硫代葡萄糖苷

硫代葡萄糖苷（Glucosinolates），簡稱硫苷，是十字花科蔬菜中的一種重要的次生代謝產物，根據側鏈基團的不同，可以把硫苷分為脂肪族、芳香族和吲哚族三大類。目前已發現的硫苷有120多種。存在於十字花科蔬菜中的約有15種。而存在於芥菜類蔬菜中就有9種。

在芥菜類蔬菜中發現了兩種不同的硫代葡萄糖苷分布類型，其中丙稀基硫苷是包包芥菜、包心芥菜中主要的硫苷，約占含量的90%；3-丁烯基是小葉芥菜中主要的硫苷，大約占總量的70%。

基本介紹

• 中文名：硫代葡萄糖苷
• 外文名：Glucosinolates
• 分類：脂肪族、芳香族和吲哚族

硫代葡萄糖苷概述

在植物體中，內源芥子酶和硫苷同時存在於不同的部位，完整的硫苷並不具有生理活性。但是當其被食用或機械破碎時，硫苷在內源芥子酶的作用下容易水解產生異硫氰酸醋、硫氰酸醋和睛類等不同化合物。這些降解產物具有較強抗菌作用及通過誘導泛醌還原酶的活性成為致癌物質的阻斷劑。癌症之所以可怕，就是因為它具有浸潤周圍組織和轉移到身體的其他部位的能力，因此人類癌症的預防在一定程度上取決於抑制腫瘤的入侵和癌細胞數目的轉移，而硫苷正好具有這種功能。據硫苷降解物的抗腫瘤作用動物試驗報導，硫苷對腫瘤有明顯的抑制作用，且硫苷混合物具有更強的抗腫瘤活性。鑒於硫苷及其降解產物的抗腫瘤活性以及食用含硫苷豐富的食物可防癌變，因而近年來對硫苷的提取鑑定研究引起研究人員極大的興趣。

硫代葡萄糖苷的結構

硫苷分子結構的差異主要是側鏈結構不同。其側鏈多種多樣，分直碳鏈、支碳鏈，含雙鍵、羥基、羰基或各種氧化態硫。根據其側鏈結構，把硫苷分為三大類：含有直鏈或支鏈烷基的脂肪族硫苷；含有苯環的芳香族硫苷；含有吲哚環的吲哚族硫苷。Fahey等根據側鏈結構對硫苷進行了更詳細劃分。

硫代葡萄糖苷的合成

關於硫苷合成最早確切證據是20世紀60年代初，通過給山葵、旱金蓮花和豆瓣菜提供了14C標記胺基酸和乙酸後，發現了14C標記硫苷。硫苷合成起始於一些胺基酸轉化和側鏈延長，如丙氨酸、蛋氨酸、擷氨酸、亮氨酸或異亮氨酸可以合成脂肪族硫苷，苯基丙氨酸或酪氨酸可以合成芳香族硫苷，色氨酸可以合成為吲哚硫苷。現在被廣泛認可的硫苷合成步驟包括：胺基酸轉化和側鏈延長、合成葡萄糖苷、合成硫苷。

硫代葡萄糖苷的降解

硫苷存在於細胞液泡中，當植物組織受到外界破壞而被損傷時，就會引起硫苷降解。這是因為植物中存在一種特異性糖蛋白酶——黑芥子酶，它能夠催化硫苷水解。Luthy等提出一個硫苷與黑芥子酶在細胞中分布模式圖，指出此酶存在於細胞質中並與硫苷之間存在天然物理隔離，當組織受傷時，硫苷與酶之間物理隔離被破壞，從而硫苷發生水解。除了植物中存在黑芥子酶外，真菌、細菌、蚜蟲腸液以及動物和人體腸道中也發現了此酶。硫苷降解主要過程如下，硫苷分子硫代部位首先被水解失去一個葡萄糖，形成一個不穩定中間體，然後進一步水解為異硫氰酸鹽、睛、異硫睛和硫氰酸鹽等化合物。降解產物不僅與硫苷結構有關，也與反應條件有關。

硫代葡萄糖苷的生物功能

硫苷在內源芥子酶的作用下容易水解產生降解產物，這些產物的形成受pH值和某些離子的影響。它們具有不同的生理功能，烯丙基異硫氫酸醋是產生十字花科蔬菜芥菜、甘藍等特有芳香氣味的成分;吲哚類硫代葡萄糖苷如3-吲哚甲基硫代葡萄糖苷在酶的水解下會產生吲哚3-甲醇、吲哚-3-乙醯睛等化合物，這些化合物具有一定的生物活性，能夠抑制微生物的生長並對某些昆蟲和草食動物具有威懾作用。更有意義的4-甲基硫氧丁基硫代葡萄糖苷的降解產物蘿蔔硫素，是迄今發現最強烈的酶誘導劑，能使癌基因失去活性。據硫苷降解物的抗癌作用動物試驗報導硫苷對腫瘤有明顯的抑制作用，且硫苷混合物具有更強的抗腫瘤活性。其具體生物功能作用如下：

風味作用

一些硫苷降解產物具有一定氣味，如甲基硫代烷基硫苷降解產生揮發性辛辣味的異硫氰酸鹽，甲基亞磺醯烷基硫苷產生不易揮發性風味溫和的異硫氰酸鹽。芥菜和山葵的特殊辛辣味就與烯丙基異硫氰酸鹽有關，芽甘藍以及其它蕓薹屬蔬菜的苦味與2-烯丙基硫苷和順-2-輕基-3-丁烯基硫苷相關。

殺菌殺蟲作用

硫苷降解產物所具有的特殊氣味對石蛾、蝸牛和片腳類動物等具有威懾作用，能抵抗各種各樣草食動物。如油菜田中鼻涕蟲和鴿子的數量就很少。硫苷被廣泛認為是一種有效天然殺蟲劑。另外，一些硫苷降解產物異硫氰酸鹽被發現具有抑制植物性細菌和真菌的活性。其殺線蟲活性已被證明。

化學防禦癌症作用

大量流行性病學和動物試驗表明，食用十字花科蕓薹屬蔬菜青花菜、芥菜、甘藍、芽甘藍、豆瓣菜等可以降低癌症發生率，包括最容易與硫苷降解產物接觸的消化道系統癌症。

調節內分泌功能

有報導顯示在含有硫代葡萄糖苷的植物在世界上廣泛用於再生荷爾蒙。如南美安第斯山區重要的藥用植物瑪咖。

改善性功能

2000年Zheng等報導硫代葡萄糖苷可能對改善性功能有影響，用瑪咖根醇提物餵養小鼠後發現雌雄小鼠的性功能有了明顯提高，雄鼠勃起能力提高。

硫代葡萄糖苷研究的發展趨勢

近年來隨著世界腫瘤病人逐年增加，對各種新型抗腫瘤藥物的需求量急劇上升，目前市場上具有硫苷類抗癌性質的產品，主要是以化學合成為主。雖然具有一定抗癌的功能作用，但是工序複雜，條件不易控制，不能在醫藥上大量地推廣。因此目前對硫代葡萄糖苷研究的主要趨勢是朝著純天然提取、安全可靠、醫藥價值的方向發展。這樣就可以解決了市場上的硫代葡萄糖苷稀有、昂貴的問題，並使其各個方面得到改善，消費者易於接受，不僅可以改善人們的健康問題，而且可以創造巨大的經濟價值。