松柏醛的主要应用

背景及概述^[1][2]

松柏醛(coniferylaldehyde)，又称阿魏醛，4-羟基-3-甲氧基肉桂醛，分子式为C10H10O3，不易溶于水，纯品为淡黄粉末状，存在于针叶植物树材木质素中，为生物合成木质素的中间体，松柏醛可被用作调香剂，抗真菌剂；前列腺素合成抑制剂；化学合成法主要有由香草醛(vanillin)与乙醛缩合或以酸或碱分解木质素而得，利用微生物转化丁香酚合成的松柏醛的方法还未见报道。

早在1977年，人们就开始研究降解丁香酚的微生物。日本学者Tadasa发现一株棒杆菌(Corynebacteriumsp.)具有降解丁香酚生成松柏醇、阿魏酸和香兰素的能力；1996年，法国Rabenhorst利用假单胞菌(Pseudomonassp.)采用分批培养的方法，获得了3.22g/L的松柏醇，3.25g/L的香草酸，5.8g/L的阿魏酸。1999年，日本Furukawa等采用真菌纯黄丝衣霉(ByssochlamysfulvaV107)利用丁香酚作为底物进行转化获得21.7g/L的松柏醇，并有少量的松柏醛、阿魏酸和香草酸的生成。2003年，日本Furukawa等筛选出荧光假单胞菌(PseudomonasjluorescensE118)，该菌能利用丁香酚生成6.1g/L阿魏酸；2010年，印度Kadakol等筛选出一株蜡样芽孢杆菌(BacilluscereusPN24)，添加丁香酚转化后，转化体系中能检测到愈创木酚、香兰素、香草酸、原儿茶酸中间代谢物；2011年，伊朗Ashengroph等经分离获得了食树脂假单胞菌(PseudomonasresinovoransSPR1)菌株，可转化丁香酚获得0.24g/L的松柏醛；2014年，立陶宛Giedraityte等分离到嗜热溶土壤芽孢杆菌(Geobacillussp.AY946034)菌株，该菌具有降解丁香酚生成松柏醛、阿魏酸、香兰素、香草酸的能力。这些研究中涉及丁香酚降解的代谢产物有松柏醇、松柏醛、阿魏酸、香兰素、香草酸、原儿茶酸等，并且研究多数集中于细菌对丁香酚降解代谢途径的分析，对于真菌的报道相对较少。

松柏醛

应用^[3]

1. 用于预防和治疗神经退行性病变

松柏醛或松柏醛和钒化合物组合物用于预防和治疗神经退行性病变的用途，以松柏醛或松柏醛和钒化合物联合的药物组合物为原料，制备用于预防和治疗神经退行性病变阿尔茨海默症的药物或保健食品的用途；松柏醛或松柏醛和钒化合物组合物通过抑制Aβ毒性、抑制Tau蛋白过度磷酸化、恢复细胞线粒体功能、刺激神经细胞再生、等机制，保护神经细胞，维持神经细胞功能；钒化合物可能通过调节脑神经细胞葡萄糖代谢和刺激神经细胞再生保护阿尔茨海默症、糖尿病和缺血性脑卒中模型动物的神经细胞活力和神经认知功能，食物成分的松柏醛和钒化合物联合也可以开发成预防阿尔茨海默症的药物或保健食品。

2. 松柏醛无催化水解制备香兰素

在500mL间歇式高压反应釜中加入200g去离子水和200g松柏醛，开搅拌，常压下升温至沸腾，打开排气阀2min，利用水蒸气排除釜内的空气；继续升温至200℃水解8h；水解产物冷却后分为水相和有机相，水相用氯仿萃取，萃取相蒸除氯仿后与有机相合并；合并后的有机相经减压蒸馏得到香兰素粗品，再经过甲苯结晶、乙醇重结晶即得产品香兰素32.2g。

3. 多功能复合涂料

将30份双酚A型环氧树脂、10份乙二醇双子琥珀酸二异辛酯、6份粒径为15μm的空心玻璃微球、8份上述制备例得到的复合羟基磷灰石、6份纳米添加剂加入到反应釜中，搅拌下升温至60℃，控温搅拌25min，然后向其中继续加入1份松柏醛、2份哌嗪-3-羧酸、3.5份2，5，8，11-四甲基十二烷-5，8-二醇、2份2-叔丁基-2-异丙基-5-甲基四氢呋喃、6.5份1-丁基-1-甲基吡咯烷溴化盐、0.5份绿原酸、15份水、8份乙酸丁酯、10份二氨基二苯基甲烷和2.5份助剂，以500转/分钟的速度继续搅拌15min后，将混合物投入高速分散机中均匀分散后降至室温，过滤，即得多功能复合涂料组合物，

制备^[2]

1.藤仓赤霉菌及其转化丁香酚合成松柏醛

土样分别称3～6g加入到30～60ml，115～121℃灭菌的生理盐水中，25～30℃，90～150r/min，震荡混匀15～30min。无菌条件下取3～6ml上土样清液按8～12％的接种量接种到含有丁香酚乳浊液的选择培养基中，25～30℃，90～150r/min，选择培养2～5d后，按4～10％的接种量接种到含有丁香酚的富集培养基中进行富集培养，25～30℃，90～150r/min，培养2～5d，分别涂布到含有丁香酚的细菌平板、高氏一号和蔡氏平板培养基上，25～30℃培养3～5d，观察有无菌落的生成。有菌落生成的，挑取生长良好的单菌落，分别划线于含有丁香酚的斜面培养基中，培养2～5d，转接到装有种子培养基的24孔培养板中(实验室保存的霉菌斜面培养后直接接种子培养基)，25～30℃，90～150r/min，培养18～36h，然后加入终浓度为0.5～1.5g/L的丁香酚乳浊液转化培养24～48h，转化结束后，TLC法检测转化结果，共获得了146株能降解丁香酚的菌株，将这些菌株摇瓶进行复筛后，高效液相色谱初步检测分析生成的产物，最后获得一株ZH-34菌，能转化丁香酚依次生成松柏醇、松柏醛、阿魏酸、香草醛，但能积累松柏醛。

2.利用GibberellafujikuroiZH-34转化丁香酚生成松柏醛

将菌株ZH-34转接到斜面培养基中，25～30℃培养5～7d，转接到种子培养基中，25～30℃，90～110r/min，培养18～24h，按6％～8％的接种量转接到发酵培养基，25～30℃，90～110r/min，培养18～24h后，分别加入终浓度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g/L的丁香酚(以浓度20g/L的丁香酚乳浊液的形式添加)，30～35℃，90～110r/min，转化50h；处理后进行HPLC检测结果如下表1，其中1.0g/L丁香酚条件下的摩尔产率为94％。

3.间歇添加丁香酚生成松柏醛

将菌株ZH-34转接到斜面培养基中，25～30℃培养5～7d，转接到种子培养基中，25～30℃，90～110r/min，培养18～24h，按6％～8％的接种量转接到发酵培养基，25～30℃，90～110r/min，培养18～24h后，加入终浓度为0.5～1.5g/L的丁香酚(以浓度20g/L的丁香酚乳浊液的形式添加)，30～35℃，90～110r/min，转化6～8h，之后每间隔6～8h添加丁香酚乳浊液用于转化，共添加4～6次，丁香酚总添加量为2～9g/L，转化结束能获得1.2～3.75g/L的松柏醛，松柏醛的摩尔产率为38.2％～55％。

主要参考资料

[1] 李晓东, 杨洋, 李波, 杨家平, & 范玲. (2013). 外源松柏醛和芥子醛影响棉纤维苯丙烷代谢途径基因表达及生长. 棉花学报, 25(4), 334-338.

[2] 张慧, 郑璞, & 陈鹏程. (2016). 微生物法转化丁香酚产松柏醛. 食品与发酵工业, 42(11), 82-85.

[3] 郭京波, 陶宗娅, & 罗学刚. (2005). 不同提纯方法对竹木质素结构特性的影响分析. 分析测试学报, 24(3), 77-81.