辣椒碱

【背景及概况】^[1][2][3]

辣椒为茄科植物辣椒的果实。辣椒由明朝时引进我国，《药性考》称其温中散寒，除风发汗去冷癖，行痰逐湿，用于治疗胃病、风湿病、神经痛等。辣椒碱是直接从红辣椒中提取出来的一种含有14种互溶的辣味组分的混合 物，这种混合物早在1816年就已被提取出来，各组分的基本结构直到1898年才被确定，证明基本为香草胺基。由于脂肪侧链的不同，共有 14种之多。其中辣椒碱约占46%～77%，二氢辣椒碱约占21%～40%，二者占90%以上，此外还含有少量的降二氢辣椒碱、高辣椒碱、高二氢辣椒碱等，目前发现有些辣椒品种中二氢辣椒碱同系物占主要成分。辣椒碱类物质因辣椒的品种、成熟程度、气候条件和土壤性质等不同，其含量和组成也有所差异。辣椒碱在果实不同部位的含量也不同，胎座及隔膜组织中含量最高，果肉次之，种子最低。

辣椒碱具有止痛、抗癌、调节血脂、抗菌消炎、减肥、抗疲劳等作用，还可导致皮肤血管扩张、改善微循环，又能利用其刺激性辣味对人和动物产生一系列生理反应和驱避作用。辣椒碱还可作为功能性食品添加剂，能祛风行血、散寒解郁、导滞止痛、止癖擦癣，能促进人体能量代谢作用与亢进作用，增强血管的扩缩机能，有较强的抗氧化能力，可用作食品添加剂、国防及公安用制剂、外用药剂等。但辣椒碱粗品中的酚类物质能拮抗辣椒碱对神经肽的作用，这种粗品在临床上不能诱导神经肽活性，反而会加剧疼痛和炎症，因此提取分离高纯度的辣椒碱，对于提高辣椒的应用价值，促进我国辣椒产业的发展意义重大。

【组成】^[4]

辣椒碱是辣椒中辛辣味的主要化学成分，其主要分布在辣椒籽及果品内表面之中。特莱施个从辣椒果实中分离出辣椒碱，后来将其称为辣椒碱、辣椒辣素等。之后用核磁共振等方法发现辣椒碱是由一系列辣椒碱同系物或异构体组成。现在已经知道，天然辣椒碱是一种混合生物碱，辣椒原辣味是各种辣椒素的总称，其中辣椒碱占69%，二氢辣椒碱占22%，降二氢辣椒碱占 7%，高辣椒碱占 1%。辣椒碱是香草基胺的酰胺衍生物，其化学式为C₁₈H₂₇NO₃，结构为：

【特性】^[4]

高纯度的辣椒碱为白色片状或针状结晶或白色粉末，无毒性，高温下易产生较强的刺激性气味；通常熔点为62~65℃，沸点为210~220℃；化学稳定性高，易溶于乙醇、石油醚、丙酮、氯仿、苯等有机溶剂，利用此性质，可将辣椒碱粗提取物溶解其中并结晶，以制得高纯度的辣椒碱；由于酚羟基呈出弱酸性，因而也能溶于强碱，微溶于二硫化碳，难溶于冷水；易水解，水解后呈弱酸性，利用与菲林试剂的显色反应，可测定其含量。

【药理作用及应用】^[3]

1. 镇痛作用

和动物内服或局部使用辣椒碱都显示对伤害性热刺激和化学品刺激所引起的疼痛有明显的失敏作用。当神经纤维受到伤害时，辣椒碱起初作用，使伤害性神经元因敏感作用而呈现痛觉现象。然而，继续应用则导致伤害性神经元的脱敏作用而有止痛消炎的效果。最近辣椒素受体(Transientreceptorpotentialvanilloid，TPRV 1)逐渐成为研究辣椒碱调节疼痛分子机理的主角，它是一类表达在感觉神经末梢上的受体，同时也是一个配体门控的非选择性阳离子通道，属于瞬时感受器电位通道(transientreceptorpotentialchanne1，TRP channel)家族，作为小直径的初级传入神经元，能被多方面激活，如质子，脂源性神经受体和炎症介质直接激活或调节TRPV 1，TRPV 1介导的Ca2+流触发释放神经肽和神经递质，这些都承担着疼痛的传播。最近有报道称辣椒碱与初级传入神经元末梢和胞膜上的TPRV 1结合，选择性激活小感觉性神经元并启动一些复杂的联级反应，其包括开启瞬时受体电位活动通道，清除P物质，神经元激发和释放前炎症中介因子以及受体的去敏感化。

2. 心血管保护作用

研究表明，辣椒碱具有显著的心血管保护作用。早在十多年前就有关于辣椒碱抑制血小板聚集的作用的报道，以往的研究认为，辣椒碱抑制血小板聚集并不是通过特定受体血小板，而是插入到血小板的细胞膜，改变了细胞膜的流动性和/或离子渗透。然而，最近的研究发现，TRPV 1担当着辣椒碱在感觉神经元和其他非神经细胞的活动，并且也存在于人类血小板上。辣椒碱能诱导血小板细胞内的Ca²⁺流升高及Ca2+的释放从而诱导血小板活化，并且该现象能被TRPV 1拮抗剂5′-iodo-resiniferatoxin和AMG 9810所抑制，而TRPV 1也被证明有助于ADP和凝血酶诱导血小板活化的作用。

3. 抗癌作用

随着对辣椒碱药理作用的不断深入，其抗癌作用也逐渐被人们所关注。最近有研究发现，辣椒碱通过抑制癌细胞的增殖和迁移，诱导癌细胞凋亡来发挥抗癌的效果。辣椒碱在对抗肺癌、大肠癌、乳腺癌、髓系白血病细胞等上有抑制其增殖及诱导其凋亡的作用，在对抗黑色素瘤细胞上有抑制其迁移的效果。辣椒碱抗癌的分子机制主要是通过作用癌细胞线粒体并诱发凋亡来起到抗癌的作用，通过人类髓系白血病细胞作为研究材料发现辣椒碱能与位于线粒体内膜的蛋白抑制素2也称抗增殖蛋白2(PHB)结合，并诱导其转移到细胞核调控一些基因的转录表达如RB，p53和雄性激素受体来调剂细胞的凋亡。PHB通常与线粒体的形态及细胞凋亡有直接关系，所以说辣椒碱的抗癌分子机制是通过线粒体及其上的抗增殖蛋白2的作用诱导癌细胞凋亡来起到抗癌的作用。

4. 对消化系统作用

辣椒碱内服可作健胃剂，有促进食欲、改善消化的作用。动物试验证明，辣椒水能刺激口腔粘膜，反射性地加强胃的运动。人口服各种辣椒制成的调味品后，可增加唾液分泌及淀粉酶活性。然大剂量口服可产生胃炎、肠炎、腹泻、呕吐等。还有报道称辣椒碱可能是由于提高消化酶活性来增加消化性辣椒碱也可通过与vanilloid受体1类似蛋白结合来增加肠道的通透性进而调控食物营养的吸收等。

辣椒碱对胃的具有保护作用，胃微循环在维护胃粘膜屏障和粘膜的完整性中起着重要的作用，在胃粘膜中感觉神经能调节血液循环。辣椒碱通过刺激敏感传入神经元上的TRPV 1释放舒张肽CGRP和一氧化氮从而增加血管与胃黏膜的血流量来恢复胃粘膜屏障和粘膜损伤。

5. 止瘙痒作用

辣椒碱能抵抗皮肤瘙痒症，辣椒碱对组胺引起的瘙痒、水激性搔痒症、尿毒症关联的瘙痒、结节性痒疹和术后综合征有关的瘙痒症、慢性的顽固性肛门皮肤瘙痒症等都具有一定的疗效。到目前为止，关于辣椒碱降低瘙痒的具体分子机制还不是很清楚，但是大多科研人员认为，其原理可能是由于辣椒碱通过刺激TRPV 1并降低P物质，从而阻断了P物质引导的能引发瘙痒的信号通路，从而产生抵抗瘙痒症的效果。

6. 抗菌杀虫作用

辣椒碱对枯草芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、破伤风梭菌、蜡状芽孢杆菌和酿脓链球菌有显著抑制作用，但对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌无效。

7. 神经保护作用

有少量报道称辣椒碱具有神经保护的作用。通过建立蒙古沙鼠短暂性脑缺血模型，用辣椒碱的不同浓度处理小鼠，使用脑电图总功率检测等方法，发现辣椒碱具有保护神经的作用。但是通过capsazepine阻断vanilloidsubfamilymember 1(VR1)活性，而阻断了辣椒碱的神经保护效果，由此说明辣椒碱的神经保护作用是跟VR 1紧密相关的，其具体的机理尚待进一步的研究。

8. 抗氧化作用

辣椒碱可以通过抗氧化从而起到保护乙醇刺激的胚胎的发育。通过乙醇刺激ICR型小鼠，与没有处理的ICR型小鼠及辣椒碱与乙醇处理的小鼠胚胎的形态学观察看出，乙醇刺激ICR型小鼠的大小脑没有发育，而没有处理的ICR型小鼠，及辣椒碱与乙醇处理的小鼠胚胎发育良好。作者再通过检测辣椒碱对SOD活性的影响发现，乙醇有严重的抑制SOD活性的作用，但辣椒碱能恢复SOD的活性，并且辣椒碱能促进GPx基因的表达，GPx基因的表达产物能降低过氧化氢等氧化物的含量，所以说辣椒碱具有一定的抗氧化能力。

9. 保肝作用

辣椒碱能通过与TRPV 1受体作用而起到保肝及增强肝功能作用。通过建立野生型小鼠口服硫代乙酰胺200mg/kg诱发暴发性肝衰竭模型，24小时后注射辣椒碱及辣椒碱受体阻断剂，他们分别是TRPV 1受体的激动剂及拮抗剂，检测2-arachidonoylglycerol水平作为肝脏的生化及组织病理学功能的指标，实验发现辣椒碱能改善硫代乙酰胺诱发的暴发性肝衰竭，相应的提高肝脏的功能及其病理学水平。而辣椒碱受体阻断剂却能抑制辣椒碱的这个作用，由此说明辣椒碱的保肝作用是通过TRPV 1受体起作用的，但是其深入的分子机制还要继续探索。

【生产工艺】^[4]

1. 氢氧化钠法

利用辣椒碱的酚羟基具有弱酸性，能与强碱发生反应的原理，以氢氧化钠溶液为溶剂，与辣椒精进行反应，并对不同的碱液用量、浸泡时间以及浸泡温度等进行对比研究，得出工艺条件为辣椒精：质量分数 20% Na OH 溶液=1 g:9 m L，80℃下浸泡 2 h。此方法简单易行，但操作费时，得率不高，在条件下的提取率仅为0.84%。

2. 离子交换法

以辣素为原料，经氢氧化钠溶解、硫酸酸化、正己烷萃取制得粗品辣椒碱类化合物，再将粗品溶于氢氧化钠进行离子交换，以乙醇-乙酸乙酯洗脱、浓缩、结晶，进而得到纯度大于 98.5%的辣椒碱晶体，产率为 0.6%。

3. 溶剂提取法

溶剂法是指利用辣椒碱易溶于丙酮、乙醇、乙酸乙酯、正己烷、氯仿等有机溶剂的特点，将粉碎后的辣椒在此单一溶剂或混合溶剂中进行浸提，对得到的浸提液减压蒸馏并进行重复萃取，从而得到辣椒碱粗制品的一种方法，是目前技术和设备最成熟、应用最广泛的生物有效成分提取法。现工业上多采用此法进行大规模生产，但所提取辣椒碱的纯度低，得到的是辣椒碱含量为 6%~10%的辣椒精，不易精制，且生产成本高、损耗大。

4. 超临界 CO₂萃取法

超临界CO₂萃取法是利用二氧化碳在超临界状态下具有非极性液体溶剂的溶解能力，进行分离、萃取、精制有效成分的一种较新型的萃取分离技术。在辣椒粉小于 20 目、压力为 20~30 MPa、温度为 35~45℃、乙醇为溶剂等条件下进行超临界CO₂萃取，萃取 2~3 h，提高CO₂流量可缩短萃取时间，最终可得到纯度高、杂质少的辣椒碱。此法具有萃取率及纯度相对较高、且无溶剂残留等优点。

5. 酶法提取

辣椒碱存在于辣椒皮粉的纤维组织内，利用生物酶高度专一的反应特性，使用纤维素酶，分解细胞壁，将辣椒碱溶解出来。酶法提取已被广泛应用于植物活性成分提取中，但其对温度、pH 以及作用时间等试验条件要求较高，因此有一定的局限性，适合于实验室研究，不易大规模生产。

6. 超声波提取法

利用超声波产生的振动，迫使辣椒细胞壁破碎，加速辣椒细胞内物质的释放、扩散及溶解，有利于辣椒碱的提取。以辣椒粉为原料，从中提取辣椒碱树脂，并探讨了溶剂类型、辣椒粉与溶剂体积的比例、温度等条件对其影响，最终确定了提取条件。

7. 微波提取

微波提取是指利用高频率的电磁波穿透技术，使细胞内部温度升高、压力增大以致细胞破裂，成功提取有效成分的一种方法。相对于常规技术，微波法可以在较低温度下产生更高的提取效率，但此法只适合于实验室研究，难以实现工业化。

8. 微切助互作技术辅助提取

微切助互作技术是机械化学领域一项新的应用，指利用机械化学效应，将植物原料与化学助剂共同研磨达到超粉碎状态，作为提取的预处理，选用水或稀醇提取有效成分的一项技术。该技术基本原理是经过粉碎过程，植物细胞壁破碎，化学助剂与有效活性成分之间发生化学反应，从而提高了提取效率及有效活性成分的水溶性和利用度。此技术具有节能环保、降低成本、提高提取率等优点。

9. 生物法

生物法包括生物培养和生物合成两种方法。将辣椒种子先进行无菌处理，再在赞氏培养皿中经 7 天左右培养发芽，然后取秧芽细胞与藻酸钠混合，氮化钙为强化剂进行包埋，可得到固定化细胞颗粒，最后放入含有营养成分的培养基中进行培养，辣椒碱的含量会提高到原含量的 13 倍。

10. 化学合成

从化学结构上分析，辣椒碱是由脂肪酸与香草基胺组成的酰胺化合物，因此可以采取逆合成法来合成， 以异丁锌与1，6-己二酸单乙酯单酰氯为原料经五步反应合成辣椒碱的方法，成为了辣椒碱合成的经典。以三苯基磷与6-溴己酸为原料，经一系列的反应，得到类似于提取法制取的纯辣椒碱样品，总收率达到 26.6%。以6-溴己酸乙酯为起始原料，经Witting反应和亚硝酸异构化等六步反应合成辣椒素粗品。

【应用】^[4][5]

辣椒碱来源于纯天然红辣椒，全身是宝，是一种高附加值新产品。其用途广泛，涉及医药保健、生物农药、化工涂料、食品保健以及军事弹药等多个领域，具有极高的药用价值和经济价值。

1. 医药领域

医学研究和药理临床实验表明，辣椒碱具有镇痛、止痒、抗炎、抑菌以及对心血管和消化系统的保护等作用。如辣椒碱对带状疱疹神经痛、外科手术神经痛、糖尿病神经痛等慢性顽固性神经痛以及关节痛、风湿病等有明显疗效；高纯度辣椒碱制成的戒毒针剂已经成为了一种广谱高效的戒毒新药；辣椒碱还有助于治疗各种瘙痒及皮肤病，如牛皮癣、荨麻疹、湿疹、瘙痒症等。近年来，很多学者发现辣椒碱的抑菌作用非常明显，并且能诱导早期和延迟心肌保护，还具有促进食欲，增强胃肠蠕动，改善消化功能的作用；同时进一步纯化的辣椒碱还能有效杀死癌细胞，减少细胞癌变的可能，开辟了癌症治疗的新途径。

2. 军事领域

辣椒碱因其自身无毒、辛辣刺激等特点，军事上常被用于制造催泪弹、催泪枪以及防卫武器的主要原料，在有些国家已得到广泛应用。另外，辣素会引发人体强烈的生理反应，使人产生咳嗽、呕吐、流泪等不舒服症状，因而可作为个人防身武器，或制服违法者。

3. 生物农药领域

辣椒碱辛辣、无毒，对有害生物具有良好的触杀、驱避作用。作为一种新型的绿色农药，有着其他化学合成农药不可比拟的优势，如药效高、持效长和可降解等特点，是 21 世纪新的环保型生物农药。

4. 功能涂料领域

将添加辣椒碱类化合物的生物防污涂料涂于船舶的外壳上，强烈的辛辣味可阻止海藻和海洋生物的附着，有效防止了水生生物对船舶的破坏，替代了有机锡防污涂料，减少了对海水的污染。另外，还可利用辣椒碱生产防蚁、防鼠的忌避剂，防止其对电缆食蚀伤害。目前中国已有人工合成辣椒碱应用于该领域。

5. 饲料工业

辣椒碱类化合物能改善动物的消化功能、促进食欲、增强血液循环，因此可作为食品健胃剂。如将辣素添加到饲料当中，将会弥补传统人工合成添加剂易对兽禽机体产生毒副作用、污染环境、危害人类健康等不足，还可以有效防治动物的腹泻和炎症等疾病。因此，添加辣椒碱类化合物的新型饲料将有极大的市场前景。

6. 食品行业

在人们日常生活中，低浓度的辣椒碱作为优良食品添加剂，应用已非常普遍，如各种辣味调味剂、辣味酱、红色素等。辣椒碱具有健胃、促进食欲、改善消化之功效。尤其是在南方潮湿的城市，人们更是每餐必吃，可帮助身体发汗。将从辣椒中提取分离出的辣椒碱作为食品添加剂，用于食品工业生产中，不仅实现了中国辣椒资源的有效利用，还保证了辣椒碱的充分吸收，同时对中国的食品加工行业意义深远。

7. 减肥保健领域

辣椒碱可以增强脂肪代谢能力，加快体内脂肪燃烧，防止其过多积聚，进而达到控制体重、减肥健美的目的。

【参考文献】

[1] 安家驹 主编；包文滁，王伯英，李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京：中国轻工业出

[2] 陈明杰, 董本祥. 辣椒碱的应用研究进展[J]. 化工時刊, 2009, 23(1): 66-68.

[3] 党元野, 陈修平, 张庆文, 等. 辣椒碱的药理作用研究进展[D]. , 2009.

[4] 李延红, 余顺火. 辣椒碱的提取及其应用研究进展[J]. 农产品加工. 学刊, 2006 (10): 71-73.

[5] 刘菲菲, 王兵, 曹建新. 辣椒碱应用研究进展[J]. 食品工业科技, 2012, 33(16): 368-371.