辣椒是全世界范圍被廣泛消費(fèi)的蔬菜和香料之一，其主要的辛辣成分是辣椒素，辣椒素的化學(xué)名為8–甲基–6–癸烯香草基胺。辣椒素在辣椒中通常與其它辣椒素類物質(zhì)同時(shí)存在，主要包括二氫辣椒素(DC)，降二氫辣椒素(NDC)、高辣素(HC)和高二氫辣椒素(HDC)等。

目前，已發(fā)現(xiàn)30 多種辣椒素類化合物，皆為支鏈脂肪酸和香草基胺合成的酰胺類化合物，其區(qū)別在于脂肪側(cè)鏈的長(zhǎng)短、雙鍵的有無(wú)、分支位置等。

部分辣椒素及辣椒素酯類物質(zhì)結(jié)構(gòu)

一、辣椒素的生物合成

研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素的生物合成主要通過(guò)苯丙氨酸到香草基胺的苯丙烷途徑和從纈氨酸到 8–甲基–6–癸烯酰CoA 的支鏈脂肪酸途徑。辣椒素合成酶（CS）被認(rèn)為是辣椒素合成的關(guān)鍵酶。目前已經(jīng)克隆了多個(gè)辣椒素生物合成途徑的候選酶相關(guān)基因，包括pAMT、BCAT、KAS  I、Fat  A、AT3 等。

1.1辣椒素的合成部位

以同位素示蹤技術(shù)和高密度電子掃描顯微鏡觀察研究發(fā)現(xiàn)，辣椒素類物質(zhì)在辣椒胎座表皮腺體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中形成，并通過(guò)子房隔膜運(yùn)輸?shù)教プ凸獗砥さ南袤w細(xì)胞中積累。對(duì)辣椒和甜椒花后55  d 的果實(shí)的胎座進(jìn)行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)一年生辣椒（C. annuum）自交系‘59’、‘612’和中國(guó)辣椒（C. chinense）‘涮涮辣’自交系‘740’（均有辣椒素）的胎座隔膜表皮的腺體細(xì)胞含有大量的“水泡”結(jié)構(gòu)，而甜椒（C. annuum var. grossum）自交系‘170’（無(wú)辣椒素）則不含此類結(jié)構(gòu)。

1.2 辣椒素苯丙烷合成途徑

苯丙氨酸裂解酶（PAL ）廣泛存在于各種植物和少數(shù)微生物中，在植物次生代謝產(chǎn)物的合成中起重要作用，參與蛋白質(zhì)、黃酮、木質(zhì)素等多種化合物的生物合成。PAL 是苯丙烷代謝過(guò)程中的關(guān)鍵酶，也是辣椒素生物合成中苯丙烷途徑的第1 個(gè)酶。有研究表明，辣椒果實(shí)中辣椒素含量與PAL 的活性呈正相關(guān)，即當(dāng)PAL 水平較高時(shí)，辣椒素含量增加。肉桂酸水解酶（C4H）是苯丙烷途徑中催化肉桂酸轉(zhuǎn)化為對(duì)–香豆酸的第2 個(gè)關(guān)鍵酶。氨基轉(zhuǎn)移酶（AMT）是苯丙烷支路辣椒素生物合成的最后一步催化酶，催化香草醛合成香草基胺。

1.3 辣椒素的支鏈脂肪酸合成途徑

支鏈氨基酸轉(zhuǎn)移酶（BCAT）催化纈氨酸生成 α–酮異戊酸鹽，KAS 是脂肪酸合成酶的重要組成部分。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析和比較，發(fā)現(xiàn)辣椒和番茄果實(shí)在胎座發(fā)育過(guò)程中這兩個(gè)同源基因的表達(dá)存在顯著差異，番茄中BCAT 和KAS 很少表達(dá)，在馬鈴薯基因組中也得到了相似的結(jié)果，這表明BCAT和KAS 表達(dá)的改變使得辣椒素的合成成為可能。酰基運(yùn)載蛋白 ACL 是一種分子量小、絲氨酸殘基保守的酸性蛋白質(zhì)，攜帶酰基鏈完成縮合、還原、脫氫等酶促反應(yīng)，在植物脂肪酸的合成中起著重要的調(diào)控作用，研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸合成酶的3 個(gè)候選基因KAS、ACL 和FAT ，其表達(dá)量與辣椒果實(shí)味道的刺激性呈正相關(guān)，并定位于胎座表皮細(xì)胞中。

1.4  辣椒素合成酶（CS）

辣椒素合成酶催化辣椒素合成過(guò)程的最后一步，即催化苯丙烷途徑的香草基胺與支鏈脂肪酸途徑的8–甲基–6–癸烯酰CoA 合成辣椒素。免疫定位研究證實(shí)CS 基因特異性定位于辣椒果實(shí)的胎座組織；此外Western blot 分析結(jié)果顯示，在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，CS 水平和辣椒素積累均有明顯的增加。對(duì)辣椒素類物質(zhì)生物合成基因在辛辣、非辛辣辣椒胎座中的表達(dá)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn) CS 基因的表達(dá)缺失是導(dǎo)致非辛辣辣椒產(chǎn)生的主要原因。

1.5 辣椒素酯類物質(zhì)

辣椒素酯類物質(zhì)包括辣椒素酯、二氫辣椒素酯和降二氫辣椒素酯等，是脂肪酸和香草醇的化合物，辣椒素酯和辣椒素具有相似的生物學(xué)功能和化學(xué)結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，‘CH-19’品種（C. annuum）辣椒素酯的產(chǎn)生是由于在pAMT 基因1 291 bp 處插入了1 個(gè)t 核苷酸，形成了1 個(gè)新的終止密碼子，阻止了pAMT 的翻譯。Park 等（2015）報(bào)道了一種含大量辣椒素酯的低辣品種‘S3212’（Capsicum  frutescens  L.），在其pAMT 基因第7 外顯子中發(fā)現(xiàn)1 個(gè)12  bp 的缺失突變，這證明胎座組織中辣椒素酯的合成與pAMT 基因突變有關(guān)。

二、辣椒素的測(cè)定方法

為了進(jìn)行品質(zhì)鑒定，需要快速簡(jiǎn)便的方法來(lái)測(cè)定辣椒素含量，諸多測(cè)定技術(shù)已被廣泛報(bào)道。目前，高效液相色譜法和氣相色譜法是分離和測(cè)定辣椒素最常用的方法。

三、辣椒素的生理功能

3.1 減輕疲勞

辣椒素可以特異地與人體內(nèi)對(duì)其敏感的受體結(jié)合，釋放信號(hào)分子作用于特殊陽(yáng)離子的運(yùn)輸通道，進(jìn)而使特定的活性物質(zhì)被釋放出來(lái)，以達(dá)到減輕疲勞的作用。

3.2 降糖降脂

辣椒素降糖降脂的作用主要是通過(guò)作用于與脂肪有關(guān)的細(xì)胞因子，作用于腸道菌群和調(diào)節(jié)細(xì)菌完成的。胰島素對(duì)脂肪的含量起著重要的調(diào)控作用，而脂肪細(xì)胞因子中的幾類單核細(xì)胞能夠通過(guò)引發(fā)炎癥影響胰島素。辣椒素的作用就是降低對(duì)胰島素作用有不利影響的這幾類單核細(xì)胞來(lái)降糖降脂。腸道菌群和人體攝入、代謝和儲(chǔ)存糖脂等都有密切的關(guān)系，腸道菌群的結(jié)構(gòu)會(huì)受到人體吸收的各種物質(zhì)的影響。其中辣椒素則可作用于腸道菌群，使其結(jié)構(gòu)和多樣性發(fā)生改變，從而達(dá)到降糖降脂的目的。辣椒素通過(guò)升高厭食激素濃度并且降低飲食激素濃度從而減少機(jī)體對(duì)食物的攝入量，使人體攝入的能量低于消耗的能量。

3.3 保護(hù)腸胃

胃炎是由于各種原因引起的胃粘膜炎癥，對(duì)于消化系統(tǒng)有著嚴(yán)重的不良影響。由于辣椒素的強(qiáng)烈刺激性，人們普遍認(rèn)為辣椒素會(huì)對(duì)人體的腸道產(chǎn)生不良影響，尤其不適合胃炎患者食用。然而目前的研究表明，小劑量辣椒素的不但不會(huì)對(duì)胃造成破壞，還可以修復(fù)胃粘膜的損傷。