概述
麥角硫因是自然界中一種稀有的天然手性氨基酸類(lèi)強(qiáng)抗氧化劑，盡管只在部分蕈菌，鏈霉菌，分枝桿菌等微生物中合成，但可被植物和動(dòng)物吸收與積累，廣泛分布于哺乳動(dòng)物的細(xì)胞和組織中。在機(jī)體內(nèi)，麥角硫因具有重要的生理活性，國(guó)外研究表明其具有較強(qiáng)的抗氧化作用，抗氧化能力高于維生素E，維生素C，半胱氨酸、谷胱甘肽等，這使得它被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品以及醫(yī)藥等行業(yè)中[1-2]。
合成方法[3]
麥角硫因是1909年在麥角菌中發(fā)現(xiàn)的一種含硫醇的特殊氨基酸，隨后，在粗糙脈孢菌、藍(lán)細(xì)菌、蘑菇等均有發(fā)現(xiàn)。人類(lèi)和其他無(wú)脊椎動(dòng)物不能直接合成它，但它又具有多種優(yōu)秀的生理活性。因此，實(shí)現(xiàn)該物質(zhì)的高效合成具有重要意義。
首先，我們需要弄清楚麥角硫因在好氧生物體內(nèi)合成的過(guò)程，相關(guān)過(guò)程依賴(lài)細(xì)菌中5個(gè)關(guān)鍵酶的基因簇，這5個(gè)酶分別是γ?谷氨酰半胱氨酸合成酶(EgtA)、單核非血紅素鐵酶(EgtB)、酰胺轉(zhuǎn)移酶(EgtC)、S?腺苷蛋氨酸依賴(lài)型組氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(EgtD)、磷酸吡哆醛(PLP)結(jié)合型C?S裂解酶(EgtE)。目前工業(yè)上合成麥角硫因的方法主要有化學(xué)法、微生物發(fā)酵法、酶促制備?；瘜W(xué)法的原料較昂貴，且合成困難，導(dǎo)致產(chǎn)量不足。越來(lái)越多的研究人員將目光放在微生物發(fā)酵法上，例如通過(guò)將EgtABCDE克隆至大腸桿菌中，并對(duì)其進(jìn)行所需底物的通路進(jìn)行代謝改造的情況下得到的工程菌，最終發(fā)酵108h產(chǎn)量達(dá)到1.1g/L。為了使合成更加高效，柳穎等人提供了一種生物酶催化制備麥角硫因的方法，包括如下步驟：
先將組氨酸甜菜堿，L-半胱氨酸在亞鐵離子和還原劑作用下，加入Egt1酶反應(yīng)制得中間體CHER；中間體CHER在輔酶和還原劑作用下，加入Egt2酶應(yīng)制得麥角硫因。該方法選擇路徑相對(duì)簡(jiǎn)單的真核生物合成途徑，篩選出轉(zhuǎn)化率高的Egt1酶和Egt2酶，在適宜的特定溫度，pH條件下實(shí)現(xiàn)了體外酶催化制備麥角硫因，其可以在較短時(shí)間內(nèi)完成轉(zhuǎn)化，并且可以達(dá)到較高的底物濃度及轉(zhuǎn)化率，工藝操作簡(jiǎn)單，適合麥角硫因的規(guī)?；a(chǎn)。
分析方法
文獻(xiàn)報(bào)道了一種適用于麥角硫因的HPLC分析方法，包括如下步驟：(1)設(shè)定液相色譜條件，波長(zhǎng)設(shè)定為254nm；(2)配制分析用流動(dòng)相，其中流動(dòng)相A為超純水，流動(dòng)相B為乙腈；(3)設(shè)定分析程序?yàn)榈榷认疵?，洗脫濃度設(shè)置流動(dòng)相A為65~75%，流動(dòng)相B為25~35%，流速1.2mL/min；(4)配制一個(gè)或多個(gè)待測(cè)麥角硫因樣品的溶液，麥角硫因樣品可以是單一種麥角硫因或包含麥角硫因的混合物。該HPLC分析方法可以連續(xù)地分析多個(gè)麥角硫因樣品以及可以連續(xù)地對(duì)多個(gè)未知濃度的麥角硫因樣品進(jìn)行濃度測(cè)定，獲得較高的理論塔板數(shù)[4]。
有關(guān)研究
麥角硫因是一種天然的氨基酸類(lèi)似物，在生物組織和體液中通常以毫摩爾級(jí)的濃度存在。為進(jìn)一步研究麥角硫因的生物學(xué)功能及作用，研究人員對(duì)麥角硫因?qū)︺~所致的DNA和蛋白質(zhì)氧化損傷的影響及其可能扮演的角色進(jìn)行了深入探討。在研究中采用了兩種含銅的反應(yīng)體系：Cu(II)/抗壞血酸體系以及Cu(II)/H2O2體系。DNA和牛血清蛋白的氧化損傷分別通過(guò)DNA鏈斷裂和蛋白質(zhì)羰基化這兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)檢測(cè)。研究結(jié)果表明，在兩種含銅的反應(yīng)體系中，麥角硫因都能顯著保護(hù)DNA和蛋白質(zhì)免于氧化損傷，并且這種保護(hù)作用具有劑量依賴(lài)效應(yīng)。與此相對(duì)照，經(jīng)典的羥基自由基清除劑(如DMSO和甘露醇)盡管濃度高達(dá)100mmol/L，也只能提供很微弱的保護(hù)作用。此外，研究中通過(guò)紫外-可見(jiàn)以及低溫電子自旋共振等分析手段發(fā)現(xiàn)，麥角硫因能明顯抑制銅催化的抗壞血酸的氧化過(guò)程，并且還能與組氨酸以及1,10-鄰菲羅啉有效地競(jìng)爭(zhēng)絡(luò)合一價(jià)而非二價(jià)銅離子。從上述研究結(jié)果可以得知，麥角硫因是一種天然的含硫抗氧化劑，可以通過(guò)形成不具有氧化還原活性的麥角硫因-銅的絡(luò)合物形式，從而達(dá)到有效抑制金屬銅離子所致的對(duì)生物大分子的氧化損傷[5]。
參考文獻(xiàn)
[1]林陳水,付水星,黎小軍,等.一種稀有的天然氨基酸-麥角硫因[J].氨基酸和生物資源, 2006, 28(1):5.DOI:10.3969/j.issn.1006-8376.2006.01.019.
[2]劉琦,張維亞,姜文俠.麥角硫因的合成與降解代謝[J].天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā), 2015, 27(6):7.DOI:CNKI:SUN:TRCW.0.2015-06-032.
[3]柳穎,張磊,趙華.一種制備麥角硫因的方法:CN202310012342.4[P].
[4]張志乾,王海梅,王嘉鵬,等.一種適用于麥角硫因的HPLC分析方法:CN202211720859.0[P].
[5]朱本占,毛莉,范瑞梅,等.天然抗氧化劑麥角硫因保護(hù)銅所致DNA和蛋白質(zhì)氧化損傷的作用機(jī)理[J].科學(xué)通報(bào), 2011, 56(27):6.DOI:10.1360/972011-785.