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10月13日，由青眼、青眼情报、CHAILEEDO主办，浴见、for/get战略合作的2023（第八届）中国化妆品趋势大会在广州召开。本届会议以“中国成分”为主题，会上，瑞德林高级科学家、产品中心副总裁方欣带来了《作为分子、物质和原料的麦角硫因》的主题演讲，分享了麦角硫因的功效与作用。

以下是演讲实录：

在接下来的20分钟内，我主要跟大家分享一下我们对于氨基酸衍生物——麦角硫因的认知。

麦角硫因大家可能都听说过，也非常熟悉，但其实对它感兴趣的不仅仅是在座的各位。麦角硫因作为一种物质、一种成分，化学家、生物学家，以及下游客户和品牌方，都对麦角硫因非常感兴趣，只是说我们的角色不同，对麦角硫因的认知也不同。

对于化学家来说，麦角硫因是一个很有意思的分子；对于生物学家来说，麦角硫因是一种天然产物；对于在座的大多数伙伴而言，它可能只是一种原料。

所以，这次我将从三个方面跟大家分享一下什么是麦角硫因。

第一，麦角硫因其实是一个分子，它的结构非常有意思，比较少见。

麦角硫因的外观是白色的晶体，属于遇水即溶的一款原料。那么，为什么麦角硫因又是一个弱的还原剂？

这和它的特殊结构有关，虽然麦角硫因在人体的生理pH条件下是一个硫酮式的结构，但它其实还有一个互变异构，根据pH值的不同，它还可以变成硫醇式结构。硫醇式结构上面氢的解离常数大概在10-11左右，是一个非常弱的酸。所以，如果想拔掉这个氢，需要碱性非常强，这也导致了麦角硫因和谷胱甘肽二者的差异性，后者的氢很容易掉，但前者的整个氢都很稳定，是一个很弱的酸。

麦角硫因和谷胱甘肽的差异性在于，谷胱甘肽也有硫醇式结构，硫醇上接的是烷基，但是麦角硫因的硫醇连接的是咪唑环。麦角硫因硫上的电荷密度低于传统的烷基硫醇。这也就导致，谷胱甘肽在空气里很容易被氧化，但麦角硫因在空气中比较稳定。

此外，为什么麦角硫因是一个强效抗氧化剂？因为麦角硫因的抗氧化机理比较独特，它主要发生在硫酮式结构中，遇到活性氧之后硫被氧化脱掉变成三甲基组氨酸，这是一个很重要的中间过程。

值得一提的是，麦角硫因还对单线态氧有很强的捕获作用，在光照时，极容易产生单线态氧，同时，麦角硫因还可以在谷胱甘肽的作用下再生，并有相应的再生途径。

除此之外，由于麦角硫因的结构中包含咪唑环及硫，所以它很容易络合二价金属离子。事实上，很多带咪唑环的原料，比如肌肽、三肽-1等，都有可以和金属络合。

作为分子来讲，麦角硫因特殊的硫酮式结构，在天然产物里是非常少见的，所以对于化学家而言，它非常有意思。

第二，麦角硫因也是一个天然产物。

1909年，法国药剂学家发现麦子上会感染麦角真菌，他在分离麦角真菌时，发现了一种白色物质，并把物质的结构也鉴定了出来。

由于物质源自麦角真菌，所以它起名叫麦角硫因，这即是麦角硫因的起源，是一种天然产物。

其实，麦角硫因在细菌、真菌中都可以合成。目前，麦角硫因的生物合成途径共有3种。

第一，真核生物细菌里的耗氧途径，通过以半胱氨酸和谷氨酸形成谷氨酰半胱氨酸，然后用组氨酸连接酶，在酶的作用下，合成麦角硫因，这是在细菌里的合成途径。

第二，如果是在真菌里，也即蘑菇里，合成途径会比细菌相对更简单一点，主要还是组氨酸在甲硫氨酸酶的作用下，先上甲基，然后通过酶的作用，形成麦角硫因。

第三，上面两个途径其实都需要氧气的参与，但在自然界里，还有一种途径是不需要氧气参与的，从三甲基组氨酸一步到位变成麦角硫因，这是一个厌氧途径，是不需要氧气的。这个途径比较古老，与这个途径相关的酶均具有高度的保守性。在很多很古老的细菌里面，有相同类似功效的酶，核心的功能跟氨基酸序列高度保守。

麦角硫因这个物质可追溯到24亿年前，在地球产生氧气前，麦角硫因这一物质就出现了。但当时没有氧气，为什么会存在这个物质呢？其实有一个假说，即麦角硫因其实是细菌为了抵挡其他的环境影响进化而来的。只是说有了氧气，地球上产生了富氧环境，麦角硫因的生理作用慢慢变成了抗氧化作用。

从进化的角度来讲，麦角硫因最初可能不是作为一个抗氧化剂来使用的，只是后来在进化、演化的过程中，它变成了一个抗氧化剂。

麦角硫因的获得途径，最传统的方式是提取，即从各种各样的蘑菇里直接提取，或者用蘑菇菌丝发酵。然而从发酵密度来看，1升的发酵液产率大概仅能产生几毫克麦角硫因，产率很低，纯化成本较高，这也是麦角硫因价格比较昂贵的原因。

除提取外，还有一种是化学合成方式。由于麦角硫因是组氨酸的衍生物，天然组氨酸都是L型的，理论上来说，我们所谓的自然界中具有生理活性的物质都是L型结构。

麦角硫因的化学合成法，是用组氨酸甲酯，先上两个甲基，然后上硫酮，最后再上一个甲基，这个过程中容易出现消旋反应。组氨酸是一个特别容易消旋的氨基酸，这也使得很难拿到一个单一构型的物质。

另外，现在用的比较多的获取途径是发酵。发酵过程中，一般使用的是大肠杆菌、酵母、谷氨酸棒杆菌等一系列菌。无论是在细菌，还是在真菌里面的合成路径，均通过基因工程或代谢工程等合成生物学手段，移植于细胞体内，用很简单的原料，去合成麦角硫因。从产率上来看，目前行业内能做到克级的产率，但是相应的提纯成本也比较高。

目前行业正在探索新一代的合成路径，即用酶催化。此前，麦角硫因是在体内进行合成，而酶催化则是把这条合成路径拿到了体外。

实际上，体外的酶催化是一个多酶催化的路径，最短的合成路径也需要2-3种酶的参与，同时涉及到了辅助因子。这也导致对反应条件的优化、对于酶改造的要求比较高。从目前来看，技术挑战比较大，但通过酶催化合成麦角硫因，产率会很高，能够做到几十克，甚至上百克每升的产率，显著提升物质的供给。

此外，麦角硫因还有一个特点，它有一个转运载体。一般说来，一些物质要进行跨膜运输，在没有任何转移载体的情况下，跨膜相对比较困难，特别是一些大分子。而有了转运载体，就可以把这个物质转移进去。麦角硫因的转运载体最初叫OCTN1，其实，OCTN1编码基因早已被熟知，OCTN1是该基因表达出来的蛋白。

为什么被称作OCTN1？这是因为研究这个基因表达的蛋白研究者，发现它可以转运四乙胺类物质，而四乙胺是一个有机阳离子，所以就把这个基因编码的蛋白称为新型有机阳离子转运体OCTN1。

在后来的研究中，我们发现OCTN1不仅能转运四乙胺，还能转运类似于组氨酸衍生物的结构，例如麦角硫因。你会发现，对于这类拥有三甲胺结构的物质，麦角硫因的转运效率远远超过其他物质。如果将这些结构类似物筛选一遍，你会发现，OCTN1对麦角硫因的转运效率是最高的，所以这是一个特异性的转运载体。

此外，这个蛋白用OCTN1命名其实已经不准确了，更规范的命名是麦角硫因转运体ETT。德国的科学家已经对它进行了非常多的研究，这个转运载体其实在细胞体、在人体内各种不同组织分布还是非常广泛的。

最后，麦角硫因作为一种原料，究竟有何作用？

麦角硫因不仅能被应用于化妆品领域，在膳食营养补充剂、食品添加剂等领域也具有非常好的功效。

麦角硫因最重要的一个功效是抗氧化，虽然它只能捕获一部分自由基，但捕获效率很高，而且自身又很稳定，不容易被氧化。另外，在分子尺度上，特别是在成纤维细胞等分子尺度上，它能够抑制一些相关的信号通路。比如说，“AP-1和Nrf2。”AP-1能够促进一些信号通路，而Nrf2，则和激活抗氧化通路相关。

在分子尺度上，已经有很多关于麦角硫因在皮肤学上的研究，所有和ROS相关的信号通路，麦角硫因都有相应的研究去证明它可以抑制，或者是促进相关信号通路的表达。

关于麦角硫因的抗氧化作用，它能够抑制线粒体内超氧化物的数量，增加线粒体的数量，并提升线粒体的膜电位。本质上而言，均是为了防止线粒体在过量活性氧的作用下受到损伤，起到保护线粒体的作用。

另外，对于大家比较关心的sirt基因，一个去乙酰化酶的长寿蛋白，我们发现在细胞上，麦角硫因对sirt基因也有很明显的提升作用。

作为食品添加剂，在欧盟，麦角硫因已经获批为一款新食品原料。在蘑菇里，麦角硫因的含量特别多，所以，吃蘑菇多的地方和人群人均寿命会增长，同时相关的神经退行性疾病也会下降。

值得一提的是，随着年龄增加，麦角硫因在人体的含量会随之下降。另外，很重要的一点，就是在一些神经退行性或认知下降时，麦角硫因在体内的含量是普遍下降的。所以，现在麦角硫因被认为和衰老、认知相关联，它是一个生物信号分子。

另外，在心血管领域，经过大量的样本分析，麦角硫因被证明可以降低心血管疾病的风险，这即是其在口服领域的应用。

研究者通过对药物进行分析，发现我们吃进去含麦角硫因的药品，可以增加血液里面麦角硫因的含量，但含量不会一直增加。这主要是因为，麦角硫因会以某种形式储存在我们身体的一些器官，比如，肝脏或骨髓里。

当我们体内遇到氧化性危机时，我们会启动某种机制表达它的转运体转运蛋白，让麦角硫因向这些容易受氧化性损伤的器官富集，去抑制ROS对它的影响，所以我们把它叫做适应性的抗氧化行为。

最后，麦角硫因作为食品添加剂，可以防止食物变质。这通过苹果实验即可来证明，我们把苹果一边抹上麦角硫因，一边不抹，你会发现麦角硫因抗氧化的效果非常明显，在食品保鲜剂上具备应用潜力。

以上是我们对麦角硫因作为分子、物质、原料的分享，我们对它的研究还不是很充分，期待未来能与产业上下游共同探讨其未解之谜。