麦角硫因性质、用途与生产工艺
麦角硫因（Ergothioneine，简称ET或EGT）是一种稀有的天然氨基酸衍生物，1909年，Charles Tanret在研究破坏黑麦谷物的麦角真菌时，分离出了一种独特的结晶体含硫化合物，随后便将这种水溶性硫醇以麦角真菌命名为麦角硫因。EGT广泛存在于微生物细胞、动植物体内，在蘑菇、黑豆、红豆、燕麦等食物中含量较高。EGT是人体中的同源成分，以高浓度积累在人体内多种细胞与组织之中，其中红细胞、骨髓、肝脏、肾脏、精液以及眼睛的晶状体和角膜中EGT含量较丰富。EGT可在分枝杆菌等微生物中合成，但人体无法自主合成EGT，需要通过饮食摄取并在体内积累。
从化学特性上来看，麦角硫因是一种硫氨基酸的变异物，它含有一个稳定的硫元素，这是它独特的抗氧化性能的原因。硫元素能够捕捉和中和自由基，从而减轻细胞的氧化应激损伤。此外，麦角硫因还具有亲脂性，能够渗透细胞膜并在细胞内发挥作用，这也有助于它的抗氧化作用。
麦角硫因在自然界中很少见，除了麦角菌外，其他一些真菌、细菌和植物中也有微量存在。然而，它在人体内的来源主要是通过饮食摄入，例如金顶侧耳菇、灵芝、冬虫夏草等食材。
麦角硫因EGT化学名称为2-巯基组氨酸三甲基内盐，是一种手性小分子组氨酸衍生物，L-EGT为其天然存在形式。EGT纯品为白色无味晶体，相对分子质量229.3，易溶于水，在25℃水中的溶解度为0.9mol/L。EGT可结晶为二水合物或内盐，二水合物形式的EGT比无水内盐具有更强的吸湿性。EGT在水溶液中存在硫酮式和硫醇式2种异构体，如图1所示。在生理条件下，EGT主要以硫酮形式存在。EGT在生理和中等碱性(pH值为8～9)条件下都具有良好的稳定性，同时具有较高的热稳定性，其分解温度可达262～265℃。EGT的标准氧化还原电位约为-0.06V，而其他天然硫醇抗氧化物质(如谷胱甘肽、半胱氨酸)的标准氧化还原电位一般为-0.32～-0.2V，表明EGT除具有良好的pH稳定性和热稳定性外，还表现出良好的抗氧化性。
作为一种亲水性两性离子化合物，EGT自身难以透过质膜，其在生物体内的运转依赖EGT转运体 (ergothioneine transporter，ETT，或称OCTN1，由基因SLC22A4编码)。ETT对EGT具有较高的亲和力，通过存在于细胞膜和线粒体膜上的ETT，EGT被转运至细胞中。作为一种高效的转运体，ETT对EGT具有高度特异性。研究显示，从斑马鱼中鉴定并敲除ETT后，EGT含量比野生型大幅降低。只有表达ETT水平较高的细胞才能积累高水平EGT。在人体内，EGT的吸收、分配和保留完全取决于ETT的功能。缺乏ETT的细胞更容易受到氧化应激的影响，进而导致线粒体DNA损伤、蛋白质氧化和脂质过氧化增加。
麦角硫因通过细胞膜和线粒体膜上的转运蛋白OCTN1运输到生命活动重要的“能量工厂”线粒体内，发挥抗氧化功能，抑制DNA损伤，有效防护紫外损伤，保护细胞，防止光老化。同时其具有清除自由基、减少脂质过氧化、促进身体自身抗氧化酶的能力。在抗氧化方面，麦角硫因是能力强者，可以PK掉同类型选手，如实力不可小觑的辅酶Q10和艾地苯。
麦角硫因分布于哺乳动物的某些组织、器官中，主要存在于红血球(约1～2 mmol.L)和某些动物的精液中，虽然还没有实验研究表明有动物能合成该物质，但是动物细胞内肯定存在吸收和保留麦角硫因的途径。对食肉动物而言，动物组织中的麦角硫因可以供应饮食需要，经研究发现其页存在于谷类植物中。
麦角硫因是一种强大的次氯酸清除剂（HOCl），虽然很多化合物都能与次氯酸反应，但是很少能够像麦角硫因反应如此地迅速。
a 1-抗蛋白酶抑制剂（API）,如弹性蛋白酶，对于次氯酸特别敏感，而生理浓度的麦角硫因能非常有效的保护API，对抗由次氯酸所引发的失活作用，由于中性粒细胞是体内次氯酸的主要来源，它的作用之一是保护红细胞不收到来自正常功能或病态炎症部位的中性粒细胞的危害。
麦角硫因在器官移植、细胞保存、医药、食品饮料、功能食品、动物饲料、化妆品及生物技术等领域具有广泛的用途和市场前景。它也是一种对细胞具有高度保护性、无毒的天然抗氧化剂，在水中不易被氧化，这就使他们在某些组织中的浓度可以达到mmol，并激发细胞的天然抗氧化防御系统。在众多的抗氧化剂中，麦角硫因尤其显得独特，是因为它可以螯合重金属离子，可以使机体内的红细胞免于自由基的损伤。
Ergothioneine 是组氨酸甜菜碱的咪唑-2-硫酮衍生物，是由某些细菌和真菌合成的。Ergothioneine 通常被认为是抗氧化剂。
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Human Endogenous Metabolite
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1.对麦角硫因或其来源性食物(如菌类)过敏，会引起皮疹、瘙痒、呼吸不良、低血压等过敏症状；2.过量摄入麦角硫可刺激胃肠粘膜，引起胃痛、恶心、呕吐、腹泻等不适症状；3.麦角硫会严重影响人体对维生素B12的吸收。长期广泛使用会增加维生素B12缺乏的风险，导致贫血和神经系统出现问题。
通过生物合成法获得麦角硫因EGT具有原料易获得、成本相对较低等优势，已成为近年来EGT的主要制备方式。在自然界中，EGT存在好氧生物合成和厌氧生物合成2种途径。
许多研究已阐明EGT的生物合成过程，基本上EGT好氧生物合成途径可以分为细菌途径和真菌途径。Seebeck等[57]在耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)中阐明并在体外重构了EGT的好氧生物合成途径，确定了合成途径涉及的5个基因EgtA、EgtB、EgtC、EgtD和EgtE，分别编码谷氨酰半胱氨酸合成酶(EgtA)、Fe2+依赖的氧化酶(EgtB)、谷氨酰转移酶(EgtC)、S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine，SAM)依赖的组氨酸甲基转移酶(EgtD)和 磷酸吡哆醛依赖的C-S裂解酶(EgtE)。其中，EgtA催化谷氨酸和半胱氨酸缩合生成γ-谷氨酰半胱氨酸；EgtB在氧气和硫酸亚铁存在下催化氧化偶联，将γ-谷氨酰半胱氨酸上的硫醇基添加到组氨酸甜菜碱(由EgtD催化组氨酸和SAM合成)的侧链上；再经EgtC的催化进一步形成组氨酸甜菜碱半胱氨酸亚砜；最后经EgtE催化脱去丙酮酸和氨生成EGT。
EGT在真菌的生物合成途径中，主要涉及2个合成酶基因Egt1和Egt2。Bello等鉴定了粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)中一种特异性合成酶NcEgt1，NcEgt1包含类似于耻垢分枝杆菌 EgtB和EgtD中的结构域。Egt1参与了2步催化反应，首先催化组氨酸转化为组氨酸甜菜碱，然后催化组氨酸甜菜碱与半胱氨酸结合形成组氨酸甜菜碱半胱氨酸亚砜。Egt2与EgtE类似，催化组氨酸甜菜碱半胱氨酸亚砜形成EGT。如图3所示，由于只有2种酶参与，EGT在真菌中的生物合成途径比在细菌中的生物合成途径要简单得多。
麦角硫因被认为是安全的补充剂，几项研究支持其低毒性和高耐受性。麦角硫因已于2016年在欧洲、2018年在美国获批为安全食品成分，可用于膳食补充剂、功能性食品及饮料。
麦角硫因
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