L_硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成_省略_法代谢途径及其生物活性的研究进展_姚昭

一些发达国家，如美国和加拿大等，提倡洗蛋来降 低鸡蛋表面的细菌总量，而我国市场上所销售的鸡 蛋大部分是未经清洗和灭菌处理的鲜蛋［５－８］，这对公 众健康构成了潜在的威胁。
Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸是一种新型食品营养强 化剂，１９６０ 年被美国科学家首次发现，２００２ 年被美 国 ＦＤＡ 认定为最新一代硒源类饮食补充剂。Ｌ－ 硒甲 基硒代半胱氨酸与其他有机硒相比，具有化学结构 明确、含量稳定等优点。通过动物和细胞模型实验， 国内外大量研究证实 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸是最有 效的抗癌含硒化合物［１０］。本文将从化学合成、代谢以 及生物活性等方面对 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的研究 进展进行综述。
ＹＡＯ Ｚｈａｏ１，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ２，ＤＥＮＧ Ｚｅ－ｙｕａｎ１，＊ ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙａｎ１ （１． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ ３３００４７，Ｃｈｉｎａ；
第 １１ 期 （总第 ２９８ 期） ２０１２ 年 １１ 月
农产品加工·学刊 Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ ｏｆ Ｆａｒｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
文章编号：１６７１－９６４６ （２０１２） １１－０１２２－０４
Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．
Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成方法 代谢途径及其生物活性的研究进展
抗癌活性强等特点。主要介绍了 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成方法及其在人体内的代谢途径和主要生物活性。
关键词：Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸；化学合成方法；代谢；生物活性
中图分类号：ＴＳ２０１．２
文献标志码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．１６７１－９６４６（Ｘ）．２０１２．１１．０３３
Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄｓ， Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ Ｐａｔｈｗａｙｓ ａｎｄ Ｍａｉｎ Ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｌ－Ｓｅ－ｍｅｔｈｙｓｅｌｅｎｏｃｙｓｔｅｉｎｅ
２ Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸在人体内的代谢途径
Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸之所以能有比其他形式 硒化合物更高的生物活性，与其在人体内的代谢途 径有着密不可分的关系。
硒甲基硒代半胱氨酸在人体内的代谢途径见 图 １ 。 ［１７－１９］
含硒蛋白
硒磷酸
Ｈ２Ｓｅ 硒化氢
ＣＨ３－Ｓｅ－ＣＨ２ＣＨＮＨ２ＣＯＯＨ β－ 裂解酶 ＣＨ３ＳｅＨ
２０１２ 年第 １１ 期 姚 昭，等：Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成方法 代谢途径及其生物活性的研究进展
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等方法可以将无机硒转化为有机硒，例如富硒酵母、 富硒大蒜、富硒大米等。为了进一步提高 Ｌ－ 硒甲基 硒代半胱氨酸的纯度和产率，许多科研工作员通用 化学方法，根据 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的化学结构 进行人工合成。目前，Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的人工 合成工艺已日趋成熟，主要化学合成方法有以下几种： １．１ 氯丙氨酸二硒化钠合成法
叔丁氧酰基丝氨酸与偶氮二甲酸二酯在有三烷 （芳） 基磷或亚磷酸盐存在下进行反应生成 β 内酯， 然后与甲硒醇或其盐反应生成叔丁氧酰基保护的硒 甲基硒代半胱氨酸，最后脱保护得产物硒甲基硒代 半胱氨酸［１２］。此方法的反应时间较长，并且涉及到的 原料和保护剂价格较高。 １．３ 甲硒醇钠取代氯丙氨酸合成法
甲硒醇钠与氯丙氨酸或氯丙氨酸甲酯反应，利 用甲硒醇钠取代氯丙氨酸或氯丙氨酸甲酯中的氯， 取代后可得硒甲基硒代半胱氨酸［１３］。该方法中使用的 氯丙氨酸成本高。 １．４ 利用 α 氨基丙烯酸衍生物法
首先通过甲硒醇或甲硒醇盐水溶液与 α 氨基丙 烯酸衍生物发生加成反应生成 β－ 甲硒基 －α－ 氨基 丙酸衍生物，然后将 β－ 甲硒基 －α 氨基丙酸衍生 物中的酯化合物经碳酸氢钠或氢氧化钠或氢氧化钾 水解皂化，盐酸或硫酸酸化得其羧酸化合物，再将 其中的 Ｎ－ 酰基用盐酸或硫酸加热水解脱去得到 β－ 甲硒基 －α－ 氨基丙酸盐酸盐或硫酸盐，最后用氨气 或三乙胺中和得硒 － 甲基硒代半胱氨酸［１４］。 １．５ 酸水解 ２－ 卤 －３－ 甲硒基丙腈合成法
入大规模的生产中。 １．６ 利用酶法拆分制备光学纯硒 － 甲基硒代半胱氨 酸的方法
在氢氧化钠水溶液中，将混旋硒 － 甲基硒代半 胱氨酸用乙酸酐乙酰化，盐酸等酸化得混旋 Ｎ－ 乙酰 － 硒 － 甲基硒代半胱氨酸。然后在一定 ｐＨ 值、反应温 度、酶用量、底物和钴离子浓度条件下，将混旋 Ｎ－ 乙 酰 － 硒 － 甲基硒代半胱氨酸用猪肾酰化酶Ⅰ拆分得光 学纯 Ｌ－ 硒 － 甲基硒代半胱氨酸和 Ｎ－ 乙酰 －Ｄ－ 硒 － 甲 基硒代半胱氨酸，最后将 Ｎ－ 乙酰 － 硒 － 甲基硒代半 胱氨酸用盐酸加热水解，氨水等中和得光学纯 Ｄ－ 硒 － 甲基硒代半胱氨酸［１６］，该合成方法为江西川奇药业 有限公司自主研发，可生产纯度高达 ９６．３％的 Ｌ－ 硒 － 甲基硒代半胱氨酸，生产的产品纯度较高，反应易 进行，生产成本低，适用于工业大规模生产。
姚 昭 １，张小平 ２，邓泽元 １，* 李红艳 １
（1. 南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047； 2. 江西川奇药业有限公司，江西 南昌 330029）
摘要：Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸是硒代半胱氨酸的甲基化衍生物，其特殊的甲基化结构使其能在 β－ 裂解酶的作用
下，直接分解生成甲基化硒进入甲基硒代谢池。相对于无机硒及其他有机硒，其在人体内具有毒性低、生物利用率高、
硒甲基硒代半胱氨酸
甲基硒醇
ＣＨ３ＳｅＣＨ３wenku.baidu.com二甲基硒醚
呼吸
（ＣＨ３）３Ｓｅ＋ 三甲基硒
尿、粪便
图 １ 硒甲基硒代半胱氨酸在人体内的代谢途径
硒甲基硒代半胱氨酸在 β－ 裂解酶的作用下分 解为 ＣＨ３ＳｅＨ，硒甲基硒代半胱氨酸有 ２ 条不同的代 谢途径。一种是生成硒磷酸进而合成各种含硒蛋白 在人体内发挥多种活性［２０］。它可以和无机硒或其他有 机硒 （例如硒代蛋氨酸） 一样，进入无机硒代谢池， 转化为 Ｈ２Ｓｅ 作为合成各种含硒蛋白的前体，以硒代 半胱氨酸的形式嵌入各种蛋白，例如含硒谷胱甘肽过 氧化物酶，迄今为止已经证实硒代半胱氨酸是 ２５ 种含 硒蛋白的活性中心［２１］，这些含硒蛋白在人体发挥至关 重要的生物活性，与人体的健康息息相关［２２］。
硒甲基硒代半胱氨酸还有另外一条特殊的代谢
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２０１２ 年第 １１ 期
途径。由于它特殊的甲基化结构，使得硒甲基硒代 半胱氨酸在植入蛋白质之前进入甲基化硒代谢池， 进而转化为 ＣＨ３ＳｅＣＨ３，（ＣＨ３）３Ｓｅ＋，直接生成甲基硒 醇，当它们在体内含量过多时，ＣＨ３ＳｅＣＨ３ 和（ＣＨ３）３Ｓｅ＋ 分别随着呼吸和尿液或粪便排出体外。现有研究已 经证实任何能直接持续提供甲基硒的化合物比无机 硒和硒代蛋氨酸在抑制肿瘤细胞生长方面具有更高 的活性［２３］，这也是它在抗肿瘤方面具有远远高于其他 含硒化合物的活性的关键所在［２４］。
３ 硒甲基硒代半胱氨酸的生物活性
３．１ 抗氧化 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸有 ２ 种不同的抗氧化机
制：①它自身可以作为自由基清除剂。硒可阻止脂 类过氧化物与游离基根相结合，阻止游离基对细胞 膜和去氧核糖酸 （ＤＮＡ） 等大分子的损害。进而防 止自由基和脂质过氧化物对机体的损伤，延缓机体 衰老的发生；②Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸可以参与抗 氧化酶的形成，发挥抗氧化的间接作用。Ｌ－ 硒甲基 硒代半胱氨酸以提供硒元素的形式在体内作为多种 抗氧化酶的活性中心，抗氧化酶催化氧化还原反应 能够减轻 ＲＯＳ 系统给机体带来的氧化损伤，目前已 经确认在体内具有抗氧化活性的含硒酶主要有谷胱 氨 肽 过 氧 化 物 酶 （ＧＳＨ－Ｐｘ）、 硫 氧 还 蛋 白 还 原 酶 （ＴｒｘＲ）、硒蛋白 Ｒ （ＳｅｌＲ） 。 ［２５］ ３．１．１ 谷胱氨肽过氧化物酶
２． Ｃｈｕａｎｑｉ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ ３３００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌ－Ｓｅ－ｍｅｔｈｙｓｅｌｅｎｏｃｙｓｔｅｉｎｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌａｔｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ ｓｅｌｅｎｏｃｙｓｔｅｉｎｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ． Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ｔｏ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｂｙ β－ｌｙａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｇｏｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｐｏｏｌ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｎｉｕｍ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｓｐｅｃｉａｌ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｔｈａｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｗｈｙ ｉｔｓ ａｎｔｉｔｕｍｏｒ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｓｅｌｅｎｉｕｍ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｓ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｐａｔｈｗａｙｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｌ－Ｓｅ－ｍｅｔｈｙｓｅｌｅｎｏｃｙｓｔｅｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌ－Ｓｅ－ｍｅｔｈｙｓｅｌｅｎｏｃｙｓｔｅｉｎｅ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ；ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ；ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ
将 ２，３－ 二卤丙腈与甲硒醇盐反应得 ２－ 卤 －３－ 甲硒基丙腈，然后用酸水解得 ２－ 卤 －３－ 甲硒基丙 酸，再与氨水反应得硒甲基硒代半胱氨酸。将硒甲 基硒代半胱氨酸用醛催化得消旋体；或用醋酸酐加 热消旋，酸水解得消旋体。将 Ｎ－ 乙酰 －ＤＬ－ 硒甲基 硒代半胱氨酸用米曲霉氨基酰化酶或固定化米曲霉 菌体酶解得 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸和 Ｎ－ 乙酰 －Ｄ－ 硒甲基硒代半胱氨酸，再用酸水解得 Ｄ－ 硒甲基硒代 半胱氨酸；或将 Ｎ－ 乙酰 －ＤＬ－ 硒甲基硒代半胱氨酸 用木瓜蛋白酶和苯胺进行酶促反应得 Ｎ－ 乙酰 －Ｌ－ 硒 甲基硒代半胱氨酸苯胺和 Ｎ－ 乙酰 －Ｄ－ 硒甲基硒代 半胱氨酸，再用酸水解得到 Ｄ 和 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱 氨酸［１５］。该合成方法较复杂，反应不易操控，很难投
调查表明，在世界范围内的各种细菌性食物中 毒病例中，由沙门氏菌引起的食物中毒屡居首位［１］。 目前已发现约 ２ ５００ 种血清型［２］，由于其分布广泛已 成为世界范围内难以控制的细菌之一。伤寒沙门氏 菌、肠炎沙门氏菌等对人或动物均有致病性，对外 界环境有一定的抵抗力，如在水、牛奶、肉类和蛋 制品中可存活数周至数月。误食被沙门氏菌污染的 食物，常引起人的食物中毒，轻则引起人腹泻、发 热、痉挛、呕吐、头痛等症状，重则导致严重肠出 血、肠穿孔，甚至败血症 。 ［１－３］ 鸡蛋因其营养丰富， 不仅受到人类的亲睐也适于微生物的生长，且极易 受到沙门氏菌的污染。未经清洗而直接上市的鸡蛋， 蛋壳表面常含有大量的细菌，鸡蛋之间相互接触极 易造成蛋壳表面的交叉污染，以及与蛋壳接触的其 它物体的污染。在国外，对鸡蛋进行清洗消毒已经 实现了机械自动化，通常分为 ５ 个步骤：初步分拣， 清洗、消毒，干燥、涂膜，二次检测，分级、包装［４－５］。
１ Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成方法
天然 Ｌ－ 硒甲基硒代半胱氨酸主要来源于富硒的 大蒜、洋葱等植物。利用微生物、植物、动物转化
收稿日期：２０１２－０８－２０ 作者简介：姚 昭 （１９８９— ），女，江西人，在读硕士，研究方向：功能与保健食品。
＊ 为通讯作者：李红艳 （１９８６— ），女，讲师，博士，研究方向：天然产物开发与人体健康。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｈｏｎｇｙａｎ６１＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ。
先将氯丙氨酸与二硒化钠反应生成硒代胱氨酸， 然后用金属钠 ／ 液氨在 －７０ ℃的条件下将硒代胱氨酸 还原裂解成硒代半胱氨酸，再用碘甲烷与硒代半胱氨 酸发生烷基化反应，得硒甲基硒代半胱氨酸［１１］。该方 法中的化学反应需在 －７０ ℃的条件下进行，并且需要 用到性质活泼的金属钠，很难投入大规模的生产中。 １．２ 叔丁氧基酰基保护丝氨酸合成法