硫代葡萄糖苷在植物中的分布
植物中的硫代葡萄糖苷已有大量的文獻報導。在天然植物中已發現120多種不同的硫代葡萄糖苷，它們存在於11個不同種屬的雙子葉被子植物中，最重要的是十字花科，所有的十字花科植物都能夠合成硫代葡萄糖苷。硫代葡萄糖苷存在於這些植物的根、莖、葉和種子中，但主要存在於種子中。另外，許多非十字花科的雙子葉被子植物中也同樣含有一種或兩種硫代葡萄糖苷。硫代葡萄苷在一些十字花科植物中的含量大約占乾重的1%，在一些植物種子中的含量達到10%。但是，硫代葡萄糖苷在植物中的含量變化很大，不同品種、不同生長環境以及同一植株的不同生長階段、同一植株的不同部位含量都存在差別[4],如Glucoraphanine在花椰菜嫩芽中的含量是成熟植株或花的10～100倍。我國的十字花科植物品種主要有花椰菜、花椰菜、甘蘭、蘿蔔、芥菜。在十字花科植物中蕓薹屬是主要的食用蔬菜，蕓薹屬植物包括花椰菜、花椰菜、蕪箐、焦青甘蘭、羽衣甘蘭、芥菜等。硫代葡萄糖苷在蕓薹屬蔬菜中的含量一般是500～2000μg/g,花椰菜、花椰菜、甘蘭分別含有5～6種以上的硫代葡萄糖苷，其中包括吲哚族硫代葡萄糖苷和芳香族的硫代葡萄糖苷。
2硫代葡萄糖苷的結構
硫代葡萄糖苷是一種含硫的陰離子親水性植物次生代謝產物。1970年,Marsh和Waser等對硫代葡萄糖苷晶體的X射線分析證明:所有的硫代葡萄糖苷都具有相同的基本結構,如圖1所示。
所有的硫代葡萄糖苷都有一個核心結構是β-D-葡萄糖連線一個磺酸鹽醛肟基團和一個來源於胺基酸的側鏈。根據側鏈R的胺基酸來源不同，可以將硫代葡萄糖苷分為脂肪族硫代葡萄糖苷（側鏈來源於蛋氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸），芳香族硫代葡萄糖苷（側鏈來源於酪氨酸和苯丙氨酸）及吲哚族硫代葡萄糖苷（側鏈來源於色氨酸）。不同的側鏈決定了水解產物的不同,抗癌活性也存在差別。硫代葡萄糖苷的分類主要依據側鏈R的不同。
3硫代葡萄糖苷的降解產物
硫代葡萄糖苷在植物中不是單一存在的。植株中存在硫代葡萄糖苷葡萄糖硫苷酶（GlucosinolateMyrosinase）體系，在完整的植物中，葡萄糖硫苷酶存在於特定的蛋白體中，硫代葡萄糖苷存在於液泡中，兩者是分離的，但當植物細胞組織被破壞的時候，比如在刀切或咀嚼的過程中，葡萄糖苷酶（EC3.2.3.1）被釋放出來，並將硫代葡萄糖苷水解。硫代葡萄糖苷的最初酶解產物是D葡萄糖和不穩定的糖苷配基。根據側鏈的不同，這些物質隨後重新排列生成異硫代氰酸鹽、硫代氰酸鹽和羥基腈等化合物。這些特殊水解產物的形成原因是很複雜的，比如側鏈不同、pH值大小、金屬離子和蛋白質的存在等等，都是決定其產物的重要因素。硫代葡萄糖苷酶在人體腸道中也有存在。所以，即使植物中的葡萄糖苷酶被破壞（例如蔬菜煮過後），硫代葡萄糖苷在體內仍能分解。但是，由於硫代葡萄糖苷和它們的一些降解產物是水溶性的,有研究表明煮10min，甘蘭中葡萄糖苷的含量可能降低30%～50%[5]。不同種類的植物，葡糖糖硫苷酶的活性不同。檸檬酸會對硫代葡萄糖苷的酶解產生影響[6]。
硫代葡萄糖苷在無酶(如加溫、加壓)的條件下也會發生降解,其降解過程十分複雜，主要產物是腈類化合物和異硫氰酸酯,反應產物和反應速度與外界條件有關。溫度高,降解反應速度快,生成腈的量大。硫代葡萄糖苷的反應速度與體系的含水量有關,體系的含水量低,要在較高溫度下發生反應,且降解反應速度較慢。鹼性化學試劑和過渡金屬離子都可催化硫代葡萄糖苷的降解反應,反應速度隨鹼性試劑的濃度增加而加快;加壓硫代葡萄糖苷的反應速度會加快。
4硫代葡萄糖苷的分離和確定
分離硫代葡萄糖苷的方法有氣液色譜（GLC）法，離子交換法和高效液相色譜（HPLC）法，硫代葡萄糖苷的分離最初通過氣液色譜法，首先得到硫代葡萄糖苷的三甲基矽烷化衍生物，並除去硫酸鹽基團，但一些硫代葡萄糖苷經過衍生化產生許多其他產物。這種方法後來經進一步改進，用硫解酶將硫酸鹽除去，但由於酶的作用受pH值、時間、溫度和酶濃度的影響，所以，產物也受到上述因素的影響。Betz,Fox等在親水性陰離子存在的情況下，利用離子對高效液相色譜法、逆相高效液相色譜法分離完整的硫代葡萄糖苷。此方法可以回收完整的硫代葡萄糖苷，但缺點是通過離子對高效液相色譜法分離得到的片斷含有大量的高度親水的相反離子，這些離子對後來的質譜、核磁共振等分析會產生干擾。
5流行病學研究及硫代葡萄糖苷抗癌機理初探
硫代葡萄糖苷的生物活性作用是經過水解之後的產物所表現出來的。完整的硫代葡萄糖苷無毒性也無生物活性，目前的研究主要集中在幾種硫代葡萄糖苷和它們的降解產物的抗癌活性上面。最近幾十年，更多的證據表明十字花科蔬菜中的硫代葡萄糖苷及降解產物確實具有抗癌特性[7～9]。研究已表明，某些硫代葡萄糖苷的降解產物對肺癌、大腸癌、肝癌和胃癌具有保護性預防作用。Wattenberg發現異硫代氰酸鹽能抑制由7，12二甲基苄基[α]蒽（DMBA）誘導的老鼠乳腺腫瘤的發生，後發現苯甲基異硫代氰酸鹽和甘蘭粉末都對DMBA誘導的乳腺癌具有阻礙作用，同時也可以抑制乳腺癌腫瘤的形成[10,11]。
十字花科植物的抗癌作用可能是許多機制的複雜互動作用，異硫代氰酸鹽的抗癌機理也各不相同，丙烯基異硫代氰酸鹽可抑制癌細胞原的形成；2丙烯基異硫代氰酸鹽能促進階段Ⅱ酶如谷胱甘肽硫轉移酶的體內脫毒，Sulphoraphane的抗癌作用部分是由於對體內階段Ⅱ酶的誘導作用。大量證據表明，十字花科植物的抗癌能力主要是由於它能調節生物轉化酶的表達和活性。生物轉化酶分為階段Ⅰ酶和階段Ⅱ酶。階段Ⅰ酶包括細胞色素P450酶系統，涉及氧化、還原和水解反應,並且非常複雜。細胞色素P450使化合物親水性更強，因此更容易解毒。階段Ⅱ酶能使階段Ⅰ酶產生的活化中間產物解毒，它們能促進親電性的致癌劑與親水基團的結合，產生高極性的易於分泌的分子，如谷光甘肽轉移酶，UDP葡萄糖醛酸基轉移酶；或者通過氧化還原反應破壞致癌劑高度活化的中央結構，如醌還原酶和環氧化物酶等。除了能代謝致癌物質外，生物轉化酶也能代謝內生的化合物（如類固醇激素）。通過調節激素的分泌量，生物轉化酶能夠間接影響癌變前和已癌變組織的進一步惡化。
大部分關於硫代葡萄苷的水解產物和十字花科蔬菜抗癌作用的證據來自動物實驗研究。在動物實驗研究中，所使用抗癌化合物和致癌化合物劑量超過這些化合物人類飲食中的正常水平，因此，很難推斷在飲食正常水平時這些化合物是否也有抗癌作用。因此，在正常水平，硫代葡萄糖苷水解產物和十字花科蔬菜是否也對人類具有抗癌特性影響還有待於進一步研究。近幾年來，我國學者對十字花科植物中硫代葡萄糖苷的成分和含量進行了研究，對硫代葡萄糖苷的分離鑑定方法也做了相關研究[12]。有關參與合成硫代葡萄苷的基因調控方面的研究正在展開，如其成功，便可在基因水平上人為操縱硫代葡萄糖苷的生物合成，提高蔬菜中抗癌的硫代葡萄糖苷的含量[13]。但我國在這方面的工作只能說剛剛起步，采後各種因子對十字花科植物硫代葡萄糖苷含量和異硫代氰酸鹽的影響的研究很少，抗癌機理需要進一步研究，硫代葡萄糖苷及異硫代氰酸鹽作用於人體的抗癌劑量需要進一步研究。
