三萜酸工业化合成之路有望形成

2018-11-07 来源：食品加工在线作者：刘刘球

近日，中科院天津工业生物技术研究所研究员张学礼在代谢工程领域权威期刊《代谢工程》发表重要成果：人工细胞合成三萜酸类物质，该成果随即引起社会关注。

要了解三萜酸，我们先了解一下三萜类化合物。三萜类化合物是由六个异戊二烯单位组成的萜类化合物，多是以游离形式或以与糖结合成苷或成酯的形式存在，主要按照碳环多少进行分类，三萜类化合物多是四环三萜或五环三萜，三萜酸即是其中显示酸性的一类。研究指出，三萜酸类化合物具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性，近十年来也成为科学界的热点研究课题。

三萜酸在自然界中分布广泛，但大部分物种内的含量很低，不足以进行工业化加工，而中草药中的三萜酸含量相对丰富，是三萜酸的主要来源。中草药类的三萜酸以五环三萜酸最为常见，分为乌苏烷型、齐墩果烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型。山楂、枇杷、灵芝、红枣、茯苓等是关于三萜酸研究较多的种类，山楂中含有熊果酸、科罗索酸、齐墩果酸、山楂酸，枇杷叶中含有齐墩果酸、乌苏酸、蔷薇酸，灵芝中含有灵芝酸、灵芝烯酸，红枣中含有齐墩果酸、熊果酸、白桦脂酸，茯苓中含有猪苓酸、去氢土莫酸等。

对于三萜酸的研究主要在提纯、合成、活性和药理研究等方面，其中对于合成和代谢途径研究主要以植物为主，真菌类合成尚有途径未了解。以灵芝酸为例，灵芝酸是由甲羟戊酸生物途径合成的。

数据来源：菌物学报 2015,34(1):1-9

研究指出，活性异戊二烯单位和碳环系统的生物合成阶段已经清楚，但碳环系统合成后，碳环骨架还需经过修饰作用才能最终形成特定的结构，而目前仅推测出几种可能性，未能完全掌握形成途径。张学礼研究员的研究成果建立了植物天然产物生物合成途径解析平台，成功鉴定出三萜酸合成途径中未知的2位α羟化P450蛋白，完成了这类化合物完整的生物合成途径解析。

三萜酸种类多样，结构复杂，合成途径解析平台将为三萜酸的工业化合成提供理论支撑，同时，该成果的发布将为多个领域带来契机。首先是生物工程行业，研究中以掌握的合成途径为基础，将来源于山楂、枇杷、积雪草和苹果的功能元件在酿酒酵母中进行重建和优化，获得了高产科罗索酸、山楂酸和麦珠子酸等三萜酸的人工酵母细胞。以此类推，可以将更多多样化的功能元件进行延伸，产生具有针对性的酵母细胞，从而有利于规模化生产，为科研、医疗提供强大的基础，有望提升三萜酸在医疗行业中的定位。其次，为膳食补充应用提供支撑，三萜酸的保健价值较高，然而限于其作用量少、利用率低等问题，其保健功效备受质疑。生物工程技术的加入，可以有效提高产品中作用量，从而提高产品价值。另外，合成研究中使用的苹果、梨等属于经济水果，研究成果的发布也为果皮的回收利用提供了更多可能性。