除了上述药理作用方面外,白藜芦醇对植物生理学特别体现在农业生产中也具有广泛而深远的影响。白藜芦醇具有抗真菌的活性,这种活性能够阻断病原体的攻击,使植物得到保护,因为有白藜芦醇类似保护伞一样的存在,使植物免于病原体攻击带来的病变。同时白藜芦醇的抗突变[23]、神经保护[24]、免疫调节[25]、转基因[26]、抗辐射[27]等医学药学的作用愈来愈受到人们的关注。此外,白藜芦醇还可以对糖尿病作出有效的预防和治疗,同时在美容以及清除人体内多余的油
脂等方面发挥重要作用;例如,在药品中添加白藜芦醇,能够清除人体内部分毒素,调节人体的体温,防止人体过热,调节机体代谢。
1.2白藜芦醇的生产研究进展
1.2.1白藜芦醇在植物和微生物中的生物合成
植物中白藜芦醇的生物合成途径是苯丙烷途径。在植物中,白藜芦醇的从头合成路径有两条:第一,苯丙氨酸作为底物,以此为前提的合成路径;第二,酪氨酸作为底物,以此为前提的合成路径。图1-2为白藜芦醇两条合成途径:
(1)以苯丙氨酸为底物合成途径首先苯丙氨酸在苯丙氨酸氨解酶的催化下产生反式肉桂酸,反式肉桂酸经肉桂酸-4-羟化酶(C4H)的催化,生成对香豆酸,对香豆酸在对香豆酸辅酶A连接酶的催化下转化为对香豆酸辅酶A,白藜芦醇在白藜芦醇合成酶的催化下由底物生成。
(2)以酪氨酸为底物合成途径中首先酪氨酸在酪氨酸解氨酶(TAL)的催化下生成对香豆酸,对香豆酸在对香豆酸辅酶A连接酶的催化作用下转化为对香豆酸辅酶A,白藜芦醇合酶(RS2)催化一分子对香豆酸辅酶A和三分子丙二酸单酰辅酶A生成白藜芦醇。
从以上两条合成途径可以看出:对香豆酸是合成白藜芦醇的必然中间产物,而酶4CL和RS2是两条途径中的必须酶。因此,在构建合成白藜芦醇的重组质粒时,对香豆酸辅酶A连接酶基因和白藜芦醇合成酶基因是我们研究的重点和必须导入的对象。因为这两种基因表达合成的酶是合成白藜芦醇的关键酶。
图1-2白藜芦醇合成途径图
Fig.1-2Schematicdiagramofresveratrolsynthesispathway
1.2.2白藜芦醇从植物中的提取方法
(1)化学法:白藜芦醇是一种分子结构较为简单小分子物质,因此化学法不失为一种可行的方法。主要的优点便是提取简单,成本较低。但缺点亦相当明显,主要表现在提取过程中污染较严重,而且提取的原料容易受到环境,季节的限制,并且在提取的过程中容易形成消旋体,造成成本的极大浪费。
(2)植物提取法:由于白藜芦醇在多种植物中发现,且有的植物中含量较高,因此,植物提取法相对比较简单且传统,原料比较充分,且提取方式多样,如溶剂提取,超声波辅助提取,超临界二氧化碳萃取以及酶法提取等。选择的方式多样,可以根据自身需要选择不同提取方法,既简单方便又节约成本。但是,植物的生长周期往往较短,受季节和环境的影响也比较大,另外,在使用有机溶剂是容易造成生物和化学污染[28]。
(3)植物细胞法:植物细胞提取法是比较先进的一种提取技术,它主要通过细胞培养的方法来得到所需要的产品。并且该方法不会受到季节的限制,可以同时获得白藜芦醇及其相应的衍生物,也不需要大规模的生物工程改造。但唯一的缺点是细胞培养所需的底物原料等价格都比较昂贵,提取成本比较高[29]。
(4)微生物共培养法:微生物共培养是一种新型的获取目的产物的方法,可以根据不同的需求构建不同的重组菌株,通过培养或发酵等方式最终得到白藜芦醇。此方法根据选取的菌种不同决定了提取方式的不同,但生产周期都相对较短,产生的白藜芦醇与在利用植物法提取的白藜芦醇完全相同且成本较低,不需要付出相对较高的生产成本。但是,这种方法需要构建较复杂的代谢途径,而且产品的产量比较低,多用于研究用途,不适用于工业上的大规模生产,此外,还有很多方面对技术和操作要求比较高。