综述：麦角硫因：从生物合成策略到健康促进应用的整合视角

《Food Bioscience》：Ergothioneine: An integrated perspective from biosynthetic strategies to health-promoting applications

　　

摘要

麦角硫因（EGT）是一种天然存在的含硫抗氧化剂，具有卓越的化学稳定性和细胞保护作用。由于其在氧化应激相关疾病、神经保护、心血管健康和皮肤保护方面具有潜在益处，EGT在食品、营养保健品、制药和化妆品工业中引起了越来越多的关注。本文系统总结了EGT的来源、生产策略、生物合成途径、生物学功能和安全评估的最新研究进展。文中对现有的生产方法，包括天然提取、化学合成、化学酶法合成和微生物生物制造进行了比较讨论，特别强调了以可持续方式生产EGT的合成生物学驱动的微生物细胞工厂的快速发展。此外，本文着重阐述了EGT的抗氧化、抗炎、神经保护和皮肤保护活性，以及其潜在的机制，包括有机阳离子转运蛋白新型1型（OCTN1，由SLC22A4基因编码）介导的转运和氧化还原调节通路，如核因子红系2相关因子2/抗氧化反应元件（Nrf2/ARE）信号通路。此外，目前的毒理学和临床证据表明，EGT具有优异的安全性，这得益于其结构稳定性、转运蛋白调控的摄取方式和代谢惰性。总之，本文提供了一个综合视角，以指导EGT的工业应用和未来发展。

引言

麦角硫因（EGT）是一种天然存在的含硫氨基酸衍生物，具有独特的硫醇和亚砜结构以及卓越的化学稳定性（Paul & Snyder, 2010）。由于其强大的抗氧化能力，EGT能够有效清除活性氧物种（ROS），螯合过渡金属离子，并保护生物分子免受氧化损伤（Kalaras et al., 2017）。近年来，越来越多的证据表明，EGT具有多种生物学活性，包括抗炎、细胞保护和神经保护效果，使其成为食品、制药和化妆品领域有前景的功能性成分（Liu et al., 2023; Takhor & Phan, 2025）。

目前，EGT可以通过多种途径获得，包括天然提取、化学合成、化学酶法合成和生物合成（Qiu et al., 2021）。天然提取主要来自蘑菇等食用真菌，被认为安全且天然；然而，它存在产量低、生产成本高以及高度依赖原料供应等局限性（Zhang et al., 2025）。化学合成虽然能够进行工业规模生产，但通常需要多步反应，在相对苛刻的条件下进行，从而引发关于环境负担和残留试剂的潜在担忧（Han et al., 2021）。为解决这些局限性，人们开发了化学酶法合成，通过引入酶催化步骤来提高反应选择性；然而，该工艺仍然复杂且在经济上竞争力不足（Lu et al., 2026）。

相比之下，基于微生物细胞工厂的生物合成已成为EGT生产中一种有前景且可持续的策略。通过采用代谢工程和合成生物学方法，可以在合适的宿主生物体中有效地重建和优化关键生物合成途径（例如细菌中的egtABCDE基因簇），从而实现稳定和可扩展的生产（Guo et al., 2022; Pfeiffer et al., 2011）。与传统方法相比，生物合成具有多种优势，包括温和的反应条件、利用可再生底物、减少环境影响和提高产品安全性，这对于食品和健康相关领域的应用尤为重要（Kang et al., 2025）。因此，生物合成越来越被认为是EGT大规模生产的最优方案。

鉴于其强大的抗氧化特性和多样的生物学功能，EGT作为具有潜在健康益处的膳食补充剂受到了广泛关注。然而，尽管其生产技术和功能研究发展迅速，但目前的研究仍然碎片化，缺乏对生产策略、膳食摄入、功能特性和安全评估的系统整合。

因此，本综述旨在总结EGT生物合成、其膳食摄入和代谢特性、功能特性以及安全性评估的最新研究进展，以便为其在功能性食品及相关领域的应用提供科学依据。

章节片段

食品来源和天然分布

EGT是一种天然存在的氨基酸衍生物，人体和植物均无法合成；因此，它必须完全通过膳食摄入来获取（Cheah et al., 2017）。在自然界中，EGT的生物合成严格限制于某些微生物，主要是真菌和放线菌（Wijesekara & Xu, 2024; Beelman et al., 2022）。近年来，蓝细菌也被发现能够以高浓度产生EGT。值得注意的是，螺旋藻已成为一种新型、安全的，

抗氧化活性和金属螯合作用

EGT被认为是天然存在的含硫抗氧化剂，具有强大的氧化还原调节能力。其主要生物学功能之一是清除ROS和活性氮物种（RNS），从而有助于维持细胞内的氧化还原平衡（Cheah & Halliwell, 2021; Lam-Sidun, Peters, & Borradaile, 2021）。体外研究表明，EGT可以中和高活性氧化剂，包括羟自由基、单线态氧和过氧亚硝酸盐，

膳食摄入水平和暴露量

人体获取EGT高度依赖有限的天然膳食来源，主要集中在某些食用蘑菇和发酵食品中（Tian et al., 2023）。

由于这些食品在传统饮食中所占比例较小，一般人群的总膳食背景暴露量本质上较低；例如，近期评估估计中国一般人群的平均基线暴露量仅为0.043 mg/kg bw/d（Ma et al., 2026

结论

EGT是一种独特的天然含硫抗氧化剂，在生理条件下主要以稳定的亚砜形式存在，这赋予了其卓越的化学稳定性和细胞保护特性。目前，EGT可以通过四种主要方法生产，包括天然提取、化学合成、化学酶法合成和微生物生物制造。在这些策略中，由合成生物学和代谢工程驱动的微生物生物合成，

CRediT作者贡献声明

刘梦桐：撰写——初稿、调查、数据整理、概念设计。罗云波：撰写——审阅与编辑、监督、资源提供、经费获取。

利益冲突声明

作者声明，不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

刘梦桐 | 罗云波

中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京食品安全与质量重点实验室，中国北京，100083