大蒜有機硫化物的研究進展

張曉林(綜述)，劉 萍(審校)

(1.佛山科學技術學院醫學院，廣東佛山528000;2.佛山科學技術學院附屬醫院，廣東佛山528000)

大蒜為百合科蔥屬植物蒜的鱗莖，含有蛋白質、脂肪、多糖物質、粗纖維、維生素、微量元素以及少量類固醇激素等多種成分，具有許多藥理作用，已成為重要的保健食品和藥品。近年來，隨著大蒜作用研究的深入，發現大蒜加工過程中所轉化成的多種有機硫化物才是其功效的主要成分，各種有機硫化物的功效和代謝研究已成為人們關注的重點。

1 有機硫化物的形成

完整大蒜鱗莖中含有大量的γ谷氨酰半胱氨酸類化合物，這類化合物經過水解和氧化，主要生成蒜氨酸(alliin)等S-烷基-L-半胱氨酸硫氧化物，后者通過蒜氨酸/大蒜素(allicin)途徑進一步分解。當大蒜被破碎后，蒜氨酸可在蒜氨酸酶(alliinase)的作用下迅速生成大蒜素，大蒜素在室溫下極不穩定，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)、二硫雜苯類(dithiins)以及阿藿烯(ajoene)等30多種含硫化合物(圖1)［1］。催化有機硫化物生成的主要酶類是蒜氨酸酶，蒜氨酸酶以磷酸吡哆醛為輔助因子，其最適pH在2～10。實驗表明，蒜氨酸在20℃保存20 h，經蒜氨酸酶降解產生66%DADS、14%DAS、9%DAT和其他硫化物［2］。

γ谷氨酰半胱氨酸轉化的另一個途徑是在γ谷氨酰轉肽酶的作用下，形成S-烯丙基半胱氨酸(S-allylcysteine，SAC)。SAC 在N-乙酰轉移酶催化下進一步生成N-乙酰 SAC［3］。通常而言，完整大蒜鱗莖中蒜氨酸的平均含量為1.8%，γ谷氨酰半胱氨酸為0.9%。實際上，大蒜活性的90%以上都集中在有機硫化物分子，而后者的85%源于蒜氨酸和γ谷氨酰半胱氨酸。

2 大蒜制品中的有機硫化物

2.1 大蒜油 將完整蒜瓣先在水中研磨，然后加熱蒸餾或用乙烷等有機溶劑抽提而成。大蒜油中不含大蒜素，經典流程制備的大蒜油含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］。

圖1 大蒜有機硫化物的形成

2.2 大蒜粉 將大蒜通過切片-壓榨-干燥-研磨的程序而制成。大蒜粉的成分和生蒜十分接近，但所含有機硫化物的比例和含量差異較大，生蒜的大蒜素含量為3.7 mg/g，而大蒜粉的含量只有 2 ～ 2.5 mg/g［5］。由于大蒜素的不穩定性，有些工藝所制備出的大蒜粉檢測不出大蒜素。

2.3 大蒜浸油 將大蒜去皮研磨，浸入食用油中。這種加工方式可使部分蒜氨酸可以轉化成大蒜素，大蒜素迅速分解，產生二硫雜苯類化合物、阿藿烯和其他含硫有機物。

2.4 大蒜提取液(aged garlic extract，AGE) 將完整蒜瓣或切片后的大蒜浸入純水或稀乙醇等提取液，室溫下保存10個月以上，然后分離去除提取液，余下的抽提液即為AGE。AGE中主要含有水溶性的有機硫化物，其主要成分是SAC和S-丙烯基硫醇半胱氨酸(S-allylmercaptocysteine，SAMC)［6］。

從上述四類大蒜制品可以看出，不同的大蒜制品，制備方法不同，所產生的有機硫化物差異也較大(表1)。

表1 不同大蒜制品所含的主要有機硫化物

3 有機硫化物的主要作用

大蒜的功效主要由有機硫化物實現，不同的有機硫化物具有相同或不同的功效，其中SAC、阿藿烯、DAT、DAS和SAMC等的作用更為明確。

3.1 抗菌作用 阿藿烯、DAT和DAS主要通過減少細菌的養分攝取，抑制蛋白質、核酸和脂質的合成，減慢細胞生長，降低胞膜中脂質的含量，破壞胞細壁結構，而抑制革蘭陽性菌、革蘭陰性菌和真菌細胞等的生長，并用于治療相應的感染性疾病［7］。

3.2 抗氧化作用 含有SAC和SMAC的AGE具有較好的抗氧化作用。光動力的研究表明，AGE能夠清除活性氧，增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶及過氧化氫酶的活性，提高谷胱甘肽的水平，抑制脂質氧化過作用和低密度脂蛋白氧化修飾，從而保護紅細胞膜，防止DNA損傷化［8］。SAC和阿藿烯還可阻斷核因子κB信號通路的啟動，從轉錄水平上降低活性氧的生成［9］。由于抗氧化作用與多種病理過程有關，所以有機硫化物在降低心腦血管疾病風險、抗輻射、抗炎和防衰老化等方面發揮重要作用。

3.3 抗血栓作用 阿藿烯是血栓形成的天然抑制劑，以順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、花生四烯酸和膠原蛋白等多種誘導劑引起的血小板聚集，直接與纖維蛋白原受體GPⅡb/Ⅲa的相互作用，阻斷纖維蛋白原的促血小板黏附作用，通過降低血小板酪蛋白磷酸酶活性［10］，調節血小板漿膜黏滯度抑制血小板聚集。阿藿烯和AGE還可抑制環加氧酶的活性，抑制血栓素A2的釋放，進而改變花生四烯酸的代謝，抑制血小板聚集。

3.4 抗腫瘤作用 阿藿烯被認為是有機硫化物中抗腫瘤作用較為明確的一種。阿藿烯可抑制黃曲霉毒素等化學致癌物誘導的腫瘤發生，抑制白血病、乳腺癌細胞等多種不同腫瘤細胞的增殖，且多呈濃度依賴性，并對移植性黑素瘤、肝癌和肉瘤等有較好的抑制作用。阿藿烯的抗腫瘤作用主要通過干擾細胞代謝、抑制細胞有絲分裂、誘導細胞凋亡、抑制端粒酶活性、誘導細胞分化和抑制腫瘤轉移等多方面實現［11，12］。另外，DAT、二烯丙基亞砜、DAS 和 SAC 有機硫化物還可誘導細胞凋亡抑制細胞增殖，抑制早期和晚期腫瘤［13，14］。實驗表明，包括阿藿烯在內的脂溶性有機硫化物的抗增殖作用較水溶性有機硫化物要強［15］。

3.5 調節脂代謝 包括阿藿烯和甲基阿藿烯等多種提取物能夠通過抑制肝臟膽固醇的合成和腸道膽固醇的吸收、促進膽固醇轉化為膽汁酸、加快膽固醇排泄來降低血漿膽固醇含量［16］，AGE(SAC)還可減少血管壁的膽固醇沉積和動脈粥樣硬化斑塊的形成。動脈粥樣硬化時體內處于一種高氧化狀態，造成低密度脂蛋白的氧化，低密度脂蛋白中的載脂蛋白也由于受到過氧化產物的修飾而減弱其功能，SAC具有抗氧化作用，可以保護低密度脂蛋白，減輕動脈粥樣硬化的損傷［17］。有機硫化物還可顯著降低動物低密度脂蛋白及極低密度脂蛋白的含量，增高高密度脂蛋白水平［18］。這些作用對心血管病變的防治十分重要。

4 有機硫化物的生物利用度

在肯定有機硫化物功效的同時，人們在對其利用度研究中發現了一些特殊的現象。在服用大蒜、蒜氨酸或大蒜素后，血液和尿液中均檢測不出有機硫化物;服用蒜氨酸后，由于蒜氨酸酶被胃酸所破壞，蒜氨酸不能在體內被轉化;標記的蒜氨酸吸收后，60%～70%在肝臟轉化成了DADS;服用不同劑量的大蒜素后，血液和尿液均末檢測到大蒜素及其他轉化成分，但將大蒜素灌注離體大鼠肝臟后發現，可以產生DADS、烯丙基硫醇和阿藿烯;腹腔注射標記的DADS 90 min后，血液和尿液中也末見DADS，其80%轉化成了DADS硫酸鹽酯。上述結果使人們對有機硫化物作為大蒜的主要活性成分的結論產生了疑問。有機硫化物是否會在體內轉化成了其他成分而起作用?已有報道顯示，有機硫化物可在紅細胞內轉化成硫化氫［19］，而后者被認為是一個新的氣體信號轉導分子，具有廣泛的生物學作用。

另一方面也發現，在給予AGE后，可在血和尿液中發現AGE的主要成分SAC，并且SAC的濃度隨AGE的給藥量增加而增加。SAC是一個穩定的水溶性硫化物，具有降低膽固醇、抗腫瘤、抗氧化和護肝解毒等多種功效，也具有較好的穩定性、安全性和標準化的制備方法，因此，SAC被普遍認為是大蒜有機硫化物活性的一個標志性成分，是目前評價大蒜生物利用度的最重要指標［20］。

5 結語

大蒜在不同的加工過程中可以產生多種有機硫化物，這些有機硫化物具有許多重要的生物學和藥學作用，是大蒜功效的主要形式。深入研究各類有機硫化物在體內的變化和作用，對進一步開發大蒜的保健品和藥品市場具有重要意義。

［1］Martinez MC，Corzo N，Villamiel M.Biological properties of onions and garlic［J］.Trends Food Sci Technol，2007，18(5):609-625.

［2］Amagase H，Petesch BL，Matsuura H，et al.Intake of garlic and its bioactive components［J］.J Nutr，2001，131(8):955-962.

［3］Iciek M，Kwiecien L，Wlodek L.Biological properties of garlic and garlic derived organosulfur compounds［J］.Environ Mol Mutagen，2009，50(3):247-265.

［4］Lawson LD，Wang ZJ，Hughes BG.Identification and HPLC quantitation of the sulfides and dialk(en)yl thiosulfinates in commercial garlic products［J］.Planta Med，1991，57(3):363-370.

［5］Lawson LD，Hughes BG.Characterization of the formation of allicin and other thiosulfinates from garlic［J］.Planta Med，1992，58(3):345-350.

［6］Kodera Y，Suzuki A，Imada I，et al.Physical，chemical，and biological pro-perties of S-allylcysteine，an amino acid derived from garlic［J］.J Agric FoodChem，2002，50(5):622-632.

［7］Goncaqul G，Ayaz E.Antimicrobial effect of garlic(Allium sativum)［J］.Recent Pat Antiinfect Drug Discov，2010，5(1):91-93.

［8］Borek C.Antioxidant health effects of aged garlic extract［J］.J Nutr，2001，131(3s):1010s-1015s.

［9］Qi RM，Wang ZA.Pharmacological effects of garlic extract［J］.Trends in Pharmacological Sciences，2003，24(1):62-63.

［10］Ariqa T，Seki T.Antithrombotic and anticancer effects of garlic-derived sulfur compounds:a review［J］.Biofactor，2006，26(2):93-103.

［11］Hunter R，Kaschula CH，Parker IM，et al.Substituted ajoenes as noval anti-cancer agents［J］.Bioorg Med Chem Lett，2008，18(24):5277-5279.

［12］Kaschula CH，Hunter R，Parker MI.Garlic-derived anticancer agents:Structure and biological activity of ajoene［J］.Bio Factors，2010，36(1):78-85.

［13］Powolny AA，Singh SV.Multitargeted prevention and therapy of cancer by dia-llyl trisulfide and related Allium vegetable-derived organosulfur compounds［J］.Cancer Lett，2008，269(2):305-314.

［14］Seki T，Hodono T，Hosono FT，et al.Anticancer effects of diallyl trisulfide derived from garlic［J］.Asia Pac J Clin Nutr，2008，17(Suppl 1):249-252.

［15］Herman AA，Powolny AA，Singh SV.Molecular targets of cancer chemoprevention by garlic-derived organosulfides［J］.Acta Pharmacol Sin，2007，28(9):1355-1364.

［16］Sanjay KB，Subir KM.Effect of garlic on cardiovascular disorders:a review［J］.J Nutr，2002，1(1):1-14.

［17］Ashrafa MZ，Hussainb ME，Fahima M.Antiatherosclerotic effects of dietary supplementations of garlic and turmeric:Restoration of endothelial function in rats［J］.Life Sciences，2005，77(7):837-857.

［18］Kojuri J，Vosoughi AR，Akrami M.Effects of anethum graveolens and garlic on lipid profile in hyperlipidemic patients［J］.Lipids Health Dis，2007，6.

［19］Lefer DJ.A new gaseous signaling molecule emerges:Cardioprotective role of hydrogen sulfide［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2007，104(46):17907-17908.

［20］Amagase H.Clarifying the real bioactive constituents of garlic［J］.J Nutr，2006，136(6):716-725.