《Food Chemistry: X》：Ergothioneine as a nutraceutical antioxidant: sustainable production, food applications and delivery systems
编辑推荐：
麦角硫因（ergothioneine, EGT）作为一种独特的含硫组氨酸衍生物，展现出卓越的抗氧化与金属螯合特性。近年来，食品强化与精准营养的趋势日益显著，消费者对天然抗氧化剂及营养功能成分的需求不断上升。EGT因其在延缓衰老、抗炎、神经保护、心脏保护及抗癌等
麦角硫因（ergothioneine, EGT）作为一种独特的含硫组氨酸衍生物，展现出卓越的抗氧化与金属螯合特性。近年来，食品强化与精准营养的趋势日益显著，消费者对天然抗氧化剂及营养功能成分的需求不断上升。EGT因其在延缓衰老、抗炎、神经保护、心脏保护及抗癌等方面的潜在健康益处而备受关注。然而，EGT无法由人体、动物或植物自身合成，只能通过膳食获取，其中食用菌是最丰富的天然来源。为实现可持续生产，研究人员探索了微生物发酵途径，以避免传统提取和化学合成的局限性。此外，EGT在食品保鲜中的应用也得到广泛研究，尤其在抑制脂质氧化、蛋白质氧化及色素降解方面表现出色。为进一步提升其稳定性与生物利用度，纳米包封技术被引入作为创新递送策略。本综述系统梳理了EGT的化学结构与其抗氧化活性之间的构效关系，整合了其在促进健康和食品功能性能方面的现有证据，并探讨了基于纳米技术的递送系统在改善制剂稳定性、生物可利用度及技术适用性方面的潜力，同时指出了将EGT可持续地融入功能性食品所面临的关键挑战与未来研究方向。
一、研究背景与科学问题
随着消费者对清洁标签（clean-label）和天然健康食品需求的增加，食品强化与精准营养成为新兴趋势。天然抗氧化剂和营养功能成分（nutraceuticals）在改善营养状况、降低慢性病风险方面具有重要作用。然而，许多功能性成分在环境、加工和生理条件下的溶解性与稳定性较差，影响其生物利用度和产品货架期质量。纳米包封技术被视为解决这些问题的潜在方案。
在此背景下，麦角硫因（ergothioneine, EGT）作为一种独特的含硫组氨酸衍生物脱颖而出。EGT最早于1909年从麦角真菌中分离，被称为“长寿相关”的生物活性分子。它不能由人类、动物或植物合成，只能通过膳食获取，食用菌是其最丰富的天然来源。尽管EGT在抗氧化、抗炎、神经保护、心脏保护、抗癌及抗衰老等方面显示出广泛的健康益处，但其可持续生产、在食品体系中的实际应用效果以及如何克服其稳定性与生物利用度瓶颈，仍是亟待解决的科学问题。
二、研究目的与意义
本综述旨在系统审视EGT独特化学结构与其卓越抗氧化活性之间的关系，整合其在促进健康和食品功能性能方面的现有证据，并探讨新兴纳米技术递送策略在提升其制剂稳定性、生物利用度与技术适用性方面的创新解决方案。同时，识别关键挑战与未来研究方向，为其可持续地融入功能性食品提供理论依据和实践指导。
三、关键技术方法
研究人员采用叙述性综述方法，从Scopus、PubMed、Google Scholar和ScienceDirect四个数据库收集2008年至2026年9月间发表的相关研究。纳入标准为展示EGT或富含EGT的蘑菇提取物在食品和制药工业中应用的英文原创研究。参考文献的选择基于其时效性、质量和同行评审状态。
四、研究结果
1. EGT的化学、生物学与健康相关性
EGT表现出独特的氧化还原行为，在生理条件下主要以硫酮形式存在，优先与高活性氧化剂如羟基自由基、次氯酸、单线态氧和过氧亚硝酸盐反应，而对过氧化氢反应缓慢，与超氧化物或分子氧几乎无相互作用。这种化学约束性的靶向反应性使其成为一种稳定的细胞保护分子。此外，EGT可通过配位过渡金属离子（尤其是铜和铁）参与氧化还原调节，减少金属驱动的氧化反应。EGT还能通过有机阳离子转运蛋白新型1型（OCTN1）在代谢活跃的组织中积累，减轻线粒体氧化损伤，并调节Nrf2介导的基因表达等氧化还原敏感信号通路。临床前研究表明EGT对心血管疾病、神经退行性疾病、代谢紊乱、肾损伤和炎症具有保护作用。
2. 可持续生产
EGT的生产途径包括天然提取、化学合成和微生物发酵。天然提取从食用菌中获得，工艺简单但产量受原料供应限制；化学合成可实现规模化高纯度生产，但涉及危险试剂和环境问题；微生物发酵被认为是最具可持续性和成本效益的方法。研究人员详细介绍了细菌有氧途径、真菌精简途径和厌氧途径三种生物合成路径，并指出工程化改造的核心在于使宿主成为平衡的细胞工厂，优化内容包括底盘选择、途径重建、前体供给和产物分泌。
3. EGT在食品中的应用
EGT在食品保鲜中发挥重要作用，主要通过抑制氧化反应和相关色素变化来维持食品品质。在肉制品中，富含EGT的金针菇提取物被用于虾蟹类产品的抗黑变和护色，通过抑制酚氧化酶活性和调节prophenoloxidase激活级联发挥作用。在牛肉和金枪鱼中，EGT可保护肌红蛋白和脂质免受氧化，延长色泽稳定期。在加工肉制品如乳化香肠中，EGT提取物表现出与丁基羟基茴香醚相当的抗氧化活性，并改善了感官属性。在果蔬保鲜方面，EGT处理可抑制马铃薯切片、双孢蘑菇、芝麻菜嫩叶、西兰花和荔枝的酶促褐变，降低丙二醛含量，提高总酚和花青素含量，并通过调节能量代谢和抗氧化酶活性延缓衰老。
五、总结与结论
EGT作为一种独特的营养抗氧化剂，凭借其化学结构赋予的选择性氧化还原反应性和金属螯合能力，在食品保鲜和人类健康领域展现出广阔的应用前景。微生物发酵是实现EGT可持续生产的优选途径，但仍需进一步优化代谢工程和发酵工艺以降低成本和提高产率。纳米递送系统（如包衣、薄膜、乳液和纳米载体）为解决EGT的稳定性和生物利用度问题提供了创新思路。未来的研究重点应放在标准化分析方法、大规模临床试验验证以及建立高效经济的工业化生产工艺上，以推动EGT从实验室走向功能性食品的实际应用。
