辣椒素

辣椒素（英语：Capsaicin）又名辣素，辣椒碱，即反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺，分子结构式为(CH3)2CHCH=CH(CH2)4CONHCH2C6H3-4-(OH)-3-(OCH3，是辣椒属植物红辣椒的活性成分。它对包括人类在内的哺乳动物都有刺激性并可在口腔中产生灼烧感。辣椒素和与其相关一些的化合物并称为辣椒素类物质（英语：Capsaicinoids），它们可能是辣椒为阻止草食动物啃食和真菌寄生而产生的次级代谢产物。一般鸟类都对辣椒素类物质不敏感。纯的辣椒素是一种斥水亲脂、无色无嗅的结晶或蜡状化合物。1816年克里斯蒂安·弗里德里希·布霍尔茨首次提取到不纯的辣椒素化合物。由于是从辣椒属植物中提取的，他将这种物质称为“capsicin”（也就是为‘蕃椒油’）。虽然在1876年John Clough Thresh就分离出了纯度很高的辣椒素，并将其命名为“capsaicin”（即为‘辣椒素’），但直到1898年才由Karl Micko首次分离出纯净的辣椒素。辣椒素化学成分的确定是在1919年由E. K. Nelson首次完成的，他也部分确认了辣椒素的分子结构。1930年E. Spath和S. F. Darling完成了对辣椒素的人工合成。1961年，日本化学家S. Kosuge和Y. Inagaki从红辣椒中分离出了若干种辣椒素的类似物并将它们命名为“capsaicinoids”（即“辣椒素类物质”）。德国药物学家鲁道夫·布克海姆和匈牙利医生Endre Hőgyes分别在1873年和1878年发现辣椒油（也就是部分纯化的辣椒素）与黏膜接触时能引起灼烧感并增加胃酸分泌。所有辣椒素类物质都是C9-C11支链脂肪酸和香草基胺合成的酰胺类化合物，不同辣椒素类物质的主要差异在于脂肪烃侧链长度、是否存在双键和分支点以及相对辣度。辣椒素是辣椒中的主要辣椒元，是辣味的主要决定因子，其次是二氢辣椒素。这两种化合物的辣度差不多是降二氢辣椒素、高二氢辣椒素和高辣椒素的两倍。不同纯辣椒元的稀溶液可以给人带来不同的辛辣感，但其浓溶液无此差别。而ω-羟基辣椒素则是一种不辣的辣椒素类化合物，此外在甜椒中存在无辣味的类辣椒素物质辣椒素酯（capsiate）、二氢辣椒素酯（dihydrocapsiate）和去甲二氢辣椒素酯（Nordihydrocapsiate）。辣椒素酯具有与辣椒素类物质相同的侧链脂肪酸，但分子结构中的香草基胺被香荚兰醇（vanillyl alcohol）代替。一般认为，辣椒素类物质被是由香草基胺与带支链结构的脂肪酸在红辣椒果实内部子房隔壁上缩合而成的。具体而言，辣椒素是由香草基胺和8-甲基-6-烯基-壬酰辅酶A反应得到的。辣椒素的生物合成取决于基因座pun1上残留的基因AT3，它被公认为是一个脂酰基转移酶编码。除了这些天然的辣椒素类物质外，还有一种人造的辣椒素类物质N-香草基壬酰胺（VNA或PAVA）。虽然它也存在于辣椒属植物的油性树脂中，但更多情况下是通过人工合成得到的。它能作为参比物质用于测定其他辣椒素类物质的相对辛辣度。辣椒素大量存在于辣椒属植物果实的胎座组织（用以保护种子）、内膜中，在果实的肉质部分也有少量分布。虽然辣椒种子附着在辣椒果实内壁的白髓上同时白髓又含有高浓度的辣椒素，但辣椒种子本身却不产生任何辣椒素。辣椒素植物的种子通常由鸟类散播。鸟类动物中能与辣椒素及其相关化学物质结合的TRPV1通道不会对这些辣椒素类物质作出响应（相反哺乳动物的TRPV1通道因其功能多样性和选择性灵敏度而使其会对辣椒素产生响应从而产生辣的味觉）。红辣椒种子随辣椒果实被鸟类摄入，经消化道被排出后仍可发芽，但具有臼齿的哺乳动物在食用辣椒果实的过程中会磨碎辣椒的种子使其失去发芽能力。因此自然选择的结果使辣椒果实中的辣椒素含量增加，因为这样做能减少辣椒果实被不能帮助其传播繁殖的哺乳动物啃食。此外，对野生辣椒的进化生态学研究显示辣椒素作为抗真菌剂阻止病原真菌镰刀霉菌，而受到这种真菌感染的辣椒种子生存能力降低、死亡率增大。辣椒素产生的灼烧和疼痛感，是来自于和感官神经元的化学作用。辣椒素是香草素（英语：vanilloid）家族的成员，与香草素受体亚型1跨膜受体（TRPV1）结合。TRPV1在1997年被首次克隆。TRPV1是离子通道类型的受体。它被热、质子、物理磨损刺激时将允许阳离子穿过细胞膜，导致去极化。去极化作用又产生动作电位。因此，辣椒素分子与TRPV1受体结合后，产生类似过热或物理磨损的感觉，这就解释为什么辣椒素的辣味被描述为烧灼感。早期的研究显示，相较于其他化学激动剂，辣椒素唤起一个惊人长期电流，这其中必有一个显著的限速因子。在这之后，所述的TRPV1离子通道已被证明是瞬时受体电位（英语：transient receptor potential）离子通道的超家族（英语：Protein superfamily）成员，因此现在被称为为TRPV1。有许多不同的瞬时受体电位已经被证明是对温度的不同范围敏感，并且可能负责对我们环境温度的感知。因此，辣椒里的辣椒素实际上不引起类似于触碰到酸或碱而产生的化学烧伤（英语：chemical burn），也没有任何直接的组织损伤。暴露于辣椒素引起的炎症被认为是身体对神经兴奋的反应。例如，辣椒素诱导支气管收缩的作用方式被认为涉及C纤维（英语：Group C nerve fiber）释放神经肽。总的来说，是身体以为自己灼伤或擦伤，所以导致炎性反应。如果暴露在大量辣椒素下，炎症可导致组织损伤，正如其他触发炎症反应的物质一样。由于辣椒素与黏膜接触能引起灼烧感，所以常在食品中加入辣椒素来增加食物的辣味。高浓度的辣椒素也能在皮肤的一些敏感区域引起灼烧感。常用史高维尔指数来衡量辣味物质的辛辣程度。市售的防身喷雾通常内含有辣椒素，喷向敌人可造成敌人受刺激而失去行动能力，效果从几分钟至一小时不等，不会留下永久性伤害。适量辣椒素有助于降低体脂肪，达到瘦身效果。