，化學(xué)合成收率亦有限，這制約了其規(guī)?；a(chǎn)和廣泛應(yīng)用。為提升β-香樹脂醇的制備效率，研究人員運(yùn)用代謝工程與合成生物學(xué)策略，在釀酒酵母中構(gòu)建了其生物合成途徑，并通過途徑優(yōu)化與發(fā)酵工藝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了β-香樹脂醇的高效合成。具體研究進(jìn)展包括：對(duì)光果甘草來源的β-香樹脂醇合酶基因進(jìn)行密碼子優(yōu)化，并借助質(zhì)粒表達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)入酵母；經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜分析驗(yàn)證，工程菌株SpKb成功合成出β-香樹脂醇，產(chǎn)量達(dá)0.75±0.06 mg/L，單位細(xì)胞產(chǎn)量為0.07±0.02 mg/g DCW，為后續(xù)通過代謝途徑優(yōu)化進(jìn)一步提升產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。[1]
方法二
有研究報(bào)道了一種利用釀酒酵母工程菌生產(chǎn)β-香樹脂醇的生物合成方法，屬于生物化工領(lǐng)域。該方法通過克隆白色念珠菌來源的2,3-氧化鯊烯單氧酶基因，并結(jié)合化學(xué)合成經(jīng)過密碼子優(yōu)化的光果甘草β-香樹脂醇合酶基因，采用釀酒酵母組成型啟動(dòng)子構(gòu)建基因表達(dá)盒，將其與線性化質(zhì)粒共同轉(zhuǎn)化至釀酒酵母中，借助酵母自身的同源重組機(jī)制實(shí)現(xiàn)表達(dá)盒與質(zhì)粒的體內(nèi)組裝，從而強(qiáng)化了2,3-氧化鯊烯單氧酶活性并成功導(dǎo)入β-香樹脂醇合酶。所構(gòu)建的工程菌能夠直接利用葡萄糖合成β-香樹脂醇，且其合成過程與菌體生長相耦合，實(shí)現(xiàn)了植物次生代謝產(chǎn)物β-香樹脂醇在釀酒酵母中的異源合成。該方法無需外源誘導(dǎo)劑，工藝簡便，適用于β-香樹脂醇的規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)。[2]
生物提取方法
有研究報(bào)道公開了一種富含β-香樹脂醇的植物來源及其提取工藝，涉及木莢紅豆，其葉片中β-香樹脂醇含量達(dá)0.18%～0.31%。提取方法包括以下步驟：步驟一，干燥與過篩；步驟二，多次提取混合；步驟三，濃縮浸膏；步驟四，除雜純化；步驟五，結(jié)晶析出。該方法選用木莢紅豆葉為原料，來源廣泛且成本較低，通過重復(fù)提取混合充分釋放原料中的β-香樹脂醇，減少目標(biāo)成分流失，從而提升產(chǎn)率；在除雜純化階段，采用不同比例的石油醚-乙酸乙酯體系進(jìn)行兩次梯度洗脫，有效去除雜質(zhì)，提高最終產(chǎn)品純度。整體工藝操作簡便，易于實(shí)施，降低了生產(chǎn)難度與成本，適用于β-香樹脂醇的規(guī)?；苽?。[3]
抑菌活性
為探索植物源農(nóng)藥的開發(fā)潛力，研究人員系統(tǒng)評(píng)估了β-香樹脂醇對(duì)水稻紋枯病菌的抑菌活性及其作用機(jī)制。通過菌絲生長速率法測(cè)定發(fā)現(xiàn)，β-香樹脂醇對(duì)該病原菌具有顯著抑菌作用，其抑制中濃度（EC??）為120.801 μg·mL?1。與甲醇-乙醇混合液對(duì)照組相比，經(jīng)β-香樹脂醇處理后，病菌菌絲干質(zhì)量明顯下降，同時(shí)細(xì)胞膜中丙二醛（MDA）含量顯著升高、還原糖含量降低，且活性氧清除酶（CAT、POD、SOD）的活性隨處理時(shí)間延長呈現(xiàn)“先升后降”的“倒V”型變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，β-香樹脂醇通過誘導(dǎo)細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化、破壞膜結(jié)構(gòu)完整性，并提高細(xì)胞內(nèi)活性氧水平及活性氧清除酶的應(yīng)激響應(yīng)，從而有效抑制水稻紋枯病菌的菌絲生長。該研究為基于β-香樹脂醇的植物源殺菌劑開發(fā)提供了理論依據(jù)。[4]
參考文獻(xiàn)
[1] 張根林.釀酒酵母中β-香樹脂醇合成途徑的構(gòu)建與調(diào)控[D]. 博士學(xué)位論文, 北京理工大學(xué),2015.
[2] 李春等. 一種釀酒酵母工程菌生產(chǎn)β-香樹脂醇的方法, 中國發(fā)明專利, 專利號(hào): CN 201310421102[P].
[3] 倪林等. 一種富含β-香樹脂醇的植物體及其提取新方法, 中國發(fā)明專利, 專利號(hào): CN202111141574.7[P].
[4] 陳嘯等.β-香樹脂醇對(duì)水稻紋枯病菌的抑菌作用[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究, 2022, 18:192-197.