香豆酸（分布在禾本科植物茎干中的成分）

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更新时间：2023-05-22
香豆酸
分布在禾本科植物茎干中的成分
香豆酸(p-coumalic acid)化学名称为羟基肉桂酸，羟基肉桂酸类化合物中最主要的一种，主要分布在禾本科植物的茎干中。轻基肉桂酸通过氧化交联反应形成二聚物或参与木质素的合成反应，使植物细胞壁处于交联状态。这种交联对于维持植物细胞壁的完整以及保护细胞组织免于入侵的微生物分解具有重要作用。
基本信息
外文名
Coumalic acid
分子式
C6H4O4
分子量
140.09
理化性质
中文名称 香豆酸
CAS NO. 500-05-0
中文别名 α-吡喃酮-5-甲酸
英文名称 Coumalic acid
英文别名 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
对香豆酸有顺式和反式两种，反式对香豆酸为白色细针状晶体，熔点212℃-214℃,略溶于冷水，溶于热水、甲醇、乙醇，微溶于苯和氯仿，不溶于二氯甲烷和石油醚。目前，生产对香豆酸的方法有化学合成法、天然提取法和生物转化法。化学合成法是通过对轻基苯甲醛和二酸反应得到对香豆酸。天然提取法多是通过碱解植物细胞壁来获得对香豆酸。而生物转化法是对香豆酸通过微生物酶转化而成。Huang等人从白腐真菌找到一种耐热的转醛醇酶(TAL),可以将酪氨酸转化为对香豆酸，己申请专利。
生理功能
抗氧化活性
由于可形成共振稳定的酚自由基，对香豆酸具有良好的抗氧化活性。它对过氧化氢、超氧自由基、轻自由基、过氧化亚硝基有强烈的清除作用，对单线态氧有淬灭作用。在淬灭自由基的同时，对香豆酸还能抑制产生自由基的酶，促进产生清除自由基的酶。
抗菌活性
香豆酸对金黄色葡萄球菌等四种不同的菌株，其最低抑菌浓度(MIC)均为250微克/毫升，对枯草杆菌等也有效。Bodini等人进一步研究发现，对香豆酸能充分的抑制紫色色杆菌5999( Chromobacterium violaceum 5999)、农杆菌NTL4 ( Agrobacteriumtumefaciens NTL4)和绿针假单胞菌( Pseudomonas chlororaphis)的群体感应(QuorumSensing)作用，从而达到抑菌效果。
抗突变活性
研究表明，对香豆酸对于博来霉素(bleomycin)、过氧化氢和IQ型喳琳致突变物所诱导的沙门氏菌突变有良好的抑制作用。对香豆酸还能抑制混合功能氧化酶活性，以及环磷酞胺(CP)引起体细胞和性细胞突变。
此外，对香豆酸还是许多具有较高应用价值的化合物的前体或中间体。例如，对香豆酸可以通过氧化，环合反应合成香豆素；对香豆酸通过降解反应生成对轻基苯甲酸；对香豆酸还可作为祛痰药杜鹃素的中间体。因此，对香豆酸广泛的应用于食品、化工、医药行业。
提取流程
（1）准确称取样品100 mg于10 ml离心管中;
（2）沿着离心管壁加入5.0 ml去除空气的2.0 M NaOH溶液，小心充入N2,排出试管中的空气(充N2过程中需小心);
（3） 39°C避光培养24h,期间隔一段时间摇晃一次，使饲料能被均勾充分的碱解。
或者
（1）准确称取词料样品100 mg于10 ml反应釜中(聚四氟乙稀内衬，不锈钢外套);
（2）加入5.0 ml去除空气的4.0 M NaOH溶液，小心充入N:,排出试管中的空气(充N2过程中小心将样品吹出),盖好聚四氟乙稀盖和旋紧不锈钢盖;
（3）烘箱中170℃反应2 h,冷却后转移到10 ml离心管中。
以上两种方法释放出的酷酸萃取方法如下(整个过程需注意避光):
（4）分别取上述溶液1.0 ml于新的离心管中，加入浓H3PO4,用精密PH试纸(0.5-5.0)将pH调至2.0以下，混匀后4°C过夜。
（5）向试管中加入4.0 ml乙酸乙酷，祸动2 min,使其充分混勾,6000 g离心15 min,取上清液(因样品不同，有时离心后会出现胶冻样层，因此此步骤中离心转速需根据不同的样品进行调整。如果出现胶冻样层，此时需加大转速或增加离心时间);
（6）重复步骤(5),将两次上清混合;
（7）N2吹干仪将乙酸乙酯吹干;
（8）加入1.0 ml甲醇复溶，祸动1min,过0.45 微摩针孔滤膜，进行液相检测，根据色谱峰的面积计算词料中香豆酸的含量。
液相检测方法
色谱柱:SymmetryC18 反相柱(Waters,250 x 4.6 mm, 5 jim, pH2-8? MA, USA)。
流动相:A相为0.1%甲酸水;B相为纯甲醇(使用前均超声除气20 min);
洗脱条件：梯度洗脱条件见表;
检测波长：紫外检测器，波长320nin;
流速:1.0ml/min;
进样量:10微升;
柱温:30°C。
时间(min)
流动相A (%)
流动相B (%)
0
60
40
5
54
46
5-11
54
46
11.5
60
40
合成的现状
获取大多数次生代谢产物的途径有两条，一是由植物自身进行提取，二是利用化学合成法进行合成。植物提取的方法受植物生长的季节及环境限制，提取过程得率低，不易进行大规模的工业化生产；而化学合成方法又存在着成本高、耗能高、易对环境产生污染等缺点。近年来，利用微生物发酵生产植物次生代谢产物因其成本低、可控性强、无季节限制及环保等优点，愈加受到关注。越来越多的植物次生代谢产物实现了微生物发酵生产。与大多数的次生代谢产物类似，目前对香豆酸的大规模生产仍依赖于化学合成，收率低且反应耗时长，利用微生物发酵生产对香豆酸将从根本上解决这些问题，为对香豆酸的合成提供一个环保、廉价、可控的选择。大肠杆菌作为模式菌株的一种，具有清晰的遗传背景及完整的分子操作技术，一直是代谢途径构建的首选平台。
存在问题
由于细菌中尚未发现 CYP450 酶系的存在，若在微生物体内构建对香豆酸的合成途径，选择具有酪氨酸解氨酶(tyrosine ammonia lyase，TAL) 活性的酶，催化酪氨酸一步生成对香豆酸是更加直接的合成方法。近年来，陆续有报道利用含有 酪氨酸解氨酶酶活性的微生物生产对香豆酸，如利用恶臭假单胞菌( Pseudomonas putida)实现对香豆酸发酵等。酪氨酸解氨酶或苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase，PAL)也被克隆表达于大肠杆菌、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等模式菌株，实现对香豆酸的生产。由于酪氨酸解氨酶可同时利用苯丙氨酸及酪氨酸为底物，因此需要选择一种更倾向于利用酪氨酸为底物的 酪氨酸解氨酶，达到直接催化合成对香豆酸的目的。在与其他酪氨酸解氨酶的对比中，来源于 R.glutinis 的 酪氨酸解氨酶具有较高的酶活力，且其 TAL/PAL 活性比系数较高，更倾向于利用酪氨酸为底物生产对香豆酸。