香豆酸

香豆酸(p-coumalic acid)化學名稱為羥基肉桂酸，羥基肉桂酸類化合物中最主要的一種，主要分布在禾本科植物的莖幹中。

輕基肉桂酸通過氧化交聯反應形成二聚物或參與木質素的合成反應,使植物細胞壁處於交聯狀態。這種交聯對於維持植物細胞壁的完整以及保護細胞組織免於入侵的微生物分解具有重要作用。

基本介紹

• 中文名：香豆酸
• 外文名：Coumalic acid
• 中文別名：α-吡喃酮-5-甲酸
• 分子式：C6H4O4
• 分子量：140.09

理化性質

中文名稱 香豆酸

CAS NO. 500-05-0

中文別名 α-吡喃酮-5-甲酸

英文名稱 Coumalic acid

英文別名 Coumalicacid; 98%; Coumalicacid; 2-oxo-2H-pyran-5-carboxylic acid; 2-Pyrone-5-carboxylic acid; Coumalic acid, (2-Pyrone-5-carboxylic acid); 2-oxo-2H-pyran-5-carboxylate

EINECS 207-899-0

分子式 C6H4O4

分子量 140.09

對香豆酸有順式和反式兩種,反式對香豆酸為白色細針狀晶體,熔點212℃-214℃,略溶於冷水,溶於熱水、甲醇、乙醇,微溶於苯和氯仿,不溶於二氯甲烷和石油醚。目前,生產對香豆酸的方法有化學合成法、天然提取法和生物轉化法。化學合成法是通過對輕基苯甲醛和二酸反應得到對香豆酸。天然提取法多是通過鹼解植物細胞壁來獲得對香豆酸。而生物轉化法是對香豆酸通過微生物酶轉化而成。Huang等人從白腐真菌找到一種耐熱的轉醛醇酶(TAL),可以將酪氨酸轉化為對香豆酸，己申請專利。

生理功能

抗氧化活性

由於可形成共振穩定的酚自由基,對香豆酸具有良好的抗氧化活性。它對過氧化氫、超氧自由基、輕自由基、過氧化亞硝基有強烈的清除作用,對單線態氧有淬滅作用。在淬滅自由基的同時,對香豆酸還能抑制產生自由基的酶,促進產生清除自由基的酶。

抗菌活性

香豆酸對金黃色葡萄球菌等四種不同的菌株,其最低抑菌濃度(MIC)均為250微克/毫升,對枯草桿菌等也有效。Bodini等人進一步研究發現,對香豆酸能充分的抑制紫色色桿菌5999(Chromobacterium violaceum 5999)、農桿菌NTL4 (Agrobacteriumtumefaciens NTL4)和綠針假單胞菌(Pseudomonas chlororaphis)的群體感應(QuorumSensing)作用,從而達到抑菌效果。

抗突變活性

研究表明,對香豆酸對於博來黴素(bleomycin)、過氧化氫和IQ型喳琳致突變物所誘導的沙門氏菌突變有良好的抑制作用。對香豆酸還能抑制混合功能氧化酶活性,以及環磷酞胺(CP)引起體細胞和性細胞突變。

此外,對香豆酸還是許多具有較高套用價值的化合物的前體或中間體。例如,對香豆酸可以通過氧化,環合反應合成香豆素;對香豆酸通過降解反應生成對輕基苯甲酸;對香豆酸還可作為祛痰藥杜鵑素的中間體。因此,對香豆酸廣泛的套用於食品、化工、醫藥行業。

提取流程

（1）準確稱取樣品100 mg於10 ml離心管中;

（2）沿著離心管壁加入5.0 ml去除空氣的2.0 M NaOH溶液,小心充入N2,排出試管中的空氣(充N2過程中需小心);

（3） 39°C避光培養24h,期間隔一段時間搖晃一次,使飼料能被均勾充分的鹼解。

或者

（1）準確稱取詞料樣品100 mg於10 ml反應釜中(聚四氟乙稀內襯,不鏽鋼外套);

（2）加入5.0 ml去除空氣的4.0 M NaOH溶液,小心充入N:,排出試管中的空氣(充N2過程中小心將樣品吹出),蓋好聚四氟乙稀蓋和旋緊不鏽鋼蓋;

（3）烘箱中170℃反應2 h,冷卻後轉移到10 ml離心管中。

以上兩種方法釋放出的酷酸萃取方法如下(整個過程需注意避光):

（4）分別取上述溶液1.0 ml於新的離心管中,加入濃H3PO4,用精密PH試紙(0.5-5.0)將pH調至2.0以下,混勻後4°C過夜。

（5）向試管中加入4.0 ml乙酸乙酷,禍動2 min,使其充分混勾,6000 g離心15 min,取上清液(因樣品不同,有時離心後會出現膠凍樣層,因此此步驟中離心轉速需根據不同的樣品進行調整。如果出現膠凍樣層,此時需加大轉速或增加離心時間);

（6）重複步驟(5),將兩次上清混合;

（7）N2吹乾儀將乙酸乙酯吹乾;

（8）加入1.0 ml甲醇復溶,禍動1min,過0.45 微摩針孔濾膜,進行液相檢測,根據色譜峰的面積計算詞料中香豆酸的含量。

液相檢測方法

色譜柱:SymmetryC18 反相柱(Waters,250 x 4.6 mm, 5 jim, pH2-8? MA, USA)。

流動相:A相為0.1%甲酸水;B相為純甲醇(使用前均超聲除氣20 min);

洗脫條件:梯度洗脫條件見表;

檢測波長:紫外檢測器,波長320nin;

流速:1.0ml/min;

進樣量:10微升;

柱溫:30°C。

時間(min)	流動相A (%)	流動相B (%)
0	60	40
5	54	46
5-11	54	46
11.5	60	40

合成的現狀及存在的問題

獲取大多數次生代謝產物的途徑有兩條，一是由植物自身進行提取，二是利用化學合成法進行合成。植物提取的方法受植物生長的季節及環境限制，提取過程得率低，不易進行大規模的工業化生產；而化學合成方法又存在著成本高、耗能高、易對環境產生污染等缺點。近年來，利用微生物發酵生產植物次生代謝產物因其成本低、可控性強、無季節限制及環保等優點，愈加受到關注。越來越多的植物次生代謝產物實現了微生物發酵生產。與大多數的次生代謝產物類似，目前對香豆酸的大規模生產仍依賴於化學合成，收率低且反應耗時長，利用微生物發酵生產對香豆酸將從根本上解決這些問題，為對香豆酸的合成提供一個環保、廉價、可控的選擇。大腸桿菌作為模式菌株的一種，具有清晰的遺傳背景及完整的分子操作技術，一直是代謝途徑構建的首選平台。

由於細菌中尚未發現 CYP450 酶系的存在，若在微生物體內構建對香豆酸的合成途徑，選擇具有酪氨酸解氨酶(tyrosine ammonia lyase，TAL) 活性的酶，催化酪氨酸一步生成對香豆酸是更加直接的合成方法。近年來，陸續有報導利用含有 酪氨酸解氨酶酶活性的微生物生產對香豆酸，如利用惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)實現對香豆酸發酵等。酪氨酸解氨酶或苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase，PAL)也被克隆表達於大腸桿菌、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等模式菌株，實現對香豆酸的生產。由於酪氨酸解氨酶可同時利用苯丙氨酸及酪氨酸為底物，因此需要選擇一種更傾向於利用酪氨酸為底物的 酪氨酸解氨酶，達到直接催化合成對香豆酸的目的。在與其他酪氨酸解氨酶的對比中，來源於 R.glutinis 的 酪氨酸解氨酶具有較高的酶活力，且其 TAL/PAL 活性比係數較高，更傾向於利用酪氨酸為底物生產對香豆酸。