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萜类化合物的功能与应用
（参考 | 生物技术通，作者 | 孙丽超, 李淑英, 王凤忠, 辛凤姣）
萜类化合物是种类最多的一类天然产物, 具有抗癌、抗过敏等多种生物活性, 在食品、日化、医疗等领域受到广泛关注, 展现了巨大的应用潜力和广阔的市场前景。
合成生物萜类化合物为何被看好 ？
近年来，萜类化合物的合成研究成为了生物学领域的热点之一。大规模生产高价值的萜类化合物是科研工作者和企业的共同目标。目前萜类的生产方法主要有3种：植物提取法、化学合成法和生物合成法。
萜类在植物中的含量通常很低，且植物提取法还存在野生资源稀缺、分离效果不佳、产量极低的问题；化学合成法虽解决了植物提取法中的诸多问题，但仍存在原料昂贵、工艺流程复杂、立体选择性低、能耗高、污染大、总收率偏低等问题。相比之下，生物合成法不受原料的限制、生产过程绿色清洁、产物单一、产率提升空间大,具有很大的优势。
生物合成法又分为两种，一种是通过代谢工程手段直接在植物中促进萜类的合成；另一种是通过合成生物学在微生物等底盘细胞中合成目标产物。
萜类生产方法的比较
不同萜类化合物及其分布
1、单萜类化合物及其分布
单萜类是由2个异戊二烯单元组成的具有10个碳原子的一类化合物，单萜类化合物广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，多数是挥发油中沸点较低部分的主要组成部分。单萜类的含氧衍生物（醇类、醛类、酮类）具有较强的香气和生物活性，如薄荷醇、冰片、樟脑等。
2、倍半萜类化合物及其分布
倍半萜是指分子中含15个碳原子的天然萜类化合物。倍半萜化合物在植物中生物合成的前体物质是焦磷酸金合欢酯（FPP），FPP由焦磷酸香叶酯（GPP）或焦磷酸橙花酯（NPP）和一分子焦磷酸异戊烯酯（IPP），经酶作用缩合衍生。
倍半萜类化合物分布较广，在木兰目、芸香目、山茱萸目及菊目植物中最丰富。在植物体内常以醇、酮、内酯等等形式存在于挥发油中，是挥发油中高沸点部分的主要组成部分。多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、化妆品工业的重要原料，如金合欢醇、青蒿素、小白菊内酯、木香烃内酯、异土木香内酯、土木香内酯等。
3、二萜类化合物及其分布
二萜类是由4个异戊二烯单位构成、含20个碳原子的一类化合物。是高等植物的普遍成分，它们形成树脂，尤其是针叶树树脂中的主要部分。在树脂中，它们与苯基丙烷衍生物，如松醇一起存在，而松醇是木质素的基本成分。多数双萜烯都呈现有两个或三个环的环状结构。在无环的双萜烯中叶绿醇是最重要的组分，它是非常丰富的叶绿素分子的一部分，如银杏内酯、穿心莲内酯、雷公藤内酯、甜菊苷、紫杉醇等。
4、三萜类化合物及其分布
三萜化合物是具有广泛生物活性的一大类天然产物，已有两万多种被先后发现，成药四百多种，包括临床上广泛使用的众多重要的甾体激素类药物和人参皂苷等天然产物，在保障人类健康和提高生活质量方面发挥着不可替代的作用。
三萜类化合物是由6个异戊二烯单位连接成的一类萜化合物，含有30个碳原子。这类化合物经过氧化、裂解、甲基转移、重排等化学修饰可形成结构复杂，高度氧化、种类繁多的衍生物，它们或以游离状态存在，或与配基结合成糖苷，具有显著的生物活性，在动植物生命活动中具有非常重要的作用，是目前天然药物化学的一个研究热点。三萜类化合物结构类型很多，可分为链状三萜、单环三萜、二环三萜、三环三萜、四环三萜、五环三萜等，其中多数为四环三萜和五环三萜。
常见的四环三萜类主要有羊毛脂甾烷型 、大戟烷型、达玛烷型、葫芦素烷型、原萜烷型、楝烷型和环菠萝蜜烷型；五环三萜包括齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆醇型、木栓烷型、羊齿烷型、异羊齿烷型、何帕烷型和异何帕烷型等。
主要参考资料：
孙丽超, 李淑英, 王凤忠, 辛凤姣. 萜类化合物的合成生物学研究进展[J]. 生物技术通报, 2017。
张帆，单萜类化合物的微生物合成，生物工程学报, 2022.
生命科学实验，常见萜类化合物及其分布。
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