三硫醚大蒜素简介

三硫醚大蒜素简介

大蒜(AlliumsativumL.)，隶属于百合科葱属植物的地下鳞茎，是一种全球性、全人类公认的药食两用性植物[1]。古埃及医学文献《CodexEbers》记载了大蒜数百种治疗方法，可治疗心脏病、肠道寄生虫和肿瘤等22中不同疾病;古印度医学文献《BowerManuscript》记载大蒜可用于抗疲劳、治疗消化紊乱、寄生虫病等，印度医学创始人查拉克评价大蒜实际价值高于黄金;美国称大蒜制品为“有臭味的玫瑰”;俄罗斯称大蒜为“土地里长出的青霉素”[2,3]。

我国有“大蒜上市，药铺关门”之说[4]。明代李时珍《本草纲目》中记载：“大蒜，其气熏烈，通五脏、达诸窍、祛寒湿、避邪恶、消肿痛、化积食，此其功也”[5]。维吾尔医认为大蒜具有壮体、行气、生津、消食、发汗、清肠、去湿、解毒等功效[6]。

1.天然大蒜素产生的理论基础

1844年德国化学家TheodorWertheim用水蒸气蒸馏法蒸馏大蒜得到有刺激性气味的大蒜精油;1944年意大利化学家Gavallito首先发现了大蒜中有药用价值的是大蒜挥发油和大蒜油，但它只占大蒜0.2%的含量[7,8]。1948年，ArthurStoll和EwaldSeebeck认为完整的大蒜组织并无辣味，而仅仅含有一种无色无味针状结晶的蒜氨酸(Alliin)，由85%S-烯丙基蒜氨酸、2%丙基蒜氨酸和13%S-甲基蒜氨酸组成。在大蒜组织受到损伤时，蒜氨酸便与位于别的部位或细胞的蒜酶(Allinase)受力接触，同时在磷酸吡哆醛(PyridoxiaPhoshate)辅酶的参与下，首先生成一种复合物，后分解成一种具有强烈辛辣味的挥发性物质—蒜素，蒜素极不稳定，遇光、热或有机溶剂降解成各种含硫有机化合物，从而形成大蒜特有的蒜味香味[9]。这也是目前国际上比较公认的大蒜触发式理论，如图1、2所示[10]。但是张学俊[11]等认为，由于触发式反应靠分子运动来实现，而含量低的三分子运动接触反应是不可能在瞬间完成的;蒜氨酸处于具有还原性的葡萄糖聚合而成的淀粉中，缺乏形成亚砜的氧化性环境及亚砜酶;亚砜结构的含硫化合物是比较稳定的，不具有较强的抗菌消毒作用，但囫囵咽下的无损蒜瓣却具有消炎抗菌作用。急于以上几点，他们认为蒜氨酸不应具有较稳定的亚砜结构(S-烯丙基-L-半胱氨酸亚砜)，而是易氧化分解的硫醚结构(S-烯丙基-L-半胱氨酸，且与蒜酶缔合在一起，遇空气中的氧气，立刻被氧化为亚砜。

2.国内外大蒜素主要指标成分分析

无论基于以上何种理论，我们认识到大蒜都会从蒜氨酸形态变为大蒜辣素(Allicin)，比较后变为二烯丙基三硫醚(大蒜素)和二烯丙基二硫醚等混合物。正因为如此，不同国家的药典对大蒜素及其制品的质量标准的规定也有所差异。1977年版《中国药典》(一部)中曾收载大蒜药材质量标准[12]，之后几个版本的中国药典中均未见大蒜质量标准，2010年版《中国药典》(一部)重新收载了大蒜药材的质量标准[13]，与1977年版相比，增加了浸出物、鉴别、检查、含量测定及“归经”项。采用大蒜素(Allitricin，二烯丙基三硫醚)作为鉴别和含量测定、质量控制的指标成分。

2000年美国药典-国家处方集(USP24-NF19)开始收载大蒜(Garlic)和大蒜粉(PoweredGarlic)[14]。2001、2002、2003年[15-17]。除收载大蒜和大蒜粉外，逐步增加了大蒜流浸膏(GarlicFluidextract)、大蒜粉提取物(PoweredGarlicExtact)、大蒜迟释片(GarlicDelayedRelapseTablets)。美国药典和英国/欧盟药典主要以大蒜辣素(Allicin)或其前体物质特殊含硫氨基酸-蒜氨酸(Alliin)作为大蒜及其制剂指标成分[18-20]。大蒜素与大蒜辣素相比结构中已没有亚砜基团，化学性质虽比大蒜辣素稳定，但目前均由人工化学合成制得。因此，美国药典、英国/欧盟药典一直采用大蒜辣素或其前体蒜氨酸作为指标成分控制大蒜及其制剂质量。

目前国内批准的药用大蒜素，均是采用化学合成法制备，其质量标准中规定大蒜素为二烯丙基三硫醚，故其合成工艺以二烯丙基三硫醚为目标化合物。这也是为什么中国药典目前使用大蒜素作为大蒜质量标准主要质控标准成分的原因。但是国内多篇文献报道的大蒜素多以二烯丙基二硫醚为目标化合物[21]。用于兽用及水产的大蒜素，也多为人工合成产品。人工合成大蒜素主要以二烯丙基三硫醚和二烯丙基二硫醚的混合物含量的高低来表示大蒜素产品质量的优劣。

3.氯丙烯的危害

我国目前使用的大蒜素主要是以氯丙烯为主要原料合成的二烯丙基三硫醚化合物，反应率一般为90-98%，其余为杂志如氯丙烯、一硫醚、二硫醚等，但是由于三硫二丙烯、二硫二丙烯的合成途径存在差异[22]，而天然大蒜油中不含有氯丙烯，这也是辨别天然大蒜油与合成大蒜油的一个有效方法。然而，由于合成工艺及设备投入的差异，大蒜油的质量参差不齐，氯丙烯含量也大小不一。

氯丙烯是一种具有强烈刺激性气味的无色液体，对皮肤、粘膜、呼吸道等有强烈的刺激性，且其蒸气可引发肺气肿等疾病，对中枢神经系统、肾、肺有损害，长期接触，可能造成四肢麻木和残废[23]。值得注意的是，大蒜素及其制品中的蒜味浓度与氯丙烯含量密切相关。纯品大蒜素制剂中的三硫醚蒜味不浓，沸点在139-140℃之间，氯丙烯沸点为44.5℃，二者分子结构具有同源性，可互相融合，因此在常温下极易挥发的氯丙烯加大、加快了大蒜油的挥发，使蒜味浓烈而刺鼻[22]。这就造成了人们对大蒜素及其制品的一个误解：蒜辣味越好产品制品越好，但是这也无形中给畜禽带来了具体的安全隐患。

中华人民共和国农业行业标准(NY/T1497-2007)规定了大蒜素中氯丙烯的含量≤0.5%，我们收集了大量国内的大蒜油和大蒜素产品，通过色谱分析发现，有的厂家大蒜油中的氯丙烯含量严重超标，有的甚至能达到20-50%。因此，选用大蒜素制品必须要认清质量，并不是味道越大越好，需要科学验证产品质量，才能达到预期的饲养效果，而不是仅仅买了一种心理安慰剂，殊不知可能成为工人的毒品，畜禽的毒剂。

4.二烯丙基三硫醚和二硫醚的比较

大蒜辣素的亚砜基团中含有具有高度活性的氧，极不稳定，且具有强烈的辛辣味，很容易分解为大蒜新素。大蒜新素稳定，味道较低，其水溶液经100℃3h后，杀菌能力依然保持在90%以上。大蒜素制剂的硫醚化合物尤其是二烯丙基三硫醚是发挥作用的主要成分之一，其含量越高，大蒜素制剂的作用效果越明显[22]。尽管如此，目前国内多篇文献报道的大蒜素多是以二烯丙基二硫醚为目标化合物的[21]。这主要是由于二烯丙基二硫醚的生产工艺简单，投入产出比大，且具有一定的挥发性，蒜辣味浓烈，满足市场对大蒜素制品的基本要求，二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚的具体反应途径如下[24]：

CH2=CH-CH2Cl+Na2S2O3→CH2=CH-CH2-S2O3Na+NaCl

CH2=CH-CH2-S2O3Na+Na2S→CH2=CH-CH2-S-S-S-CH2-CH=CH2+CH2=CH-CH2-S-S-CH2-CH=CH2

Na2S2+CH2=CH-CH2Cl→CH2=CH-CH2-S-S-CH2-CH=CH2+2NaCl

由以上反应过程，我们可以看出，正是由于二烯丙基二硫醚的成本、操作简单、快捷，加之市场对大蒜素产品认识的偏差，认为蒜味越大含量越高，品质越好，致使大蒜素产品逐渐提高了沸点较低的一、二硫醚的比例，以二烯丙基二硫醚为主要成分的大蒜素渐渐替代了以二烯丙基三硫醚为主要成分的大蒜素，这也是造成大蒜素制品混乱，效果差异性大的主要原因。

目前，我们使用较多的是以中华人民共和国农业行业标准(NY/T1497-2007)来衡量大蒜素及其制品的质量，但是由于此标准仅仅标明了二烯丙基三硫醚和二烯丙基二硫醚含量总和的指标，而对二烯丙基三硫醚、二烯丙基二硫醚单一成分没有明确界定，这也是造成市场大蒜素制品品质混乱的一个主要原因，因此我们在选用大蒜素及其制品时要去伪存真，注意有效含量，特别是大蒜中有效成分二烯丙基三硫醚的有效含量，一般在大蒜素中的二烯丙基三硫醚含量要在60%以上[25]。

5.小结

目前，大蒜素类产品的市场认可度受到一定的限制，尤其是在环保压力日益增大的今天，符合国家卫生标准的生产企业日益减少，这也给大蒜素的生产带来了压力，但这也从另一方面给我们带来了机遇和挑战。严格控制大蒜油的品质，以二烯丙基三硫醚为主要成分，区别于市面上二烯丙基二硫醚产品，一方面保证了产品的质量，以实际应用效果来回馈市场;另一方面把控氯丙烯等有害物质含量，做到安全、绿色、无污染，重新解读大蒜素制品，剥掉那层让人迷惑的外衣，还其一个真实有效的面容。

大蒜素是一种公认安全性产品，以其多种生物学功能和无残留、安全等优点，在动物养殖中得到广泛应用，农业部于1999年开始批准大蒜油用于所有动物饲料添加剂，并于2003年、2006年、2008年和2013年连续多次续批。但同时由于大蒜素的不稳定性，在适宜条件下易被分解而产生多种烯丙基硫化，有强烈的蒜臭味等方面又限制了其应用。我们在充分认识大蒜素的功效后，从内到外严格控制大蒜油的品质，通过有机溶剂融合，微囊包被等技术生产出适应市场需求，广大用户认可，畜禽需要的高效益三硫醚蒜素产品。

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