紫蘇醇是一種性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)、耐熱耐酸的單體香料，在工業(yè)生產(chǎn)、食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具備廣泛的用途。此外，紫蘇醇在醫(yī)療中也有獨到的治療效果，可用于降低器官移植中的排斥反應(yīng)，并在胰腺癌、乳腺癌和食道癌等多種癌癥治療中具有廣譜、高效、低毒的抗癌作用，目前國外已進入了臨床階段。

從天然植物中提取

在自然界中，紫蘇醇是植物甲醛戊酸代謝途徑中產(chǎn)生的單萜化合物，通常以游離或酯的形式存在于多種植物中。理論上，紫蘇醇可采用有機溶劑或超臨界CO2萃取等方法從天然植物精油中提取。但因植物精油中紫蘇醇含量太低、不易分離，導(dǎo)致成本過高而不能大量生產(chǎn)。

化學合成與生物轉(zhuǎn)化

李謙和等則采用以天然存在的單萜烯為起始原料，用化學合成的方法合成紫蘇醇，但因反應(yīng)溫度高、氧化劑劇毒、產(chǎn)物復(fù)雜且產(chǎn)率低等原因，同樣也不能在實際生產(chǎn)中應(yīng)用。現(xiàn)今，合成生物學和代謝工程技術(shù)的迅速發(fā)展，為改造目標分子的天然生產(chǎn)物種或設(shè)計異源合成途徑提供了可能。同時生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)具有操作簡單、條件溫和、無毒、環(huán)境友好等優(yōu)勢，且轉(zhuǎn)化所得到的產(chǎn)物通常具有區(qū)域選擇性和立體選擇性，所以生物轉(zhuǎn)化法用于合成紫蘇醇具有較好的應(yīng)用前景。

1966年，科學家Dhavalikar等首次報道了假單胞菌Pseudomonad轉(zhuǎn)化檸檬烯的方法，發(fā)現(xiàn)該細菌可以將D-檸檬烯作為唯一碳源和能源轉(zhuǎn)化合成紫蘇醇。通過產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定，發(fā)現(xiàn)Pseudomonad轉(zhuǎn)化反應(yīng)是在檸檬烯的第7位碳原子上進行羥基化，從而得到紫蘇醇。然而紫蘇醇會被該菌進一步氧化成紫蘇醛、紫蘇酸，接著進行β-氧化，最終發(fā)生降解。

此后諸多研究證實了Pseudomonas和芽孢桿菌Bacillus能夠利用檸檬烯作為唯一碳源和能源轉(zhuǎn)化得到紫蘇醇。1998年，van der Werf等報道了紅平紅球菌Rhodococcus erythropolis DCL14能以檸檬烯作為唯一的碳源和能源合成紫蘇醇，但不同于Bacillus和Pseudomonad，該菌不會對紫蘇醇發(fā)生進一步氧化反應(yīng)。此外采用生物轉(zhuǎn)化的方法，也可將檸檬烯轉(zhuǎn)化合成光學活性的紫蘇醇，轉(zhuǎn)化作用是通過分枝桿菌Mycobacterium sp.的細胞色素P450烷烴羥化酶(Cytochrome P450 alkane hydroxylase，P450)在L-檸檬烯的7位羥化生成L-紫蘇醇。

秦澤華，張汝兵，郁建平研究了以工程大腸桿菌通過甲羥戊酸途徑合成紫蘇醇的方法^[1]。首先在大腸桿菌中構(gòu)建來源于糞腸球菌的MVA代謝途徑合成檸檬烯，隨后檸檬烯通過細胞色素P450烷烴羥化酶的羥基化轉(zhuǎn)化為紫蘇醇。然后將構(gòu)建的紫蘇醇合成菌株在搖瓶發(fā)酵條件下進行優(yōu)化，研究發(fā)現(xiàn)工程大腸桿菌以葡萄糖為原料，通過MVA代謝途徑可合成約50.12 mg/L的紫蘇醇。本研究構(gòu)建合成紫蘇醇的MVA代謝途徑也可用于其他萜類化合物的合成，為今后生物法合成萜類化合物提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 大腸桿菌通過甲羥戊酸途徑合成紫蘇醇. [J].生物工程學報, 2018, 34(5):9.DOI:10.13345/j.cjb.170472.