龍葵素（英文名：Solanine）是一類甾體糖苷生物堿，又稱龍葵堿或馬鈴薯毒素。依據(jù)生物堿核所連接糖種類不同主要分為α、β、γ三種結(jié)構(gòu)。龍葵素主要存在于馬鈴薯、番茄、茄子等茄科植物中，在百合科、菊科植物中也有發(fā)現(xiàn)。龍葵素毒性較強(qiáng)，人食入0.2 g-0.4 g即可引起中毒。常溫下為白色針狀結(jié)晶，有苦味，呈弱堿性，難溶于純水，易溶于吡啶、乙腈、熱乙醇、甲醇等少數(shù)有機(jī)溶劑，而在乙醚和苯等大多數(shù)非極性有機(jī)溶劑中幾乎不溶。龍葵素類化合物有很好的殺菌、抗病蟲、強(qiáng)心等作用，此外還具有顯著的抗腫瘤效果，對(duì)癌癥防治具有非常好的理論意義及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)現(xiàn)歷史
龍葵素（Solanine）是一種很常見且功能豐富的糖苷生物堿。自然界中多種茄科植物如馬鈴薯、番茄、茄子等的葉子、根狀莖、花朵和果實(shí)都會(huì)含有不同濃度的龍葵素。此外在部分百合科、菊科植物中也少量含有。龍葵素最初于1820年在歐洲的黑茄，又名龍葵（茄屬 nigrum L.）的漿果中分離提取得到，因此被命名為龍葵素。后來從茄科的馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）中也分離得到龍葵素，故也稱其為馬鈴薯毒素。在后續(xù)研究中人們發(fā)現(xiàn)，一大批結(jié)構(gòu)相似的甾體皂苷類分子，如茄堿、α-卡茄堿等，龍葵素主要主要存在于馬鈴薯、番茄、茄子等茄科植物中，在百合科、菊科植物中也發(fā)現(xiàn)有龍葵素的存在。截止目前科學(xué)家共發(fā)現(xiàn)有100多種龍葵素類的生物堿。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
龍葵素主要是以茄和糖苷配基構(gòu)成的，如摘要圖和下表所示，茄啶和卡茄啶連接不同的糖苷形成不同結(jié)構(gòu)的龍葵素（α-茄堿、β-茄堿、γ-茄堿、α-卡茄堿、β-卡茄堿、γ-卡茄堿），分子由疏水茄啶部分（含氮雜環(huán)化合物連接環(huán)戊烷多氫菲）和親水低聚糖鏈苷元（如半乳糖、鼠李糖、葡萄糖等）組成。其中α-茄堿和α-卡茄堿是馬鈴薯中龍葵素的主要構(gòu)成形式，占馬鈴薯中總龍葵素含量的95%。除此之外，還有其他少量存在的龍葵素基團(tuán)單元如垂茄堿、次勒帕茄、堿茄堿、卡茄堿、勒帕茄堿等。
理化性質(zhì)
龍葵素屬于生物堿類，常溫下為白色針狀晶體，有苦味。龍葵素類化合物因結(jié)構(gòu)相似，物理化學(xué)性質(zhì)也十分接近，其中代表性化合物α-茄堿在190 °C時(shí)呈褐色，熔點(diǎn)為248 °C，在286 °C分解。龍葵素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因?yàn)槠湓阽藓说?位上連有由葡萄糖基、半乳糖基、鼠李糖基組成的糖鏈因而有一定的水溶性，易溶于吡啶、熱乙醇、甲醇、DMSO等大極性有機(jī)溶劑，而在非極性有機(jī)溶劑（如乙醚、苯、石油醚、丙酮、乙酸乙酯等）中幾乎不溶。因含有可提供孤對(duì)電子的氮，龍葵素分子整體呈弱堿性，能夠與酸溶液反應(yīng)成鹽而溶于水。向龍葵素鹽的溶液中加入堿，調(diào)節(jié)溶液的PH至堿性可使得龍葵素沉淀析出，該操作可有效純化龍葵素，除去不與酸堿反應(yīng)的雜質(zhì)。龍葵素有腐蝕性和溶血性，其分子內(nèi)的糖苷的對(duì)堿較為穩(wěn)定，而在酸性加熱條件下能分解破壞，水解為茄啶和糖，毒性降低。
毒性
中毒癥狀
龍葵素具有一定的毒性，人類或家畜的龍葵素中毒事件經(jīng)常發(fā)生，不慎攝入過量可引起中毒，癥狀表現(xiàn)為惡心、嘔吐、腹瀉、麻痹、休克甚至死亡。癥狀通常在攝入龍葵素含量高的食物后8至12小時(shí)出現(xiàn)，但最快可在食用高龍葵素含量的食物后10分鐘出現(xiàn)。綜合分析現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)，龍葵素對(duì)人類的中毒劑量為2-4 mg/kg，致死量為3-6 mg/kg。
市售果蔬中龍葵素含量較低，正常食用馬鈴薯和茄類蔬菜并不會(huì)對(duì)健康造成影響。但龍葵素中毒事件仍時(shí)有發(fā)生，多發(fā)生在群體防范意識(shí)較弱的地方如農(nóng)村、學(xué)校、建筑工地等，一般為集體中毒事件，中毒原因多為大量食用發(fā)芽的馬鈴薯。如果成年人一次進(jìn)食龍葵素超過200 mg，就會(huì)出現(xiàn)較為明顯的中毒癥狀，如口腔瘙癢，腹痛、惡心、嘔吐、腹瀉等，需及時(shí)去醫(yī)院治療，以防因脫水和體內(nèi)電解液失衡引起其他并發(fā)癥。誤食大量龍葵素導(dǎo)致癥狀較重的，如出現(xiàn)嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)癥狀、發(fā)燒、嘔吐、瞳孔放大、怕光、耳鳴、抽搐、呼吸困難、血壓下降等危重癥狀應(yīng)及時(shí)去醫(yī)院救治，防止可因呼吸中樞系統(tǒng)麻痹而死亡。
消化道毒性
龍葵素?cái)z入后會(huì)刺激消化道黏膜，導(dǎo)致口、咽、喉部灼燒，甚至引起腹痛、嘔吐、腹瀉、消化道出血等胃腸系統(tǒng)癥狀。
神經(jīng)毒性
龍葵素還具有神經(jīng)毒性，攝入吸收后可引起延腦和脊髓受到侵害，麻痹感覺和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，表現(xiàn)為耳鳴、頭痛、眩暈、畏光、發(fā)熱等癥狀，嚴(yán)重者瞳孔散大、呼吸困難、顏面青紫、口唇及四肢末端呈黑色、昏迷、抽搐，最后可因呼吸中樞麻痹而死亡。
生殖毒性
龍葵素有致畸生殖毒性，在對(duì)小鼠的生物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)龍葵素可影響睪丸支持細(xì)胞波形蛋白的表達(dá)，可導(dǎo)致雄性小鼠的精子畸形，對(duì)生精細(xì)胞具有損傷作用，還會(huì)導(dǎo)致胎兒出現(xiàn)腦畸形和先天性脊柱裂。但此項(xiàng)研究僅停留在動(dòng)物研究階段，還沒有進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。后續(xù)可以通過建立合適的動(dòng)物模型，進(jìn)一步研究龍葵素對(duì)雌、雄性動(dòng)物以及胚胎的影響，深入探索其致毒的分子機(jī)制。對(duì)龍葵素的生殖毒性的防治和危害控制有重要的意義。
致毒機(jī)理
龍葵素的致毒機(jī)理主要包含三個(gè)方面：
一：通過抑制膽堿酯酶的活性引起中毒反應(yīng)。膽堿酶被抑制失活后，乙酰膽堿無法被分解，在人體內(nèi)累積會(huì)造成神經(jīng)興奮，進(jìn)而導(dǎo)致胃腸肌肉痙攣以及神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙等一系列中毒癥狀。
二：由物質(zhì)與線粒體膜的相互作用引起的。龍葵堿可以打開線粒體的鉀通道，降低了它們的膜電位。這反過來導(dǎo)致Ca2?從線粒體運(yùn)輸?shù)?a href="/hebeideji/7210696763370733600.html">細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中Ca2?濃度增加引發(fā)細(xì)胞損傷和凋亡。
三：與生物膜上的植物固醇類物質(zhì)結(jié)合，導(dǎo)致生物膜穿孔，引起膜結(jié)構(gòu)破裂。當(dāng)龍葵素被吸收進(jìn)入體內(nèi)后，就會(huì)隨著血液循環(huán)破壞胃腸道、肝臟等體內(nèi)臟器的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
安全事宜
防治措施
日常防護(hù)
作為最常見的糧食作物之一，馬鈴薯中龍葵素的含量需要特別關(guān)注。馬鈴薯各部分中龍葵素的含量差別很大，綠葉中含 0.25%，芽內(nèi)含 0.5%，花內(nèi)含 0.73%，果實(shí)內(nèi)含1.0%，成熟的塊莖中含量只有0.004%，且主要集中于塊莖1.5 mm的皮層,尤其是芽眼附近和損傷的部位，食用前要去皮，并挖去芽眼以及附近的果肉。
檢測表明，新鮮收獲的商業(yè)馬鈴薯中龍葵素的含量較低（僅為10 mg/100 g左右），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全劑量。但未成熟、發(fā)芽或者變綠的馬鈴薯中龍葵素含量較高（500 mg/100 g），食用時(shí)會(huì)感覺到明顯的苦味，會(huì)引起急性中毒，甚至危及生命，應(yīng)避免食用。
大多數(shù)家庭烹方法，如炒、煮和炸并不會(huì)使馬鈴薯中龍葵素的含量顯著降低。冷凍干燥和脫水對(duì)其含量的影響也非常小。微波土豆只會(huì)使生物堿含量降低15%。蒸制使龍葵素含量下降約20%。龍葵素在溫度升高到一定程度時(shí)仍會(huì)發(fā)生分解，例如超過170 ℃的深度油炸（10分鐘以上）能促使其分解，會(huì)導(dǎo)致龍葵素含量降低40%。用水、食醋溶液或檸檬酸溶液浸泡處理5-15 min，可去除馬鈴薯中約70%-80%的龍葵素。此外，龍葵素具有弱堿性，在食用醋酸里加熱可被破壞，如家常菜醋熘土豆絲中加入食醋可促進(jìn)毒素破壞。
貯存防護(hù)
馬鈴薯在適當(dāng)條件下儲(chǔ)存長達(dá)一年，適宜儲(chǔ)藏條件為干燥、通風(fēng)、低溫的環(huán)境。馬鈴薯及其制品中的龍葵素含量會(huì)受機(jī)械損傷、真菌感染、光照強(qiáng)度、溫度、濕度、氧氣以及二氧化碳濃度等多因素影響。例如長期處在強(qiáng)光環(huán)境中，光合作用以及光化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其中龍葵素的含量成倍增加。因此，應(yīng)注意控制貯藏溫度，避光儲(chǔ)存，在貯存加工時(shí)嚴(yán)格遵守作業(yè)規(guī)范，可采用適量乙醇或氣態(tài)酸性物質(zhì)熏蒸馬鈴薯，也可適當(dāng)施加化學(xué)試劑抑制發(fā)芽。
臨床治療
誤食大量龍葵素導(dǎo)致中毒癥狀較重的，應(yīng)盡及時(shí)去醫(yī)院救治。醫(yī)生診治時(shí)應(yīng)注意與傳染病、寄生蟲病、胃腸炎、腹瀉、痢疾等加以區(qū)別。了解病因或進(jìn)食情況后，應(yīng)立即排除妨害，隨癥施藥。目前針對(duì)龍葵素中毒還沒有開發(fā)出特效解毒藥物，一般依據(jù)患者病情中西結(jié)合，對(duì)癥治療?？刹捎幂斠?、吸氧、催吐、導(dǎo)瀉等操作方案，達(dá)到強(qiáng)心、解毒、利尿等目的，病情更重者可以進(jìn)行血液灌流以及洗胃治療。早期實(shí)驗(yàn)研究有對(duì)龍葵素急性中毒兔實(shí)行醋酸靜脈注射，取得了90.9％的搶救效果。但該研究數(shù)據(jù)較少，且缺乏臨床數(shù)據(jù)，具體還有待考證。
基因改造
通過基因工程與常規(guī)育種方法結(jié)合可培育、篩選得到作物新品種，優(yōu)良目標(biāo)品種葉片及莖干中龍葵素含量提高，但塊莖中龍葵素含量并未顯著改變。這就保證在不影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，提高植株自身的抗病蟲害能力，可更好地抵制病蟲害的侵襲，有助于提高產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，此研究方向有很好的應(yīng)用前景。
檢測方法
不慎攝入龍葵素會(huì)對(duì)人類和動(dòng)物健康和生命安全造成嚴(yán)重威脅，甚至?xí)l(fā)中毒導(dǎo)致死亡，對(duì)其進(jìn)行快速、高效、精確、以及現(xiàn)場檢測具有十分重要的理論和實(shí)際意義。目前，龍葵素檢測的主要方法有比色法（Colorimetry）、薄層色譜法(Thin-layer chromatography，TCL)、高效液相色譜（High performance 羧基液體丁腈橡膠 chromatography，HPLC）、酶聯(lián)免疫法(Euzyme linked immunosorbent assay，ELISA 法)、高分辨質(zhì)譜（High 分辨率 mass spectrometry，HR-MS）、紫外分光光度法（Ultraviolet spectrophotometry，UV）、基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜分子成像技術(shù)(基體assisted laser desorption ionization-Mass spectrometry imaging，MALDI-MSI)。以及液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法（Liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）等。主應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭称钒踩珯z測及法醫(yī)毒理學(xué)領(lǐng)域。
食品安全檢測
食品安全問題是世界各國都十分關(guān)注的重大問題，監(jiān)督管理部門非常重視對(duì)茄科類蔬菜生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售條件的監(jiān)管，會(huì)及時(shí)對(duì)龍葵素含量超標(biāo)的蔬菜進(jìn)行處理，保證人民的飲食安全。食品安全檢測流程一般為對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理、提取、分離，并依托大型分析儀器對(duì)龍葵素含量進(jìn)行精準(zhǔn)快速的檢測，為食品安全監(jiān)控、食品市場監(jiān)督管理提供有力的參考依據(jù)。高效液相色譜因其具有操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性好等優(yōu)勢而備受青睞，還可更換反向液相色譜柱，使得整個(gè)分離過程更加高效，具有非常好的應(yīng)用前景。
法醫(yī)毒物學(xué)
法醫(yī)毒物分析是以分析化學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)損害生命的毒物進(jìn)行定性和定量判定。發(fā)生誤服等龍葵素中毒案件后，工作人員依據(jù)毒理學(xué)方法、免疫分析法、物理化學(xué)分析法、儀器分析法等手段對(duì)龍葵素在人或動(dòng)物體內(nèi)的吸收、分布、代謝情況進(jìn)行分析檢測，為中毒案件的鑒定提供一定的指導(dǎo)意義。常用檢測方法有放射免疫分析法、高效液相色譜法和質(zhì)譜法等。近年來科研工作者還開發(fā)了高靈敏度的新檢測技術(shù)如液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜定量方法，可以在30 min內(nèi)完成LC-MS分析。該方法可快速測定血清中毒素的含量，可協(xié)助調(diào)查中毒案件。
分離提取
龍葵素的結(jié)構(gòu)式復(fù)雜，相對(duì)分子質(zhì)量大，通過化學(xué)合成方法去制備難度較大，所以主要從天然產(chǎn)物中提取，一般選擇以發(fā)芽后的馬鈴薯帶芽的薯皮為原料。馬鈴薯中龍葵素遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其中淀粉的含量，所以提取龍葵素應(yīng)當(dāng)與淀粉提取工業(yè)相結(jié)合，可使生產(chǎn)資源充分利用。
如龍葵素難以通過化學(xué)合成的方法制備，
龍葵素提取分離的具體實(shí)驗(yàn)操作方法包括：浸提法、大極性溶劑（如乙醇-乙酸雙溶劑）混合萃取法、索式提取法以及現(xiàn)代大型儀器輔助分離提純法（如微波法、高效液相、輻射分離萃取）等。與傳統(tǒng)的馬鈴薯中龍葵素的提純方法相比，儀器輔助分離法更加高效、便捷、準(zhǔn)確、環(huán)保。通過高效液相色譜、高速逆流色譜、反向色譜柱等先進(jìn)設(shè)備等對(duì)龍葵素進(jìn)行純化，可快速得到較高純度的龍葵素產(chǎn)物。微波加熱輔助法可大幅提高馬鈴薯中龍葵素的提取效率及收率，縮短提取時(shí)間，值得進(jìn)一步研究和推廣使用。
生物合成及代謝
龍葵堿是一種糖生物堿毒素，由各種茄屬植物產(chǎn)生。當(dāng)植物的莖、塊莖或葉子暴露在陽光下時(shí)，生物防御機(jī)制會(huì)刺激龍葵堿和其他糖生物堿的生物合成，避免被其他生物食用，因此龍葵素被認(rèn)為是一種天然農(nóng)藥。通過分析馬鈴薯的突變體、轉(zhuǎn)基因植株以及代謝產(chǎn)物，科研人員將龍葵素的生物合成代謝的反應(yīng)分為類、固醇類與茄啶3大合成路徑。以α-茄堿和α-卡茄堿為例: α-茄堿可通過環(huán)阿屯醇的氧化還原反應(yīng)得到膽甾醇。隨后，膽甾醇在龍葵素合成酶的催化下經(jīng)過氧化、轉(zhuǎn)氨、還原反應(yīng)等最終得到番茄堿，再經(jīng)茄啶鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶催化形成α-茄堿。
應(yīng)用領(lǐng)域
近年研究發(fā)現(xiàn)，龍葵素雖然具有強(qiáng)毒性，但還有很多優(yōu)異的生物活性，如抗腫瘤、抗真菌、抗病毒、抗蟲害以及強(qiáng)心作用等。深入開展其生物活性實(shí)驗(yàn)研究不但可以充分利用植物資源，而且可為研制高效、廣譜、生物兼容性好天然藥物提供理論依據(jù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。如何將其有效應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，又盡可能避免其毒副作用，也是需要平衡研究的問題。
抗腫瘤
龍葵堿是天然甾體糖生物堿，具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用，能降低癌細(xì)胞內(nèi)的能量代謝，使癌細(xì)胞生長受阻而抑制其增殖，在生物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出很好的抗腫瘤效果。此外，龍葵素還能下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子，抑制腫瘤血管的生成。
研究表明，α-茄堿和顛茄堿的聯(lián)合使用可有效抑制腫瘤細(xì)胞膜上蛋白的表達(dá)，無毒劑量的α-茄堿能明顯抑制細(xì)胞侵襲，其通過阻斷上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)型（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）和金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMP）的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞侵襲的抑制作用，對(duì)癌癥防治具有非常好的理論意義及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
此龍葵素還能激活癌細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。如：α-龍茄堿在對(duì)人前列腺癌細(xì)胞DU145中抑制腫瘤發(fā)展的機(jī)制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，龍葵堿注射液可顯著抑制裸鼠腫瘤細(xì)胞的生長，在體內(nèi)外調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白的水平，阻斷細(xì)胞周期蛋白的表達(dá)。還可通過活性氧（Reactive 氧 物種，ROS）和激活細(xì)胞P38通路來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，具有顯著的抑制前列腺癌細(xì)胞的治療潛力。
對(duì)抗病蟲害
龍葵素是植物為了抵御天敵而產(chǎn)生的，具有很好的抗病蟲害效果，其機(jī)理為通過抑制昆蟲體內(nèi)膽堿酯酶活性來殺死昆蟲，如α-茄堿和α-卡茄堿就對(duì)蚱蜢和科羅拉多金花蟲具有明顯毒性。
龍葵素也可以制和毒害真菌和細(xì)菌等病原菌，其抗菌機(jī)理是改變菌體細(xì)胞膜通透性，破壞細(xì)胞膜的完整性，如α-茄堿可以明顯抑制馬鈴薯晚疫病菌和軟腐病菌。
因提取和加工耗時(shí)且產(chǎn)量低，龍葵素不會(huì)直接用作農(nóng)藥。在抗性育種中，通過特異性基因調(diào)控和植株培育得到的新品種馬鈴薯，其地上莖葉部分的龍葵素的含量增加，而地下塊莖部分龍葵素含量提升并不明顯。這就可以大幅增加植株對(duì)病原菌、蟲害等抵御能力，同時(shí)不影響塊莖的品質(zhì)。
其他
龍葵素具有強(qiáng)心作用，動(dòng)物試驗(yàn)研究表明口服給藥可提高小鼠和青蛙的心肌細(xì)胞的收縮頻率，使其產(chǎn)生心動(dòng)過速的現(xiàn)象，但該試驗(yàn)并未推廣到臨床研究。
龍葵素也曾經(jīng)被用于治療氣喘等疾病，但隨著科技水平的日益提高，藥效更好，毒性更低的藥物的出現(xiàn)，這一用途已被取代。
參考資料 >