辣椒素类物质研究进展(精)
辣椒素类物质测定方法的研究进展(精)
W ANG Su i 2p i n g , X I A Yan 2b i n
(Food Science and Technol ogy College of Hunan Agriculture University, Changsha 410128
Abstract:Cap saicinoids is the main p rinci p le pungent and bi ol ogical active components in peppers . The communicati on intr oduce the che m ical structure and characteristic of cap saicini ods and further intr oduce the study on deter m inati on of the pungency level of organolep tic, qualitative, and quantitative methods . And give the final emphasis on the HP LC method .
[4]高蓝,李浩明,赵爱云等.从辣椒精中分离辣味物质方法的研究[J ].西北植物学报. 1997, 17(3 :387-391
辣椒素的药理研究进展
辣椒素的药理研究进展辣椒是药食同源植物,其主要成分为一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱,即辣椒素(Capsaicinoid,CAP)。
CAP具有很多药理作用,这种作用表现为两面性。
文中综合近年国内外对CAP双重作用研究进展做了综述。
标签:辣椒素;药理作用;双重作用。
辣椒是药食同源的植物,作为药物和调味品使用有着悠久的历史,中国是最早将辣椒作为药物使用的国家之一。
辣椒主要成分为一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱,即辣椒素,它生物活性广泛,具有抗癌、消炎镇痛以及保护心血管、消化系统等药理作用,同时也有致炎、去神经、导致组织坏死、溃疡、致癌等毒副作用,所以在临床中的应用受到很大的限制。
但至今,CAP对人体的危害还没有得到社会和人们的关注。
1 CAP对心脑血管作用1-1 保护作用心脑血管疾病如高血压、脑梗和动脉粥样硬化对人类的健康存在着严重威胁。
CAP却对心脑血管系统具有一定的保护作用,它可特异性作用于(结合并激活)心肌末端CAP敏感神经c类纤维的瞬时受体电位香草酸亚型1(transient receptor potential cation channel,subfamily V,member 1,TRPV1),促进降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide.CGRP)释放,从而达到抑制副交感神经和心肌钾等离子通道,改善心功能和发挥调控心血管作用。
有相关大鼠试验已经证实,向大鼠脑干中注射微量CAP,对大鼠的血压、心率、肾交感神经放电、血管张力均有兴奋作用。
通过激动TRPV1促进肠系膜上的一些小阻力血管上内皮衍生超级化因子(endothelium-derived hyperpolarizing factor,EDHF)的释放,舒张血管;对相关大容量血管,CAP则直接刺激TRPV1,使大容量血管扩张,从而导致大鼠血压降低[1]。
另外,实验同样也证实CAP对由高胆固醇食物和盐诱导的高血压模型鼠有降血压的效果[2-3],同时也能够促进人体血液循环,达到改善心脏收缩。
辣椒素作为饲用抗生素替代品的研究进展.
中国饲料2011年第 23期基金项目 :国家高技术研究发展 (863 计划 (2006AA10Z412; 科技部科技型中小企业创新基金 (06C26222120113; 大连市外国专家局引智项目(2010-Z51*通讯作者近年来 , 植物活性物质因具有天然、高效的特点受到广泛关注。
辣椒中的辣椒素是一种极度辛辣的香草酰氨类生物碱 , 是辣椒辛辣味和药物功能的主要来源。
近年来 , 越来越多的学者开始探讨辣椒素作为抗生素替代品的可行性 , 并做了许多尝试 , 发现辣椒素具有抗菌、抗炎、增强食欲、促进消化、提高免疫力等特点 (Kym 等 , 2009; Hwang 等 , 2008; Harada 和 Okajima , 2007。
本文就辣椒素作为一种饲用抗生素的替代品的研究进展进行综述。
1辣椒素的来源及性质红辣椒于 6~7月果红 , 成熟的红辣椒含有丰富的辣椒素 , 约占辣椒干重的 0.2%~1.0%, 辣椒素包括辣椒碱、二氢辣椒碱、降二氢辣椒碱、高二氢辣椒碱、高辣椒素等 14种同系物 , 各物质辣度 (以史高维尔指数 Scoville Scale 表示不尽相同 (见表 1。
辣椒素不溶于水 , 易溶于甲醇、乙醇、苯、丙酮、氯仿等有机溶剂中 , 在高温下产生刺激性气体 (王剑平等 , 1996。
2辣椒素的吸收和利用动物自身不能合成红辣椒中含有的辣椒素 ,必须通过注射或从饲料中摄入。
不同的给药途径吸收速度不同。
大鼠静脉注射辣椒素 2mg/kg, 3min 后进入脊髓和肝脏 , 并通过血脑屏障进入脑组织。
脊髓和肝脏中辣椒素的浓度是血液中的 3~7倍。
皮下注射辣椒素 50mg/kg, 10min 后就分布到各组织中 , 30min 后肾脏达到高峰浓度 1000ng/g。
其他组织也在 5h 后达到高峰浓度 , 如血液、脑组织、脊髓中的辣椒素含量为 500ng/g, 但是肝脏中辣椒素的含量较低 , 大约是 50ng/g, 这可能与肝脏中辣椒素在不断的代谢有关 (Saria 等 ,辣椒素成分含量 /%史高维尔指数辣椒碱 6916000000二氢辣椒碱 2216000000降二氢辣椒碱 79100000高二氢辣椒碱 18600000高辣椒碱 18600000表 1辣椒素的组成及史高维尔指数[摘要 ]辣椒素作为天然植物来源的抗菌活性成分 , 具有安全、营养、高效广谱抗菌性和不产生抗药性的特征 , 在饲料领域作为饲用抗生素替代品有极高的研究和应用价值。
辣椒素提取的研究进展
行 了展 望 。
关键词 : 辣椒素 ; 辣椒素脂 ; 二 氢辣椒素
、
Ab s t r a c t : T h e c o mmu n i c a t i o n d i s c u s s t h e d i f e r e n t wa y o f e x t r a c t i o n o f c a p s a i c i n a n d i n t r o d u c e t h e g e n e r a l s i t u a t i o n a n d i t s b i o l o g y f u n c t i o n . . An d g i v e t h e i f n a l e mp h a s i s o n i t s a p p l i a n c e f o r e g r o u n d .
Ke y wo r d: c a p s a i c i n; c a p s i a t e ; d i h y d r o c a p s a i c i n
的电磁场加速了辣椒素 由辣椒组织 内部 向溶剂扩散的速度 , 提高 了 1辣椒素结构与性质 扩散 的萃取速度 , 降低了萃取 时间 , 最大限度地保证 了萃取质 量。 1 . 1 辣 椒 素 结构 辣 椒素( C a p s a i s i n ) 3 L 名辣椒碱 、 辣椒辣 素 , 最早由T hr e s 从辣 椒 2 . 4超临界流体提取 超 临界流体萃取简称 S F E ,是一种 发展很快 的新技术 ,它以价 果实中分离 出来并命名。辣椒素 占辣椒原含辣味物质的 6 9 %。 此后 又有一些辣椒素 同系物从辣椒果 实中被发现 , 它们统称为辣椒素类 廉 、 易得 、 无毒 、 无色 、 无臭 的 C O 为萃取剂 , 在C O 超 临界状态下将 物质【 1 ] 。 迄今为止 , 已发现辣椒素同系物有 l 4 种 以上 , 其同系物结构 辣 椒素提取 出来 , 具有较高的产品质量 。 超临界提 取辣椒素 , 先将适量干辣椒皮粉( 可过 2 0目筛) 加 入超 类似辣椒素 , 为 H , C O ( HO ) 一 C g t , 一 C H 2 - N H — C O — R, 相互之间只是 R 基有所不同。 临界萃 取釜 中 , 在2 0 — 3 0 MP a , 3 5 — 4 5 ℃ , 并 加入 1 0 %一 1 5 %洒精 夹 1 . 2 辣椒素理化性质 带剂的条件下, 进行超临界 c 0 : 萃取 , 张彦雄等( 2 o 0 1 ) 采用溶剂法 辣椒 素纯 品呈单斜 长方 形 片状无 色结 晶 ,熔点 6 5 ℃,沸点 和超临界 C O 萃取相结合的工艺 , 开发 了具有独创特色的辣椒深加 2 1 0 ℃~ 2 2 0 o C / 0 . 0 1 mm o l / L, 易溶于乙醇 、 乙醚 、 苯以及氯仿 , 微溶于 工技术 。 C a t c h p o l e 等( 2 0 0 3 ) 研究表 明用超临界 c 0 2 和二 甲醚萃取辣 e t v a — U z u n a l i c等研究 了得 二硫化碳闭 。 2 0 世纪 8 0 年代初 , 1 w a i 等利用同位素示踪技术 、 电子密 椒碱的萃取率相近并且是丙烷 的两倍 。P 度扫描显微镜等先进技术对辣椒素形成做了详细研究 , 认 为辣椒素 出最佳提取条件为: 温度 4 0 ℃ , 压力 4 0 b a r 。 主要在果实胎座表皮 细胞 的液泡 中形成积累 , 并通过 了房 隔膜运输 2 . 5 酶法提取 到果 肉表皮细胞液泡 中积 累。 J i n a p研究认为 , 辣椒素在果实中含量 因为辣椒 素及其它脂溶性 成分存在 于辣 椒皮粉 表现 凹凸不平 极不均匀 , 胎座 中含量最高 , 果 肉次之 , 种子中含 量最低 。而且不 同 的纤维组织中 , 可利用酶解纤维组织使辣椒 素溶解 出来 。 赵宁等研 辣椒 品种 的总辣椒素含量变化非常大 , 大多数品种的辣椒 素含量均 究表明 , 当酶解温度为 4 5 ℃ , 酶解液初始 p H为 5 . 4 , 酶解时间为 3 h , 在0 . 2 %~ 1 %之 间[ 3 1 。 酶量为 7 . 5 mg , g 辣椒时 , 酶法提取 明显优于丙酮温浸提取法 , 用酶法 2 提取方法 提取辣椒素无疑为辣椒素 的提取提供了一种新 的途径 , 但 目前关 于 2 . 1 溶 剂 提 取 此 方 面 的研 究报 道 较 少 。 结束 语 国内对于有机溶剂提取辣椒素 的工艺研究 己比较成熟。 根据辣 椒素和辣椒色素在不同浓度 乙醇溶液 中溶解度 的差异 , 施 飞群提出 通过对各种提取方法进行 比较分析 , 微 波提取法 的提取时 间为 采用高浓度 乙醇提取辣椒红素 , 低浓度 乙醇提取辣椒素的方法 。之 1 0 0 s 一 1 2 0 s , 得率最高为 7 3 . 9 %, 是提取辣椒素较好 的方法。 对酶法提 后袁翠美 以辣椒素稀溶液为原料 , 利用紫外光谱法对辣椒素萃取工 取辣椒素的研究 较少 。目前 , 国内关 于辣椒碱的研究正在不断深入 , 艺进行 了研究 , 发现提取液 中辣椒素的含量随乙醇浓度的减小一直 但 与国外相 比其研究 的广度与深度还存在相 当大 的差距 。 辣椒素的 但辣椒 中辣椒素 的含量低 , 因此如何改进 增加 , 当乙醇浓度为 5 0 %时 , 辣椒 素含 量达到最大 , 此后迅速减小 , 价值 日益被人们所重视 , 确定 5 0 %的浓度为乙醇萃取 的最佳浓度。 生 产工艺术 , 改进设 备条件 , 降低生产成本 , 提取出更多 , 更纯 的辣 2 . 2超 声 波 提 取 椒素, 是 提 高辣 椒 价 值 的 重 要课 题 。 超声波是一种弹性机械波。 目前 , 将超声波用于溶剂提取研究 参 考 文 献 前景广阔 , 其原理主要是利用超声波 的空化效应产生极大 的压力造 【 1 ] 吴艳 阳, 陈开勋 , 邵纪 生. 辣椒 素的制备 工 艺及 分析方I J ] . 化 学世 成被粉碎 的辣椒细胞壁破碎 , 而且破碎过程在 瞬间完成 ; 同时 , 超声 界 , 2 0 0 4  ̄ ) : 2 1 8 . 2 】 任 吕言, 张慧 , 刘玉申. 辣椒精 的精制及辣椒素 的 HP L C测定【 J 】 . 中 波产生的振 动作用加强了辣椒 细胞 内物 质的释放 、扩散及溶解 , 有 【 利于辣椒素的提取H 。 试验研究表 明, 超声波提取主要与提取溶剂介 国食 品 添加 剂 , 2 0 0 2 ( 1 ) : 7 6 . 质、 提取物料 比、 提取剂量 、 提取温度 、 提取次数 以及提取频 率等 因 [ 3 】 曾仕廉 , 赵 家俊. 辣椒碱 、 辣椒 色素的分离纯化及性质研 究『 J 1 . 中国 素有关 。 赵仁邦等研究发现 , 采用 乙醇 、 甲醇或 四氢呋喃等溶剂作为 生 化 药 物 杂 志 , 2 0 0 3 , 6 6  ̄ ) : 5 2 . 、 提取溶剂介质有较好 的提取效果。 【 4 1 严伟 , 李淑芬 , 田松 江. 超声波协助提 取技 术[ J ] . 化 学进展 , 2 0 0 2 , 2 1 2 . 3 微波提取 ( 9 ) : 6 4 9 . 微波是波长介于 l m m— l m频 率在 3 0 0 MH z 一 3 0 0 G H z 之 间的电磁 【 5 】 董新荣 , 刘仲 华. 纤 维素酶预 处理 法提 取辣椒素  ̄ E[ J I . 食 品科 波 。在采用微波提取辣椒素试验 中, 利用微 波穿透力使被辐射分子 学, 2 0 0 7 ( 2 8 ) : 1 0 0 — 1 0 3 . 在微波 电磁场中快速转 向及定 向排列 , 从 而产生撕裂 和相互摩擦引 起 发热 , 使辣椒细胞 内温度升高 , 压力增大 , 导致 细胞破裂辣椒 素流 出传递 到周 围被乙醇等溶剂溶解 。元英进研究表 明, 利用微 波提取 辣椒素具有提取效率高 、 选择好 、 能耗低等优点 。另外 , 微波所 产生
辣椒素的降压作用研究进展
在我国的 四 川 ㊁ 湖南㊁ 湖北以 ㊀㊀ 辣椒是我们日常饮食中重要的辛辣食物 , 及云南 ㊁ 贵州等地 , 辣椒是不 可 或 缺 的 桌 上 食 品 . 我 国 是 生 产 和 食 用 辣 椒 大国 , 据统计 , 目前我国饮食 辣 椒 的 人 口 达 3 亿 之 多 . 辣 椒 的 辣 味 主 要 源 于辣椒中的辣椒素 , 后者是辣 椒 中 最 主 要 的 生 物 活 性 物 质 , 它是一种含香 草酰胺的生物碱 , 而辣椒碱中的壬酸香草酰胺最具有强烈 的 辛 辣 味 和 强 烈 的刺激性 . 许多研究表明 , 辣椒素在镇痛 ㊁ 止痒 ㊁ 抗炎 ㊁ 抗氧化㊁ 调节胃肠功 1-3] . 能㊁ 抗肿瘤等方面具有广泛的药理作用 [ 有研 究 发 现 , 辣椒素还具有降低血压㊁ 改善血管内皮功能和保护心肌 等心血管方面的作用 , 但具体 的 降 压 作 用 机 制 目 前 还 不 十 分 清 楚 ; 目前研 究认为 , 在高血压的发生和维持与血管张力改变 ㊁ 水钠潴 留 ㊁ 内皮功能受损 等因素密切相关 , 而神经 - 内分泌系统在外周血管张力的 维 持 及 正 常 生 理 血压的调节中则发挥着重要作用 . 有研究表明 , 对辣椒素 敏 感 的 感 觉 神 经 末梢细胞及其激活 促 进 神 经 递 质 的 释 放 与 高 血 压 的 发 病 机 制 密 切 相 关 . 辣椒素可特异性作用于心脏和 血 管 活 动 的 辣 椒 素 敏 感 神 经 纤 维 的 瞬 时 受 ( 体电位香草酸亚型 1 t r a n s i e n t r e c e t o r o t e n t i a l f a m i l a n i l l o i d s u b t e 1 p p yv y p , ) 通道 ,促进多种神 经 活 性 肽 的 释 放 , 其中以降钙素基因相关肽 T R P V 1 ( , 为 主, 参与外周血管舒缩功能的 c a l c i t o n i ng e n e-r e l a t e dp e t i d C G R P) p 调节 ,并通过激活相关信号通路来抑制血管平滑肌细胞 ( 的增殖和 V S MC) 4] . 迁移 ,发挥心血管活性作用 [ 目前 , T R P V 1 通道作为高血压及其相 关 疾 病 的 靶 分 子 受 到 了 广 泛 关 注 .T 它是 T R P V 1 通道于 1 9 9 7 年被 C a t e r i n a等人成功分离克隆 , R P V亚 , 家 族的一员 , 属于瞬时受体电位 ( 通道家 t r a n s i e n t r e c e t o r o t e n t i a l T R P) p p 族 .T 其中 T R P V 亚家族有 6 个成员 ,分别为 T R P V 1-T R P V 6, R P V 1通 道是 T 也是 目 前 研 究 最 为 充 分 的 成 员 , 因为其 R P V 亚家族中最早被发现 ㊁ [] 可被辣椒素激活 , 因此 T R P V 1 又被称为辣椒素受体 5 . 2+ + 和N 具有通透性的非选择性阳离子通 T R P V 1 通道是一种对 C a a 道, 可介导这些阳离子顺电 - 化学梯度进 行 跨 细 胞 膜 流 动 ,引 起 细 胞 内 的 2+ + 6] ㊁ .此 外, 浓度升高 ,从而使细胞 内 膜 去 极 化 [ C a N a T R P V 1通道还可 2+ 2+ 7] .研究 以介导细胞器释放 C 浓度升高[ a 进入细胞质中 ,使 细 胞 内 C a , 表明 , 通道被激活可抑制 增殖和迁移 对 高 血 压 的 靶器官 T R P V 1 V S MC 产生保护作用 ,如自 发 性 高 血 压 大 鼠 ( 主动脉 V S HR) S MC 中 T R P V 1通 8] , 道表达水平显著降低 ,增 殖 能 力 显 著 升 高 [ 而给予辣椒素后 S HR 主 动 脉V 并且这种抑制 S S MC 中 T R P V 1 通道蛋白的表 达 显 著 上 调 , HR 主 动 脉V 但对正常血压大鼠的 V S MC 的增殖作用呈剂量依赖 性 , S MC 增 殖 的 9] 2+ .T 抑制作用并不 显 著 [ 浓度显 R P V 1通道被激活可以诱导细胞内 C a 著增加 , 并激活 AMP 后者可以抑制 V K 信号通路 , S MC 的增殖和迁移 ,从 6, 1 0] . 上述研 究 而改善高血压导致的血管重构 ,延缓高血压的发生与发展 [ 结果提示 ,高血压引起的 V S MC 增 殖 能 力 增 强 可 能 与 T R P V 1通道的表 达异常 有 关 ,T R P V 1通道可能在高血压的维持和发展中起到重要的调控 作用 . 有研究表明 , T R P V 1 通道的 激 活 可 以 促 进 神 经 末 梢 递 质 的 释 放 改 变 1 1] . 含有 T 血管张力 , 从而起到调节血压的作用 [ R P V 1通 道 的 感 觉 神 经 末 梢细胞在心血管系统分布广泛 ,T R P V 1 通 道 被 辣 椒 素 激 活 后 ,这 些 感 觉 神经末梢细胞释放包括 C 血 G R P 在内的多种神经活性 肽 ,导 致 血 管 舒 张 ㊁ 1 2-1 4] . 在遗传性盐敏感 型 高 血 压 大 鼠 模 型 中 T 压降低 [ R P V 1通道也有类 1 5] . 在外周 神 经 系 统 中 , 似的降压作用 [ C G R P可以直接作用于血管床产 1 6] . 研究还发现 ,高血压大鼠长期喂养辣椒 素 膳 食 , 生舒血管降压效应 [ 血 管 内皮细胞的 T 增加血管内皮细胞蛋白激酶 A ( R P V 1 通道被激活 , P KA) )磷 酸 化 , 磷酸化和内皮型一氧化氮合成酶 ( 促进血管内皮细胞产生 e NO S 更多的一氧化氮 ( NO), NO 作 为 信 号 分 子 可 以 介 导 血 管 平 滑 肌 舒 张 ,从 1 7] . 而起到血管舒张和降压作用 [ 已有研究证实 , 还可通过调节肾水钠代谢来 参与血压的调控, T R P V 1 并且对肾脏具有保护作用 . 高盐饮食 D a h l盐敏感型高血压大鼠给予 辣 椒 素后 , 肾小 球 灌 注 压 减 低 , 而 肾 小 球 滤 过 率 ㊁ 尿 钠 浓 度 增 加, 辣椒平 ( 可完全 阻 断 辣 椒 素 的 上 述 作 用 . 以 上 结 果 表 明 , 高盐饮 T R P V 1 阻滞剂 ) 食D 引起肾小球滤过率和 a h l盐 敏 感 型 高 血 压 大 鼠 的 T R P V 1 功能受损, 1 8] . 此外 , 肾的排泄功能降低 [ T R P V 1 基因敲除的醋酸脱氧肾上 腺 皮 质 激 素 - 盐高血压大鼠出现蛋白 尿 ㊁ 肾 小 球 硬 化㊁ 肾间质纤维化和炎症反应等 病理 生 理 改 变 , 表明 T R P V 1 在 降 压 作 用 之 外 ,可 能 对 靶 器 官 具 有 保 护 1 9-2 0] . 作用 [ 综上所述 , 日常膳食中的辣椒素 通 过 激 活 T R P V 1受体引起血管舒张 通讯作者 : 赵琳燕 , 解放军第 2 护士长 . 5 4 医院心血管内科 ,
辣椒素类物质生物合成研究进展
2019.2JOURNAL OF CHINA CAPSICUM专题综述辣椒素类物质生物合成研究进展张西露 毛亦卉 戴雄泽*(湖南省蔬菜研究所, 长沙 410125)摘 要 辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称,主要包括辣椒素和二氢辣椒素,其含量高低决定辣椒辣度大小。
总结了近年来辣椒素类物质的种类与生物合成途径及其分子机理研究,辣椒素类物质积累与影响因素,分析了辣椒素生物合成途径关键基因与辣味的关系,阐明了辣椒素类物质含量遗传与相关基因定位的最新进展。
关键词 辣椒素类物质;生物合成;分子机理,研究进展辣椒(Capsicum ssp .)是一种重要的蔬菜作物和调味佳品。
据FAO 统计,2016年全世界辣椒种植面积达193.88万hm 2,居蔬菜作物第三位,其中,中国鲜食辣椒播种面积为75.34万hm 2(我国2016年农业部统计播种面积200万hm 2),种植面积和产品居蔬菜作物首位。
茄科作物在进化过程中分化出了辣椒、茄子、番茄、马铃薯等主要经济作物,为何只有辣椒能合成辣椒素类物质?辣椒素类物质独特的辛辣味与作用机制如何?由于辣椒素含量决定了果实及其制品的风味,加上其医药、军事等领域的广泛应用,对辣椒素结构、合成部位、合成代谢、基因调控成为国内外学者研究的重点,并取得了较大的进展。
1 辣椒素类物质种类与合成途径1.1 辣椒素类物质种类与含量辣椒原产南美,因具有特殊的辛辣味道,7000多年前就成为墨西哥等南美洲居民的烹饪食品调收稿日期:2019-05-20基金项目:国家特色蔬菜产业技术体系项目(CARS-24);湖南省蔬菜产业技术体系项目作者简介:张西露,女,副研究员,主要从事蔬菜栽培生理研究及期刊编辑工作*通信作者:戴雄泽,男,二级研究员,主要从事辣椒遗传育种研究;E-mail: xiongzedai@Research Progress on Biosynthesis of CapsaicinoidsZhang Xilu MAO Yihui DAI Xiongze *(Hunan Vegetable Research Institute, Changsha 410125, China )Abstract Capsaicinoids is the general term of the specific spicy metabolites produced in the placenta of pepper fruit, mainly including capsaicin and dihydrocapsaicin. The content of capsaicinoids determines the spiciness degree of pepper fruit. In this paper, research progress in recent years on the species and biosynthetic pathway of capsaicinoids, as well as its underlying molecular mechanism were summarized. Accumulation of capsaicinoids and its influencing factors, as well as the relationship between the spiciness degree and the key genes in biosynthetic pathway were analyzed. Advances on the genetic analysis of capsaicinoids content and related gene mappings were also reviewed in the paper.Key words capsaicinoids ;biosynthesis ;molecular mechanism ;progress2019.2JOURNAL OF CHINA CAPSICUM专题综述料。
辣椒素类物质生物合成及相关调控基因研究进展
109--专论•综述 引用格式:刘 熠,刘 峰,邹学校. 辣椒素类物质生物合成及相关调控基因研究进展[J]. 湖南农业科学,2020(9):109-111. DOI:10.16498/ki.hnnykx.2020.009.028辣椒(Casicum.C )是闻名于世界各地的绝佳菜肴调味品。
它不仅在食品加工方面发挥着必不可少的作用,而且有巨大的潜在药用价值[1-2]。
辣椒素(Capsaicin )是存在于辣椒中的重要次生代谢物质,按含量排列,其次是二氢辣椒素、去二氢辣椒素、同二氢辣椒素等[3]。
在众多的茄科植物中,只有辣椒属可以产生辣椒素,辣椒素主要是在辣椒胎座中合成。
辣椒素具有多种功能,如抗氧化、抗癌等药理作用,除此之外,食用辣椒素还可以产生令人体感到兴奋的多巴胺物质[4]。
因此,对于辣椒素的研究越来越受人们的关注,培育可以产生大量辣椒素的优质辣椒品种也成为了辣椒研究方向最主要的目标之一。
1 辣椒素类物质种类与含量测评1.1 辣椒素类物质辣椒最早产于中拉丁美洲的热带地域,但随着时间的推移和全球化的进展加快,辣椒的栽植面积呈现出逐年增加的趋势。
与此同时,辛辣的菜肴已经成为许多国家传统菜肴的一部分,食品再生产和原料加工的方向上辣椒素的作用可谓是发挥到了极致[5]。
此外,辣椒素的许多益处也和工业应用息息相关。
人类食用辣椒所感受到的辛辣味道实际上是一种神经灼烧痛感,是对神经末梢的刺激反应,而这种刺激是因为存在于辣椒属中的生物碱和其类似物的积累造成的[6]。
辣椒素最早是在1876年由Thresh 等获得晶体后命名的[7]。
当前已分离出的30多种辣椒素同 系物被统称作辣椒素类物质[8]。
辣椒素类物质其实本质 是一种生物碱,是由香草基胺与支链脂肪酸二者酰氨化合成的。
按存在于辣椒中的含量排列,已发现的辣椒素类物质种类有很多,人们所熟知且含量较高的有辣椒素、二氢辣椒素(Dihydrocapsaicin )、降二氢辣椒素(Nordihydrocapsaicin )、高辣素(Homocapsaicin )、高二氢 椒(Homodihydrocapsaicin )、 辛酸香草酸胺(Octanoyl vanillylamide )、壬酸香草基胺(Nonanoyl vanillylamide )、 癸酸香草肽胺(Decanoyl vanillylamide )、辣椒素酯(Capsiate )、二氢辣椒素酯(Dihydrocapsiate )和降二氢辣椒素酯 (Nordihydrocapsiate )等[9],它们的主要区别是脂肪侧链长度和在脂肪链中存在的双键多少。
辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展
辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展吴智明;程蛟文;唐鑫;胡开林【摘要】辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称.辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径:以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸途径.本文综述了近年来国内外学者在辣椒素类物质生物合成过程中的主要酶类基因的克隆、基因表达调控机制研究方面取得的最新进展.%Capsaicinoids are the substances responsible for the pungent sensation that synthesize and accumulate unique in fruits placental tissues of Capsicum species. Capsaicinoids are biosynthesized through 2 pathways: phenylpropanoid and branched-chain fatty acid pathways, which provide the precursors phenylalanine and valine or leucine, respectively. This paper reviewed the new research progress on studying the enzymes and genes participating in the biosynthetic pathway and the regulatory process that accounts for different accumulation levels of capsaicinoids in chili pepper fruits.【期刊名称】《中国蔬菜》【年(卷),期】2012(000)022【总页数】7页(P1-7)【关键词】辣椒素类物质;生物合成;基因克隆;综述【作者】吴智明;程蛟文;唐鑫;胡开林【作者单位】仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东广州510225;华南农业大学园艺学院,广东广州510642;华南农业大学园艺学院,广东广州510642;华南农业大学园艺学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】Q78辣椒(Capsicum annuum L.)通常具有特殊的辛辣味,这主要是由于其果实中含有特殊的以辣椒素(capsaicin)为主的辣椒素类物质(capsaicinoids)。
食品中辣椒素含量检测方法的研究进展
食品中辣椒素含量检测方法的研究进展引言:辣椒作为一种常见的调味品和食材,不仅赋予食物丰富的香辣味道,还富含多种营养成分,如辣椒素。
辣椒素对人体具有多种好处,如增强食欲、促进新陈代谢、提高免疫力等,因此深受人们喜爱。
然而,食品中辣椒素含量的检测方法一直是食品科学领域的热门研究课题。
本文将综述近年来国内外食品中辣椒素含量检测方法的研究进展,并探讨其方法优缺点及发展前景。
一、传统的辣椒素含量检测方法1. 化学分析法:化学分析法是最早被采用的辣椒素含量检测方法。
常用的方法有高效液相色谱法、气相色谱法以及比色法等。
这些方法具有操作简单、准确度高的特点,但也存在着一些缺点,如耗时长、需要大量的试剂和仪器设备等。
2. 生化分析法:生化分析法是通过辣椒中辣椒素的生化反应来检测其含量。
例如,采用辣椒素酶法来测定辣椒素含量。
这种方法具有灵敏度高、操作简单等优点,但对试剂的纯度要求较高,且容易受到其他物质的干扰。
二、近年来的新型辣椒素含量检测方法1. 光谱分析法:光谱分析法是近年来辣椒素含量检测方法的研究热点之一。
这种方法通过采用紫外-可见光谱仪、红外光谱仪等,测定不同波长下辣椒素的吸收光谱,进而计算其含量。
相比于传统方法,光谱分析法具有快速、无污染、对样品无破坏性的优点,因此受到了广泛关注。
2. 生物传感器法:生物传感器法是一种基于生物反应的辣椒素含量检测方法。
如利用酶生物传感器来测定辣椒素。
通过将酶与电极结合,当酶与辣椒素发生反应时,可通过测定电流或电压变化等来计算其含量。
这种方法具有快速、灵敏、无污染等优点,但需要较高的装备和技术条件。
3. 分子印迹技术:分子印迹技术是一种基于辣椒素与特定配位体之间的识别和结合性质的检测方法。
通过制备具有选择性的分子印迹聚合物进行辣椒素的吸附和检测。
这种方法具有选择性强、重复性好等特点,但对印迹聚合物的合成和制备条件要求较高。
三、方法之间的比较与评估不同的辣椒素含量检测方法各有优劣,适用于不同的实际应用场景。
辣椒素在麻醉医学和镇痛领域中的实验与前景展望
辣椒素在麻醉医学和镇痛领域中的实验与前景展望引言:麻醉医学和镇痛领域持续不断地寻求新的药物和治疗方法,以提供更有效的疼痛管理和术中麻醉。
在这个不断探索的过程中,辣椒素的药物特性引起了研究人员的广泛关注。
辣椒素作为一种天然的植物化合物,在药理学和生理学方面展示出了许多有利的特性,使其成为潜在的候选药物。
本文将探讨辣椒素在麻醉医学和镇痛领域中的实验研究进展,并展望其未来的应用前景。
一、辣椒素的药理学特性辣椒素是辣椒中的活性成分,也称为辣椒素类物质,其中最常见的成分是辣椒素(Capsaicin)。
辣椒素具有强烈的辣味和热感觉,可以通过激活神经末梢上的特定受体,诱导疼痛和刺激感。
除了这些感知特性外,辣椒素还具有一些重要的药理学特性。
辣椒素在麻醉医学和镇痛领域的应用主要与其作为神经调节剂的特性有关。
辣椒素通过对TRPV1(转型性干扰素听觉通道1)受体的激活,可以抑制痛觉神经元的兴奋性,从而减轻疼痛感知。
此外,辣椒素还可以影响神经递质的释放,并模拟内源性阿片肽系统,具有镇痛作用。
在实验中,辣椒素还被发现具有抗炎和抗氧化等药理学特性,这些特性对于镇痛和麻醉的管理非常重要。
二、辣椒素在实验研究中的应用1. 镇痛研究辣椒素作为一种潜在的镇痛药物,已经在多个实验研究中得到了探索。
研究表明,局部应用辣椒素可以降低术后疼痛的程度,并减少镇痛药物的使用。
此外,辣椒素可以在病理性疼痛模型中减少炎症和疼痛相关的信号传导,提供额外的镇痛效果。
这些实验结果表明,辣椒素可以作为一种有效的非麻醉性镇痛药物,用于术后疼痛管理和慢性疼痛的治疗。
2. 局麻作用辣椒素还被研究作为一种局部麻醉药物的候选者。
在实验中,辣椒素可以通过激活TRPV1受体,在感觉神经末梢处引起疼痛和热感,但同时也能抑制神经传导,提供局部麻醉作用。
一些研究发现,辣椒素可以作为一种替代局麻药物,在手术切口周围应用后有效减轻疼痛感。
三、辣椒素的前景展望1. 个体化治疗的发展辣椒素在麻醉医学和镇痛领域的应用前景非常广阔。
辣椒果实中辣椒素的研究进展
辣椒属于茄科(Solanaceae )一年生或多年生二倍体作物,包含多个种,现有5个栽培种,是重要的蔬菜作物之一[1-2]。
2019年全球鲜食辣椒和加工辣椒总种植面积约为371.9万hm 2,总产量约为4228.3万t ;我国2019年辣椒种植面积约为84.7万hm 2,总产量达1933.3万t ,居全球首位,且有继续增加的趋势(FAO )。
近年来,随着对辣椒研究的不断深入,人们发现了辣椒中的一类特殊物质——辣椒素,又名辣椒碱,不但能够刺激味觉、制作催泪弹等,还具有杀虫、镇痛等作用[3-5]。
由于辣椒素用途广泛,市场对辣椒素的需求也不断增加[6-7]。
因此,了解辣椒素的生物合成途径以及其基因调控机制,对于选育高含量辣椒素新品种以及人工调控辣椒素的生物合成具有重要的意义。
1辣椒的起源及辣椒种植现状1.1辣椒的起源及栽培种差异辣椒属于茄科(Solanaceae )茄亚族(Solaninae Dunal )辣椒属(Capsicum )二倍体植物,一年生或多年生常异花授粉作物,与马铃薯、茄子、番茄、烟草和矮牵牛是近亲,包括多个种,其中有5个栽培种,分别为一年生辣椒(Capsicum annuum )、下垂辣椒(Capsicum baccatum )、灌木辣椒(Capsicum frutes-cens )、中国辣椒(Capsicum chinense )和柔毛辣椒(Capsicum pubescens )[1-2]。
主要栽培种有3个起源中心,主要分布在美洲,分别为墨西哥和危地马拉、亚马孙河流域、秘鲁和玻利维亚[8-9]。
15世纪初,著名航海家哥伦布将辣椒由美洲传入欧洲,并于16辣椒果实中辣椒素的研究进展袁雷1,2,杨涛1,张国儒1,郭河瑶1,2,唐亚萍1,杨生保1(1.新疆农业科学院园艺作物研究所乌鲁木齐830091;2.新疆生产建设兵团特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室·石河子大学农学院新疆石河子832003)摘要:辣椒是人们日常生活中重要的蔬菜和调味品,在全球范围内均有种植。
辣椒素的代谢途径及生理功能的研究进展
摘要 :首先探讨了 辣椒素 在体 内的代 谢途 径 : 侧烷基 链被 羟 基化 、氧化形成苯 氧基 、苯环 分子 的去甲 基化 及随后 的儿 茶 素分子被氧化为半苯 醌或 苯醌类 衍生 物 、以及水 解作 用 ;接 着对辣椒素可能的 生理 功能进 行了 分析 。得 出辣椒 素可 能 的生理功能错综复杂 ,其 可能 具有化 学保 护作 用 ,但 同时 也 可能是潜在的致突变剂 。 关键词 :辣椒素 ;辣椒素类物质 ;化学 保护作用 ;致癌作用
141
专论与综述
2008年第 2期
酶 P450 2El ( CYP2El) 可将辣椒素转变 为苯氧基 ,然后二 聚 体化或者与细胞色素过氧化物酶 P450 2E1 ( CYP2El )共价结 合并使该酶失去活 性 (图 1 ②) 。因 此 ,辣 椒素 也可 以作 为 CYP2El的抑制剂 。
一些学者利用电化学 ,酶及 化学 方法对辣 椒素的一 个电 子氧化变化进 行了 研究 。Lawson和 Gannett报 道 [ 4] 将辣 椒 素与微粒体 保 温 或 通过 和 高 铁 氰化 钾 非 酶 促作 用 可 形 成 5, 5’2顺式 2辣椒素 。在辣椒 素的 致突 变作用中据认为是因为 形成了苯氧基 ,这种苯氧基在许 多植 物多酚类 物质的代 谢中 十分常见 ,其在木质素 的形 成中起重要作用 。用辣根过 氧化 物酶对酪氨酸进行氧化可形成酪氨酸二聚体 ,据报道 [4 ]这是 因为苯氧基基团的 形成 所致 。由 过氧化 物酶 催化甲 状腺 球 蛋白上二个碘酪氨酸残 基通 过二 聚体作 用形 成甲状 腺素 也 是基于同样的反 应机 制 [3 ] 。与此 相似 , Boersch 和他 的合 作 者 [5 ]也发现了当将辣椒素 与过氧 化物酶 和过 氧化 氢共温 时 可行成荧光二聚体 ,其 他研 究者 [ 4]也 有类 似的发 现 , 通过 化 学或电化学氧化也可以形成这种荧光氧化物质 。
新型控暴剂辣椒素研究进展
辣椒 素具有 强烈 的刺激性 ,人员接触 后会 出现剧烈
强烈刺激作用 ,作用时间通常会持续3 0~6 mi。辣椒 素 0 n
的眼疼 、流泪 、咳嗽 、喷嚏 、胸痛等症状。其蒸汽或微粉 对眼和上呼吸道具有强烈刺激作用。由于刺激 阈低 、症状 出现和消失 怏、安全 比高 、可用多种途径释放等特点 ,在 警用控暴方面得到 了广泛的应用。上世纪九十年代初辣椒 素喷射器已开始装备美 国警察 ,并迅速得 到广泛应用 ,目 前 已占领了防卫喷射器的大部分市场 。
的浅 呼吸 ,会 引起剧烈的咳嗽 、呕 吐,同时会感觉胸部和 喉咙哽塞 ,偶尔会有眩晕和头 昏眼花的感觉。沾染辣椒素
的人员还会感觉浑身无力、动作失调 、全身颤抖 ,并失去 平衡。
、
辣 椒素 及 其 类 似 物
( ) 椒 素 及 其类 似 物 简 介 一 辣
辣 椒素是一 种含香 草酰胺结 构的生物 碱 ,辣 椒素主 要从辣椒 中分离获得 ,是 由一 系列 同类物组成 ,辣椒素类 物 质 到 目前 已发 现 2 余 种 ,其 主 要 成 分 有 :辣 椒 碱 0
人体皮 肤 、眼睛等器 官与辣椒 素接触 后就会感 觉到
P l eT c n lg 2 1 年 39 71 oi e h oo y 0 c 1 ,
警用 装 备
一
辣椒 素从化学结构 上可 以看成是 脂肪酸与香草基胺 形成的酰胺化合物 ,化学合成法采用与生物合成法类似的 过程路线 。En t ph 以异 丁基锌与l 一 rs s t等 ,6 已二酸单乙酯 单酰氯 为原 料 ,经过一 系列 化学合成 得到了8 一甲基 一 一 6
物 质 ,所 以行 业 内 命 名 为 Oloe i c p i m (简 称 e rs a s u n c
辣椒素的作用机制及其研究进展
辣椒素的作用机制及其研究进展作者:欧阳日威周嘉丽文玉烛刘思思谭奇良来源:《科教导刊·电子版》2016年第13期摘要辣椒素是辣椒中的一种辛辣成分,可通过结合辣椒素受体,使细胞内钙离子浓度升高,引起神经元及其纤维释放多种神经肽,具有抗炎、镇痛、扩张心血管、保护胃黏膜及抗肿瘤等作用。
关键词辣椒素作用机制神经中图分类号:TS255.1 文献标识码:A辣椒素(反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺)是辣椒中辛辣的主要化学成分。
辣椒中的辣椒碱主要包括辣椒素,约占46%-77%。
其结构式如下图所示:辣椒素具有多种药理生理学活性,对某些含有 P-物质的感觉神经系统、心血管、体温调节、胃肠机能有显著影响;具有消炎止痛止痒、促进脂肪代谢、保护胃肠等作用,其中较为突出的是其独特的长效镇痛作用。
在临床上用于治疗带状疱疹后遗神经痛、坐骨神经痛、糖尿病性神经痛等疾患,另外,对于预防老年人吸入性肺炎、腰痛、血尿综合征以及银屑病也有显著疗效。
1辣椒素的作用机制1.1由肝中多功能氧化酶系所至的辣椒素类物质的侧烷基链被羟基化SurhY.J.和LeeS.S研究显示:辣椒素的侧烷基链对氧化酶相当敏感。
当将辣椒素与ADPH 及经酚巴比妥预处理所得的老鼠肝S9分离物共温时,辣椒素的侧烷基链可被羟基化。
1.2辣椒素通过游离基氧化作用形成苯氧基Gannett等的研究发现肝中的细胞色素过氧化物酶P450 2El(CYP2El)可将辣椒素转变为苯氧基,然后二聚体化或者与细胞色素过氧化物酶P450 2E1(CYP2El)共价结合并使该酶失去活性。
因此,辣椒素也可以作为CYP2El的抑制剂。
一些学者利用电化学,酶及化学方法对辣椒素的一个电子氧化变化进行了研究。
Lawson和Gannett报道将辣椒素与微粒体保温或通过和高铁氰化钾非酶促作用可形成5,5’-顺式-辣椒素。
在辣椒素的致突变作用中据认为是因为形成了苯氧基,这种苯氧基在许多植物多酚类物质的代谢中十分常见,其在木质素的形成中起重要作用。
辣椒素类物质研究进展(精)
辣椒杂志(季刊2005年第4期辣椒素类物质研究进展戴雄泽1,2刘志敏1(1湖南农业大学湖南长沙4101282湖南省蔬菜研究所湖南长沙410125辣椒(Capsi cum annunm L.是茄科辣椒属的多年生或一年生作物,2n=24。
原产中、南美洲、墨西哥、秘鲁等地,1492年哥伦布发现新大陆后传人欧洲。
17世纪,辣椒传入东南亚各国,明朝末年引人中国。
辣椒富含维生素C 、维生素A 、胡萝卜素等多种营养物质,并有芬芳的辛辣味,是一种重要的世界性蔬菜,世界上有近3/4的人口经常食用辣椒和辣椒制品。
辣椒独有的辛辣成分———辣椒素及同系物,以其独特的理化性质,广泛应用在加工、食品餐饮、医药工业、饲料工业等领域。
目前对辣椒素类物质的研究较多,本文综述辣椒素类物质近期研究进展。
1国内外研究现状1.1辣椒素及同系物P.A.Bucholtz (1816首先发现辣椒中的辛辣味能够用有机溶剂浸染分离,1846年L.T.Thresh 报道分离出辣椒素晶体,并命名为辣椒素,1878年匈牙利医学家Endre Hogyes 也分离出辣椒素。
1930年,E.Spath 和F.S.Darling 首次合成了最辣的混合物。
Kosuge 和Inagaki 、D.J.Bennet 等人利用色谱、核磁共振等手段详细分析了辣椒辛辣物质的化学组成后发现:天然辛辣物质是由一系列同类物组成,它们的结构和性质与辣椒素非常相似,称为辣椒素类物质(Capsaicinoids。
现已发现有14种类似物,已定性和分离出了6种不同的辣椒素同系物和一种用于标定辣椒素含量的合成物。
辣椒素分子式为C 18H 27NO 3,化学结构式为H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH -CO-(CH 24CH =CHCH(CH 32,属酰胺类化合物。
辣椒素同系物结构类似辣椒素,化学结构通式为H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH-CO-R ,同系物间R 基不同。
辣椒素的药理学作用及其在口腔医学中的研究进展
辣椒素的药理学作用及其在口腔医学中的研究进展熊昕洱1,周芮1,刘小琴1,杨光彩1综述白国辉1,2,王斯玮1,2审校1.遵义医科大学口腔医学院,贵州遵义563000;2.贵州省普通高等学校口腔疾病研究特色重点实验室,贵州遵义563099【摘要】辣椒是一种有辛辣刺激性气味的茄科植物,辣椒素(Capcaicin ,CAP)是其主要的活性成分,不仅具有多种药理作用,在农业、畜牧业、食品等领域也具有重要意义。
中草药的药理学研究一直是国内外的研究热点,如茶多酚、青蒿素、石斛、葡萄柚等。
目前,对CAP 的研究逐渐升温,已经在抗炎镇痛和肿瘤治疗领域引起广泛关注,同时在其他医学领域也出现诸多相关研究。
尽管CAP 在医学各领域受到的关注增多,但其在口腔医学中的研究仍然十分少见。
在口腔领域对CAP 进行更为深入的研究,将有助于拓宽治疗思维,寻找新的治疗方式,同时我国作为农业大国,辣椒种植面积广,产量高,一旦CAP 在口腔领域获得动物实验和临床试验的成功,将产生巨大的经济效益。
本文就CAP 的药理作用及其在口腔医学领域的研究进展做一综述。
【关键词】辣椒素;药理学;口腔医学;研究进展【中图分类号】R78【文献标识码】A【文章编号】1003—6350(2023)10—1514—05Pharmacological effect of capsaicin and its research progress in stomatology.XIONG Xin-er 1,ZHOU Rui 1,LIU Xiao-qin 1,YANG Guang-cai 1,BAI Guo-hui 1,2,WANG Si-wei 1,2.1.School of Stomatology,Zunyi Medical University,Zunyi 563000,Guizhou,CHINA;2.Specical Key Laboratory of Oral Diseases Research,Higher Education Insitutions In Guizhou Province,Zunyi 563099,Guizhou,CHINA【Abstract 】Capsaicin (CAP)is a solanaceous plant with a spicy and pungent odor,which not only has a variety of pharmacological effects,but also has great significance in agriculture,animal husbandry,food and other fields.The phar-macological research of Chinese herbal medicines has always been an attractive research area at home and abroad,such as tea polyphenols,artemisinin,dendrobium,grapefruit.At present,the research on CAP is gradually warming up,which has attracted widespread attention in the field of anti-inflammatory analgesia and tumor treatment,and many related studies have also appeared in other medical fields.Despite the increased attention it has received in various fields of medicine,its research in stomatology is still very rare.More in-depth research on CAP in the field of dentistry will help broaden treat-ment thinking and find new treatment methods.In the meantime,the pepper planting area is wide and has high yield in China.Huge enormous economic benefits will be brought,once CAP has achieved success in animal experiments and clin-ical trials.This paper reviews the pharmacological effects of CAP and its research progress in the field of stomatology.【Key words 】Capsaicin;Pharmacology;Oral medicine;Research progress ·综述·doi:10.3969/j.issn.1003-6350.2023.10.033基金项目:贵州省遵义市科技支撑计划项目[编号:遵市科合HZ 字(2020)293号];贵州省大学生创新创业训练计划项目(编号:ZKDC2018003、0195200585)。
辣椒素类物质的研究进展
辣椒素类物质的研究进展
周宝磊;董新荣
【期刊名称】《化工中间体》
【年(卷),期】2010()9
【摘要】本文介绍了辣椒果实中辣椒素类(Capsaicinoids)物质的化学组成、结构和理化性质,并对近年来国内外关于辣椒素的提取、纯化、结构鉴定与分析方法、化学合成与分子结构修饰等方面的研究进行了综述。
【总页数】6页(P16-21)
【关键词】辣椒素;结构;提取与纯化;鉴定分析;化学合成;分子修饰
【作者】周宝磊;董新荣
【作者单位】湖南农业大学应用化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TQ246.38
【相关文献】
1.辣椒素类物质生物合成研究进展 [J], 李竞芸
2.辣椒素类物质药理作用及测定方法研究进展 [J], 吕靖;殷钟意;杜若愚;郑旭煦
3.辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展 [J], 吴智明;程蛟文;唐鑫;胡开林
4.辣椒素类物质生物合成研究进展 [J], 张西露; 毛亦卉; 戴雄泽
5.辣椒素类物质生物合成及相关调控基因研究进展 [J], 刘熠;刘峰;邹学校
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辣椒的辣味遗传控制与辣椒素生物合成研究进展
园艺学报 2014,41(9):1821–1832 http: // www. ahs. ac. cn Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@ 辣椒的辣味遗传控制与辣椒素生物合成研究进展张正海,毛胜利,王立浩,张宝玺*(中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081)摘 要:辣椒的辣味源于其果实胎座中合成的辣椒素和二氢辣椒素等生物碱类物质。
就辣椒辣味的遗传特征,影响因素,辣椒素类物质生物合成途径及相关基因进化,辣味性状QTL定位,Pun1和pAMT基因分子标记辅助选择进行了综述。
关键词:辣椒;辣味;辣椒素类物质;辣椒素酯类物质;Pun1基因中图分类号:S 641.3 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2014)09-1821-12 Progress on Genetic Control of Pungency and Capsaicinoid Biosynthesis in Capsicum spp.ZHANG Zheng-hai,MAO Sheng-li,WANG Li-hao,and ZHANG Bao-xi*(Institute of Vegetables & Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)Abstract:The pungency of pepper(Capsicum spp.)is due to capsaicin,dihydrocapsaicin and other capsaicinoid biosynthesis in glands on the placenta dissepiment of the fruit. This paper reviews the genetic control and environmental effects on pungency,capsaicinoid biosynthesis pathway and evolution,QTL analysis of capsaicinoid content and marker-assisted selection breeding on Pun1 and pAMT in Capsicum spp.Key words:Capsicum;pungency;capsaicinoid;capsinoid;Pun1所谓辣椒(Capsicum spp.)的“辣味”,是人们食用辣椒及其制品后,辣椒素结合人体痛觉途径中的辣椒素受体(Transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)而产生的灼痛感(Caterina et al.,1997)。
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辣椒杂志(季刊2005年第4期辣椒素类物质研究进展戴雄泽1,2刘志敏1(1湖南农业大学湖南长沙4101282湖南省蔬菜研究所湖南长沙410125辣椒(Capsi cum annunm L.是茄科辣椒属的多年生或一年生作物,2n=24。
原产中、南美洲、墨西哥、秘鲁等地,1492年哥伦布发现新大陆后传人欧洲。
17世纪,辣椒传入东南亚各国,明朝末年引人中国。
辣椒富含维生素C 、维生素A 、胡萝卜素等多种营养物质,并有芬芳的辛辣味,是一种重要的世界性蔬菜,世界上有近3/4的人口经常食用辣椒和辣椒制品。
辣椒独有的辛辣成分———辣椒素及同系物,以其独特的理化性质,广泛应用在加工、食品餐饮、医药工业、饲料工业等领域。
目前对辣椒素类物质的研究较多,本文综述辣椒素类物质近期研究进展。
1国内外研究现状1.1辣椒素及同系物P.A.Bucholtz (1816首先发现辣椒中的辛辣味能够用有机溶剂浸染分离,1846年L.T.Thresh 报道分离出辣椒素晶体,并命名为辣椒素,1878年匈牙利医学家Endre Hogyes 也分离出辣椒素。
1930年,E.Spath 和F.S.Darling 首次合成了最辣的混合物。
Kosuge 和Inagaki 、D.J.Bennet 等人利用色谱、核磁共振等手段详细分析了辣椒辛辣物质的化学组成后发现:天然辛辣物质是由一系列同类物组成,它们的结构和性质与辣椒素非常相似,称为辣椒素类物质(Capsaicinoids。
现已发现有14种类似物,已定性和分离出了6种不同的辣椒素同系物和一种用于标定辣椒素含量的合成物。
辣椒素分子式为C 18H 27NO 3,化学结构式为H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH -CO-(CH 24CH =CHCH(CH 32,属酰胺类化合物。
辣椒素同系物结构类似辣椒素,化学结构通式为H 3CO (HO -C 6H 3-CH 2-NH-CO-R ,同系物间R 基不同。
辣椒素类物质主要由69%辣椒素(capsaicin、22%二氢辣椒素(dihydrocapsaicin 和7%的降二氢辣椒素(nordi-hydrocapsaicin 、1%高二氢辣椒素(homodihydrocapsaicin、1%高辣素(homcapsaicin组成。
Georgia 大学研究员Anna收稿日期:2005-10-02作者简介:戴雄泽(1964-,男,研究员,在读博士,主要从事辣椒新品种选育及加工技术研究Abstract Constituents and characters of the capsaicinoids are introduced in the paper.Recent advances in the matter's researchsuch as its metabolism,content change among different capsicum (peppervarieties or during the pepper's different growth stages are reviewed.And its product development in future is also prospected.Key w ordsCapsicum (chili,hot,pepepers;capsaicin Scovtille heat unit(SHUD ai X i ongze 1、2L i u Z hi m i n 1(1H unan A gri cul t ural U ni versi t yC hangsha410128(2H unan V eget able R esearch I nst i t ut e C hangs ha 410125Recent Advances in Capsaicinoids Research摘要本文介绍了辣椒素类物质的种类及其特性,并就国内外在辣椒素类物质方面的研究进展,如辣椒素类物质的代谢,不同辣椒品种和不同生长期间辣椒素物质含量的变化等进行了综述。
亦简述了辣椒素类产品今后的发展方向。
关键词辣椒;辣椒素;辣度◆专题综述◆辣椒杂志(季刊 2005年第4期Krajewska和John Powers用品尝的办法,比较最辣的合成辣椒素类物质VNA和四种自然辣椒素类物质后认为:降二氢辣椒素低度辣味,其次是高二氢辣椒素,最辣的辣椒素类物质为辣椒素和二氢辣椒素。
我国学者郭建明等(1998认为辣椒素辣味最强(75%,与二氢辣椒素共占辣椒所含辣味物质的90%以上,其余同系物仅占少量,按其含量高低依次是降二氢辣素(NDC、高二氢辣素(HDC和高辣素(HC。
最近,在甜椒果实中发现两种无辣味的类辣椒素物质辣椒素酯(Capsiate和二氢辣椒素酯(Dihydrocap-siate。
辣椒素纯品呈单斜长方形片状无色结晶,熔点65℃,沸点210℃~220℃,易溶于乙醇、乙醚、苯以及氯仿,微溶于二硫化碳。
1.2辣椒素类物质的代谢辣椒素是由香草基胺和支链脂肪酸两部分组成。
香草基胺部分是由芳香族氨基酸苯丙氨酸衍生而来,支链脂肪酸部分则是由缬氨酸衍生而来。
参与辣椒素合成途径中目前已知的酶有:苯丙氨酸裂解酶、肉桂酸水解酶、对香豆酸水解酶、咖啡酸转甲氧基酶和辣椒素合成酶,其中辣椒素合成酶是辣椒素合成中的关键酶,位于果实胎座表皮细胞的液泡膜上,反应的最适pH值约为9.0。
辣椒素合成的酚类前体物有:对香豆酸、苯丙氨酸、咖啡酸、3-甲氧基-4-羟基肉桂酸、香草醛等。
辣椒素的降解主要是通过辣椒果实中过氧化酶氧化而完成的。
Bernal等(1993研究发现,辣椒素在过氧化酶的作用下,转化为其他次生物质,降低辣椒果实中辣椒素的含量。
他进一步研究发现过氧化酶特别是碱性过氧化酶同工酶B6与辣椒素共存于胎座表皮细胞的液泡中,它能强烈氧化辣椒素及其酚类前体物。
Bernl等(1995用凝胶渗透层析柱分析了过氧化物酶氧化辣椒素的产物特性。
结果表明:辣椒素的氧化产物主要有5,5-二辣椒素聚合体, 4,-O-5-二辣椒素酯以及一些高度聚合的脱氢产物。
这些氧化产物都具有类木质素特性,说明在辣椒素的降解代谢中存在着氧化竞争库,辣椒素合成的酚类前体物在辣椒素竞争氧化中产生了类木质素物质,用于细胞壁的构成。
1.3品种间辣椒素类物质含量的变化Govindarajan1985年利用薄层层析法研究了不同来源的14个辣椒品种的辣椒素类物质的含量发现,C.annuum L.种中的变化范围为0.05% ̄0.33%,C.f r ut escens 种中变化范围在0.35% ̄0.85%之间。
该作者同时认为,C.annuum L. var.annuum中的品种辣椒素类物质含量变化范围较广,在0.07%~0.63%之间,有的变化范围甚至在0.6% ̄1.5%之间,几乎包括C.f r uescens小果型品种的变化范围。
Govin-darajan1986年研究表明,不同变种辣椒素类物质中各种辣椒素同系物所占比例不同。
C.annuum var.annuum中,辣椒品种的辣椒素含量为33% ̄59%,二氢辣椒素为30% ̄51%,降二氢辣椒素为7% ̄15%,其他分别为0 ̄5%。
C.f r ut escens种的果实有较高的辣椒素含量(63% ̄77%和二氢辣椒素含量(20% ̄32%,其他约为10%。
尽管品种间和品种内辣椒素类物质含量变化较大,但主要成分的比例辣椒素/二氢辣椒素基本相同,C.annuum L.种为1:1,C.f r ut escens种为2:1。
Jinap(1992研究认为,辣椒素在果实中的含量极不均匀,胎座中含量最高,果肉次之,种子中含量最低。
而且不同辣椒品种的总辣椒素含量变化非常大,大多数品种的辣椒素含量在0.2% ̄1.0%之间。
2000年12月,印度科学家称在Assam东北的山上发现了世界上最辣的辣椒品种Naga Jolokia(Capsi cum f r ut escens,辣度为855000Scoville Heat Units,超过世界纪录最辣品种Red Savina(其辣度为577000SHU,另一个最辣品种竞争者是墨西哥的Habanero。
1.4辣椒果实不同成熟期辣椒素类物质含量变化关于在果实成熟过程中辣椒素含量的变化方面的研究,国内外都曾有过报道,但研究结论不一致。
Govindarjan (1986研究了两种含高辣椒素类物质的小辣椒,发现在座果后21d才检测到这些成分。
辣椒素类物质至49d迅速增加,50 ̄70d时变缓。
Govindarajan(1986另外一些研究报道,高辛辣味辣椒的辣椒素类物质在开花后20d就能检测到,至40d迅速增长,但在40 ̄50d,辣椒素类物质总量将减少到60%。
我国学者研究表明,随着辣椒果实成熟,辣椒果肉及胎座中辣椒素含量的变化均是先升达到一定高峰后,又略有下降。
一些研究表明,随着辣椒果实成熟,辣椒素含量逐渐增加,红熟果的辣椒素含量最高;但也有些研究者认为,辣椒素含量先是缓慢增加,至绿熟期达到高峰后又略有下降,一般红熟果的辣椒素含量不及绿熟果高。
对于这种变化趋势的解释亦有分歧,一种可能是由于辣椒果实本身干物质含量后期急剧增加而造成辣椒素含量的相对降低;另一种可能是由于辣椒素被酶降解或光氧化分解所致。
辣椒素在果实中的积累受到合成与降解两方面的共同调节。
随着果实成熟,辣椒素合成酶的活性逐渐增加至一定高峰后又有所下降,与辣椒素的积累趋势相似,而最近的研究发现,果实中的辣椒素含量下降的同时,过氧化物酶的活性◆专题综述◆辣椒杂志(季刊2005年第4期升高,两者之间似乎呈现一种负相关,但由于过氧化物酶广泛存在于辣椒果实的各个部位而且受到很多因素的影响,因此关于这方面还需更深入细致的研究。
1.5环境条件对果实中辣椒素类物质积累的影响辣椒素的积累与栽培环境中的光、温、水、气、肥等因素有密切关系。
降低光照强度,进行遮荫栽培会使辣椒果实中的辣椒素含量下降。
而将辣椒果实置于光下,则可诱导采后果实成熟中辣椒素类物质的生成,由此可见光对于辣椒素的合成是必不可少的。
高温有利于辣椒素的积累,Cheon Soon Jeong研究发现夜温25℃下辣椒素迅速增多,而夜温15℃下辣椒素含量最低。
栽培环境中CO2的浓度也影响到辣椒素的积累,高浓度处理的辣椒果实中的辣椒素含量最高。
黄科等2002年研究认为,氮肥施用量与辣椒素含量呈明显的直线相关,且直线斜率较大,说明氮肥施用越多,辣椒素含量越高。
磷肥水平与辣椒素含量呈较小的曲线相关,增施磷肥,辣椒素含量有微小的上升趋势。
钾肥则与辣椒素含量呈近乎水平的直线关系,说明钾与辣椒素含量关系不大。