色醇作为一类重要的有机化合物，在医药、染料等领域有着广泛的应用。其合成方法多样，一直是合成化学家研究的热点。
简介：什么是吲哚-3-乙醇？
色醇（Tryptophol, IET），学名吲哚-3-乙醇，是一种在吲哚 3 号位连接有 2-羟基烷基侧链的吲哚衍生物，是酵母菌中重要的群体感应分子。该化合物分子式 C10H11NO，分子量 161.20，普遍存在于葡萄酒和啤酒中。和大多数吲哚化合物一样，色醇也具有多种生物学活性。第一，色醇具有抑制细胞因子生成和诱导细胞凋亡等细胞活性。据报道，人类肠道共生细菌能够产生色醇，具有抑制病原菌诱导的细胞因子 TNFα 和 IFNγ 生成的作用。第二，色醇具有抗病毒和抗病原菌活性。Zhu 等在食料中添加 50 mg/Kg 色醇能够显著抑制虾类病原体白斑综合征病毒（White Spot Syndrome Virus, WSSV）的复制，从而大大降低了日本囊对虾的死亡率；色醇还具有抗金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌等病原菌活性。第三，色醇可促进植物生长。综上，色醇有诸多重要的生物学活性，所以在医药、食品、饲料和种植等领域均有巨大的应用价值。
1. 性质
吲哚-3-乙醇CAS 编号是多少？吲哚-3-乙醇CAS 编号为526-55-6，其熔点为 57℃，沸点为 174℃ （2 mmHg），纯色醇是一种白色或类白色结晶固体，常温下（25℃）物理化学性质稳定，在水中溶解度为 2.7 g·L-1。
2. 吲哚-3-乙醇合成
2.1 色醇的工业化生产
色醇的工业化生产全部依赖于化学合成。合成工艺过程见图下图，使用盐酸苯肼（PHH）和2,3-二氢呋喃（DHF）作为原料，结合费歇尔吲哚合成途径，在管式反应器中实现了在多种温度及流速条件下的IET连续流合成。然而，化学合成方法仍面临诸多挑战。例如，副产物的生成非常普遍，尽管我们通过微波技术优化了反应过程，并进行了控制，但诸如辛诺啉衍生物和多吲哚等副产物依然难以避免。大量副产物的产生使得产品的纯化变得复杂，影响了产品的质量，同时合成过程中也未达到绿色环保的标准。
2.2 色醇的生物合成
（1）生物合成法的特异性强，条件温和，很好地避免了化学合成中的问题，提供了一种绿色环保的高品质色醇合成方法。一些真菌和细菌天然具有合成色醇的能力，如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、多形汉逊酵母（ Hansenula polymorpha）、 多粘芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）、乳酸杆菌属（Lactobacillus spp.）等，为微生物发酵法生产色醇奠定了基础。
（2）其中酿酒酵母作为遗传背景清晰的模式生物，具有较强的醇类生产能力，对发酵环境中的胁迫因素耐受性高，色醇的合成途径和调控机制明确，是适合进行色醇生物生产的工程菌株。
酿酒酵母细胞内，色醇是色氨酸降解代谢对应的芳香醇，其合成起始于两大前体物质：来自糖酵解途径（Glycolysis）的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和来自磷酸戊糖途径（Pentose phosphate pathway）的赤藓糖-4-磷酸（E4P），两者缩合生成 3-脱氧-D-阿拉伯庚酮酸-7-磷酸（DAHP）进入到分支酸途径生成分支酸（CA），之后在由 TRP1、TRP2、TRP3、TRP4、TRP5 编码的五个酶催化下生成色氨酸（L-Trp）进入艾利希途径（Ehrlichpathway），经转氨作用生成吲哚-3-丙酮酸（IPY）后脱羧生成吲哚- 3-乙醛（IAC），最后还原为色醇（如下图）。
孙井震等人报道的IET 在酿酒酵母中合成途径(如下图)与 Ehrlich 途径的过程保持高度一致，首先是带有转氨基作用的双功能 2-氨基己 二酸转氨酶 ARO8(Gene ID: 852672)和芳香族氨基酸 2- 酮戊二酸转氨酶 ARO9(Gene ID ：856539)将 Trp 转化为IPY；之后在脱羧酶的作用下转化为 IAC，能在这个过程中发挥作用的基因有编码吲哚丙酮酸脱羧酶 1 的 PDC1(Gene ID: 850733)，编码吲哚丙酮酸脱羧酶 5 的 PDC5(Gene ID:850825)，编码吲哚丙酮酸脱羧酶 6 的 PDC6(Gene ID: 852978)，还有苯丙酮酸脱羧酶 ARO10(GeneID: 851987)和支链-2-含氧酸脱羧酶 THI3(Gene ID: 851479)；可催化最后一步 IAC 到 IET 的有乙醇脱氢酶 1ADH1(Gene ID: 854068)、乙醇脱氢酶 2ADH2(Gene ID: 855349)、乙醇脱氢酶 3ADH3(Gene ID:855107)、乙醇脱氢酶 4ADH4(Gene ID: 852636)、乙醇脱氢酶 5ADH5(Gene ID: 852442)和编码双功能醇脱氢酶的基因 SFA1(Gene ID: 851386)。
3. 建议
色醇的合成方法多种多样，每种方法都有其独特的优势和适用范围。无论您是科研工作者还是工业生产者，都可以根据自己的具体需求选择最合适的合成路线。我们鼓励您深入探索这些合成方法，并尝试不同的产品，以找到最符合您需求的解决方案。如果您需要购买高质量的色醇原料，不妨前往 Guidechem 进行查找。Guidechem 上汇聚了众多可靠的色醇供应商，为您的采购提供了丰富的选择和便利的服务。
参考：
[1]吴恒,赵伟,赵杨,等. 酿酒酵母色醇生物合成途径及分子调控机制研究进展 [J]. 昆明理工大学学报(自然科学版), 2024, 49 (01): 137-146. DOI:10.16112/j.cnki.53-1223/n.2024.01.263.
[2]孙井震. 代谢工程改造酿酒酵母分支酸途径提高色醇产量[D]. 江南大学, 2022. DOI:10.27169/d.cnki.gwqgu.2022.002037.
[3]孙井震,何玙冰,杨卫华,等. 酿酒酵母过表达Ehrlich途径基因高效合成色醇 [J]. 食品与发酵工业, 2022, 48 (24): 16-23. DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.031377.
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