大蒜素的提取与抗菌作用的研究进展

大蒜素的提取与抗菌作用的研究进展 大蒜素抗菌作用的研究进展 院系:生命科学与工程学院 课程科目:现代生物科学研究进展 科任教师:吴小莉 学生姓名:姚灿 专业:生物科学(师范类) 学号:200813014103 摘要:大蒜为百合科葱属植物的地下鳞茎, 自古就被当作天然杀菌剂, 有天然抗生素之称。大蒜中起杀菌作用的主要有效成分大蒜油又称为大蒜素。目前, 大蒜油的提取工艺主要有: 水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、超临界萃取法及超声、微波辅助提取等。大蒜素化学结构式为 CH2=cH-cH2?s-S(=O)一CH:一CH=cH2。大蒜素能与巯基酶竞争性结合，抑制菌体代谢酶的活性，通过脂质过氧化等作用损伤茵体的膜系统，影响茵体生长的大环境。本文介绍了对大蒜素有效成分的抗菌作用的探讨，为大蒜素的应用前景做铺垫。 关键词:大蒜素 抗菌 巯基 目前，对各种植物的有效成分的提取，成为了研究人员的重点，并取得了重大的成果。如对果胶、玫瑰精油的有效成分的提取及在产品应用取得了普遍性的认可。大蒜油是大蒜的主要活性成分, 具有抗菌消炎、提高肌体免疫能力、预防和治疗心血管系统疾病、防癌抗癌和抗衰老的作用。此外, 大蒜油还具有抗单核细胞与血管内皮细胞粘附的作用。长期服用大蒜油, 可以提高细胞免疫力、体液免疫力和非特异免疫能力。 一、大蒜素抗菌药理主要功效 人巨细胞病毒(HCMV)感染是导致骨髓移植失败和患者死亡的主要原因之一，至今缺乏有效的防止措施。 临床研究发现大蒜素对骨髓移植者并发人巨细胞病毒感染有明显的防治作用 。人巨细胞病毒(HCMV)是一种增殖缓慢的病毒，在感染后,,,,,,才开始启动其DNA复制，感染后,,,,,,才开始释放子代病毒。大蒜新素对人巨细胞病毒HCMV感染所诱导的细胞凋亡的影响是大蒜新素对Caspase,蛋白水平的影响呈双向性:大蒜新素一方面促进低感染复数(MOI) 感染细胞发生凋亡;而另一方面却抑制高(MOI)感染细胞的凋亡。即当细胞受少量病毒(低MOI)感染时，大蒜新素的作用倾向于促进感染细胞发生凋亡，从而达到清除病毒的目的;而在细胞受到大量病毒(高MOI)侵袭时，大蒜新素的作用则倾向于抑制感染细胞发生凋亡，通过抑制细胞凋亡来减少细胞组织损伤而具有保护作用。此外还有实验证明大蒜素治疗小儿急性细菌性腹泻有显著作用。浓度高时可以完全杀死细菌，低浓度时主要是抑制细菌的生长。大蒜素具有增加T淋巴细胞转化，增加巨噬细胞、淋巴细胞功能的作用,能对慢性型痢疾起到良好的治疗作用。大蒜素在药理上比传统上的抗菌反应效果良好。 二、大蒜素的抗菌作用 1、大蒜素的化学性质 大蒜素的抗真菌机制与其特别的化学结构有很紧密的关系，其所具有的硫醚基和烯丙基可通过抑制菌体代谢酶活性、损伤菌体细胞膜系统和影响菌体生长大环境来抑制菌体的生长、繁殖。主要是通过对巯基的氧化使蛋白质灭活;对含巯基的化合物如胱氨酸、谷胱氨酸发生竞争性抑制。大蒜素最早是利用乙醇提出，其化学结构是CH2=CH(CH2一S—S(=O)-CH2一CH=CH2，含有一个硫醚键和两个烯丙基团。在新鲜大蒜中没有游离的大蒜素，只有蒜氨酸和蒜酶物质，而且在自然状况下独立不稳定存在。大蒜素是由前体物质蒜氨酸在酶的作用下生成。蒜氨酸以稳定无臭形式存在于大蒜中，约占大蒜总重 0.25,。当大蒜经加工或受到物理机械破碎后，蒜氨酸和蒜酶才相互接触，此时大蒜中蒜酶被激活，催化分解蒜氨酸，生成具有挥发性的大蒜素。现代研究认为，大蒜素是具有生物活性的亚砜和砜类化合物成分的总称。大蒜素本身很不稳定，在光、热条件下很容易发生降解。当环境pH?10时，大蒜素会转化为二烯丙二硫化物、甲基烯基二硫化物等;而在水溶液条件下，大蒜素偏向于转化为二烯丙三硫化物和甲基烯丙基三硫化物等三硫化合物;在醚、正己烷等有机溶剂条件下，大蒜素能脱水形成2-vinyl((4,-,)一1，3(dithiine和3-vinyl-(4H)-1，2-dithiine等硫环化合物;在纯度较高的情况下，大蒜素可聚合形成正、反阿霍烯。 2、大蒜素的抗真菌作用 大蒜素分子能顺利透过细菌细胞膜，与酶分子的巯基结合，竞争性抑制酶的活性。它具有抗菌作用与其含有硫醚基团(S-O—S)具有很大的关系。大蒜素可与 脱氢酶、硫氧环蛋白还原酶、RNA聚合酶卜的巯基结合，从而影响半胱氨酸蛋白酶的活性。真菌中含巯基位点是大蒜提取液中有效成分的作用靶标点，L一半胱氨酸溶液能很好地拮抗大蒜提取液的抑菌活性。 大蒜素对多种真菌有抑制和杀灭作用。低浓度的大蒜素主要抑制真菌生长，高浓度的大蒜素可完全杀死真菌。大蒜素抗真菌的机理可能是: ?通过对真菌硫基的氧化使其蛋白质灭活。由于大蒜素对巯基的氧化和巯基化合物发生竞争性抑制，破坏真菌的巯基酶，阻止真菌的新陈代谢，能有效地杀灭白色念珠菌和黄曲霉、黑曲霉及烟曲霉等霉菌。 ?与真菌含硫基的化合物如胱氨酸、谷氨酸发生竞争性抑制，破坏真菌巯基酶，影响真菌生长迟缓期从而阻止真菌新陈代谢。 ?非竞争地抑制真菌内某些酶的活性。 3、大蒜素抗细菌作用 从现代分子生物学角度分析，大蒜素分子中的活性基团是硫醚基，其中的氧原子与细菌生长繁殖所必需的半胱氨酸分子中的含巯基的酶氧化为双硫键，使细菌因缺乏半胱氨酸而不能进行生物氧化作用，从而阻止细菌细胞分裂，破坏细菌的正常代谢，抑制细菌的生长和繁殖。大量实验证明，大蒜素可有效地抑制或杀灭一些革兰阳性和阴性细菌，包括:假单孢菌、变形杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌，还有伤寒杆菌、结核杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、肺炎和脑炎球菌等。据报道，1mg大蒜素抗菌效能等于15国际单位青霉素，也就是说，大蒜素杀菌力是青霉素的一百倍。 4、大蒜素对肿瘤的影响 有实验证实大蒜素具有预防胃癌发生的作用，其对胃液分离出的硝酸盐还原菌的生长，及其产生亚硝酸盐的能力均有明显的抑制作用，可降低人体胃液中亚硝酸盐含量，从而降低患胃癌的风险。有关研究结果显示:大蒜素能诱导肿瘤细胞凋亡，其原因可能和端粒酶活性下降有关。端粒酶活性下降后，端粒缩短，细胞有丝分裂受阻，导致细胞凋亡。有人发现大蒜素可以直接阻滞肿瘤细胞从G1期进入S期，使G1期细胞堆积，进而抑制细胞的增殖。Moyer等证明大蒜素能显著抑制人肝癌细胞皮生长因子受体(EGFR)的表达，明显降低EGF刺激人肝癌细胞造成的EGFR的上调，从而实现抑制癌细胞生长的作用。 三、不良反应 大蒜素可竞争性抑制巯基酶的活性，半胱氨酸等含巯基的活性物质是人体的必需，而巯基酶在人体正常的新陈代谢中占有重要的地位，巯基酶活性的降低，可阻碍机体类自由基的清除。因此，大蒜素的这一特性可能会对人体的正常生理代谢造成困扰，甚至导致细胞氧化损伤、死亡。另有报道称大蒜素能够影响菌体生长环境中的溶氧量，这也必然对菌体宿主的内环境产生影响。此外，大蒜素还可通过介导脂质氧化，破坏细胞膜系统，当人体使用大蒜素时，其与人体细胞的接触不可避免，也使其存在可能的毒性。临床上，常规剂量的大蒜及其制剂引起的不良反应较少，主要为非特异性的表现，如恶心、呕吐等胃肠道反应。过多摄入大蒜可引起红细胞溶解而出现贫血，大蒜注射液长期同一部位静脉滴注可导致静脉炎，即高剂量的大蒜素具有一定毒性。曾有大蒜引起变态反应的报道，如接触性皮炎、过敏性结膜炎、鼻炎和支气管痉挛;偶见头痛、眩晕和多汗，仅见于从事大蒜生产作业的工人。 目前，尚且知道大蒜素具有良好的抗菌效果，对大蒜素的产品开发具有良好的工业前景。大蒜化学成分十分复杂，大蒜其他单一成分的提取及其药理学作用尚待研究。并且现有大蒜制剂的剂型方面仍需进一步改进，以提高其稳定性，减少刺激性和掩盖不良气味。对大蒜素的产业化生产可以根据大蒜素的化学基本特点利用化学合成、酶发酵法等方法;对保持大蒜素活性可以根据大蒜素的结构特点，可以引进结构修饰、分子包埋等方法。利用大蒜素研究抗菌产品可以通过临床试验、动物实验实，以趋使产品中大蒜素剂量对人体副作用达到最小。 参考文献: [1] 大蒜素保留灌肠辅助治疗小儿急性细菌性腹泻86 例 [2] 大蒜新素对人巨细胞病毒感染人胚肺成纤维细胞Caspase,表达的影响 [3]大蒜素联合小檗碱治疗慢性细菌性痢疾 [4]大蒜的抗菌作用 [5]大蒜素基本简介 [6]大蒜素特点 [7]大蒜有效成分的药理作用研究进展 [8]大蒜素的药理作用研究概况