大蒜有机硫化物的研究进展

张晓林(综述)，刘 萍(审校)

(1.佛山科学技术学院医学院，广东佛山528000;2.佛山科学技术学院附属医院，广东佛山528000)

大蒜为百合科葱属植物蒜的鳞茎，含有蛋白质、脂肪、多糖物质、粗纤维、维生素、微量元素以及少量类固醇激素等多种成分，具有许多药理作用，已成为重要的保健食品和药品。近年来，随着大蒜作用研究的深入，发现大蒜加工过程中所转化成的多种有机硫化物才是其功效的主要成分，各种有机硫化物的功效和代谢研究已成为人们关注的重点。

1 有机硫化物的形成

完整大蒜鳞茎中含有大量的γ谷氨酰半胱氨酸类化合物，这类化合物经过水解和氧化，主要生成蒜氨酸(alliin)等S-烷基-L-半胱氨酸硫氧化物，后者通过蒜氨酸/大蒜素(allicin)途径进一步分解。当大蒜被破碎后，蒜氨酸可在蒜氨酸酶(alliinase)的作用下迅速生成大蒜素，大蒜素在室温下极不稳定，迅速降解，生成二烯丙基硫化物(diallyl sulfide，DAS)、二烯丙基二硫化物(diallyl disulfide，DADS)、二烯丙基三硫化物(diallyl trisulfide，DAT)、二硫杂苯类(dithiins)以及阿藿烯(ajoene)等30多种含硫化合物(图1)［1］。催化有机硫化物生成的主要酶类是蒜氨酸酶，蒜氨酸酶以磷酸吡哆醛为辅助因子，其最适pH在2～10。实验表明，蒜氨酸在20℃保存20 h，经蒜氨酸酶降解产生66%DADS、14%DAS、9%DAT和其他硫化物［2］。

γ谷氨酰半胱氨酸转化的另一个途径是在γ谷氨酰转肽酶的作用下，形成S-烯丙基半胱氨酸(S-allylcysteine，SAC)。SAC 在N-乙酰转移酶催化下进一步生成N-乙酰 SAC［3］。通常而言，完整大蒜鳞茎中蒜氨酸的平均含量为1.8%，γ谷氨酰半胱氨酸为0.9%。实际上，大蒜活性的90%以上都集中在有机硫化物分子，而后者的85%源于蒜氨酸和γ谷氨酰半胱氨酸。

2 大蒜制品中的有机硫化物

2.1 大蒜油 将完整蒜瓣先在水中研磨，然后加热蒸馏或用乙烷等有机溶剂抽提而成。大蒜油中不含大蒜素，经典流程制备的大蒜油含26%DADS、19%DAT、15%烯丙基甲基三硫化物、13%烯丙基甲基二硫化物和8%烯丙基甲基四硫化物［4］。

图1 大蒜有机硫化物的形成

2.2 大蒜粉 将大蒜通过切片-压榨-干燥-研磨的程序而制成。大蒜粉的成分和生蒜十分接近，但所含有机硫化物的比例和含量差异较大，生蒜的大蒜素含量为3.7 mg/g，而大蒜粉的含量只有 2 ～ 2.5 mg/g［5］。由于大蒜素的不稳定性，有些工艺所制备出的大蒜粉检测不出大蒜素。

2.3 大蒜浸油 将大蒜去皮研磨，浸入食用油中。这种加工方式可使部分蒜氨酸可以转化成大蒜素，大蒜素迅速分解，产生二硫杂苯类化合物、阿藿烯和其他含硫有机物。

2.4 大蒜提取液(aged garlic extract，AGE) 将完整蒜瓣或切片后的大蒜浸入纯水或稀乙醇等提取液，室温下保存10个月以上，然后分离去除提取液，余下的抽提液即为AGE。AGE中主要含有水溶性的有机硫化物，其主要成分是SAC和S-丙烯基硫醇半胱氨酸(S-allylmercaptocysteine，SAMC)［6］。

从上述四类大蒜制品可以看出，不同的大蒜制品，制备方法不同，所产生的有机硫化物差异也较大(表1)。

表1 不同大蒜制品所含的主要有机硫化物

3 有机硫化物的主要作用

大蒜的功效主要由有机硫化物实现，不同的有机硫化物具有相同或不同的功效，其中SAC、阿藿烯、DAT、DAS和SAMC等的作用更为明确。

3.1 抗菌作用 阿藿烯、DAT和DAS主要通过减少细菌的养分摄取，抑制蛋白质、核酸和脂质的合成，减慢细胞生长，降低胞膜中脂质的含量，破坏胞细壁结构，而抑制革兰阳性菌、革兰阴性菌和真菌细胞等的生长，并用于治疗相应的感染性疾病［7］。

3.2 抗氧化作用 含有SAC和SMAC的AGE具有较好的抗氧化作用。光动力的研究表明，AGE能够清除活性氧，增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶及过氧化氢酶的活性，提高谷胱甘肽的水平，抑制脂质氧化过作用和低密度脂蛋白氧化修饰，从而保护红细胞膜，防止DNA损伤化［8］。SAC和阿藿烯还可阻断核因子κB信号通路的启动，从转录水平上降低活性氧的生成［9］。由于抗氧化作用与多种病理过程有关，所以有机硫化物在降低心脑血管疾病风险、抗辐射、抗炎和防衰老化等方面发挥重要作用。

3.3 抗血栓作用 阿藿烯是血栓形成的天然抑制剂，以顺式和反式的阿藿烯的抗凝血活性最高，它可以抑制由ADP、凝血酶、花生四烯酸和胶原蛋白等多种诱导剂引起的血小板聚集，直接与纤维蛋白原受体GPⅡb/Ⅲa的相互作用，阻断纤维蛋白原的促血小板黏附作用，通过降低血小板酪蛋白磷酸酶活性［10］，调节血小板浆膜黏滞度抑制血小板聚集。阿藿烯和AGE还可抑制环加氧酶的活性，抑制血栓素A2的释放，进而改变花生四烯酸的代谢，抑制血小板聚集。

3.4 抗肿瘤作用 阿藿烯被认为是有机硫化物中抗肿瘤作用较为明确的一种。阿藿烯可抑制黄曲霉毒素等化学致癌物诱导的肿瘤发生，抑制白血病、乳腺癌细胞等多种不同肿瘤细胞的增殖，且多呈浓度依赖性，并对移植性黑素瘤、肝癌和肉瘤等有较好的抑制作用。阿藿烯的抗肿瘤作用主要通过干扰细胞代谢、抑制细胞有丝分裂、诱导细胞凋亡、抑制端粒酶活性、诱导细胞分化和抑制肿瘤转移等多方面实现［11，12］。另外，DAT、二烯丙基亚砜、DAS 和 SAC 有机硫化物还可诱导细胞凋亡抑制细胞增殖，抑制早期和晚期肿瘤［13，14］。实验表明，包括阿藿烯在内的脂溶性有机硫化物的抗增殖作用较水溶性有机硫化物要强［15］。

3.5 调节脂代谢 包括阿藿烯和甲基阿藿烯等多种提取物能够通过抑制肝脏胆固醇的合成和肠道胆固醇的吸收、促进胆固醇转化为胆汁酸、加快胆固醇排泄来降低血浆胆固醇含量［16］，AGE(SAC)还可减少血管壁的胆固醇沉积和动脉粥样硬化斑块的形成。动脉粥样硬化时体内处于一种高氧化状态，造成低密度脂蛋白的氧化，低密度脂蛋白中的载脂蛋白也由于受到过氧化产物的修饰而减弱其功能，SAC具有抗氧化作用，可以保护低密度脂蛋白，减轻动脉粥样硬化的损伤［17］。有机硫化物还可显著降低动物低密度脂蛋白及极低密度脂蛋白的含量，增高高密度脂蛋白水平［18］。这些作用对心血管病变的防治十分重要。

4 有机硫化物的生物利用度

在肯定有机硫化物功效的同时，人们在对其利用度研究中发现了一些特殊的现象。在服用大蒜、蒜氨酸或大蒜素后，血液和尿液中均检测不出有机硫化物;服用蒜氨酸后，由于蒜氨酸酶被胃酸所破坏，蒜氨酸不能在体内被转化;标记的蒜氨酸吸收后，60%～70%在肝脏转化成了DADS;服用不同剂量的大蒜素后，血液和尿液均末检测到大蒜素及其他转化成分，但将大蒜素灌注离体大鼠肝脏后发现，可以产生DADS、烯丙基硫醇和阿藿烯;腹腔注射标记的DADS 90 min后，血液和尿液中也末见DADS，其80%转化成了DADS硫酸盐酯。上述结果使人们对有机硫化物作为大蒜的主要活性成分的结论产生了疑问。有机硫化物是否会在体内转化成了其他成分而起作用?已有报道显示，有机硫化物可在红细胞内转化成硫化氢［19］，而后者被认为是一个新的气体信号转导分子，具有广泛的生物学作用。

另一方面也发现，在给予AGE后，可在血和尿液中发现AGE的主要成分SAC，并且SAC的浓度随AGE的给药量增加而增加。SAC是一个稳定的水溶性硫化物，具有降低胆固醇、抗肿瘤、抗氧化和护肝解毒等多种功效，也具有较好的稳定性、安全性和标准化的制备方法，因此，SAC被普遍认为是大蒜有机硫化物活性的一个标志性成分，是目前评价大蒜生物利用度的最重要指标［20］。

5 结语

大蒜在不同的加工过程中可以产生多种有机硫化物，这些有机硫化物具有许多重要的生物学和药学作用，是大蒜功效的主要形式。深入研究各类有机硫化物在体内的变化和作用，对进一步开发大蒜的保健品和药品市场具有重要意义。

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