馬鈴薯糖苷生物堿的生物學作用及開發(fā)利用摘要：由于馬鈴薯是茄科草本植物，其植株和塊莖中通常存在著某種毒性、有特殊臭味的糖苷生物堿，直接影響著它的食味特性和安全食用性能。當濃度達到了某種閾值，人食用后即有中毒甚至畸胎的風險，中毒及傷亡事故在國外時有發(fā)生。對馬鈴薯糖苷生物堿的研究、開發(fā)及利用在國際上已經(jīng)受到了關注，而中國在這方面的研究成果基本上還是一片空白。正基于此原因，本章專門介紹了馬鈴薯糖苷生物堿的生物學功能與利用，希望對研究馬鈴薯糖苷生物堿提供幫助。關鍵詞：馬鈴薯；糖苷生物堿；生物學作用；開發(fā)利用馬鈴薯糖苷生物堿屬于弱堿次生代謝產(chǎn)物，馬鈴薯莖葉中蘊含濃度較高的糖苷生物堿，因此在莖葉中大量堆積的糖苷生物堿可以有效抵消病蟲害的影響，但是在地下成熟塊莖中糖苷生物堿的濃度較低。過高濃度的糖苷生物堿會使馬鈴薯變苦，而過度使用則會引起食物中毒。該文綜述了馬鈴薯糖苷生物堿的生物學意義，并對馬鈴薯糖苷生物堿的合理利用進行了研究。一、馬鈴薯糖苷生物堿類型及其含量目前，糖苷生物堿種類已高達上百種，1992年段光明教授等人研究后證實糖苷生物堿主要存在于茄科和百合科植物中。近年來，糖苷生物堿的新種類也不斷地被發(fā)掘。例如，2004年FujiwArA等人在番茄中發(fā)現(xiàn)了糖苷生物堿皂甙，其結構復雜；2006年Ono等人在櫻桃、番茄中發(fā)現(xiàn)了番茄皂甙C、番茄皂甙D等糖苷生物堿；2016年Li等人在龍葵中發(fā)現(xiàn)了全新的糖苷生物堿，即C27甾體糖苷生物堿螺旋糖苷a-C。根據(jù)目前的研究結果表明，馬鈴薯組織中糖苷生物堿含量不一致。2015年商婷婷等人研究發(fā)現(xiàn)，在馬鈴薯中，其莖葉部位的糖苷生物堿含量較低，其葉片和薯皮部位的糖苷生物堿含量較高，同時在同一部位α-茄堿的含量要明顯低于α-卡茄堿；2016年Sinani等人研究發(fā)現(xiàn)，在馬鈴薯組織中，其葉片、芽、花等部位的糖苷生物堿含量較高，在根部和塊莖部位的糖苷生物堿含量較低。雖說薯皮的體積不高，僅僅只占據(jù)塊莖的20%，但是薯皮的糖苷生物堿含量占據(jù)塊莖的一半及以上。馬鈴薯塊莖在成熟的過程中，其糖苷生物堿含量也逐漸下降；2014年Valcarcel等人研究表明，薯皮的糖苷生物堿含量要明顯高于薯肉的糖苷生物堿含量。另外薯肉距離薯皮越遠，其α-茄堿含量越低。二、馬鈴薯糖苷生物堿的生物學作用2.1糖苷生物堿的毒性機理馬鈴薯糖苷生物堿中毒原因大多是由一種或兩個以上完全不同的生物堿功能模式所致，第一種是通過糖苷生物堿控制乙酰膽堿酯酶的活力，通過乙酰膽堿酯酶協(xié)調(diào)中樞神經(jīng)輸電線路乙酰膽堿水解為膽堿和乙酸根，在中樞神經(jīng)沖動傳導過程中起著主要功能。酶活性被抑制后，它還引起乙酰膽堿的大量積聚，因此患者很快地就會產(chǎn)生葡萄糖苷類生物堿中毒的表現(xiàn)，包括身體虛弱、意志障礙和抑郁癥，茄堿和卡茄堿也是潛在乙酰膽堿酯酶活性的主要抑制劑。糖苷生物堿的另一個主要生理功能是，它們可以分解含有甾醇的細胞膜。然而，由于糖苷生物堿的吸附和運輸，這種功能會影響消化系統(tǒng)和其他組織或器官，如血液、肝臟等。但在此功能中，卡茄堿在各種組織與膜系中的活力卻更強。由于茄堿和卡茄堿在每個系統(tǒng)中的作用不同，因此，糖苷類生物堿攝入的最終結果也決定了其在人體內(nèi)的主要系統(tǒng)功能。然而，由于在人體內(nèi)進行細菌中毒試驗非常困難，這一結論目前尚不清楚。同時，這也是因為茄堿和卡茄堿在細胞膜破裂過程中具有交叉協(xié)同作用，致使糖苷類生物堿的總體毒性顯著增加。2.2糖苷生物堿對病原菌的抑制作用糖苷生物堿還對部分真菌、細菌等病原微生物具有一定的抑制和毒害功能，其致病菌還包含了小孢霉屬、發(fā)癬菌屬、火鐮菌屬、長蠕孢屬、晚疫病菌、早疫病菌以及部分細菌等。糖苷生物堿對病原菌的毒性，也是按照其大分子特點、垂茄堿、糖苷生物堿、茄解胺等四糖苷體的毒性，大于茄堿、卡茄堿、萊普亭等三糖苷。塊莖傷口表面糖苷類生物堿的愈傷組織果皮，并在鄰近的重組分生組織中堆積，其所伴隨的酚類化合物(綠原酸、咖啡酸等)亦是一類保護性愈傷組織反應，對控制病原菌自傷口進入和再侵染，具有一定的防治效果。例如，在塊莖切割后6～13小時內(nèi)，可以清楚地看到茄堿的積累，感染晚疫霉和軟腐真菌后，茄堿的濃度隨著酚類化合物的積累而增加，綠色塊狀莖中糖苷生物堿含量的增加，還大大提高了種用材料的抗病性，因此，種植前干燥種子（塊莖）也是最合理的農(nóng)業(yè)保護措施之一。三、馬鈴薯糖苷生物堿的開發(fā)利用生物堿是古老的藥物，早在古希臘時代，人們就知道用其來治療疾病和醫(yī)治創(chuàng)傷。甾類生物堿的藥理學活性決定了他們的重要用途，如甾類激素用于治療內(nèi)分泌失調(diào)所引起的疾病，皮質(zhì)甾醇類是有效的抗變應性病制劑，心臟糖苷是著名的心臟病治療劑，“口服避孕藥”的使用對甾類生物堿的需要量日益增加。然而，這些制劑的禁忌性和危害性限制了它們的應用，所以要設法尋找既保證治療效果又沒有副作用的“天然”新藥劑。3.1抗真菌、病毒等病原微生物在馬鈴薯皮中常見的糖苷生物堿有α-卡茄堿、α-茄堿，它們能夠為馬鈴薯形成天然的保護屏障，阻擋有害物質(zhì)的侵襲，例如黑曲霉、根霉、青霉、灰霉葡萄孢病原微生物，同時也能起到防治病蟲害的效果。根據(jù)研究結果表明，α-卡茄堿的抗瘧活性要明顯優(yōu)于α-茄堿，因此α-卡茄堿的抗瘧功能要優(yōu)于α-茄堿，同時α-卡茄堿對于抵抗單純皰疹病毒也具備有效性。3.2降低膽固醇馬鈴薯糖苷生物堿中的α-卡茄堿和α-茄堿具有溶血的效果，同時存在高度協(xié)同的特征，如若將兩者增加或切除一個后，其對脂質(zhì)體膜的穿透功能也就基本失效，由此可見，對減少膽固醇有很大的作用。據(jù)有關科學研究證實，在大鼠日糧中加入α-茄堿可以有效減少血漿中的膽固醇。同時經(jīng)過Micich等人的研究發(fā)現(xiàn)，α-卡茄堿和α-茄堿能夠有效降低膽固醇在人體內(nèi)的蓄積。另外，由于中國同時也是全球最主要馬鈴薯的生產(chǎn)國，所以作為糖苷生物堿原料的資源也就十分寶貴了。而糖苷生物堿則大多是根據(jù)我國傳統(tǒng)馬鈴薯種植的打頂、抹芽掐花、摘果等生產(chǎn)措旖，從新枝(包括塊莖萌發(fā)芽)、花、幼果和莖葉等中獲得，而進行塊根加工的副產(chǎn)品薯皮、薯渣等，也是獲得糖苷生物堿的主要原材料。這樣，既可使馬鈴薯大量生產(chǎn)增加了產(chǎn)能，又可為馬鈴薯的資源化綜合利用開辟了新途徑。同時，也可以運用組織培養(yǎng)和細胞工程學的方式，工廠化地生產(chǎn)糖苷生物堿。四、結束語簡而言之，糖苷生物堿是馬鈴薯植物的"天然產(chǎn)物"，而這個天然產(chǎn)物對植株本身并不是必須的。盡管馬鈴薯糖苷生物堿對人和動物都有一定的毒副作用，但因為其強烈的生理功能和醫(yī)藥活性，仍然有著潛在的利用價值。參考文獻：[1]陳銘，彭亞麗，熊興耀，王萬興，秦玉芝，胡新喜.馬鈴薯糖苷生物堿研究進展[J].中國蔬菜，2020(02):13-19.[2]黃程程，王楠.馬鈴薯糖苷生物堿對蔗糖鐵引起輸液性靜脈炎的預防作用[J].中國社區(qū)醫(yī)師，2019，35(28):11-12.[3]陳偉，何靜，王斌，王秀娟，羅天澤，劉姣姣.馬鈴薯糖苷生物堿對枸杞鐮孢菌果腐病的誘導抗性及相關防御酶活