角鲨烯的来源及类固醇生物合成途径
发布时间：
2023-06-27
角鲨烯(Squalene)，又称三十碳六烯，是由 6 个异戊二烯单位构成的不饱和脂肪烯烃，最初是在深海鲨鱼肝油中发现，分子式为 C30H50(图1)。角鲨烯为微黄色至无色透明油状液体，略带特有的芳香味[1]。
角鲨烯(Squalene)，又称三十碳六烯，是由 6 个异戊二烯单位构成的不饱和脂肪烯烃，最初是在深海鲨鱼肝油中发现，分子式为 C30H50(图1)。角鲨烯为微黄色至无色透明油状液体，略带特有的芳香味[1]。
图1 角鲨烯结构式[2]
角鲨烯广泛存在于动物、植物、微生物等多种生物中，人体的皮脂中也有角鲨烯的存在。工业化生产的角鲨烯，主要来源是动物源性的(深海鲨鱼肝脏提取)。
//动物角鲨烯//
目前，角鲨烯最重要的自然分布是深海鲨鱼的肝脏。各种鲨鱼肝脏中都含有角鲨烯，但深海鲨鱼肝中含量较高，如铠鲨肝油中含量为40%~74%，小刺鲨49%~89%[3]。在动物细胞内，角鲨烯以乙酰辅酶 A 开始通过甲羟戊酸/类异戊二烯途径合成[4]。虽然鲨鱼肝脏中的角鲨烯含量高，但考虑到海洋生态的可持续发展，动物来源的角鲨烯具有一定的局限性[5]。此外，人和动物的器官和组织中，例如人的皮肤，牦牛肱二头肌、淡水鱼肌肉和内脏等也分布有一定含量的角鲨烯。
//植物角鲨烯//
角鲨烯不仅存在于动物体内，在植物中也分布广泛，尤其是植物油中，如橄榄油、米糠油、棕榈油和麦胚油等。但植物油中含量较低，角鲨烯更多富集在植物油副产物(脱臭馏出物)中[6]。橄榄油脱臭馏出物中的角鲨烯含量远高于其它植物油，但橄榄油不是大宗油料，角鲨烯生产有限，无法满足市场需求。非橄榄油来源的脱臭馏出物中，角鲨烯含量虽然不高，但其来源广泛，资源量大，且含有天然VE、植物甾醇等营养成分，从植物油(豆油/菜籽油等)副产物中提取角鲨烯将是一大方向[7]。此外，从罗汉果、糯米香茶、尾巨桉、梅树、省沽油等植物中也能提取到角鲨烯，含量最高的为苋属植物的种子[1]。
//微生物角鲨烯//
微生物角鲨烯可通过甲羟戊酸/类异戊二烯途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径合成。破囊壶菌、酿酒酵母、德氏圆孢菌、大肠杆菌、微藻等都可以有效合成角鲨烯[8]。酿酒酵母和大肠杆菌等微生物作为宿主，还可通过靶向基因，特定的生化途径驱动角鲨烯的合成[3]。微藻作为一种新型的角鲨烯替代来源已引起人们关注，斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、小球藻(Chlorella fusca)和布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)等，在一定条件下都能积累高含量的角鲨烯[9]。角鲨烯的含量在不同藻株之间有所差异，角鲨烯的累积程度与藻株的生长阶段和脂质积累密切相关。在藻株生长的稳定期，积累脂质含量越高，角鲨含量越丰富[10]。与传统的动植物油脂提取角鲨烯相比，微生物培养成本低，可定向改造，具有较广阔的应用前景[11]。
//角鲨烯的生物合成//
角鲨烯是植物合成植物固醇、微生物合成麦角固醇、脊椎动物合成胆固醇的重要原料(图2)。角鲨烯环化生产类固醇分子的骨架结构是类固醇合成途径的重要节点：由氧化鲨烯环化酶(OSC)、鲨烯环氧酶(SE)催化合成 2,3-氧化角鲨烯是关键步骤，再由羊毛甾醇合酶(LSS)催化生成具有固醇环状骨架结构的羊毛甾醇[12]。在动物中，羊毛甾醇可进一步合成胆固醇。而在植物中，形成“角鲨烯—环阿屯醇—植物甾醇”的合成途径。
图2 角鲨烯的生物合成及与类固醇代谢途径的关系[13]
目前，工业化角鲨烯仅可从深海鲨鱼肝油、油料植物籽油以及植物油副产物中提取，未来也可利用某些微生物进行生物合成。角鲨烯是生物体合成类固醇物质的重要原料，具有抗氧化、耐低氧、抗炎等生物学活性，可广泛应用于功能性食品、药品、化妆品及健康养殖等多种领域。
相关新闻
