龍葵素
馬鈴薯毒素
龍葵素，又稱為龍葵鹼，最初於1820年在龍葵(Solanum nigrum L.)中發現。後來從茄科的馬鈴薯(Solanum tuberosum Linn.)中也分離得到龍葵素，故也稱其為馬鈴薯毒素。隨後的研究發現，龍葵素並非單一物質，而是一類結構類似、理化性質相近、有毒的甾體皂甙(苷)類生物鹼，包括茄鹼、卡茄鹼等。目前總共發現有100多種龍葵素類的生物鹼，主要存在於馬鈴薯、番茄、茄子等茄科植物中，也發現在百合科、菊科植物中發現有龍葵素的合成。迄今為止在馬鈴薯中發現的龍葵素種類多達80種。
成熟的馬鈴薯中龍葵素的含量較低，可以安全食用。而未成熟的或因貯存時接觸陽光引起表皮變綠和發芽的馬鈴薯中含有大量的龍葵素，食用后可能引起急性中毒。
最初於1820年在龍葵(Solanum nigrum L.)中發現。後來從茄科的馬鈴薯(Solanum tuberosum Linn.)中也分離得到龍葵素，故也稱其為馬鈴薯毒素。隨後的研究發現，龍葵素並非單一物質，而是一類結構類似、理化性質相近、有毒的甾體皂甙(苷)類生物鹼，包括茄鹼、卡茄鹼等。總共發現有100多種龍葵素類的生物鹼，主要存在於馬鈴薯、番茄、茄子等茄科植物中，也發現在百合科、菊科植物中發現有龍葵素的合成。迄今為止在馬鈴薯中發現的龍葵素種類多達80種。
龍葵素
龍葵素主要是一些以茄啶(Solanidine)為苷元構成的甾體皂苷類生物鹼，根據連接的糖基不同可分為茄鹼(Solanine)和卡茄鹼(Chaconine)等。其中α-茄鹼和α-卡茄鹼是馬鈴薯中龍葵素的主要構成形式，佔馬鈴薯中總龍葵素含量的95%。其他還有少量垂茄鹼、克莫森茄鹼、次勒帕茄鹼和勒帕茄鹼等。
龍葵素類生物鹼常溫下均為白色針狀結晶，有苦味。難溶於純水，易溶於吡啶、乙腈、熱乙醇、甲醇等少數有機溶劑，而在乙醚和苯等大多數非極性有機溶劑中幾乎不溶。由於龍葵素呈弱鹼性，能夠在酸溶液中成鹽而溶解，而在鹼性條件下又可沉澱析出。
龍葵素的對鹼較為穩定，而酸在加熱情況下可水解龍葵素的糖苷鍵，將其分解為茄啶和糖，毒性降低。
在萜類途徑中，首先以乙醯輔酶A經3-羥基-3-甲基-戊二醯輔酶A還原酶(HMG-CoA還原酶)產生3-羥基-3-甲基-戊二醯輔酶A(HMG-CoA)，再進入甲羥戊酸途徑合成法尼基焦磷酸(Farnesyl-PP)，通過鯊烯合酶(PSS1)催化鯊烯(Squalene)合成，氧化和環化作用催化合成環阿屯醇(Cycloartenol)。
甾醇類合成途徑中，環阿屯醇通過多步氧化還原反應合成膽甾醇(Cholesterol)。隨後，龍葵素合成酶1(PGA1)和2(PGA2)分別催化膽甾醇 26 位與 22 位碳的羥基化。然後，經過兩步氧化、轉氨作用、還原作用合成番茄鹼，繼而合成茄啶。
α-茄鹼和α-卡茄鹼分別由茄啶半乳糖基轉移酶(SGT1)和茄啶葡萄糖基轉移酶(SGT2)催化茄啶與糖基連接，合成各自的β型生物鹼(β-茄鹼和β-卡茄鹼)，再經茄啶鼠李糖基轉移酶(SGT3)催化形成α-茄鹼和α-卡茄鹼。
通常情況下馬鈴薯中的龍葵素含量較低，100g新鮮馬鈴薯中約含7~10mg龍葵素，較為安全。而當馬鈴薯貯存不當而引起發芽或皮肉變綠髮紫時，龍葵素的含量會顯著增加，當馬鈴薯中龍葵素含量達到10~15 mg/100g時食用有明顯的苦味，而含量超過20mg/100g即可引起龍葵素中毒。
龍葵素的致毒機理主要包含兩個方面：
其一是通過抑制膽鹼酯酶的活性引起中毒反應。膽鹼酯酶被抑制失活后，乙醯膽鹼(Ach)大量累積，以致膽鹼能神經興奮增強，引起胃腸肌肉痙攣以及神經系統功能失調等一系列中毒癥狀。龍葵素中毒的癥狀無特異性，且與腸胃炎癥狀相似，臨床上常會被誤診而耽誤治療。
其二，龍葵鹼還能與生物膜上的甾醇類物質結合，導致生物膜穿孔，引起膜結構破裂。當龍葵素被吸收進入體內后，就會隨著血液循環破環胃腸道、肝臟等體內臟器的細胞結構。高劑量的龍葵素由於其表面活性作用可能會導致紅細胞破裂，產生溶血。
龍葵鹼中毒的病理變化主要為急性腦水腫，其次是胃腸炎，肺、肝、心肌和腎臟皮質水腫。癥狀較輕者口腔及咽喉部瘙癢，上腹部疼痛，並有耳鳴、畏光、頭暈、噁心、嘔吐、腹痛等癥狀，經過1～2小時會通過自身的解毒功能而自愈。嚴重者表現為體溫升高和反覆嘔吐而致失水、瞳孔散大、呼吸困難、昏迷、抽搐，應儘早送醫院治療。極少數嚴重中毒的患者最終可因呼吸麻痹而死亡。龍葵素還有致畸作用，孕婦中毒后可能導致胎兒出現腦畸形和脊柱裂。
龍葵素能夠影響降低腫瘤細胞膜上蛋白的表達，如減少唾液酸的含量、抑制ATP酶活性、下調N-乙醯基轉移酶的表達，從而降低腫瘤細胞膜的流動性、抑制腫瘤細胞的代謝生長。龍葵素還能降低癌細胞內的能量代謝，使癌細胞生長受阻，抑制其增殖。同時，龍葵素能夠激活癌細胞凋亡的信號通路，促進癌細胞凋亡。此外，龍葵素能下調血管內皮生長因子，抑制腫瘤血管的生成。
龍葵素主要在馬鈴薯受到病蟲害時會大量產生，通過抑制昆蟲體內膽鹼酯酶活性殺死昆蟲。如α-茄鹼和α-卡茄鹼就對蝗蟲和馬鈴薯象甲具有毒性作用。龍葵素也改變菌體細胞膜通透性、破壞細胞膜的完整性來抑制細菌、真菌的生長。如α-茄鹼可以抑制馬鈴薯晚疫病菌和軟腐病菌的生長。
龍葵素對病蟲害的抵禦作用已在抗性育種中得到應用，通過特異性增加馬鈴薯地上部分龍葵素的合成，在增加植株對病原菌、蟲害等抵禦能力的同時不影響塊莖的品質。
馬鈴薯作為主要的糧食作物之一，是很多加工食品的製作原料，如：土豆泥、薯條等。若馬鈴薯因儲藏不當等原因致食品中含大量龍葵素時，食品安全受到極大威脅，人一旦服用則會產生中毒甚至死亡。因此在食品安全領域和法醫毒物學領域，龍葵素的檢測已受到研究人員的關注。目前針對龍葵素的檢測主要包括兩大領域：
通過一定的提取方法，檢測馬鈴薯或馬鈴薯食品中的龍葵素含量是否符合安全標準，含量是否在人服用的安全限量下。其檢測方法主要有紫外分光光度法(UV)、薄層色譜法(TLC)、高效液相色譜法(HPLC)、液相色譜-質譜聯用法(LC-MS)及基質輔助激光解吸-電離質譜分子成像技術(MALDI-MSI)等。通過分析馬鈴薯及其製品中龍葵素的含量或馬鈴薯各組織中龍葵素的分佈，為食品安全監控提供參考依據。
對人服用含有龍葵素的馬鈴薯及相關食品后，龍葵素在人或動物體內的吸收、分佈、代謝情況進行檢測，給馬鈴薯中龍葵素中毒的鑒定提供一定的指導意義。生物檢材中龍葵素的檢測可為中毒判斷提供依據，目前對體內龍葵素的檢測方法主要有放射免疫分析法(RIA)，高效液相色譜法(HPLC)和液相色譜-質譜聯用法(LC-MS)。其中，應用最為廣泛的是HPLC法。
馬鈴薯及其製品中的龍葵素含量與光照條件、儲藏時間、儲藏溫度、空氣濕度、氧氣濃度以及二氧化碳濃度密切相關。在光照的條件下，馬鈴薯及其製品中的龍葵素會快速合成，其含量比沒有光照的條件時增加將近1倍。此外，增加儲藏時間，升高儲藏溫度、氧氣濃度以及二氧化碳濃度，馬鈴薯中的龍葵素含量都會增加。因此，最好將馬鈴薯儲藏在乾燥、通風、低溫的條件下，一般儲藏溫度在4℃左右比較適宜。同時，在採購、貯存、加工馬鈴薯時要按規範進行。
在食用馬鈴薯時，要挖去生芽的馬鈴薯的芽眼以及附近的皮肉，並將變紫表皮削除。削好的馬鈴薯需要放入冷水中浸泡40分鐘左右，以使剩餘龍葵素溶於水中。如在烹調時放些醋，也可以破壞龍葵素，避免引起食物中毒。
基本信息
- 中文名
- 龍葵素
- 外文名
- Solanine
- 別名
- 龍葵鹼、馬鈴薯毒素
- 拼音
- lóng kuí sù
- 水溶性
- 可溶
- 定義
- 有毒的糖苷生物鹼
- 性質
- 產生
- 馬鈴薯
- 外觀
- 白色針狀結晶，有苦味
- 應用
- 馬鈴薯受到病蟲害時產生出來消滅昆蟲
- 毒性
- 人食入0.2~0.4 g即可引起中毒
- 中毒潛伏期
- 數分鐘至數小時