辣椒堿
辣椒為茄科植物辣椒的果實。辣椒由明朝時引進我國，《藥性考》稱其溫中散寒，除風發汗去冷癖，行痰逐濕，用于治療胃病、風濕病、神經痛等。辣椒堿是直接從紅辣椒中提取出來的一種含有14種互溶的辣味組分的混合 物，這種混合物早在1816年就已被提取出來，各組分的基本結構直到1898年才被確定，證明基本為香草胺基。由于脂肪側鏈的不同，共有 14種之多。其中辣椒堿約占46%～77%，二氫辣椒堿約占21%～40%，二者占90%以上，此外還含有少量的降二氫辣椒堿、高辣椒堿、高二氫辣椒堿等，目前發現有些辣椒品種中二氫辣椒堿同系物占主要成分。辣椒堿類物質因辣椒的品種、成熟程度、氣候條件和土壤性質等不同，其含量和組成也有所差異。辣椒堿在果實不同部位的含量也不同，胎座及隔膜組織中含量最高，果肉次之，種子最低。
辣椒堿具有止痛、抗癌、調節血脂、抗菌消炎、減肥、抗疲勞等作用，還可導致皮膚血管擴張、改善微循環，又能利用其刺激性辣味對人和動物產生一系列生理反應和驅避作用。辣椒堿還可作為功能性食品添加劑，能祛風行血、散寒解郁、導滯止痛、止癖擦癬，能促進人體能量代謝作用與亢進作用，增強血管的擴縮機能，有較強的抗氧化能力，可用作食品添加劑、國防及公安用制劑、外用藥劑等。但辣椒堿粗品中的酚類物質能拮抗辣椒堿對神經肽的作用，這種粗品在臨床上不能誘導神經肽活性，反而會加劇疼痛和炎癥，因此提取分離高純度的辣椒堿，對于提高辣椒的應用價值，促進我國辣椒產業的發展意義重大。
【組成】[4]
辣椒堿是辣椒中辛辣味的主要化學成分，其主要分布在辣椒籽及果品內表面之中。特萊施第一個從辣椒果實中分離出辣椒堿，后來將其稱為辣椒堿、辣椒辣素等。之后用核磁共振等方法發現辣椒堿是由一系列辣椒堿同系物或異構體組成。現在已經知道，天然辣椒堿是一種混合生物堿，辣椒原辣味是各種辣椒素的總稱，其中辣椒堿占69%，二氫辣椒堿占22%，降二氫辣椒堿占 7%，高辣椒堿占 1%。辣椒堿是香草基胺的酰胺衍生物，其化學式為C18H27NO3，結構為：
【特性】[4]
高純度的辣椒堿為白色片狀或針狀結晶或白色粉末，無毒性，高溫下易產生較強的刺激性氣味；通常熔點為62~65℃，沸點為210~220℃；化學穩定性高，易溶于乙醇、石油醚、丙酮、氯仿、苯等有機溶劑，利用此性質，可將辣椒堿粗提取物溶解其中并結晶，以制得高純度的辣椒堿；由于酚羥基呈出弱酸性，因而也能溶于強堿，微溶于二硫化碳，難溶于冷水；易水解，水解后呈弱酸性，利用與菲林試劑的顯色反應，可測定其含量。
【藥理作用及應用】[3]
1. 鎮痛作用
和動物內服或局部使用辣椒堿都顯示對傷害性熱刺激和化學品刺激所引起的疼痛有明顯的失敏作用。當神經纖維受到傷害時，辣椒堿起初作用，使傷害性神經元因敏感作用而呈現痛覺現象。然而，繼續應用則導致傷害性神經元的脫敏作用而有止痛消炎的效果。最近辣椒素受體(Transientreceptorpotentialvanilloid，TPRV 1)逐漸成為研究辣椒堿調節疼痛分子機理的主角，它是一類表達在感覺神經末梢上的受體，同時也是一個配體門控的非選擇性陽離子通道，屬于瞬時感受器電位通道(transientreceptorpotentialchanne1，TRP channel)家族，作為小直徑的初級傳入神經元，能被多方面激活，如質子，脂源性神經受體和炎癥介質直接激活或調節TRPV 1，TRPV 1介導的Ca2+流觸發釋放神經肽和神經遞質，這些都承擔著疼痛的傳播。最近有報道稱辣椒堿與初級傳入神經元末梢和胞膜上的TPRV 1結合，選擇性激活小感覺性神經元并啟動一些復雜的聯級反應，其包括開啟瞬時受體電位活動通道，清除P物質，神經元激發和釋放前炎癥中介因子以及受體的去敏感化。
2. 心血管保護作用
研究表明，辣椒堿具有顯著的心血管保護作用。早在十多年前就有關于辣椒堿抑制血小板聚集的作用的報道，以往的研究認為，辣椒堿抑制血小板聚集并不是通過特定受體血小板，而是插入到血小板的細胞膜，改變了細胞膜的流動性和/或離子滲透。然而，最近的研究發現，TRPV 1擔當著辣椒堿在感覺神經元和其他非神經細胞的活動，并且也存在于人類血小板上。辣椒堿能誘導血小板細胞內的Ca2+流升高及Ca2+的釋放從而誘導血小板活化，并且該現象能被TRPV 1拮抗劑5′-iodo-resiniferatoxin和AMG 9810所抑制，而TRPV 1也被證明有助于ADP和凝血酶誘導血小板活化的作用。
3. 抗癌作用
隨著對辣椒堿藥理作用的不斷深入，其抗癌作用也逐漸被人們所關注。最近有研究發現，辣椒堿通過抑制癌細胞的增殖和遷移，誘導癌細胞凋亡來發揮抗癌的效果。辣椒堿在對抗肺癌、大腸癌、乳腺癌、髓系白血病細胞等上有抑制其增殖及誘導其凋亡的作用，在對抗黑色素瘤細胞上有抑制其遷移的效果。辣椒堿抗癌的分子機制主要是通過作用癌細胞線粒體并誘發凋亡來起到抗癌的作用，通過人類髓系白血病細胞作為研究材料發現辣椒堿能與位于線粒體內膜的蛋白抑制素2也稱抗增殖蛋白2(PHB)結合，并誘導其轉移到細胞核調控一些基因的轉錄表達如RB，p53和雄性激素受體來調劑細胞的凋亡。PHB通常與線粒體的形態及細胞凋亡有直接關系，所以說辣椒堿的抗癌分子機制是通過線粒體及其上的抗增殖蛋白2的作用誘導癌細胞凋亡來起到抗癌的作用。
4. 對消化系統作用
辣椒堿內服可作健胃劑，有促進食欲、改善消化的作用。動物試驗證明，辣椒水能刺激口腔粘膜，反射性地加強胃的運動。人口服各種辣椒制成的調味品后，可增加唾液分泌及淀粉酶活性。然大劑量口服可產生胃炎、腸炎、腹瀉、嘔吐等。還有報道稱辣椒堿可能是由于提高消化酶活性來增加消化性辣椒堿也可通過與vanilloid受體1類似蛋白結合來增加腸道的通透性進而調控食物營養的吸收等。
辣椒堿對胃的具有保護作用，胃微循環在維護胃粘膜屏障和粘膜的完整性中起著重要的作用，在胃粘膜中感覺神經能調節血液循環。辣椒堿通過刺激敏感傳入神經元上的TRPV 1釋放舒張肽CGRP和一氧化氮從而增加血管與胃黏膜的血流量來恢復胃粘膜屏障和粘膜損傷。
5. 止瘙癢作用
辣椒堿能抵抗皮膚瘙癢癥，辣椒堿對組胺引起的瘙癢、水激性搔癢癥、尿毒癥關聯的瘙癢、結節性癢疹和術后綜合征有關的瘙癢癥、慢性的頑固性肛門皮膚瘙癢癥等都具有一定的療效。到目前為止，關于辣椒堿降低瘙癢的具體分子機制還不是很清楚，但是大多科研人員認為，其原理可能是由于辣椒堿通過刺激TRPV 1并降低P物質，從而阻斷了P物質引導的能引發瘙癢的信號通路，從而產生抵抗瘙癢癥的效果。
6. 抗菌殺蟲作用
辣椒堿對枯草芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、破傷風梭菌、蠟狀芽孢桿菌和釀膿鏈球菌有顯著抑制作用，但對金黃色葡萄球菌及大腸桿菌無效。
7. 神經保護作用
有少量報道稱辣椒堿具有神經保護的作用。通過建立蒙古沙鼠短暫性腦缺血模型，用辣椒堿的不同濃度處理小鼠，使用腦電圖總功率檢測等方法，發現辣椒堿具有保護神經的作用。但是通過capsazepine阻斷vanilloidsubfamilymember 1(VR1)活性，而阻斷了辣椒堿的神經保護效果，由此說明辣椒堿的神經保護作用是跟VR 1緊密相關的，其具體的機理尚待進一步的研究。
8. 抗氧化作用
辣椒堿可以通過抗氧化從而起到保護乙醇刺激的胚胎的發育。通過乙醇刺激ICR型小鼠，與沒有處理的ICR型小鼠及辣椒堿與乙醇處理的小鼠胚胎的形態學觀察看出，乙醇刺激ICR型小鼠的大小腦沒有發育，而沒有處理的ICR型小鼠，及辣椒堿與乙醇處理的小鼠胚胎發育良好。作者再通過檢測辣椒堿對SOD活性的影響發現，乙醇有嚴重的抑制SOD活性的作用，但辣椒堿能恢復SOD的活性，并且辣椒堿能促進GPx基因的表達，GPx基因的表達產物能降低過氧化氫等氧化物的含量，所以說辣椒堿具有一定的抗氧化能力。
9. 保肝作用
辣椒堿能通過與TRPV 1受體作用而起到保肝及增強肝功能作用。通過建立野生型小鼠口服硫代乙酰胺200mg/kg誘發暴發性肝衰竭模型，24小時后注射辣椒堿及辣椒堿受體阻斷劑，他們分別是TRPV 1受體的激動劑及拮抗劑，檢測2-arachidonoylglycerol水平作為肝臟的生化及組織病理學功能的指標，實驗發現辣椒堿能改善硫代乙酰胺誘發的暴發性肝衰竭，相應的提高肝臟的功能及其病理學水平。而辣椒堿受體阻斷劑卻能抑制辣椒堿的這個作用，由此說明辣椒堿的保肝作用是通過TRPV 1受體起作用的，但是其深入的分子機制還要繼續探索。
【生產工藝】[4]
1. 氫氧化鈉法
利用辣椒堿的酚羥基具有弱酸性，能與強堿發生反應的原理，以氫氧化鈉溶液為溶劑，與辣椒精進行反應，并對不同的堿液用量、浸泡時間以及浸泡溫度等進行對比研究，得出最優工藝條件為辣椒精：質量分數 20% Na OH 溶液=1 g:9 m L，80℃下浸泡 2 h。此方法簡單易行，但操作費時，得率不高，在最優條件下的提取率僅為0.84%。
2. 離子交換法
以辣素為原料，經氫氧化鈉溶解、硫酸酸化、正己烷萃取制得粗品辣椒堿類化合物，再將粗品溶于氫氧化鈉進行離子交換，以乙醇-乙酸乙酯洗脫、濃縮、結晶，進而得到純度大于 98.5%的辣椒堿晶體，產率為 0.6%。
3. 溶劑提取法
溶劑法是指利用辣椒堿易溶于丙酮、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、氯仿等有機溶劑的特點，將粉碎后的辣椒在此單一溶劑或混合溶劑中進行浸提，對得到的浸提液減壓蒸餾并進行重復萃取，從而得到辣椒堿粗制品的一種方法，是目前技術和設備最成熟、應用最廣泛的生物有效成分提取法。現工業上多采用此法進行大規模生產，但所提取辣椒堿的純度低，得到的是辣椒堿含量為 6%~10%的辣椒精，不易精制，且生產成本高、損耗大。
4. 超臨界 CO2萃取法
超臨界CO2萃取法是利用二氧化碳在超臨界狀態下具有非極性液體溶劑的溶解能力，進行分離、萃取、精制有效成分的一種較新型的萃取分離技術。在辣椒粉小于 20 目、壓力為 20~30 MPa、溫度為 35~45℃、乙醇為溶劑等條件下進行超臨界CO2萃取，萃取 2~3 h，提高CO2流量可縮短萃取時間，最終可得到純度高、雜質少的辣椒堿。此法具有萃取率及純度相對較高、且無溶劑殘留等優點。
5. 酶法提取
辣椒堿存在于辣椒皮粉的纖維組織內，利用生物酶高度專一的反應特性，使用纖維素酶，分解細胞壁，將辣椒堿溶解出來。酶法提取已被廣泛應用于植物活性成分提取中，但其對溫度、pH 以及作用時間等試驗條件要求較高，因此有一定的局限性，適合于實驗室研究，不易大規模生產。
6. 超聲波提取法
利用超聲波產生的振動，迫使辣椒細胞壁破碎，加速辣椒細胞內物質的釋放、擴散及溶解，有利于辣椒堿的提取。以辣椒粉為原料，從中提取辣椒堿樹脂，并探討了溶劑類型、辣椒粉與溶劑體積的比例、溫度等條件對其影響，最終確定了最優提取條件。
7. 微波提取
微波提取是指利用高頻率的電磁波穿透技術，使細胞內部溫度升高、壓力增大以致細胞破裂，成功提取有效成分的一種方法。相對于常規技術，微波法可以在較低溫度下產生更高的提取效率，但此法只適合于實驗室研究，難以實現工業化。
8. 微切助互作技術輔助提取
微切助互作技術是機械化學領域一項新的應用，指利用機械化學效應，將植物原料與化學助劑共同研磨達到超粉碎狀態，作為提取的預處理，選用水或稀醇提取有效成分的一項技術。該技術基本原理是經過粉碎過程，植物細胞壁破碎，化學助劑與有效活性成分之間發生化學反應，從而提高了提取效率及有效活性成分的水溶性和利用度。此技術具有節能環保、降低成本、提高提取率等優點。
9. 生物法
生物法包括生物培養和生物合成兩種方法。將辣椒種子先進行無菌處理，再在贊氏培養皿中經 7 天左右培養發芽，然后取秧芽細胞與藻酸鈉混合，氮化鈣為強化劑進行包埋，可得到固定化細胞顆粒，最后放入含有營養成分的培養基中進行培養，辣椒堿的含量會提高到原含量的 13 倍。
10. 化學合成
從化學結構上分析，辣椒堿是由脂肪酸與香草基胺組成的酰胺化合物，因此可以采取逆合成法來合成， 以異丁鋅與1，6-己二酸單乙酯單酰氯為原料經五步反應合成辣椒堿的方法，成為了辣椒堿合成的經典。以三苯基磷與6-溴己酸為原料，經一系列的反應，得到類似于提取法制取的純辣椒堿樣品，總收率達到 26.6%。以6-溴己酸乙酯為起始原料，經Witting反應和亞硝酸異構化等六步反應合成辣椒素粗品。
【應用】[4][5]
辣椒堿來源于純天然紅辣椒，全身是寶，是一種高附加值新產品。其用途廣泛，涉及醫藥保健、生物農藥、化工涂料、食品保健以及軍事彈藥等多個領域，具有極高的藥用價值和經濟價值。
1. 醫藥領域
醫學研究和藥理臨床實驗表明，辣椒堿具有鎮痛、止癢、抗炎、抑菌以及對心血管和消化系統的保護等作用。如辣椒堿對帶狀皰疹神經痛、外科手術神經痛、糖尿病神經痛等慢性頑固性神經痛以及關節痛、風濕病等有明顯療效；高純度辣椒堿制成的戒毒針劑已經成為了一種廣譜高效的戒毒新藥；辣椒堿還有助于治療各種瘙癢及皮膚病，如牛皮癬、蕁麻疹、濕疹、瘙癢癥等。近年來，很多學者發現辣椒堿的抑菌作用非常明顯，并且能誘導早期和延遲心肌保護，還具有促進食欲，增強胃腸蠕動，改善消化功能的作用；同時進一步純化的辣椒堿還能有效殺死癌細胞，減少細胞癌變的可能，開辟了癌癥治療的新途徑。
2. 軍事領域
辣椒堿因其自身無毒、辛辣刺激等特點，軍事上常被用于制造催淚彈、催淚槍以及防衛武器的主要原料，在有些國家已得到廣泛應用。另外，辣素會引發人體強烈的生理反應，使人產生咳嗽、嘔吐、流淚等不舒服癥狀，因而可作為個人防身武器，或制服違法者。
3. 生物農藥領域
辣椒堿辛辣、無毒，對有害生物具有良好的觸殺、驅避作用。作為一種新型的綠色農藥，有著其他化學合成農藥不可比擬的優勢，如藥效高、持效長和可降解等特點，是 21 世紀新的環保型生物農藥。
4. 功能涂料領域
將添加辣椒堿類化合物的生物防污涂料涂于船舶的外殼上，強烈的辛辣味可阻止海藻和海洋生物的附著，有效防止了水生生物對船舶的破壞，替代了有機錫防污涂料，減少了對海水的污染。另外，還可利用辣椒堿生產防蟻、防鼠的忌避劑，防止其對電纜食蝕傷害。目前中國已有人工合成辣椒堿應用于該領域。
5. 飼料工業
辣椒堿類化合物能改善動物的消化功能、促進食欲、增強血液循環，因此可作為食品健胃劑。如將辣素添加到飼料當中，將會彌補傳統人工合成添加劑易對獸禽機體產生毒副作用、污染環境、危害人類健康等不足，還可以有效防治動物的腹瀉和炎癥等疾病。因此，添加辣椒堿類化合物的新型飼料將有極大的市場前景。
6. 食品行業
在人們日常生活中，低濃度的辣椒堿作為優良食品添加劑，應用已非常普遍，如各種辣味調味劑、辣味醬、紅色素等。辣椒堿具有健胃、促進食欲、改善消化之功效。尤其是在南方潮濕的城市，人們更是每餐必吃，可幫助身體發汗。將從辣椒中提取分離出的辣椒堿作為食品添加劑，用于食品工業生產中，不僅實現了中國辣椒資源的有效利用，還保證了辣椒堿的充分吸收，同時對中國的食品加工行業意義深遠。
7. 減肥保健領域
辣椒堿可以增強脂肪代謝能力，加快體內脂肪燃燒，防止其過多積聚，進而達到控制體重、減肥健美的目的。
【參考文獻】
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