大蒜素（allicin），一種有機硫化物，學名為二烯丙基硫代亞磺酸酯，又稱蒜素、蒜辣素等，分子式為C?H??OS?，分子量為162.27，是從經過破碎處理的大蒜鱗莖（大蒜頭）中提取出的一種天然的“廣譜抗生素”，為大蒜揮發油中的主要抗菌成分。在完整的大蒜中以其前驅體蒜氨酸（alliin）的形式存在。
大蒜素的疏水性較強，不易溶于水，但易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。純品外觀為無色油狀物，具有蒜臭味。大蒜素不穩定，遇熱或堿即失去抗菌活性，但不受稀酸影響。大蒜素及其化合物具有廣泛的保健功效，如抗衰老，抗氧化，消炎防腐，抗腫瘤，防治心腦血管疾病，提高機體免疫力，保護肝臟等作用，因此在醫療、畜牧業等領域應用廣泛。
發現歷史
1944年，美國化學家切斯特·約翰·卡瓦利托（Chester John Cavallito）和他的同事在實驗室中在25℃室溫下，將搗碎的大蒜用乙醇浸泡，得到了無色精油，經檢測為一種具有抗菌活性的物質，命名為大蒜素（Allicin）。隨后確定了大蒜素的主要成分為硫代磺酸鹽，并報道了一系列與大蒜素相關的硫代磺酸鹽的化學與生物學特性。
理化性質
物理性質
純品的大蒜素為無色油狀物，具有濃烈的大蒜氣味，有揮發性，能溶于大多數有機溶媒，如乙醇、苯、乙醚等，不易溶于水。
化學性質
大蒜素本身在室溫下很穩定，其中未稀釋的壓碎大蒜其中的大蒜素半衰期約為2.4天，而加水稀釋后，半衰期會延長。但大蒜素遇光、熱、堿、高溫都容易失去活性，其在pH值5～7的環境中較穩定，而堿性條件下會加速水解反應，引起大蒜素分子中三硫鍵斷裂。強酸、強氧化劑和紫外線均可引起其變質。
大蒜素的天然合成路徑與分解過程
在結構完整的大蒜中是沒有游離大蒜素的，只有前驅物蒜氨酸（S-烯丙基-半胱氨酸亞砜）。蒜氨酸以穩定、無臭的形式存在于大蒜的葉肉細胞中。當大蒜加工或受到咀嚼、搗碎等組織被被破壞時，蒜氨酸與位于維管束鞘細胞中的蒜氨酸酶（alliinase）接觸，催化生成大蒜素，并產生蒜臭味。在生成大蒜素的過程中，磺胺酸、丙酮酸和氨為反應中間體。磺胺酸是一種不穩定的有機化合物，在室溫下會發生自羥醛縮合，產生大蒜素。但大蒜素是一種極不穩定的化合物，易分解成二硫素、阿霍烯和烯丙基硫醚（如圖一）。
在人體內的生理代謝
而在人體內，大蒜素可與谷胱甘肽(GSH)反應生成s-烯丙基巰基谷胱甘肽(SAMG)，或與L-半胱氨酸反應生成S-烯丙基基半胱氨酸(SAMC)(如圖一)。在人體的血紅細胞中，二烯丙基二硫化物(DADS)和二烯丙基三硫化物(DATS)在與含外表面硫醇的分子反應時在α-碳上發生親核取代，生成S-烯丙基谷胱甘肽和烯丙基過硫醇。然后，烯丙基過硫醇在硫原子上發生親核取代，生成烯丙基谷胱甘肽二硫化物和硫化氫(H?S)。烯丙基谷胱甘肽二硫化物在α-碳上進一步發生親核取代，接續生成H?S，最后排出體外。
生理作用
對病原微生物的作用
對多種球菌、桿菌(痢疾桿菌、腸道沙門氏菌、副傷寒桿菌、大腸桿菌、百日咳桿菌、白喉桿菌、結核分枝桿菌、霍亂弧菌)、真菌、病毒、阿米巴蟲、陰道毛滴蟲、蟯蟲等均有抑制作用。臨床適用于肺部和消化道的真菌感染，隱球菌性腦膜炎，急、慢性榮痢和腸炎，百日咳以及肺結核。這是因為大蒜素中的硫醚結構夠與細菌生長繁殖所必需的半胱氨酸分子中的巰基相結合，抑制巰基Caspase-3的活性，并損傷菌體細胞膜系統而抑制其生長和繁殖。另外，也可以與含有硫醇的酶相互作用，成為抗菌制劑。
抗腫瘤作用
據報道，大蒜素具有抑制食管癌、胃癌、腺樣囊性癌、肝癌、胰臟癌、放射性腸炎癌細胞、乳腺癌、黏液表皮樣癌等作用。這是由于大蒜素的前體物質蒜氨酸具有抗腫瘤、抗突變活性，抑制人體對亞硝胺的合成及吸收，提高細胞免疫作用，防止癌細胞的繁殖和擴散。因此，大蒜素可以作為治療癌癥的理想輔助藥物。
對心腦血管系統作用
大蒜素靜脈注射后主要分布于肺和心臟，為良好的心血管藥理學作用提供了基礎。主要體現在大蒜素可以降低自發性高血壓、抗血小板聚集、抑制血栓形成、降血脂效應、降低缺血心肌耗氧，起到保護心肌等作用。
對肝臟的作用
在大蒜素的相關研究中，發現其對肝臟也有潛在的保護作用，大蒜素具有預防免疫介導伴刀豆球蛋白A(ConcanavalinA，Con A)引起的肝損傷的能力，大蒜素可以調控免疫功能從而發揮對肝臟損傷的保護作用。
大蒜素的制備方法
天然提取
根據大蒜素的揮發性和溶解性，大蒜素的提取方法主要有水蒸氣蒸餾法、有機溶劑提取法和超臨界萃取法三種。
提取方法
水蒸氣蒸餾法
水蒸氣蒸餾法是一種最常用的提取大蒜素的方法。是將蒸汽通入搗碎經酶解的大蒜中，在低于100℃的溫度下，因大蒜素較難溶于水且具有一定的揮發性，大蒜素便可隨水蒸氣一起被蒸出，再進一步分離得到較純的物質。在用蒸汽處理碾碎的大蒜時，會使大蒜素與自身發生反應，產生高含量的單硫化物和多硫化物，特別是二烯丙基二硫化物、二烯丙基三硫化物、烯丙基甲基二硫化物和烯丙基甲基三硫化物。
有機溶劑提取法
溶劑提取法是利用大蒜素易溶于有機溶劑的性質，以有機溶劑浸泡大蒜泥來提取大蒜素的方法。該法不需要加壓、蒸餾，具有能耗小的優點，但是容易引入雜質，且殘留的有機溶劑無法完全除去。此法中溶劑的選擇非常重要，一般要求大蒜素在所選溶劑中的溶解度大，同時無毒、無不良氣味、溶劑殘留度小，常用溶劑有乙醇、乙醚、丙酮等。
有機溶劑法提取大蒜素的一般流程為:大蒜去皮→洗凈→搗碎→酶解→溶劑雙取→蒸餾分離→回收溶劑→大蒜油。
超臨界二氧化碳萃取法
超臨界流體萃取技術就是利用超臨界條件下的氣體作萃取劑，從液體或固體中萃取出某些成份并進行分離的技術CO?具有較低的臨界溫度和壓力，且價格便宜，無毒，具有較低的活性，因此SF-CO?，常被用來萃取非極性和略有極性的物質。該技術因具有高效節能、工藝簡單、安全可靠等優點而應用于化工、食品和醫藥等部門。
超臨界CO?萃取大蒜素一般流程為：大蒜去皮→洗凈→搗碎→裝填萃取柱→密封→超臨界萃取→降壓→大蒜素。
人工合成
相對原料而言，大蒜素的提取率太低，1kg大蒜最多可以提取3~5g大蒜素，而其中功效成分的含量更少，這勢必造成大蒜的大量浪費；一些新的提取方法，設備復雜，提取成本太高，很難產生經濟效益。因此，遠達不到工業的生產的要求，于是大蒜素的人工合成將顯得極其重要。
大蒜素可利用聚乙二醇和硫粉，在堿性條件下進行反應，再滴加1-氯丙烯的甲苯溶液繼續進行，分離出有機層后洗滌數次，用無水Na?SO?干燥，減壓蒸餾得淡黃色油狀二烯丙基二硫化合物。之后，將過氧乙酸滴加到二烯丙基二硫化合物的三氯甲烷溶液中進行反應。隨后加入無水碳酸鈉繼續反應后過濾，濾液經濃縮得黃色油狀物，即為大蒜素粗品，粗品經柱色譜純化得二烯丙基硫代亞磺酸酯。
應用領域
大蒜素因其抗病原菌（細菌、真菌、病毒）的能力，所以在農業和臨床上得到廣泛的應用。
農業
大蒜素農業生產上的主要應用有：禽畜養殖，主要表現為改善飼料適口性，提高機體免疫功能，促進動物對飼料中營養物質的消化吸收，改善生產性能等。
臨床
大蒜素常用于真菌和細菌感染，如肺部和消化道真菌感染、白色念珠菌菌血癥、急慢性細菌性痢疾和腸炎、百日咳、隱球菌性腦膜炎、肺結核等。同時，對骨髓移植者容易產生的并發癥巨細胞病毒感染癥有明顯的防治作用。對乙型肝炎病毒表面抗原有一定的破壞作用。對腸病毒屬有很好的滅殺作用，用來預防和治療人、畜及水產動物的腸道疾病效果非常顯著。
安全事宜
毒理
大蒜素的毒性小，臨床應用范圍廣，其中乙基大蒜素毒性較低，但具有揮發性，能散發臭氣污染空氣。在大蒜素對小鼠的毒理實驗中，大蒜素毒理試驗小鼠靜脈給藥LD??為70mg/kg，口服為600mg/kg；慢性毒性試驗，大蒜素濃度0.15%，劑量為3ml/kg，每天一次，連續10周處死，大蒜素組脂肪為黃色、對照組為正常白色。肝、脾、腎、腎上腺、肺、腸系膜、淋巴、膽等切片觀察，未見任何異常。
儲存、運輸
大蒜素在包裝上應有牢固的標志，采用鋁箔袋或復合塑料袋包裝。外包裝為硬紙板箱。在運輸中不能與有毒、有害或其他有污染的物品及氧化性物質混裝、合運。貯存在避光、陰涼、干燥的地方，密封保存。
參考資料 >