大蒜素的研究进展-

1、大蒜素是大蒜中主要生物活性成分的总称。在中国,大蒜素入药已有悠久的历史,它是一种广谱抗菌药,具有消炎、降血压、降血脂、抑制血小板凝集、防癌抗病毒等多种生物学功能。实践表明,在畜禽养殖业中大蒜素可以明显提高生产性能,降低发病率,减少死亡率,增加养殖效益。可以替代部分抗生素从而减少微生物产生的抗药性,在饲料中添加大蒜素可作为解决抗生素问题的一条途径。大蒜素越来越受到广大研究者的关注。1大蒜素的形成研究表明在新鲜的大蒜中,没有游离的大蒜素,只有它的前体物质-蒜氨酸(alliin ,约占大蒜总鲜重的0.25%;蒜氨酸以稳定无臭的形式存在于大蒜中,当大蒜加工或受到物理机械破碎后,大蒜中的蒜氨酸酶(all

2、inase 被激活,催化分解蒜氨酸为大蒜素1。在大蒜素形成过程中,蒜氨酸和蒜氨酸酶起着重要作用。2大蒜素的化学结构及其性质大蒜的有效成分有大蒜辣素、大蒜新素及多种烯丙基硫醚化合物2,总称为大蒜素或大蒜精油。大蒜素的分子式为C 6H 10S 3,化学名为三硫化二丙烯(二烯丙基三硫化物,分子量为178.33。纯品大蒜素为无色油状物,具有大蒜异味,比重1.112(20,折射率基金项目:河南省科技攻关项目“大蒜标准化无公害生产技术研究与推广”(0624070013。第一作者简介:梅四卫,男,1974年出生,硕士研究生,讲师,主要从事作物生理生态研究。通信地址:451450河南省郑州中牟县青年路38号,

3、河南农业职业学院,Tel :0371-*,E-mail :hmmei-si-wei 。收稿日期:2009-02-06,修回日期:2009-03-11。大蒜素的研究进展梅四卫1,朱涵珍2(1河南农业职业学院,郑州451450;2开封市杞县农业局,河南开封475200摘要:大蒜素是从大蒜的球形鳞茎中提取的挥发性油状物,是大蒜中主要生物活性成分,有多种生物学功能、抗菌谱广、抗肿瘤、降胆固醇、抗血小板聚集、护肝、预防心血管疾病和降血压等生理学作用。在人和动物体内无残留、不易产生耐药性、不造成环境污染且价格低廉等优点,而备受国内外研究者的关注。简述了大蒜素的形成、大蒜素的化学结构及性质、影响大蒜素活性的

4、因素、大蒜素的作用特点、大蒜素的功能和大蒜素的开发利用,并提出了今后大蒜素的研究方向。关键词:大蒜素;功能;应用中图分类号:S633文献标识码:AResearch Advances in AllicinMei Siwei 1,Zhu Hanzhen 2(1Henan Vocational College of Agriculture ,Zhengzhou 451450;2Kaifeng Qi County Bureau of Agriculture ,Kaifeng Henan 475200Abstract:Allicin from garlic bulb spherical volatile

5、 oil extracted,which are the main biological active ingredient,a variety of biological functions,a broad spectrum anti-bacterial,anti-tumor,cholesterol-lowering,anti-platelet aggregation,liver protection,to prevent heart vascular disease and lower blood pressure and other physiological function.For

6、human and animals,no residues,resistance is not easy,non environmental pollution and low-cost advantages,which has been the concern of the researchers at home and abroad.Author summarized the formation of allicin,the chemical structure and the impact of allicin activity factors,the features,the func

7、tion,the development and utilization of allicin,and offered our views on the direction of futurestudy.Key words:allicin,function,utilization中国农学通报2009,25(09:97-101Chinese Agricultural Science Bulletin1.561,无旋光性,稍溶于水,溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂,对热和碱不稳定,对酸较稳定。对皮肤有刺激性,对许多革兰氏阳性和阴性细菌及真菌具有很强的抑制作用。3影响大蒜素活性的因素3.1pH对大蒜素活

8、性的影响常温下大蒜素水溶液在偏酸性(尤其是pH57的条件下较为稳定;而在碱性条件下大蒜素水溶液的稳定性很差,且碱性越强大蒜素含量下降越快。原因是:碱性条件会加速大蒜素的水解反应,引起大蒜素分子中二硫键断裂,进而发生一系列化学反应,生成二烯丙基二硫化物和二氧化硫等产物3。3.2温度、溶剂对大蒜素活性的影响大蒜素在水溶液中很不稳定,而在无水乙醚、95%乙醇和调和油中稳定性很好,大蒜素含量随时间延长呈缓慢下降趋势。大蒜素在有机溶剂和植物油中的良好稳定性可能是由于大蒜素为酯类化合物,因而易溶于和分散于非极性溶剂(植物油中,并借助两者之间的范德华力而稳定,大蒜素分子中的二硫键也因此不易断裂3。将pH均为

9、6的一系列大蒜素水溶液,分别置于不同的温度下,结果表明:随着时间的延长,大蒜素含量均呈下降趋势,温度越高大蒜素含量下降越快。在温度低于或等于80时,15min内大蒜素含量下降较缓慢,当温度高于80时,大蒜素被破坏的速率大大加快。大蒜素在高温下的热不稳定性,可能是由于大蒜素分子很容易发生消除反应,引起二硫键断裂,进而发生分解反应,生成含硫化合物3。3.3糖类物质对大蒜素活性的影响蔗糖、阿拉伯胶、可溶性淀粉和-环糊精对大蒜素均有稳定作用,尤以-环糊精和可溶性淀粉对大蒜素的稳定性作用为佳,而蔗糖对水溶液中的大蒜素保护作用很小。-环糊精对大蒜素能起稳定作用的原因是:-环糊精分子可利用其中空结构包含大蒜

10、素分子,并借助氢键和范德华力稳定大蒜素分子中的二硫键。阿拉伯胶、可溶性淀粉对大蒜素的稳定作用则可能是由于可溶性淀粉和阿拉伯胶均为高分子聚合物,溶于水后可形成一定的网络结构,吸附大蒜素分子,稳定其二硫键。4大蒜素的作用特点越来越多的研究表明,大蒜素有独特的药理活性, Miron T报道大蒜素容易透过磷脂膜和血红细胞膜进入细胞内,从而与一些截留巯基化合物相互作用,达到其药用价值4。Hyun J K也报道了大蒜素的生理学活性:抗肿瘤、降低胆固醇、抗血小板聚集、保肝、预防心血管疾病、降血压和血脂、抗衰老及记忆力下降、抗微生物活性5。5大蒜的功能5.1杀菌防病功能大蒜素被誉为天然广谱抗生素药物,能抑制多

11、种细菌。大蒜素中的二硫醚、三硫醚具有杀菌、抑菌作用,其机理为:它们能穿过致病菌的细胞膜而进入细胞质中,使细菌缺乏半胱氨酸不能进行生物氧化作用,从而破坏致病菌的正常新陈代谢,使细菌巯基失活而抑制细菌的生长繁殖。国外研究表明:大蒜能有效杀灭荧光极毛杆菌、鱼害粘球菌、鳗弧菌、爱德华氏菌、气单胞菌、鲁耶尔森氏菌等淡水鱼类主要致病菌,对草鱼肠炎病、烂腮病、赤皮病和鲢鱼的出血病及鱼类的暴发性传染病都特别有效,是防治鱼病较好的药物之一。闻平等6在检测大蒜素及临床常用的5种抗生素对197株解脲脲原体的MIC和最小杀菌浓度(MBC时,发现大蒜素对解脲脲原体有较强的抑杀作用,其MIC50和MIC90分别为210m

12、g/L和410mg/L,与临床常用的大环内酯类和氟喹诺酮类抗生素相仿。5.2对心脑血管系统的作用被高胆固醇饲养的大鼠服用蒜氨酸,发现能有效逆转高血脂、动脉粥样硬化、脂质过氧化物的升高,且使谷胱甘肽分解水平、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性显著性降低。张庭廷等10探讨了大蒜素的降血脂作用及其机制,将50只昆明种小鼠随机分成5组:对照组高脂饲料组(模型组和小、中、大剂量大蒜素+高脂饲料组,测定大蒜素对血清三酰甘油(TG、总胆固醇(TC、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C和低密度脂蛋白·· 98胆固醇(LDL-C 水平及血清卵磷脂胆固醇脂酰基转移酶(LCAT、心肌脂蛋白脂酶(LPL 和

13、肝脂酶(HL 活性以及体外对肝脏3-羟基-3-甲基戊二酰CoA (HMG-CoA 还原酶活性的影响,并进行离体胆固醇微胶粒形成的实验结果显示,大蒜素可明显降低喂以高脂饲料小鼠的血清TC 、TG 和LDL-C 水平及提高HDL-C 含量,其作用与剂量呈正相关;大蒜素可在不同程度上提高血清LCAT 、心肌LPL 和HL 的活性,并在一定程度上降低肝脏HMG-CoA 还原酶活性;体外实验中,大蒜素可抑制胆固醇微胶粒的形成,表明其具有显著的降血脂效应,这可能是由于促进了脂蛋白之间的代谢与转化,也可能是因为抑制了肠道胆固醇的吸收,减少了肝脏胆固醇的合成或促进了血清和肝脏三酰甘油的分解。朱兰香等12通过建

14、立的大鼠肝纤维化模型验证大蒜素为强效抗氧化剂,对肝细胞具有保护作用,并认为大蒜素可能是通过抑制TGF2B1和TNF2A ,而抑制星状细胞转化成肌纤维细胞,从而拮抗肝纤维化的发生。朱兰香等13还采用二甲基亚硝胺(DMN 诱发大鼠肝纤维化模型,发现大蒜素能明显降低实验性肝纤维化大鼠的血清丙氨酸转氨酶(ALT 和谷草转氨酶(AST 水平,表明大蒜素对DMN 所致肝损伤具有保护作用。5.4对糖代谢的作用自20世纪70年代初Chopra 首次报道了大蒜素对正常家兔有降低血糖作用以来,国内外一些研究证实了大蒜及其提取物对糖尿病动物的血糖亦有降低作用。许多研究证实,实验性糖尿病的发病与氧自由基反应增强和抗自

15、由基酶类活性降低有密切关系14,同时发现糖尿病人的血清脂质过氧化物(LPO 含量升高,抗过氧化物酶活性降低15。如何逆转糖尿病的高血糖状态一直是国内外学者研究的焦点,胰岛素在调节机体血糖水平中起着非常重要的作用,而大蒜素的降血糖作用主要是通过提高胰岛素水平来实现。病理学观察证实,大蒜素可促进胰腺泡心细胞转化、胰岛细胞和R 细胞增殖,使内源性胰岛素分泌增加而发挥降血糖作用。刘浩等16报道,大蒜素能降低糖尿病大鼠的血糖,其效果以60mg/(kg ·天剂量为最佳;后来在研究大蒜素对2型糖尿病大鼠血糖的影响及高血脂对糖代谢的影响时,采用链脲佐菌素作为诱导剂,通过多次小剂量注射加特殊膳食诱导获

16、得2型糖尿病模型17,实验表明:大蒜素有降血糖作用,其效果与剂量呈正相关,而高血脂造成胰岛素抵抗,影响血糖代谢。5.5抗肿瘤活性大蒜素的有效成分烯丙基硫化物有良好的抗癌防癌作用。近年来国内外的流行病学调查和试验研究表明,大蒜素对胃癌、结肠癌、肝癌和肺癌等多种肿瘤均有明显的抑制作用。大蒜素可明显拮抗苯巴比妥的促癌作用,许多促癌剂或致癌剂可在细胞及组织诱导产生氧自由基,而已证实氧自由基参与了小鼠肝癌的促进作用,在加入大蒜素后,氧自由基对细胞的毒害作用可被大蒜素对抗,表明大蒜素对肝细胞有一定的保护作用。张志勉18等试验结果表明,大蒜素能提高肿瘤患者的细胞免疫功能。大蒜素的前体物质蒜氨酸,具有明显的抗

17、肿瘤活性。20世纪80年代研究发现,荷瘤小鼠瘤灶注射0.75mg 的蒜氨酸或蒜硫氨酸后,S180肿瘤的生长就受到显著性抑制,同时蒜氨酸可选择性地抑制腺细胞中还原谷胱甘肽(GSH 依赖的前列腺素E2的合成。还有研究表明,蒜氨酸能抑制人体对亚硝胺的合成及吸收,并刺激体内产生抗癌干扰素,增强免疫力,防止癌细胞的繁殖和扩散。蒜氨酸除能保护肝细胞外,对DMH 诱发的结肠癌有预防作用,对人体成神经细胞癌有抗增生作用,可见蒜氨酸有抗乳腺癌作用。5.6抗氧化活性Sun MK 等实验表明:大蒜匀浆油层的抗氧化活性较强,其中的3种主要含硫化合物为大蒜素、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚19。Yin Mei chin

18、 等也证实了大蒜素的抗氧化活性,而且指出热处理和酸的应用可以影响大蒜素的抗氧化性,在食品储存和加工过程中,NaCl 对大蒜素的抗氧化作用影响不大20。HelenA 等对已被尼古丁导致的脂质过氧化作用的小鼠进行试验,发现服用大蒜油的小鼠能明显增加抵抗尼古丁脂质过氧化作用。这是因为小鼠服用大蒜油后,抗氧化物酶活性增强,且谷胱甘肽得到积累21。6大蒜的开发应用6.1大蒜素在临床上的应用大蒜素对于真菌感染、细菌感染和病毒感染病都有很好的疗效,颜鸣等对大蒜素的抗真菌效果进行了梅四卫等:大蒜素的研究进展·· 99研究,结果证明,大蒜素各种制剂对白色念球菌、隐球菌和烟曲霉菌等有一定的抑菌

19、效果。段国兰22等应用大蒜素治愈了23例白色念珠菌感染患者。汪晓雷23用大蒜素配合手术治愈了10例上颌窦曲霉菌病患者。大蒜素对于治疗慢性胃病、消化性溃疡、慢性结肠炎和脂肪肝等都取得了良好的效果。大蒜素还具有氧自由基消除作用和氧化作用。对细胞膜有保护作用,大蒜素对T 细胞激活有促进作用,从而调节机体自身免疫调节能力。据报道,大蒜素还具有降低亚硝酸盐含量和抑制硝酸盐还原菌的作用,对治疗慢性胃病,如胃区不适、饱胀隐痛、返酸、暖气、烧灼及食欲不振等,服用大蒜素症状明显好转。6.2大蒜素在养殖业中的应用饲料中添加25%大蒜素200g/t ,试验期18天。结果表明:大蒜素对仔猪具有促生长作用,同时还具有抑

20、菌、杀菌、减少仔猪发病率、驱除蚊蝇及改善舍内外环境等功效。等在6周龄产蛋鸡日粮中添加不同水平的大蒜素,结果表明,50mg/kg 和100mg/kg 大蒜素可显著降低蛋鸡料蛋比(P <0.05,各大蒜素组显著抑制盲肠大肠杆菌(P <0.05提高了血清白蛋白水平(P <0.05。牛蛙饲料中添加50mg/kg 、100mg/kg 和150mg/kg 大蒜素3个试验组的质量增长率分别比对照组提高了11.14%、19.50%、14.96%,平均提高了15.2%,并对防控牛蛙肠胃炎有较理想的效果,提高了牛蛙的成活率。在对虾的养殖中,大蒜素可明显增强对虾的抗病力,大大降低病死率。4个试验组

21、的成活率比对照组分别提高了8.13%、2.09%、7.5%和14.59%,其中剂量为100mg/kg 的效果最明显。7讨论大蒜素作为从大蒜中提取分离出的一个单体化合物,具有易得、易合成、结构简单、生物活性明显、治疗范围广泛、不良反应小等特点,大蒜素的药用和保健作用已被广泛认可,这一领域内的研究和开发也愈来愈受重视。国内外学者对大蒜素形成的两个关键因素蒜氨酸酶和蒜氨酸作了深入研究,同时也对影响大蒜素的外部条件及其药用活性进行了大量分析。今后,应进一步从分子水平研究大蒜素的有效成分及其作用机制,使这一丰富资源的开发和利用提高到一个新的水平。参考文献MironT,RabinkovA,Mirelman

22、D,et al.The mode of action of allicin:its ready permeability through phospholipids membranes may contribute to its biological activity.Biochim Biophys Acta,2000,1463(1:20-30.57AlQattanKK,AlnaqeebMA,AliM.The antihypertensive of garlic (Allium Sativum in the rat two-kidney-one -clip Goldblatt model.Jo

23、urnal of Ethnopharmacology,1999,66(2:217-222.8聂晓敏,周玉杰,谢英,等.二烯丙基三硫化物涂层支架对冠状动脉损伤后血管壁内iNOS 蛋白表达及NO 水平的影响.第四军医大学学报,2006,2(11:9752-9771.9ChangHP,ChenYH.Differentialeffectsoforganosulfur验方剂学杂志,2007,13(2:322-351.11史春志,谷翔,冯义柏,等.大蒜素对培养乳鼠心肌细胞缺/复氧损伤细胞凋亡的影响.江苏医药,2006,32(1:542-561.12朱兰香,陈卫昌,许春芳.大蒜素对大鼠肝纤维化模型细胞因子变·· 100化的影响.江苏医药,2004,30(7:53-51.13朱兰香,陈卫昌,许春芳.大蒜素对二甲基亚硝胺诱发的肝纤维化大鼠的保护作用.中草药,2004,35(12:13842-13871.14宋伟伟.糖基化蛋白和氧自由基在糖尿病和糖尿病并发症中的作用.中华内分泌代谢杂志,1993,9(3:170.15唐兰,朱宜莲,杨香玫,等.非胰岛素依赖型糖尿病血过氧化脂质和康复,2004,8(24:42642-42651.17刘浩,崔美芝,李春艳.大蒜素对2型糖尿病大鼠血糖的干预效应.中国临床康复,2006,10(31:732-751.东大学学报:医学版,2003,41(2: