中文名：橙花醇，順-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醇。

英文名：cis-3,7-Dimethyl-2,6-octadienol ，Nerol，Vernol，Lorena。

化學(xué)名：(Z)-3,7-dimethylocta-2,6-dien-1-ol

Bp: 225~226

UV: λ 195nm

純度：92%

其中Nerol，Vernol，Lorena為一些香料公司的商品名稱。香料工業(yè)中通過合成法獲得的橙花醇都會(huì)伴隨有香葉醇的存在，可以通過高效的塔板精餾獲得較純的橙花醇。

橙花醇的分子結(jié)構(gòu)式

概況

橙花醇（英文：Nerol）又稱β-檸檬醇，是系香葉醇的同分異構(gòu)體(反式，香葉醇為順式)，是一種單萜醇。無色漬狀液體，有玫瑰和橙花的香氣。無旋光性。幾乎不溶于水，與乙醇、乙醚、氯仿混溶。容易失水生成苧烯。

天然橙花醇及其酯類存在于橙葉油、玫瑰油、薰衣草油、斯里蘭卡香茅油、苦橙花油和香檸檬、檸檬、白檸檬、柚子、甜橙等中。

理化指標(biāo)

外觀：無色液體。

香氣：有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣，香氣較平和，微帶檸檬樣的果香，橙花醇是香葉醇的異構(gòu)體，其香氣比香葉醇柔和優(yōu)美，相對(duì)偏清，并帶有新鮮的清香和柑橘香調(diào)。

比重（25/25℃）：0.873～0.891 。

熔點(diǎn)（℃）：低于～1.5 。

沸點(diǎn)（℃）：225～227 。

折光率（20/20℃）：1.462--1.478 。

化學(xué)性質(zhì)

橙花醇含有雙鍵和醇羥基，能發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)；

在濃硫酸催化下加熱脫水，發(fā)生消去反應(yīng)，能生成2種四烯烴；

1mo1橙花醇在氧氣中充分燃燒，需消耗470.4ML氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；

1mo1橙花醇在室溫下與溴四氯化碳溶液反應(yīng)，最多消耗3mol溴，480g溴。

用途

橙花醇是一種貴重的香料。用于配制玫瑰型和橙花型等花香香精。類別：存在于橙花油、玫瑰油等中。橙花醇是一種具有玫瑰花香的香精原料，在飲食、食品、日化高檔香精的調(diào)配中被廣泛使用。同時(shí)也是合成另一些重要香料的中間品，且是合成這些重要香料的關(guān)鍵原料。目前全球年需求量在5000噸左右，其中我國的需求量也不低于500噸，而全世界的生產(chǎn)能力只有3000噸左右。

GB2760-1996規(guī)定為允許使用的食用香料。主要用以配制覆盆子、樹莓、草莓和柑橘類等水果型香精，是配制橙花、玫瑰、玉蘭香精的主要香料。是茉莉、白花、紫丁香、鈴蘭、水仙、香石竹、含羞花、紫羅蘭花、香羅蘭、草蘭、晚香玉以及柑橘古龍型中常用的香料。也常用于風(fēng)信子、梔子桂花、金合歡等香精配方中。

毒性

GRAS(FEMA)：LD504500mg/kg(大鼠，經(jīng)口)。

使用限量

FEMA(mg/kg)：軟飲料1.4；冷飲3.9；糖果16；焙烤食品19；布丁類1.0～1.3；膠姆糖0.80。適度為限(FDA§172．515，2000)。

橙花醇的制備及合成

1、碳基負(fù)載的檸檬醛選擇性加氫催化劑研究

這個(gè)過程如圖1所示，涉及到β-蒎烯的熱解，將其在550-600℃下通過一個(gè)管子，接觸時(shí)間很短，就可以得到90%的月桂烯。然后，在第二步（月桂烯氫氯化）中，在少量氯化亞銅催化劑和有機(jī)季銨鹽的存在下，將氯化氫加入到月桂烯中，在烯丙基雙鍵處進(jìn)行優(yōu)先加成，從而形成較高比例的香葉基或橙花基氯化物、芳樟基氯化物和少量的月桂烯基氯化物。去除催化劑后，通過加入帶有相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）的乙酸鈉或甲酸鈉，或在氮?dú)獾拇嬖谙拢瑢⒙然锏拇只旌衔镛D(zhuǎn)化為乙酸鹽（或甲酸鹽）的混合物，主要得到乙酸香葉酯（50%-55%）、乙酸橙花酯（40%-50%）和少量乙酸芳樟酯。醋酸鹽或甲酸鹽的皂化可以得到相應(yīng)的醇和醋酸鹽或甲酸鈉，后者被回收利用。對(duì)粗制的醇混合物進(jìn)行分餾可以得到香葉醇和橙花醇產(chǎn)品，通常是混合物。進(jìn)一步分餾可得到約98%的香葉醇。工業(yè)制造過程的缺點(diǎn)是需要許多階段，包括熱解，它的困難是需要大量的試劑，并相應(yīng)的在每個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生損失。因此，檸檬醛的選擇性加氫是一種較為可行的單步合成方法。此外，最近石油化學(xué)方法已經(jīng)大量生產(chǎn)了檸檬醛，因此，檸檬醛的部分氫化已經(jīng)成為一種非常經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)香葉醇和橙花醇的方法。因此，檸檬醛的氫化反應(yīng)引起了世界各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注。檸檬醛(3,7-二甲基-2,6-八烯醛)是植物和柑橘類水果中發(fā)現(xiàn)的一種單萜。它是無環(huán)醛類香葉醛(檸檬醛E)和橙花醛(檸檬醛Z)的異構(gòu)體混合物。

圖1 橙葉醇、香葉醇的工業(yè)化生產(chǎn)工藝。由國際香精香料(IFF)、Pinova和Dérivés Tecnal Résiniques et Terpéniques (DRT)提供。[1]

檸檬醛選擇性氫化成橙花醇和香葉醇并不容易，因?yàn)闄幟嗜┦铅粒虏伙柡腿哂腥齻€(gè)可以氫化的雙鍵:除了共軛鍵C=O和C=C外，還有一個(gè)孤立的C=C鍵。一個(gè)完整的反應(yīng)方案如圖2所示。熱力學(xué)傾向于C=C鍵的氫化反應(yīng)，而由于動(dòng)力學(xué)原因，C=C鍵比C=O基團(tuán)更活潑。因此，在大多數(shù)基于VIII族元素的單金屬催化劑存在的情況下，可以得到飽和醛或醇。因此，挑戰(zhàn)在于有選擇性地增強(qiáng)C=O鍵的氫化反應(yīng)生成香茅醇和香葉醇，同時(shí)減少相應(yīng)共軛C=C鍵的氫化反應(yīng)，從而減少香茅醛的形成，而更困難的是，避免連續(xù)加氫生成單一不飽和或飽和醇(分別為香茅醇和3,7二甲基辛醇)，以及避免產(chǎn)生異丙酚及其飽和醇薄荷醇的環(huán)化路線。最后，使用某些反應(yīng)介質(zhì)也會(huì)發(fā)生其他不希望發(fā)生的反應(yīng)，如醇類，它可以產(chǎn)生香茅醛縮醛。因此，只有對(duì)催化劑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)香葉醇和橙花醇的高選擇性加氫反應(yīng)。目前，針對(duì)這一目標(biāo)更廣泛的提議轉(zhuǎn)向激活C=O基團(tuán)的吸附模式和/或阻止C=C基團(tuán)的吸附模式。這樣，圖3顯示了檸檬醛分子的不同吸附模式。[1]

圖2 檸檬醛加氫反應(yīng)方案 [1]

圖3 α、β不飽和醛分子的吸附模式[1]

2、代謝工程大腸桿菌從葡萄糖中合成橙花醇的研究 [2]

本研究首次在代謝工程的大腸桿菌中從葡萄糖中生物合成了橙花醇。首先表達(dá)截短的橙花基二磷酸合酶基因tNDPS1，催化異戊烯基二磷酸(IPP)和二甲基烯丙基二磷酸(DMAPP)生成橙花基二磷酸(NPP)，然后共表達(dá)橙花基二磷酸合酶基因GmNES，由NPP合成最終產(chǎn)物橙花基二磷酸。工程菌LZ001累積橙花醇濃度為0.053?±?0.015?mg/L。其次，通過共同表達(dá)IDI1、MVD1、ERG8、ERG12、tHMG1和ERG13來增加IPP和DMAPP的供應(yīng)。通過過表達(dá)外源ERG10基因，重組菌株LZ005搖瓶培養(yǎng)產(chǎn)生的橙花醇濃度為1.564?±?0.102?mg/L，比LZ001提高了29.51倍。本研究為橙花醇的生物合成提供了新的方法，為萜類化合物的生產(chǎn)提供了新的代謝工程策略。[2]

圖4 代謝工程大腸桿菌從葡萄糖中合成橙花醇的路線圖 [2]

3、耐多脅迫的季也蒙畢赤酵母(Meyerozyma guilliermondii GXDK6)合成橙花醇

如圖5所示，糖酵解或檸檬酸循環(huán)的上游來源1-脫氧-d-木酮糖- 5-磷酸、香葉基二磷酸或芳樟醇橙花醇，首先轉(zhuǎn)化為最終的香葉酸或8-氧香葉醛。在這一過程中，參與橙花醇合成的蛋白質(zhì)有香葉基二磷酸酶、單三苯二磷酸酶和香葉醇異構(gòu)酶。參與橙花醇代謝轉(zhuǎn)化的蛋白有香葉醇8-羥化酶、醇脫氫酶和香葉醇脫氫酶。Zong等報(bào)道，代謝工程大腸桿菌從積累量為0.053±0.015 mg/L的葡萄糖中生物合成了橙花醇，并揭示了其生物合成機(jī)理。將剪短的橙花基二磷酸合酶基因tNDPS1經(jīng)IPP和DMAPP催化形成橙花基二磷酸(NPP)，再將橙花基二磷酸合酶基因GmNES共表達(dá)，以NPP為原料合成橙花基二磷酸。以葡萄糖為底物發(fā)酵GXDK6時(shí)，橙花醇的積累量為~2.740 mg/L (p<0.05)，高于大腸桿菌發(fā)酵時(shí)的積累量，而在本地季也蒙畢赤酵母中，橙花醇的生物合成機(jī)理尚未見報(bào)道。進(jìn)一步研究了這6個(gè)蛋白的結(jié)構(gòu)和功能(圖5)，結(jié)果表明香葉酰基二磷酸酶是一個(gè)約65 kDa的二聚體蛋白，其配體為Mn2+(圖5b)，說明香葉酰基二磷酸酶可以與Mn2+結(jié)合并相互作用。并促進(jìn)了催化反應(yīng)產(chǎn)生更多的橙花醇。單萜烯基二磷酸酶也是一種二聚體蛋白，分子量約為68 kDa，但尚未找到相應(yīng)的配體(圖5c)，說明它應(yīng)該是一種具有輔助催化作用的非變構(gòu)酶。香葉醇異構(gòu)酶是一種約44 kDa的五聚體蛋白(圖5d)，其對(duì)應(yīng)的配體為香葉醇(非金屬離子配體未顯示)，說明香葉醇的存在有利于催化反應(yīng)。綜上所述，這些蛋白質(zhì)是不可缺少的，直接參與了橙花醇的調(diào)控和生物合成。香葉醇8-羥化酶、醇脫氫酶和香葉醇脫氫酶催化橙花醇的后續(xù)代謝或轉(zhuǎn)化。其中，香葉醇8-羥化酶是一個(gè)分子量約為55 kDa的單體蛋白，其配體尚未發(fā)現(xiàn)(圖5e)。醇脫氫酶也是一種分子量為~39 kDa的單體蛋白，其配體為Zn2+(圖5f)，說明醇脫氫酶可以與Zn2+結(jié)合并相互作用，有助于橙花醇的形成。香葉醇脫氫酶是一種約41 kDa的二聚體蛋白，尚未找到相應(yīng)的配體(圖5g)，說明它可能是一種具有輔助催化作用的非變構(gòu)酶。這些證據(jù)表明，橙花醇的產(chǎn)生主要是由于GXDK6中存在相應(yīng)的酶系統(tǒng)和代謝途徑。此外，橙花醇被歸類為GXDK6中芳香代謝物的典型例子，GXDK6能夠長期保持香氣產(chǎn)生，應(yīng)該是各種芳香代謝物的貢獻(xiàn)。因此，橙花醇的生物合成機(jī)制將有助于更好地理解GXDK6的產(chǎn)香機(jī)制。[3]

圖5 橙花醇在GXDK6中的代謝途徑及其相關(guān)調(diào)控蛋白。a.橙花醇的代謝途徑;b.香葉基二磷酸酶;c.單萜烯基二磷酸酶;d.香葉醇異構(gòu)酶;e.香葉醇8-羥化酶;.f.乙醇脫氫酶;g.香葉醇脫氫酶 [3]

橙花醇的藥理及生物學(xué)活性

1、橙花醇可減弱奧巴因誘導(dǎo)的心律失常

橙花醇（C10H18O）是一種單萜類化合物，存在于許多精油中，如檸檬香脂和啤酒花。在這項(xiàng)研究中，我們探討了橙花醇的收縮性和電生理特性，并證明了它在豚鼠心臟治療中的抗心律失常作用。橙花醇對(duì)心房和心室組織收縮力、心電圖（ECG）、電壓依賴性L型Ca2+電流（ICa,L）和奧巴因觸發(fā)的心律失常的影響進(jìn)行了評(píng)估。總的來說，我們的結(jié)果顯示，通過增加橙花醇的濃度（從0.001到30mM），左心房的收縮力明顯下降。這種影響在沖洗后（2分鐘）完全并迅速可逆。腎上腺素（3mM濃度）減少了通過在細(xì)胞外介質(zhì)中加入CaCl2而誘發(fā)的左心房正性肌力反應(yīng)。有趣的是，當(dāng)使用較低濃度的橙花醇（30 /span>M）時(shí)，不可能清楚地觀察到任何明顯的心電圖信號(hào)改變，但觀察到心室收縮力的小幅下降。此外，300/span>M的橙花醇促進(jìn)了心率和收縮力的明顯下降。值得注意的是，在分離的心肌細(xì)胞中，灌注300 /span>M橙花醇后，ICa,L峰值降低了58.9 ± 6.31%（n=7，p<0.05）。30和300 /span>M的橙花醇延遲了奧巴因觸發(fā)的心律失常的發(fā)生時(shí)間，并促使奧巴因（50 /span>M）的存在所引起的舒張期張力下降。此外，腎上腺素預(yù)孵化明顯減弱了心律失常的嚴(yán)重程度指數(shù)，而由奧巴因暴露引起的正性肌力卻沒有變化。綜上所述，我們可以得出結(jié)論，橙花醇主要是通過L型Ca2+通道阻斷減少Ca2+的流入，減輕了奧巴因觸發(fā)的哺乳動(dòng)物心臟心律失常的嚴(yán)重程度。

圖6 橙花醇對(duì)豚鼠離體心臟的心電圖參數(shù)和左心室發(fā)育壓力（LVDP）的影響。(a) 對(duì)照組(A)、30 /span>M(B)和300 /span>M橙花醇(C)的心電圖的代表性痕跡。(b) 對(duì)照組（A）、30 /span>M（B）和300 /span>M（C）橙花醇灌注10分鐘后，LVDP的代表性記錄。(c) 橙花醇對(duì)PR間期、(d)QTc間期、(e)QRS波段持續(xù)時(shí)間、(f)LVDP和(g)心率（BPM）的影響。數(shù)據(jù)表示為平均值±SEM（n=4-9，?p<0.05與對(duì)照組相比，#p<0.05與30 /span>M橙皮醇相比）。單向方差分析，然后進(jìn)行Tukey的事后檢驗(yàn)。

2、評(píng)價(jià)橙花醇在小鼠體內(nèi)的神經(jīng)藥理特性

尋找能夠?yàn)槿祟愄峁┗A(chǔ)并改善其生活質(zhì)量的治療劑是不間斷的。橙花醇（順式-2,6-二甲基-2,6-辛二烯-8-醇）是一種單萜類化合物，可以在各種藥用植物如Lippia spp和Melissa officinalis L.中找到。本研究的目的是通過對(duì)小鼠進(jìn)行行為測(cè)試（開放場地、高架迷宮、光/暗和輪棒測(cè)試）來分析橙花醇對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的急性影響。我們使用了雄性白化病小鼠（Mus musculus），瑞士品種，成年和2個(gè)月大，每個(gè)實(shí)驗(yàn)方案將動(dòng)物分為五組（n = 8），分別腹腔注射Tween 80 0.05%溶于0.9%生理鹽水、橙花醇（30、60或90 mg/kg）或苯甲二氮?(一種安定片，diazepam（2 mg/kg）)。在開放場地測(cè)試中，與對(duì)照組相比，所有用橙花醇處理的組別都顯示出運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的明顯減少（越過、追趕和梳毛的次數(shù)）。在高架迷宮試驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，橙花醇組明顯增加了進(jìn)入的次數(shù)和在開放臂中停留的時(shí)間。在明暗測(cè)試中，與對(duì)照組相比，橙花醇組顯示出在房間內(nèi)的停留時(shí)間有明顯增加。在旋轉(zhuǎn)桿測(cè)試中，與對(duì)照組相比，使用橙花醇的組別在旋轉(zhuǎn)桿上花費(fèi)的時(shí)間和跌倒的次數(shù)上沒有顯示出變化。這些結(jié)果表明，橙花醇對(duì)小鼠可能具有抗焦慮的作用。[5]

參考文獻(xiàn)

[1]. Bailón, Esther & Maldonado-Hódar, Francisco José & Perez-Cadenas, Agustin & Carrasco-Marín, Francisco. (2013). Catalysts Supported on Carbon Materials for the Selective Hydrogenation of Citral. Catalysts. 3. 853-877. 10.3390/catal3040853.

[2]. Zhen Zong, Qingsong Hua, Xinyu Tong, Dongsheng Li, Chao Wang, Daoyi Guo, Zhijie Liu,Biosynthesis of nerol from glucose in the metabolic engineered Escherichia coli,Bioresource Technology,2019, 287,121410,doi.10.1016/j.biortech.2019.121410.

[3]. Mo, X., Cai, X., Hui, Q. et al. Whole genome sequencing and metabolomics analyses reveal the biosynthesis of nerol in a multi-stress-tolerant Meyerozyma guilliermondii GXDK6. Microb Cell Fact 20, 4 (2021). https://doi.org/10.1186/s12934-020-01490-2

[4]. José Evaldo Rodrigues de Menezes-Filho,Diego Santos de Souza,ArturSantos-Miranda,Valeska Moraes Cabral,José Nilson Andrade Santos,Jader dosSantos Cruz,Andreza Melo de Araujo, and Carla Maria Lins de Vasconcelos. NerolAttenuates Ouabain-Induced Arrhythmias. Evidence-Based Complementary andAlternative Medicine, 2019, Article ID 5935921, 9 pages.

https://doi.org/10.1155/2019/5935921

[5]. Marques, Thiago & Marques, M.L.B.G.C.B & Lima, Douglas & Siqueira, Hálmisson & Neto, José & Branco, M.S.B.G.C. & Souza, Alexandre & Sousa, Dami?o & Freitas, Rivelilson. (2013). Evaluation of the neuropharmacological properties of nerol in mice. World Journal of Neuroscience. 03. 32-38. 10.4236/wjns.2013.31004.