Page 33 - 《广西植物》2023年第2期

２ 期 张华敏等: 葱属植物 Ｓ￣烷(烯)基半胱氨酸亚砜代谢途径研究进展 ２ ２ ７

药用和保健价值ꎮ
３ 葱属植物中 Ｓ￣烷( 烯) 基半胱氨 葱属植物在加工和贮藏过程中发生的绿变或
红变反应与 Ｓ￣烷( 烯) 基半胱氨酸亚砜的降解有
酸亚砜的降解 关ꎮ 葱属植物变色反应中产生的颜色是由多种色
素物质组成的ꎬ不同葱属植物的变色反应ꎬ如大蒜
３.１ Ｓ￣烷(烯)基半胱氨酸亚砜的降解途径 的绿变和洋葱的红变积累的色素物质并不相同ꎬ
Ｓ￣烷(烯)基半胱氨酸亚砜是葱属植物各种风 但色 素 物 质 的 合 成 机 制 很 相 似 ( Ｋｕｂｅｃ ｅｔ ａｌ.ꎬ
味活性物质的前体物质ꎮ 亚细胞分离技术和免疫 ２００４ꎻＩｍａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００６ꎻＫａｔｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ何贵山
组化技术研究表明ꎬＳ￣烷( 烯) 基半胱氨酸亚砜在 等ꎬ２０１７ꎻＫｕｂｅｃ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 多数研究都证明异
叶肉细胞的细胞质中积累ꎬ而蒜氨酸酶则被隔离 蒜氨酸是葱属植物发生变色反应的关键化合物

在维 管 束 鞘 细 胞 的 液 泡 中 ( Ｌａｎｃａｓｔｅｒ ＆ Ｃｏｌｌｉｎꎬ ( Ｌｕｋｅｓꎬ １９８６ꎻ Ｋｕｂｅｃ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ꎻ Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ
１９８１ꎻＥｌｌｍｏｒｅ ＆ Ｆｅｌｄｂｅｒｇꎬ １９９４ꎻ Ｙａｍａｚａｋｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９ꎻＤｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０)ꎮ 异蒜氨酸经蒜氨酸酶裂
２００２)ꎮ 当葱属植物细胞受到破坏后ꎬ蒜氨酸酶与 解后产生的 １￣丙烯基次磺酸既可自发发生缩合反
Ｓ￣烷(烯)基半胱氨酸亚砜接触ꎬＳ￣烷( 烯) 基半胱 应生成 １￣丙烯基硫代亚磺酸酯ꎬ也可与其他次磺
氨酸亚砜在蒜氨酸酶的作用下形成烷(烯) 基次磺 酸发生分子间的缩合反应生成含有 １￣丙烯基的硫
酸、丙酮酸和氨( Ｒｏｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００５)ꎮ 除了洋葱中 代亚磺酸酯( Ｋｕｂｅｃ ＆ Ｖｅｌíšｅｋꎬ ２００７)ꎮ 含有 １￣丙
存在 一 种 催 泪 因 子 合 成 酶 ( ｌａｃｈｒｙｍａｔｏｒｙ ｆａｃｔｏｒ 烯基的硫代亚磺酸酯可与葱属植物中几乎所有的
ｓｙｎｔｈａｓｅꎬ ＬＦＳ) 可 以 催 化 ( Ｅ)￣１￣丙 烯 基 次 磺 酸 氨基酸反应生成色素物质的前体吡咯基氨基酸
[(Ｅ)￣１￣ｐｒｏｐｅｎｙｌｓｕｌｆｅｎｉｃ ａｃｉｄ ] 转 化 为 催 泪 因 子 (Ｃｈｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００９ꎻＬｅｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ 作为色素物
[(Ｚ)￣丙硫醛￣Ｓ￣氧化物ꎬ( Ｚ)￣ｐｒｏｐａｎｔｈｉａｌ Ｓ￣ｏｘｉｄｅ] 质的前体ꎬ吡咯基氨基酸与葱属植物中天然存在
以外ꎬ其他葱属植物中都不含有催化烷( 烯) 基次 的(硫代)羰基反应ꎬ最终生成色素类物质( Ｋａｔｏ ｅｔ
磺酸反应的酶(Ｉｍａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２)ꎮ 烷(烯)基次磺 ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻＫｕｂｅｃ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ
酸很不稳定ꎬ不需要酶的催化ꎬ即可自发的发生一 ３.２ Ｓ￣烷(烯)基半胱氨酸亚砜降解途径中的关键酶
系列反应ꎬ最终可形成 ５０ 多种含硫化合物(Ｎｏｈａｒａ ３.２.１ 蒜氨酸酶 又名蒜氨酸裂解酶或 Ｓ￣烷( 烯)
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻ Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ ＆ Ｓａｉｔｏꎬ ２０１９ꎻ Ｎｏｈａｒａ ｅｔ 基半胱氨酸亚砜酶ꎬ属于Ⅰ型依赖于 ５′￣磷酸吡哆
ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ ２ 分子的烷( 烯) 基次磺酸可自发的 醛(ｐｙｒｉｄｏｘａｌ ５′￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅꎬＰＬＰ)的 Ｃ－Ｓ 键裂解酶ꎬ
发生缩合反应ꎬ脱去 １ 个 Ｈ Ｏ 后形成烷( 烯) 基硫 能水解 Ｓ￣烷( 烯) 基半胱氨酸亚砜生成烷( 烯) 基
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代亚磺酸酯( ｔｈｉｏｓｕｌｆｉｎａｔｅ)ꎮ 第 １ 个得到鉴定的烷 次磺酸、丙酮酸和氨ꎬ是形成葱属作物风味物质和
(烯)基硫代亚磺酸酯来自大蒜的二烯丙基硫代亚 生物活性 物 质 的 关 键 酶 ( Ｎｏｃｋ ＆ Ｍａｚｅｌｉｓꎬ １９８７ꎻ
磺酸 酯 ( ｄｉａｌｌｙｌ ｔｈｉｏｓｕｌｆｉｎａｔｅ)ꎬ 又 被 称 为 大 蒜 素 Ｍａｎａｂｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９８)ꎮ 值得一提的是ꎬ洋葱中蒜氨
(ａｌｌｉｃｉｎ)( Ｃａｖａｌｌｉｔｏ ＆ Ｂａｉｌｅｙꎬ １９４４)ꎮ 烷( 烯) 基硫 酸酶基因表达量的显著降低会影响催泪因子和各
代亚磺酸酯也不稳定ꎬ可进一步发生一系列自发 种风味物质的合成ꎬ产生不催泪和没有辛辣味的
反应形成多种含硫化合物ꎮ 这些自发的反应包括 洋葱( Ｋａｔｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 因此ꎬ蒜氨酸酶基因是
[３ꎬ ３]￣σ 移位重排反应、分子内环加成反应和狄 人工调控葱属植物风味物质含量的重要基因ꎮ 前
尔斯￣阿尔德反应等ꎬ产生的含硫化合物包括阿焦 人研究表明ꎬ葱属植物的蒜氨酸酶是由多基因家

烯( ａｊｏｅｎｅ)、 二 烯 丙 基 三 硫 醚 ( ｄｉａｌｌｙｌ ｔｒｉｓｕｌｆｉｄｅꎬ 族 编 码 的 ( Ｏｖｅｓｎá ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻ Ｓａｙａｄｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ
ＤＡＴＳ)、 二 烯 丙 基 二 硫 醚 ( ｄｉａｌｌｙｌ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅꎬ ２０２０)ꎮ 大 蒜、 洋 葱、 韭 菜 和 火 葱 ( Ａ. ｃｅｐａ ｖａｒ.
ＤＡＤＳ)、二烯丙基硫醚( ｄｉａｌｌｙｌ ｓｕｌｆｉｄｅꎬ ＤＡＳ)、２￣乙 ａｇｇｒｅｇａｔｕｍ)等多种葱属植物的蒜氨酸酶基因都已

烯基￣４Ｈ￣１ꎬ ３￣二噻烯(２￣ｖｉｎｙｌ￣４Ｈ￣１ꎬ ３￣ｄｉｔｈｉｉｎ)、３ꎬ 得到克隆( ｖａｎ Ｄａｍｍｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９２ꎻＭａｎａｂｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ
４￣二甲基硫醇烷( ３ꎬ ４￣ｄｉｍｅｔｈｉｏｌａｎｅ) 等( Ｎｏｈａｒａ ｅｔ １９９８ꎻＬａｎｃａｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０００ꎻＤｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ꎻ唐巧
ａｌ.ꎬ ２０１７ꎻＢｌｏｃｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻＫｕｂｅｃ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 玲ꎬ２０１３ꎻ白芙荣ꎬ２０１７)ꎮ 由于缺乏葱属植物基因
这些含硫化合物赋予了葱属作物特有的刺激性风 组信息ꎬ蒜氨酸酶基因在葱属植物基因组中的具
味ꎬ其各种理化性质还使得葱属作物具有很高的 体数量和染色体分布情况一直不清楚ꎬ直到 ２０２０