马铃薯龙葵素的研究进展_李美

Progresses of Research on Steroidal Glycoalkaloids in Potato
LI Mei1, XIONG Xing-yao1,2, HU Xin-xi1,2, LIU Ming-yue1,2
(1. College of Horticulture and Landscape, HNAU, Changsha 410128, PRC; 2. Hunan Provincial Engineering Research Center for Potatoes, Changsha 410128, PRC)
龙葵素的致毒机理是抑制胆碱酯酶活性从而 引起中毒，龙葵素的含量与品种特性、收获时间、受 损程度、储藏条件等密切相关[8]。a-茄碱可干扰受试 雄性小鼠的生精功能，75 mmol/L 的 α-茄碱即可对 睾丸细胞产生毒性，细胞毒性随着 α-茄碱浓度增 加而增强[9]。龙葵素含量 0～10 mg/100g FW 在食用 安全范围内；10～20 mg/100g FW 食用时麻口，并带 有苦味；超过 20 mg/100g FW 食用后可能引起中 毒，甚至死亡。因此，在生产中种植户应选择龙葵素 含量低的品种进行栽培，并且在收获时避免破损， 采取合理的贮藏措施，消费者则应选择没发芽的马 铃薯食用。
2 龙葵素的合成与代谢途径
龙葵素在植物的根、茎、叶中都能合成，但关 于其合成途径的报道很少，其可能遵循如下合成 途径[4]：乙酰辅酶 A→甲羟戊酸（MVA）→菠菜烯（角 鲨烯）→环阿屯醇→胆固醇→茄啶。该合成途径的 关键化合物是乙酰辅酶 A，细胞的细胞质和线粒体 中都有乙酰辅酶 A 合成酶，细胞质中的乙酰辅酶 A 合成酶直接活化进入细胞的乙酸，形成线粒体外的 乙酰辅酶 A；从葡萄糖或者长链脂肪酸等分解产生 的乙酰辅酶 A 是通过线粒体内的乙酰辅酶 A 合成 酶催化产生的。因此，乙酰辅酶 A 可能是来源于糖 酵解的终产物丙酮酸的氧化。龙葵素的代谢主要 通过根系分泌完成，植物残株分解和种子萌发等
害而合成的次生代谢产物，一般在植物的芽、嫩叶、 花及未成熟的果实中含量比较高。糖苷生物碱是一 种甾体皂苷，由疏水苷元（糖苷配基）和亲水寡糖 链组成，苷元部分由 1 个环戊烷多氢菲（非极性的 甾体单元）和 1 个含氮杂环（氮核）连接而成。构成 寡糖链的单糖有葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖，苷 元与单糖通过氧糖苷键连接（表 1）。目前，已发现 100 多种糖苷生物碱，大多存在于茄科和百合科植 物中[3]。
min，回收率为 98.0%[14]。超声提取率高，回收率高， 提取时间短，设备简单，逐渐替代回流提取法和索 氏提取法。 4.1.5 微波提取法 微波提取法利用微波直接穿 透非极性分子，被极性分子选择性吸收的原理加热 样品辅助提取。先用乙醇-冰乙酸微波辅助提取，然 后索氏抽提 16 h，过滤，浓缩，1%硫酸溶解，过滤。 用浓氨水调节 pH 值 10.5，4℃下静置过夜，离心，沉 淀用 1%氨水冲洗至洗涤液澄清，取沉淀烘干即得 粗产品。通过正交试验得出最佳提取工艺：料液比 为 10 g/200 mL，乙醇/冰乙酸 100∶10（V/V），在 540 W 下提取 6 min[15]。微波提取率高，提取过程复杂。 目前利用微波提取的比较少，此方法还有待改进。
熔点（℃）
286 290 250 243 255 244 230～232 299～302 298～300 305～308 263～267 305～308 250 256
旋光度[α]20
－59°（吡啶） －31°（甲醇） －26°（甲醇） －85°（吡啶） －61°（吡啶） －40.3°（吡啶） －17°（吡啶） －88.3°（吡啶） －71.6°（吡啶） －112.1°（吡啶） －19°（吡啶） －20°（吡啶） －90°（吡啶） －62°（吡啶）
鼠李糖、葡萄糖、半乳糖 葡萄糖、半乳糖 半乳糖
鼠李糖、鼠李糖、葡萄糖、 鼠李糖、葡萄糖 葡萄糖
半乳糖、葡萄糖、葡萄糖、葡萄糖 鼠李糖、葡萄糖、半乳糖
鼠李糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖 鼠李糖、鼠李糖、葡萄糖
葡萄糖、木糖、葡萄糖、半乳糖 葡萄糖、木糖、葡萄糖、半乳糖
鼠李糖、鼠李糖、葡萄糖 鼠李糖、葡萄糖、半乳糖
Key words: potato; steroidal glycoalkaloids; extraction; detection; review
马铃薯是一年生茄科植物，其块茎营养价值 高，富含淀粉、蛋白质、糖类及多种维生素和无机 盐[1]。马铃薯是继水稻、小麦、玉米之后的第四大粮 食作物，种植面积在逐年增加，尤其是在发展中国 家。据预测，到 2030 年我国人口达到 16 亿，粮食总 需求量为 6.4 亿 t[2]。因此，发展马铃薯产业，将在解 决中国粮食问题上发挥重大作用。但是，马铃薯在 贮藏过程中易变绿、发芽，抑制马铃薯发芽的氯苯 胺等化学试剂具有毒副作用。研究表明，变绿的马 铃薯和芽中含有龙葵素，而龙葵素多食可导致中 毒，是不容忽视的农产品质量安全问题。为提高安 全意识和科学解决这些问题，从龙葵素类、结构、毒 理及提取方法和检测方法等方面对龙葵素进行了 综述，为今后龙葵素的研究提供参考。
第 23 期
李 美等：马铃薯龙葵素的研究进展
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糖苷生物碱
α-茄碱（C45H73O15N） β--茄碱（C39H63O11N） γ-茄碱（C33H53O6N） a-卡茄碱（C45H73O14N） β-卡茄碱（C39H63O10N） γ-卡茄碱（C33H53O6N） 克默森茄碱（C51H85O21N） 茄解碱（C45H73O16N） 茄解胺（C51H83O20N） 茄玛碱（C45H73O15N） 番茄碱（C50H83O21N） 垂茄碱（C50H83O20N） 莱普亭Ⅰ（C45H73O16N） 莱普亭Ⅱ（C45H73O16N）
提取率高
提取时间长，回收率低
超声波提取法 设备简单，提取时间短，提取率高，回收率高
噪音大
微波提取法
提取率高
提取过程复杂，有待改善
4.1.1 浸提法 浸提法是最简单、最原始的萃取方 法。（1）用混合溶剂乙醇∶乙腈∶乙酸（5∶3∶2，V/V/V）浸 提马铃薯鲜样 20 h，过滤，旋转蒸发，浓缩，离心，取 上清液调 pH，70℃保温 30 min，4℃静置 8 h，提取 率在 65%，重复性差[10]。（2）加 5%乙酸搅拌浸提马 铃薯样品，过滤，用氨水调 pH，用正丁醇萃取 4 次， 将提取液蒸发至干，即得粗产品[11]。（3）用 95%乙醇 浸提黄果茄果实粗粉 24 h，60℃旋转浓缩，再用 5% 冰乙酸和 1%氨水反复溶解、沉淀[12]。浸提法简单易 行且成本低，可是浸提时间很长且提取不完全。 4.1.2 回流提取法 回流提取法利用高温回流达 到萃取的效果。（1）用盐酸（2 mol/L）-乙醇在 65℃ 温度下提取龙葵样品，过滤，浓缩，残渣用 0.5 mol/L 的盐酸溶解，氯仿萃取 3 次，滤液调 pH 至 10.5，氯 仿萃取 3 次，旋转蒸干；（2）用盐酸（2mol/L）-乙醇 溶解，在 100℃条件下水解，蒸馏去除乙醇，用氯仿 萃取 3 次，酸水层调 pH 值至 10.5，氯仿萃取 3 次， 合并氯仿萃取液，旋转蒸干得到澳洲茄胺。回流提 取法提取率很高，但是过程冗长、繁琐，耗时长。 4.1.3 索氏抽提法 索氏抽提法主要是利用回流
4 龙葵素的提取
4.1 龙葵素提取方法
龙葵素具有一定的光、热稳定性，目前广泛使
用的提取方法有浸提法、回流提取法、索氏抽提法、 超声波提取法和微波提取法 5 种（见表 2）。
表 2 龙葵素的提取方法
提取方法
优点
缺点
浸提法
操作、设备简单，成本低
提取时间长，回收率低
回流提取法
提取率高
提取时间长，回收率低
索氏抽提法
Abstract: High content of steroidal glycoalkaloids affected the potato quality. The content of steroidal glycoalkaloids
was associated with varieties, cultivation conditions, the harvest time and storage conditions. The types of steroidal glycoalkaloids and its extraction methods and detection methods were reviewed. Then, research emphases were prospected.
为辅。
3 龙葵素的药（毒）理
研究发现，龙葵素有抗肿瘤、强心健体、平喘镇 痛、保肝护肝、降压抗炎及保护肾脏、胰脏等多种作 用，但它也有很强的毒副作用，还可致畸、致突变[5]。 番茄碱对 30 余种病原菌的有明显的抗性，能抑制 白色念球菌和皮肤藓菌，杀死血吸虫寄主钉螺；龙 葵素中抗疟作用依次为：a-卡茄碱>番茄碱>垂茄 碱>a-茄碱。季宇彬等[6]研究表明，龙葵素对小鼠肿 瘤细胞膜 K+，Na+，-ATPase 及 Mg2+，Ca2+，-ATPase 有显著的抑制作用，降低肿瘤细胞膜的通透性，使 肿瘤细胞无法异常扩增，显著延长了小鼠的生存时 间。梁前进等[7]的研究进一步验证了此结果。
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湖南农业科学
第 23 期
和虹吸的原理反复回流萃取。用乙醇/乙酸混合液 （10∶3，V/V）提取马铃薯鲜样，用磁力搅拌器搅拌 15 min，放入索式脂肪抽提器中，在温度 55～65℃条件 下水浴抽提 16 h，滤液旋转蒸发至浸膏状，用 5%的 硫酸溶解，过滤，用氨水调节滤液 pH 值至 11，离 心，用 1%氨水洗涤，干燥沉淀后即得粗产品[13]。索 氏抽提法提取率比回流提取率高，过程也更加繁 琐，耗时更长，适宜提取热稳定性高的物质。 4.1.4 超声波提取法 超声波提取法利用超声波 在溶剂和样品之前产生声波空化作用，分散固体样 品，增大样品与提取溶剂之间的接触面积，加速目 标物从固体样品转移到提取溶剂中。（1）用 70%甲 醇超声波提取茄子，旋转浓缩，调 pH 值至 2.5，冷 冻离心，上清液用乙醚萃取后调 pH 值至 10.5，冷 冻离心，用 0.25% HCl 溶解沉淀，调 pH 值至 10.5， 离心，甲醇溶解沉淀，回收率为 97.97%；（2）优化超 声波提取方法：最佳提取料液比为 1∶10，提取溶剂 为 70%甲醇，超声温度为 50℃，超声时间为 60
摘 要：龙葵素含量过高影响马铃薯品质，龙葵素含量受品种特性、栽培条件、收获时间、储藏条件等影响。对龙葵素的种类、毒
理及提取方法和检测方法进行了综述，并对其今后的研究重点进行了展望。
关键词：马铃薯；龙葵素；提取；检测；综述
ຫໍສະໝຸດ Baidu
中图分类号：S532
文献标识码：A
文章编号：1006-060X（2012）23-0084-04
DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2012.23.035
湖南农业科学 2012，（23）：84~87，88
Hunan Agricultural Sciences
马铃薯龙葵素的研究进展
李 美 １，熊兴耀 １，２，胡新喜 １，２，刘明月 １，２
（1． 湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128； 2. 湖南省马铃薯工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）
表 1 马铃薯野生种和栽培种的糖苷生物碱
苷元
单糖
茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄啶（C27H43ON） 茄解啶（C27H43O2N） 茄解啶（C27H43O2N） 茄解啶（C27H43O2N） 番茄啶（C27H45O2N） 垂茄啶（C27H45ON） 莱普亭啶（C27H43O2N） 莱普亭啶（C27H43O2N）
1 龙葵素的种类
龙葵素，是植物体内所有糖苷生物碱的总称 （TGA），是植物为抵御动物、昆虫和微生物等的侵
收稿日期：2012-10-25 基金项目：农业部马铃薯产业技术体系（CARS-10-P19）；国 家公益性行业（农业）专项（201203096） 作者简介：李 美（1987-），女，湖南湘潭县人，硕士研究生， 主要从事马铃薯栽培技术研究。 通讯作者：刘明月