一、背景及概述

龍涎香是抹香鯨（Physeter macrocephalus）的腸道產(chǎn)生的一種強(qiáng)烈的氣味物質(zhì)。它的作用是保護(hù)腸道粘膜不受抹香鯨所吃的軟體動(dòng)物的不可消化的殘骸的影響，使其周圍變硬并融入其中。

龍涎香一詞源于古法語(yǔ) "ambre gris"，意思是 "灰色的琥珀"，與 "黃色的琥珀 "相反，后者指的是樹(shù)脂琥珀。它被用于制作香水。

在化學(xué)上，龍涎香主要由蠟質(zhì)的、不飽和的、高分子量的醇類混合物組成，主要的化學(xué)成分是降龍涎醚。其他化學(xué)成分，如表皮甾醇和共軛甾醇，也被發(fā)現(xiàn)，但降龍涎醚是使龍涎香具有典型氣味的物質(zhì)。典型的龍涎香氣味的形成機(jī)制見(jiàn)圖1。[1]

圖1 典型的龍涎香氣味的形成機(jī)制：由于海水、空氣和/或陽(yáng)光的氧化分解，從龍涎香中產(chǎn)生了降龍涎醚[1]

由于抹香鯨是受保護(hù)的物種，不能被獵殺，所以龍涎香現(xiàn)在已經(jīng)變得極為罕見(jiàn)，被合成物質(zhì)所取代。更為罕見(jiàn)的是，如果從被擱淺的動(dòng)物尸體上取下，就有可能使用天然的，或者有時(shí)是漁民從動(dòng)物反芻的龍涎香中撈出的。

降龍涎醚又名雙環(huán)二氫高金合歡醚、1,1,6,10-四甲基-5,6-環(huán)乙氧基十氫化萘、Amberoxan、Ambropur、Ambroxide。天然龍涎香是一種高級(jí)香料，它來(lái)自抹香鯨腸胃中的灰白色軟結(jié)石，量極少。降龍涎香醚是一種人工合成的、具有龍涎香味的香料，作為天然龍涎香的代用品。無(wú)色至白色結(jié)晶。相對(duì)分子質(zhì)量236.39。熔點(diǎn)75～76℃。沸點(diǎn)120℃(1.33×102Pa)。閃點(diǎn)161℃。比旋光度-29°(c=1，甲苯)。降龍涎醚的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。

Ambrox 由 ambrein（龍涎香的主要成分，一種來(lái)自抹香鯨消化道的蠟狀物質(zhì)）與大氣中的氧氣反應(yīng)形成。作為 (半日花烷(labdane)) 二萜的分解產(chǎn)物，少量降龍涎香醚也可以在以下來(lái)源中找到：煙草 (Nicotiana tabacum) (來(lái)自順式-冷杉醇 (Z)-abienol)、快樂(lè)鼠尾草 (Salvia sclarea) (來(lái)自香紫蘇醇,sclareol)、巖薔薇 ( Cistus ladanifer 和 Cistus creticus）（來(lái)自半日花烷酸labdanolic acid），在垂枝柏（Cupressus sempervirens）和蠟質(zhì)抹香鯨類尸體的脂肪體（來(lái)自ambrein）中。

Ambrein 不再用于獲得 Ambrox，取而代之的是來(lái)自快樂(lè)鼠尾草(Salvia sclarea)的香紫蘇醇作為起始材料。隨著芬美意在 1950 年發(fā)表了第一個(gè)部分合成，發(fā)現(xiàn)了一種替代的降龍涎醚來(lái)源。技術(shù)合成的關(guān)鍵步驟是用三氧化鉻CrO3對(duì)側(cè)鏈進(jìn)行氧化降解。隨后用氫化鋁鋰還原內(nèi)酯得到二醇，在酸存在下，二醇環(huán)化成所需的醚。熱力學(xué)上更穩(wěn)定的 9b-epi-ambrox 可以作為副產(chǎn)物形成。該反應(yīng)可以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行，收率54%，1980年代初專利到期后，其他技術(shù)上可行的合成路線相繼發(fā)表。使用高碘酸鈉（而不是高錳酸鉀）的紫蘇醇降解反應(yīng)發(fā)表在 Derek HR Barton 爵士的工作組中，并且正在申請(qǐng)專利。雖然合成步驟可以相對(duì)容易和安全地進(jìn)行，但這些合成的主要缺點(diǎn)是供應(yīng)情況波動(dòng)，因此紫蘇醇的價(jià)格波動(dòng)很大。作為紫蘇醇的替代品，也可以使用 (+)-cis-abienol生產(chǎn)降龍涎醚。(+)-cis-Abienol 獲自 Canada balsam。通過(guò) (+)-cis-abienol 的臭氧分解和隨后的還原后處理，獲得了一種二醇，該二醇可以在吡啶中用甲苯磺酰氯以優(yōu)異的收率環(huán)化為 Ambrox。

Ambrox是一種自古以來(lái)就廣為人知的香水，用于香水。Ambrox 的不同立體異構(gòu)體具有相似的氣味，但氣味閾值不同。降龍涎醚和類似物的世界年產(chǎn)量剛剛超過(guò) 30 噸。

圖2 降龍涎醚的分子結(jié)構(gòu)

二、降龍涎醚及其異構(gòu)體的香氣特征及其使用法規(guī)

降龍涎醚[(-)-Ambrox]是天然龍涎香酊最關(guān)鍵的有效成分之一，具有柔和、持久、穩(wěn)定的動(dòng)物型龍涎香香氣、溫和的木香香韻。降龍涎醚具有多個(gè)不同的立體異構(gòu)體結(jié)構(gòu)，異構(gòu)體之間具有一定的香氣特征差異，如圖3所示。降龍涎醚異構(gòu)體a具有溫和的木香香韻、較粗的馬鈴薯-地窖的味道，香氣強(qiáng)度比降龍涎醚低100倍；異構(gòu)體c具有與降龍涎醚相當(dāng)?shù)南銡鈴?qiáng)度，但有微弱的豐富而復(fù)雜的酒香味；異構(gòu)體e和g有弱的樟腦木香香氣，帶有幾乎很難辨別的龍涎香香氣；異構(gòu)體f具有微弱的類似龍涎香香氣，但被一種汗臭味掩蓋；異構(gòu)體h木香香氣更強(qiáng)，但缺乏溫暖的動(dòng)物氣息。降龍涎醚不同的香氣特征差異，同樣化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物所選用的生產(chǎn)原料不同也會(huì)造成不同的香氣差異，如溶劑能對(duì)最終產(chǎn)品的香氣產(chǎn)生輕微的改變，結(jié)晶方式的不同也會(huì)造成不同的香氣差異。[1]

圖3 降龍涎醚及其8種異構(gòu)體[2]

合成的降龍涎醚[(-)-Ambrox]是極其優(yōu)秀的定香劑，是所有合成龍涎香香料中評(píng)價(jià)最高的一種，是天然龍涎香優(yōu)異代用品之一。由于降龍涎醚對(duì)人體無(wú)刺激、無(wú)過(guò)敏反應(yīng)，因此很適合用于皮膚、頭發(fā)和織物的加香，在化妝品行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。降龍涎醚在食品工業(yè)中作為食品添加劑也被允許使用，被列入我國(guó)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)(GB2760—2011)允許使用的食品合成香料名單中（編號(hào)為S0280），也被美國(guó)食品香料和萃取物制造者協(xié)會(huì)（FEMA）認(rèn)可為安全食用香料（FEMA編碼為3471），聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA)也認(rèn)可了其食用安全性（JECFA 編碼為1240）。[2]

三、降龍涎醚的制備方法進(jìn)展

1、幾種工業(yè)生產(chǎn)方法

目前降龍涎醚的工業(yè)生產(chǎn)方法主要是以香紫蘇醇為原料的合成路線及國(guó)際著名香料公司瑞士芬美意開(kāi)發(fā)的以 β-二氫紫羅蘭酮 或金合歡醇類似物為原料的合成路線，具體合成路線如圖4 所示。以 β-二氫紫羅蘭酮(β-dihydroionone)為原料的合成路線通過(guò) Darzens 反應(yīng)、Knoevenagel 反應(yīng)、脫羧、環(huán)化、還原、環(huán)化共 6 步反應(yīng)合成消旋體降龍涎醚，如需制備光學(xué)純降龍涎醚，需通過(guò)對(duì)中間體香紫蘇內(nèi)酯(sclareolide) 進(jìn)行手性拆分；金合歡醇類似物(homofarnesol)可通過(guò)環(huán)化反應(yīng)直接得到消旋體降龍涎醚。這兩條反應(yīng)路線主要用于制備其外消旋商品 Cetalox 和 Ambrox DL。以香紫蘇醇為原料的合成路線通過(guò)氧化、還原、環(huán)化 3 步反應(yīng)可得到光學(xué)純降龍涎醚，是目前生產(chǎn)降龍涎醚最重要的方法。

圖4 降龍涎醚的工業(yè)制備路線 [2]

2、一些實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段的合成方法

降龍涎醚的合成方法主要以多烯類化合物為原料，經(jīng)催化多級(jí)串聯(lián)環(huán)化的方法制備降龍涎醚。1950 年，Stoll 等以從香紫蘇(Salvia sclarea L.)的莖葉中提取得到的香紫蘇醇（sclareol）為原料首次化學(xué)合成降龍涎醚。隨后，化學(xué)家們以眾多的天然萜類化合物，如 甲基半日花烷(methyl communic)、甲基萘甲醇(drimenol)、松香酸(abietic acid)、香葉基丙酮(geranylacetone)、香芹酮(carvone)、齊墩果酸 (oleanolic acid)、金合歡醇類似物(homofarnesol)、二氫紫羅蘭酮(dihydroionone)、冷杉醇(abienol)、稠環(huán)烯酮(fused ring enone)、淚杉醇(manool)等為原料成功地合成了降龍涎醚，各種天然萜類化合物具體結(jié)構(gòu)如圖5 所示。其中具有代表性的合成方法主要包括以下研究工作。

圖5 合成降龍涎醚的多烯類化合物 [2]

3、降龍涎醚相關(guān)二萜類香氣化合物的酶法合成生物學(xué)

盡管植物來(lái)源的半日花烷二萜類化合物作為半合成(-)-降龍涎醚的起始材料具有普遍的效用，但有幾個(gè)因素限制了它們的工業(yè)應(yīng)用。許多天然二萜類化合物在植物體中只少量存在，而且往往是復(fù)雜混合物的一部分，因此在化學(xué)合成中的應(yīng)用需要費(fèi)力和成本高昂的純化程序。此外，獲得生產(chǎn)二萜類的野生植物物種可能是有限的，而且植物的栽培可能受到不利環(huán)境條件的影響。因此，二萜類化合物生產(chǎn)基因和酶的發(fā)現(xiàn)和工程提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，以改善和擴(kuò)大用于制造降龍涎醚的起始材料的可用性。先進(jìn)的高通量代謝物分析和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序使人們能夠?qū)υS多以前無(wú)法進(jìn)行全面基因發(fā)現(xiàn)的二萜類植物物種進(jìn)行快速和具有成本效益的調(diào)查。近年來(lái)，許多二萜合成酶（diTPSs）和細(xì)胞色素P450單加氧酶（P450s）的鑒定和明確的功能注釋，這是二萜類生物合成的兩個(gè)關(guān)鍵酶類。[3]

一般來(lái)說(shuō)，萜類化合物有一個(gè)共同的生物合成來(lái)源，即來(lái)自兩個(gè)C5中間物，二磷酸異戊酯（IPP）和二磷酸二甲酰（DMAPP）。通過(guò)異戊二烯基轉(zhuǎn)移酶的活動(dòng)使這些構(gòu)件縮合，產(chǎn)生一些具有不同鏈長(zhǎng)的異戊二烯基二磷酸酯中間物，作為所有萜類化合物的核心前體。二萜類化合物來(lái)自于C20中間體雙牻兒基焦磷酸鹽（GGPP），它被diTPSs通過(guò)多步驟的碳原子驅(qū)動(dòng)的（環(huán)）異構(gòu)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為各種線性或環(huán)狀支架。通過(guò)P450s和其他一些酶類的活動(dòng)，對(duì)diTPS產(chǎn)品進(jìn)行功能改性，從而使植物二萜類化合物具有巨大的化學(xué)多樣性。[3]

diTPS功能的多樣性部分是基于其模塊化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由三個(gè)α螺旋結(jié)構(gòu)域α、β和γ的變化組成。三個(gè)主要的diTPS類別是單功能的I類diTPS、單功能的II類diTPS和雙功能的I/II類diTPS。這三類具有不同的結(jié)構(gòu)域，并在活性位點(diǎn)的數(shù)量和特征功能圖案方面有所不同。II類diTPSs在β-γ結(jié)構(gòu)域中有一個(gè)N端活性位點(diǎn)，伴隨著一個(gè)共同的DxDD結(jié)構(gòu)域，有利于質(zhì)子化引發(fā)的GGPP環(huán)異構(gòu)化為各種具有不同立體化學(xué)和區(qū)域特異性氧合的雙環(huán)戊烯基二磷酸酯中間體。相比之下，I類diTPSs在α-結(jié)構(gòu)域中含有一個(gè)C-末端活性位點(diǎn)，以及用于結(jié)合底物二磷酸酯基團(tuán)的催化性DDxxD和NSE/DTE結(jié)構(gòu)域。I類diTPSs促進(jìn)GGPP的轉(zhuǎn)化或II類diTPS產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。I類diTPSs催化電離促進(jìn)的底物二磷酸酯基團(tuán)的裂解，以及隨后產(chǎn)生的碳化物的重新排列，產(chǎn)生多種二萜結(jié)構(gòu)。雙功能I/II類diTPSs在一個(gè)蛋白質(zhì)中同時(shí)含有II類和I類活性位點(diǎn)和功能。據(jù)目前所知，只有苔蘚、苔蘚植物江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和裸子植物含有雙功能的I/II類diTPSs。[3]

在被子植物中，大多數(shù)二萜類化合物，包括所有與半日花烷有關(guān)的化合物，是通過(guò)一對(duì)單功能的II類和I類diTPSs的順序活動(dòng)形成的。反復(fù)的基因復(fù)制，隨后的亞功能化和新功能化導(dǎo)致了diTPS基因家族在進(jìn)化過(guò)程中的擴(kuò)展和功能分化。最近對(duì)一些物種的研究表明，二萜類生物合成可能以模塊系統(tǒng)的形式組織起來(lái)，其中I類和II類酶的不同組合可以產(chǎn)生不同的二萜類支架，進(jìn)一步增加二萜類中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的化學(xué)空間結(jié)構(gòu)的多樣性。[3]

從植物體中成對(duì)作用的功能不同的diTPSs的自然發(fā)生的模塊途徑的特征中收集的信息，可以應(yīng)用于開(kāi)發(fā)基于現(xiàn)有diTPSs和可能的P450酶的組合表達(dá)的代謝工程和合成生物學(xué)戰(zhàn)略。在已建立的高價(jià)值萜類化合物代謝工程平臺(tái)（如抗癌二萜藥物Taxol和用于治療瘧疾的倍半萜類青蒿素）所取得的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，一些實(shí)驗(yàn)室目前正在開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)天然和非天然二萜類生物產(chǎn)品的新的微生物和植物平臺(tái)，如圖6所示。[3]

圖6 植物二萜類生物合成途徑的模塊化及其對(duì)生物系統(tǒng)的代謝工程的效用，用于生產(chǎn)降龍涎醚前體。近年來(lái)，根據(jù)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和非模式芳香植物中的酶學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)了參與形成植物源性降龍涎醚前體（如香紫蘇醇、順式冷杉醇和二萜類樹(shù)脂酸）的多種二萜合成酶和細(xì)胞色素P450單加氧酶組合。二萜類生物合成酶在微生物和植物宿主系統(tǒng)中的單一或組合表達(dá)，為降龍涎醚前體和其他二萜類生物產(chǎn)品的代謝工程提供了可行性。這些工程系統(tǒng)能夠以單一目標(biāo)化合物或低復(fù)雜性混合物的形式生產(chǎn)天然或新型二萜類化合物。縮略語(yǔ)：GGPP，雙牻兒基焦磷酸鹽；LPP，拉巴達(dá)(labda)-13-烯-8-醇二磷酸酯；(+)-CPP，(+)-焦磷酸古巴酯；AbCAS，香柏樹(shù)順式冷杉醇醇合成酶；NtLPS，煙草拉巴達(dá)(labda)-13-烯-8-醇二磷酸酯合成酶; NtABS, 煙草順式-冷杉醇合成酶; SsLPS, 快樂(lè)鼠尾草拉巴達(dá)(labda)-13-烯-8-醇二磷酸酯合成酶; SsSCS, 快樂(lè)鼠尾草香紫蘇醇合成酶; ISO, 來(lái)自不同針葉樹(shù)的異哌啶烯合成酶; LAS, 來(lái)自不同針葉樹(shù)松科屬/紐葉松異海松二烯的左旋哌啶/松香二烯合酶; PsCYP720B4, 大白花地榆細(xì)胞色素P450 720B4; DRA, 二萜類樹(shù)脂酸。diTPS示意圖中的紅色X表示單功能酶中的非功能活性部位[3]

四、降龍涎醚的用途

降龍涎醚“龍涎香效應(yīng)”可大大提高香精的擴(kuò)散作用，用于高級(jí)香水及化妝品的香精中，對(duì)人體無(wú)刺激，適合于皮膚、頭發(fā)和織物的加香，如肥皂、爽身粉、膏霜及香波等的加香及定香。

龍涎香香原料在卷煙中的應(yīng)用賴百當(dāng)類物質(zhì)是香料煙的關(guān)鍵性致香成分，降龍涎醚是其中作用特別突出的一種香料，對(duì)混合型卷煙的煙氣有著重要貢獻(xiàn)。降龍涎醚也廣泛用于烤煙型卷煙和香水工業(yè)。降龍涎醚應(yīng)用于卷煙工業(yè)的加香加料，與煙草的特征香韻諧調(diào)和合，并可掩蓋雜氣，即使微量使用，也可改善煙草的香味品質(zhì)，尤其適合混合型卷煙加香，增強(qiáng)東方型煙草的風(fēng)味。Ｒ.J.Reynols Tobacco Company (雷諾煙草公司)已使用香紫蘇內(nèi)酯、降龍涎二醇及降龍涎醚負(fù)載于溶劑中，以萬(wàn)分之五到千分之三的施加量噴灑到煙絲上，以改善卷煙的風(fēng)味。由于降龍涎醚分子量小、揮發(fā)性強(qiáng)，且閾值低。瑞士奇華頓香料公司Givavdan將降龍涎二醇制備成碳酸酯(Carbonate-I，Chart2)潛香物質(zhì)，其分子量大，不易揮發(fā)。在卷煙抽吸過(guò)程中，香氣前體物降龍涎二醇碳酸酯在高溫分解、同時(shí)環(huán)合產(chǎn)生降龍涎醚香氣成分，卷煙煙氣具有明顯的木香及琥珀香氣。湖南中煙工業(yè)公司將降龍涎二醇制備成草酸酯(Oxalate-II，Chart2)潛香物質(zhì)的形式，然后加入到煙草中，其加入方式為加表香、加料香或薄片加香。在卷煙抽吸燃燒過(guò)程中均勻釋放降龍涎醚致香物質(zhì)，使卷煙具有較明顯的龍涎香氣。

五、龍涎香的藥理活性

1、增強(qiáng)食欲及性欲作用

Mohamed等(2012)研究評(píng)估了龍涎香對(duì)一些內(nèi)分泌激素、血脂、體重和食欲的影響。共招募了40名受試者，隨機(jī)接受415毫克/天的龍涎香（Am；n=20）或安慰劑（PL；=20），為期4周。血液樣本用于評(píng)估血脂、睪酮、雌二醇、生長(zhǎng)激素（GH）、催乳素、胰島素、甲狀腺素（T4）和皮質(zhì)醇。數(shù)據(jù)顯示，僅在服用龍涎香后，睪酮、雌二醇、催乳素、胰島素、皮質(zhì)醇、甲狀腺素（T4）水平和體重都有明顯增加，而生長(zhǎng)激素在兩組中都沒(méi)有明顯的變化?？偰懝檀迹═c）、低密度脂蛋白膽固醇（LDLc）和高密度脂蛋白膽固醇（HDLc）明顯增加，而龍涎香組的甘油三酯（TG）水平明顯下降。他們的結(jié)論是，由于龍涎香對(duì)一些內(nèi)分泌激素的影響，攝入龍涎香會(huì)導(dǎo)致性欲和體重的增加。[4]

2、抗癌作用

龍涎香對(duì)人類肝癌、結(jié)腸腺癌、肺癌和人類乳腺癌細(xì)胞系表現(xiàn)出細(xì)胞毒性活動(dòng)。此外，龍涎香在抑制人類中性粒細(xì)胞功能方面具有抗炎活性。[5]

3、壯陽(yáng)作用

龍涎香的主要成分Ambrein對(duì)雄性大鼠的性能力有支持作用。交配研究是通過(guò)將雄性與接受的雌性關(guān)在一起進(jìn)行的。在觀察了接受治療的雄性大鼠的交配行為后，龍涎香形成了反復(fù)的陰莖勃起事件，一個(gè)依賴劑量的、強(qiáng)烈的和重復(fù)的射精上升。這項(xiàng)研究已被證明可以增加大鼠的性行為，這為其傳統(tǒng)的壯陽(yáng)藥用途提供了一些支持。[5]

4、抗糖尿病作用

降龍涎醚通過(guò)增強(qiáng)葡萄糖的利用，降低了正常和中度阿洛桑處理的糖尿病大鼠的血糖水平。在有甘露糖的情況下，降龍涎醚不能降低葡萄糖負(fù)荷大鼠的高血糖，但在沒(méi)有甘露糖的情況下，它能降低葡萄糖負(fù)荷大鼠的高血糖。[5]

5、其他活性

龍涎香以前被用作治療各種疾病的傳統(tǒng)藥物。然而，由于龍涎香的主要成分天然1的生物活性（如龍涎香樣品1和2中含有1，約為68%；圖7d）尚未被廣泛評(píng)估，因?yàn)樗芟∩佟５侥壳盀橹?，只知道它的壯?yáng)、抗痛和抑制彈性蛋白酶釋放的活性。由于本研究中的酶法合成使合成1的生產(chǎn)足夠充分，因此對(duì)其兩種生物活性進(jìn)行了分析。首先，我們分析了1對(duì)骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化所產(chǎn)生的影響。用茜素紅S對(duì)成熟的成骨細(xì)胞沉積的細(xì)胞外鈣進(jìn)行染色，然后用或不用10μM的1培養(yǎng)細(xì)胞。然而，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)1對(duì)成骨細(xì)胞活性的明顯影響。相反，在10μM的濃度下，1增強(qiáng)了破骨細(xì)胞的分化（圖8）。結(jié)果表明，1以濃度依賴的方式顯著增加了成熟破骨細(xì)胞的數(shù)量（圖8）。50μM的1的效果與5μM的Kenpaullone相似，后者是破骨細(xì)胞分化的一個(gè)強(qiáng)有力的激活劑。這一結(jié)果表明，1可能是治療由破骨細(xì)胞功能缺陷引起的骨質(zhì)疏松癥的一個(gè)有希望的候選藥物。[6]

圖7 1轉(zhuǎn)換為揮發(fā)性成分。(a) 龍涎香揮發(fā)物的GC-MS色譜圖?；衔?-5被確認(rèn)，而化合物12-17沒(méi)有被確認(rèn)。(b) 用紫外光和光敏劑（RB、TPP或MB）處理1產(chǎn)生的龍涎香揮發(fā)性成分和揮發(fā)性化合物的百分比。除2-5和12-17外，"其他 "的Te比例是用化合物的總量計(jì)算的。(c) 用紫外光和光敏劑（RB、TPP或MB）處理1產(chǎn)生的龍涎香揮發(fā)性成分和揮發(fā)性化合物的產(chǎn)量。(d) 龍涎香和暴露于紫外線和光敏劑（RB、TPP或MB）的反應(yīng)液中1的殘留率。[6]

盡管早期關(guān)于1的光氧化的研究旨在模仿天然龍涎香的揮發(fā)性成分的產(chǎn)生并分離出揮發(fā)物9-11，但沒(méi)有一項(xiàng)研究旨在實(shí)現(xiàn)1到揮發(fā)物的有效轉(zhuǎn)化。在這項(xiàng)研究中，我們能夠獲得8-15%的產(chǎn)量（圖7c），這比以前為不同目的獲得的產(chǎn)量9-11和我們分析的天然龍涎香中的含量（圖7c）要高。我們構(gòu)建的揮發(fā)性物質(zhì)合成系統(tǒng)可以改變氣味，這取決于所使用的光敏劑的類型（圖7b）。在未來(lái)，通過(guò)研究各種反應(yīng)條件，包括使用不同的光敏劑，可以產(chǎn)生各種氣味。此外，盡管在本研究中檢測(cè)到了未知的揮發(fā)性化合物12-17（圖7a和補(bǔ)充圖12），但無(wú)法確定其結(jié)構(gòu)。如果大量的1被光氧化，未來(lái)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新的氣味化合物。此外，我們確定了1的兩種生物活性：促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化和預(yù)防Aβ的神經(jīng)毒性（圖8和9）。然而，目前仍不清楚這種化合物是如何進(jìn)行這些活動(dòng)的。識(shí)別1的細(xì)胞內(nèi)靶分子可能會(huì)使我們?cè)谖磥?lái)發(fā)現(xiàn)治療骨質(zhì)疏松癥和阿爾茨海默病的藥物。[6]

圖8 1對(duì)破骨細(xì)胞分化的生物影響。在沒(méi)有或有不同濃度的1的情況下，計(jì)算從RAW264.7細(xì)胞分化出來(lái)的TRAP陽(yáng)性破骨細(xì)胞的數(shù)量。Kenpaullone是一個(gè)陽(yáng)性對(duì)照。數(shù)據(jù)以平均值±S.D.表示（n=3，*=P<0.01）。

圖9 1對(duì)Aβ1-42誘導(dǎo)的SK-N-SH細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用。在暴露于1μM Aβ1-42 24小時(shí)之前，用不同濃度的1（1、2、5、10和20μM）對(duì)細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理。使用Annexin V/7-AAD染色法，通過(guò)熒光細(xì)胞儀分析凋亡細(xì)胞。(a) 代表性實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)陣圖。右下角的數(shù)字表示早期凋亡細(xì)胞（Annexin V+/7-AAD-）的百分比，右上角表示后期凋亡和死亡（Annexin V+/7-AAD+）細(xì)胞的百分比。(b) 早期凋亡細(xì)胞（Annexin V+/7-AAD-）和后期凋亡和死亡細(xì)胞（Annexin V+/7-AAD+）的百分比。數(shù)據(jù)表示為平均值±SEM；（n=3）。*和?分別指Aβ1-42單獨(dú)組與對(duì)照組在附件素V+/7-AAD-和附件素V+/7-AAD+細(xì)胞的比較；*或?=P<0.01。#和?指的是1個(gè)預(yù)處理組與Aβ1-42單獨(dú)組在附件素V+/7-AAD-和附件素V+/7-AAD+細(xì)胞中的比較；#或?=P<0.01。

這項(xiàng)研究有別于傳統(tǒng)的生物合成研究，后者旨在重建天然生物合成途徑。這是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗纳锖铣赏緩饺圆磺宄?，要用?shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的酶來(lái)合成一個(gè)罕見(jiàn)的天然產(chǎn)品（1），這是一個(gè)人工生物合成路線。許多新的自然產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)基因組挖掘被發(fā)現(xiàn)。然而，如果生物合成酶是一種新的類型，或者如果產(chǎn)品的天然生產(chǎn)者是未知的，就不能進(jìn)行基因組挖掘。因此，在未來(lái)通過(guò)人工創(chuàng)造新的生物合成酶來(lái)合成所需的化合物將是非常重要的。此外，本研究構(gòu)建的系統(tǒng)可以通過(guò)重新設(shè)計(jì)酶和使用底物類似物來(lái)合成1類似物和香味類似物，并將在未來(lái)創(chuàng)造出具有眾多氣味和生物活性的化合物，超越自然界中發(fā)現(xiàn)的化合物。[6]

參考文獻(xiàn)

[1]Cristiano, L.; Guagni, M. Zooceuticals and Cosmetic Ingredients Derived from Animals. Cosmetics 2022, 9, 13. https://doi.org/10.3390/cosmetics9010013

[2]楊邵祥，田紅玉，劉永國(guó)，丁瑞，孫寶國(guó). 降龍涎醚合成研究進(jìn)展. 化工學(xué)報(bào), 2018, 69(1): 88-101.

[3]Schrader, Jens; Bohlmann, J?rg (2015). [Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology] Biotechnology of Isoprenoids Volume 148 || Enzymes for Synthetic Biology of Ambroxide-Related Diterpenoid Fragrance Compounds. , 10.1007/978-3-319-20107-8(Chapter 308), 427–447. doi:10.1007/10_2015_308

[4]Mohamed_Kotb,Kotb EI Sayed, Zakaria-y, Al-Shoaibi. Effects of ambergris on appetite and serum endocrine hormonal levels in skinny sufferers. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 2012, 5(3):138-142.

[5]Prashant Kumar Singh, Badruddeen*, Mohammad Irfan Khan, Mohammad Khalid and Ghazanfer. Potential Benefits of Ambergris Beyond Perfume. Journal of Complementary Medicine, 2018, 7(1): 555705.DOI: 10.19080/JCMAH.2018.07.555705.

[6] Yamabe, Y., Kawagoe, Y., Okuno, K. et al. Construction of an artificial system for ambrein biosynthesis and investigation of some biological activities of ambrein. Sci Rep 10, 19643 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-76624-y