生活中的分子——辣椒素(capsaicin)
引言
中國擁有燦爛悠久的飲食文化,經(jīng)過長(zhǎng)期演變而自成體系,具有鮮明的地方特色,其中以“魯、川、粵、蘇、閩、浙、湘、徽”為代表的“八大菜系”是中國最為人熟知的菜肴流派。川菜起源于川渝地區(qū),以麻辣鮮香為特色,常用的調(diào)味料有“三椒”:花椒、胡椒和辣椒。由于當(dāng)?shù)爻D隁夂驖駶?,川渝地區(qū)的人民對(duì)辛辣食物尤其是辣椒有種難以割舍的愛。
獨(dú)具特色的重慶麻辣火鍋
辣椒的活性成分
辣椒是生活中常用的調(diào)味品,各種辣椒因品種差異、成熟程度、氣候條件和土壤性質(zhì)等不同,在口感上也有很大差別。辣椒素(capsaicin)是辣椒中的活性成分,也是辣味的來源,它學(xué)名是反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺,最初可能是辣椒為阻止草食動(dòng)物的啃食或真菌寄生而產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物。1876年,人們首次分離出較高純度的辣椒素并在1919年確定了其化學(xué)成分,1930年E. Spath和S. F. Darling等人完成了辣椒素的人工合成。
辣椒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),辣椒素還具有多種介于C9-C11支鏈的類似物,這些化合物被命名為“capsaicinoids”,即辣椒素類物質(zhì)。辣椒素類似物的主要差異體現(xiàn)在脂肪鏈長(zhǎng)度、是否存在雙鍵和支鏈以及相對(duì)辣度。目前,已經(jīng)有數(shù)十種以上的辣椒素類似物被發(fā)現(xiàn),其中辣椒素和二氫辣椒素(Dihydrocapsaicin,DHC)兩者約占辣椒素總量的90%,也提供了絕大部分的辣感和灼燒感,其余同系物僅占少量,辣度上也更弱。
含量較高的幾種辣椒素類物質(zhì)
辣味從何而來
生活中最常見的味覺是“酸甜苦辣咸”,辣椒能夠在口腔或皮膚表面產(chǎn)生刺激性的灼燒感,這就是所謂的“辣味”。前文提到,辣椒素可能是植物的某種自我保護(hù)機(jī)制,但有趣的是鳥類卻對(duì)辣椒素不敏感,還可以幫助其傳播種子,然而包括人在內(nèi)的哺乳動(dòng)物卻對(duì)辣味敏感。辣椒素引發(fā)的灼燒和疼痛感源于它和感官神經(jīng)元的化學(xué)作用:口腔和皮膚細(xì)胞表面存在一種TRPV1離子通道,本質(zhì)屬于膜蛋白,它被熱、質(zhì)子、物理磨損刺激時(shí)將允許陽離子穿過細(xì)胞膜,當(dāng)辣椒素分子與TRPV1受體結(jié)合后,陽離子穿過細(xì)胞膜產(chǎn)生動(dòng)作電位,仿佛是膜蛋白受到了上述刺激,因而產(chǎn)生類似過熱或物理磨損的感覺,這就是辣味的來源。需要指出的是,辣椒素實(shí)際上不引起類似于觸碰到酸或堿而產(chǎn)生的化學(xué)燒(灼)傷,并未產(chǎn)生任何直接的組織損傷。
TRPV1離子通道同源蛋白四聚體的結(jié)構(gòu)模型
辣椒素的生物合成
辣椒不同部位中的辣椒素含量差別較大,一般而言,辣椒素大量存在于辣椒屬植物果實(shí)的胎座組織和內(nèi)膜中,果實(shí)的肉質(zhì)部分也有少量分布。同位素示蹤技術(shù)表明,辣椒素的生物合成經(jīng)由香草胺(vanillamine)和脂肪支鏈兩部分。具體說來,香草胺以L-苯丙氨酸為起始原料,在多種生物酶的作用下經(jīng)歷脫氨化、羥化、酯化等步驟合成,此外利用L-纈氨酸為起始原料,經(jīng)多次增長(zhǎng)碳鏈的過程可以最終得到脂肪側(cè)鏈,最后在辣椒素合成酶(capsaicin synthase)作用下,兩個(gè)片段經(jīng)酰胺化即可“拼接”得到最終的辣椒素。
辣椒素的生物合成路徑
辣椒素的應(yīng)用
天然辣椒素是一種低毒害、無污染并且具有多種生物學(xué)功能的化合物,在日常生活中具有廣泛應(yīng)用。首先是用于調(diào)味品,辣椒粉、辣椒醬、咖喱以及火鍋底料中都含有辣椒素,極大改善了菜肴的口感和風(fēng)味;利用辣椒素的刺激性作用,人們還可以將其添加入噴霧劑中用于緊急之時(shí)防身。此外,近年來人們發(fā)現(xiàn)辣椒素具有良好的鎮(zhèn)痛和抗炎功效,它的鎮(zhèn)痛作用可能是由于辣椒素通過激活神經(jīng)機(jī)制來阻斷疼痛信號(hào)。目前已經(jīng)有辣椒素制成的霜?jiǎng)┯糜诒砻嫱磕ㄖ委熎つw疼痛、瘙癢,療效可觀。然而需要指出的是,辣椒素在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用目前尚處在起始階段,未來仍有相當(dāng)大的發(fā)展空間。
含有辣椒素的商品
五、結(jié)束語
我國是辣椒生產(chǎn)和消費(fèi)大國,湖南、四川、貴州、陜西、河南、江西、山東、新疆、內(nèi)蒙古等省都有著十分廣泛的農(nóng)產(chǎn)品資源優(yōu)勢(shì)。盡管國內(nèi)關(guān)于辣椒素的研究在不斷深入,但與國外相比,我們還欠缺研究的廣度與深度,尤其是辣椒素的代謝與調(diào)節(jié)機(jī)制仍需要進(jìn)一步探究。此外,未來還需要有研究聚焦于適宜辣椒積累辣椒素的栽培條件,或是利用基因工程等生物技術(shù)提高辣椒素在細(xì)胞培養(yǎng)或果實(shí)中的含量,為各行業(yè)提供更廣更高價(jià)值的辣椒素來源。
參考資料
[1] 郭峰. 辣椒素的作用機(jī)制及其鎮(zhèn)痛應(yīng)用[J]. 第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002(01), 96-98.
[2] 成善漢, 吳艷閣, 賀申魁. 辣椒素生物合成路徑及調(diào)控基因研究的最新進(jìn)展[J]. 分子植物育種, 2008(02), 335-340.
[3] 董新榮, 劉仲華, 楊建奎, 李霞. 辣椒素類物質(zhì)的化學(xué)研究進(jìn)展[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā), 2004(05), 486-489.
[4] 包婉瑩, 楊宇東, 吳迪. 辣椒為什么辣?[J]. 大學(xué)化學(xué), 2018, 33(07), 87-89.
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