辣椒的化学成分与药理作用研究进展

邓文溢，文江平

（1.首都医科大学第四临床医学院，北京 100069；2.首都医科大学附属北京同仁医院检验科，北京 100176）

辣椒（Capsicumspp.）属于茄科（Solanaceae）、辣椒属（Capsicum）植物。辣椒最早栽培于中南美洲，哥伦布发现新大陆后将辣椒带入欧洲，最后传到世界各地，目前辣椒在全世界得到广泛栽培。辣椒既可以作为蔬菜鲜食，又是全世界最大的调味品，还可以除湿、消炎、促进血液循环，驱寒解表，活络生肌。古书《食物木草》写到辣椒具有“消宿食，解结气，开胃中，辟邪恶，杀腥气诸毒”的作用。《食物宜忌》记载，辣椒能“温中下气，散寒除湿，开郁去痰，消食，杀虫解毒，治呢逆，疗喳隔，止泻痢，祛脚气”。《药检》记载，辣椒能“祛风行血、散寒解郁、导滞、止泻、擦癣”。

辣椒果实中含有大量的化学物质，比如辣味物质辣椒素类物质、成色物质类胡萝卜素、其他生物活性物质类黄酮和维生素等，使辣椒呈现不同的味道和颜色。近年来大量科学研究证实辣椒有镇痛止痒、降脂降糖、抗癌、抗菌、降压、调节内分泌系统、保护心脑血管系统和消化系统等作用。本文总结了辣椒果实中重要的化学物质、相关药理作用和在生物医药中潜在应用领域的最新研究情况，为辣椒果实的综合利用提供参考。

1 辣椒果实的主要化学物质

1.1 辣椒素类物质

辣椒素类物质是辣椒中最特殊的成分，是辣椒的活性成分之一。辣椒素类物质只在辣椒属植物中合成和积累。辣椒素类物质是辣椒素及其同系物的统称，已经鉴定的辣椒素类物质有20多种［1］。但最主要的成分是辣椒素和二氢辣椒素，这两种化合物约占全部辣椒素类物质含量的90%［2］。作为辣椒果实生产的次生代谢产物，辣椒素类物质对某些食草动物和真菌具有威慑作用，并有抗癌、镇痛和减肥等医疗和保健作用。辣椒素类物质的含量具有显著的基因型差异，研究发现C.chinense辣椒，辣椒素含量都很高。Carolina Reaper（C.chinenseJacq.）是目前世界上已知最辣的辣椒，其辣度指数高达220万个SHU单位，其次是Trinidad Moruga Scorpion（C.chinenseJacq.），其辣度指数也超过了200万SHU单位［1］，而印度鬼椒Bhut Jolokia（C.chinense×C.frutescens），以高辣著称，其辣度指数超过了100万个SHU单位［1，3］。云南涮辣（C.chinenseJacq.）是中国已知最辣的辣椒，其辣度指数最高超过了35万个SHU单位［4］，第二辣的辣椒品种属于海南黄灯笼椒（C.chinenseJacq.），其辣度指数最高超过了12万个SHU单位［5］。

1.2 类胡萝卜素

类胡萝卜素既是一种颜色色素，影响辣椒果实感官的颜色，同时又具有生物抗氧化作用，是辣椒果实中一类重要的次生代谢产物。橙色辣椒的色素由辣椒红素、玉米黄质、α-胡萝卜素和玉米黄素等色素构成；黄色辣椒的类胡萝卜素组分包含叶黄素、β-胡萝卜素、花药黄质和β-隐黄素等色素；而红色辣椒的类胡萝卜素组分包含辣椒红素、β-胡萝卜素、玉米黄素和α-胡萝卜素等色素［6，7］。在不同颜色的辣椒果实中，总类胡萝卜素含量最高的是红色辣椒，显著高于黄色和橙色辣椒［7，8］。辣椒红色素的含量具有显著的基因型差异，干椒果实中辣椒红色素的含量最高可达4.01 mg/g，而鲜辣椒果实中辣椒红色素的含量最高可达177μg/g，占总类胡萝卜素的75%～80%［7］。辣椒红色素是一种天然着色剂，广泛应用于食品、化妆品等行业，辣椒果实辣椒红色素含量是色素型辣椒商品性的最重要指标［9］。

1.3 黄酮类

辣椒果实中含有几十种类黄酮物质，其中占主要地位的是槲皮素（属于黄酮醇类）和木犀草素（黄酮类）［10，11］。总类黄酮物质的含量随着果实的发育而呈现一定的变化，主要表现为成熟辣椒果实总类黄酮含量相对较低，相当于未成熟辣椒果实的20%～30%［12，13］。同时研究发现，类黄酮含量在辣椒属种间也存在较大差异，对5个辣椒栽培种果实类黄酮含量测定分析中发现，浆果状辣椒类黄酮含量最低，一年生辣椒类黄酮含量次之，灌木辣椒类黄酮含量最高［13］。

1.4 其他

辣椒果实的维生素种类和含量都极其丰富。其所含维生素主要种类有维生素C、维生素A原、维生素E和叶酸等［14］。所含维生素中含量最丰富的是维生素C，研究表明，红甜椒是维生素C含量最高的几种蔬菜作物之一。维生素C的含量随果实的发育呈现一定的变化，如未成熟果实维生素C的含量低于成熟果实。维生素C、维生素A、维生素E的含量具有显著的基因型差异，例如，浆果状辣椒维生素C含量最高，一年生辣椒中维生素A含量最高，中国辣椒的维生素E含量最高［11，13，15］。

有机酸和糖是辣椒的呈味物质。辣椒果实中也含有比较丰富的有机酸和糖。研究发现，辣椒中的有机酸和糖含量呈现基因型以及果实发育阶段的差异性［16］。对一年生辣椒果实糖（葡萄糖、果糖）和酸（苹果酸、柠檬酸）的含量进行测定以研究基因型差异，结果表明，这些物质因基因型不同而呈现含量的多样性，如葡萄糖含量为17.9～38.1μg/g（FW），果糖含量与葡萄糖含量的特性基本一致，为18.9～37.4 μg/g（FW），柠檬酸含量为117.1～1 592.7μg/g（FW），苹果酸含量介于1 857～5 423μg/g（FW）［17］。分析辣椒不同发育阶段果实中还原性糖的含量，结果表明果实成熟后还原性糖含量为177.33 mg/g（DW），而未成熟果实的还原糖含量只有40.99 mg/g（DW）［16］。

研究发现，辣椒果实还含有丰富的挥发性物质，挥发性物质影响辣椒果实的香味。目前共检测到300多种挥发性物质，含量较高的主要为一些酯类和萜类物质，如戊酸己酯、异戊酸己酯、Z-异戊酸-3-己烯酯、2-甲基丁酸己酯和3，3-二甲基环己醇等［16，18，19］。同时研究发现，挥发性物质种类和含量也表现出基因型和果实发育阶段的多样性［20］。

2 辣椒素的药理作用

辣椒素是辣椒果实中最特殊的成分，具有多种生物活性，现代药理学证明辣椒素具有镇痛止痒、降脂降糖、抗癌、抗菌、降压、保护心脑血管系统和消化系统等作用，可用于治疗各种神经疼痛、风湿性关节炎、躯体肥胖、糖尿病以及多种恶性肿瘤等。

2.1 辣椒素对恶性肿瘤的预防和治疗作用

辣椒素通过激活辣椒素受体（Transient receptor potential vanilloid，TRPV）或其他信号通路将刺激信号传递到细胞内，对多种肿瘤细胞产生抗肿瘤活性，如肝癌［21］、胃癌［22］、神经胶质瘤［23］、前列腺癌［24］、非小细胞肺癌［25］、纤维肉瘤［26］、乳腺癌［27］、结直肠癌［28］和胆管癌［29］等。同时辣椒素也可以激活T细胞介导的抗肿瘤免疫［30］，预防和抑制恶性肿瘤细胞的分裂增生。

辣椒素通过对致癌物的代谢过程进行干预，调控肿瘤相关基因的表达，干扰或阻断癌变过程，从而预防肿瘤细胞的癌变［31］。研究发现，辣椒素通过TRPV1激活Ca2+/钙蛋白酶，活化蛋白酪氨酸磷酸酶，从而阻断EGFR介导的上皮细胞增殖，进而阻断肠肿瘤发生［32］。辣椒素通过癌细胞中沉默信息调节因子2，调控癌细胞组蛋白的乙酰化，从而抑制癌细胞增生［22］。辣椒素对化学药剂诱导的肠道肿瘤、结肠癌、肺癌等有多重保护作用［33］。

辣椒素通过多种机制，如通过干扰肿瘤细胞的分裂增生［34］、抑制代谢活性［35］、线粒体膜电位丧失［21］、细胞坏死［25］、诱发细胞凋亡［36］以及细胞自噬［37］等途径，诱导抗肿瘤机制。

辣椒素对乳腺癌癌细胞生长具有抑制作用［38］。辣椒素通过下调表皮生长因子受体及上皮生长因子受体2的基因表达，干扰癌细胞的分裂，诱发细胞凋亡，达到抑制乳腺癌细胞增生的目的［27］。体内和体外试验表明，辣椒素可以降低小鼠乳腺癌MDA-MBF231细胞移植瘤模型瘤的重量（降低了70%）。

2.2 辣椒素与镇痛

正常条件下初级感觉神经元是静止的，但当组织损伤后，损伤细胞释放大量物质，激活一系列炎症信号通路，引起疼痛。大量临床试验研究表明，辣椒素在人体内具有镇痛作用。辣椒素通过激活TRPV1，开放钙离子通道，提高细胞中钙离子浓度，兴奋神经元，释放神经肽，阻断疼痛传导通路，产生镇痛效果［39］。辣椒素已证实可用于治疗糖尿病神经病变［40］。辣椒素可作为长效镇痛药治疗术后疼痛和骨关节炎疼痛，它也减少了类风湿性关节炎引起的疼痛以及纤维肌痛引起的关节或肌肉疼痛［41］。

目前的研究已经解析了辣椒素缓解疼痛的分子基础。TRPV1是一种多觉性伤害感受器，具有动态激活阈值，在炎症条件下可能降低。辣椒素与感觉神经纤维上的TRPV1特异性结合导致钙基因相关肽、P物质、谷氨酸等因子失衡而止痛［42］。辣椒素能够有效地缓解术后膀胱痉挛性疼痛，预防膀胱炎的发生。高浓度辣椒素可以诱导小鼠降低齿龈肉组织的缓激肽、钙基因相关肽、P物质的水平，下调炎症介质的释放，消炎镇痛［43］。辣椒素能够抑制高压活性钙，从而达到止痛的作用，以缓解三叉神经痛［44］。辣椒素通过激活TRPV1，使其细胞内钙离子浓度升高，导致电荷异常，阻断痛觉信号的传导，减轻带状疱疹引起的神经痛［41］。

2.3 辣椒素与胃肠道

辣椒素对消化有促进作用。辣椒素诱导肝脏产生和分泌富含胆汁酸的胆汁，促进脂肪的消化和吸收。有研究试验大鼠摄入一定量辣椒素后对胆汁分泌的影响，发现辣椒素能促进胆汁酸的分泌［45］。同时发现辣椒素对胰腺消化酶和小肠黏膜的消化酶有影响［46］。辣椒素显著影响胰脂肪酶的活性。一定剂量的辣椒素能够将胰蛋白酶活性提高1倍，对胰凝乳蛋白酶活性的诱导效果更加明显。辣椒素能增强肠道脂肪酶的活性，也能显著提高肠道淀粉酶和二糖酶的活性。推测一方面辣椒素刺激肝脏分泌更多富含胆汁酸的胆汁，另一方面辣椒素刺激参与消化作用相关酶活性的提高，导致整个消化过程加速，显著减少食物通过肠道时间［47］。后续的试验证实膳食辣椒素能增强胰脂肪酶、淀粉酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性，增强膳食脂肪吸收，增加富含胆汁酸的胆汁分泌，降低脂肪组织重量［48］。

研究发现辣椒素能显著促进铁、锌和钙离子的吸收［48］，同时发现对锌离子吸收的促进作用最强，对钙离子吸收的促进作用最弱。辣椒素改变了肠道的渗透性可能是其促进微量元素吸收的原因。研究发现辣椒素也能促进人体对β-胡萝卜素的吸收［49］。

辣椒素能够改善病变肠道菌群失衡。辣椒素可以改善肠道环境，显著增加肥胖小鼠肠道菌群多样性，改善肠道通透性，缓解体内炎症水平［50，51］。脂质代谢紊乱试验小鼠体内艾克曼菌属菌群的数量异常减少，辣椒素可能通过直接刺激该属菌群的生长，或者促进肠道黏液的分泌，进而促进该属菌群的生长，使艾克曼菌属菌群的数量恢复到正常水平［51］。

2.4 辣椒素与疲劳

研究发现，辣椒素具有较好的抗疲劳能力。与对照组相比，辣椒素灌胃后的小鼠游泳能力显著增强［52］。研究发现辣椒素对小鼠的体重无显著影响，但在延长小鼠负重游泳时间和爬杆时间方面达到显著水平［53］。辣椒素的使用量与影响的程度正相关，与对照组相比，6～15 mg/kg·d辣椒素可显著提升耐缺氧时间，提高抗疲劳能力；一定剂量的辣椒素能显著提高试验小鼠前肢握力、力竭游泳时间。辣椒素抗疲劳的机理可能与以下几个方面有关：①辣椒素诱导的抗氧化能力提高。研究发现与对照组试验小鼠相比，辣椒素处理的试验小鼠体内SOD、GPX的活性显著增强，而细胞过氧化产物MDA的含量显著降低，证实辣椒素通过增强试验小鼠的抗氧化系统，增强自由基清除能力，以降低疲劳［53］。②辣椒素能够提高体内能量供应水平。研究表明辣椒素能显著提高试验小鼠细胞内血糖水平、肝糖原、肌糖原含量，暗示辣椒素可能通过增强脂肪代谢、减少血糖消耗来提高运动能力［54］。③辣椒素能够调节中枢神经，提高运动能力。研究表明辣椒素可显著提高试验小鼠下丘脑的肾上腺素、去甲肾上腺素及多巴胺含量，同时显著降低下丘脑和海马的抑制性递质5-HT和它的代谢物5-HIAA水平以及血NH3水平，揭示辣椒素通过调节中枢神经的活动，提高抗疲劳能力［55］。

2.5 辣椒素与降脂

辣椒素通过激活TRPA1，诱导交感神经末梢释放去甲肾上腺素，通过褐色脂肪组织胞膜上的β受体，上调胞内环磷酸腺苷水平，活化蛋白激酶，促进甘油三脂水解，起到降脂减肥的作用［50］。

辣椒素可以调控白色脂肪组织中热休克蛋白27、Olr1434受体蛋白基因的表达与蛋白水平来调节脂肪代谢［56］。辣椒素也可通过上调白色脂肪组织中解偶联蛋白2、过氧化物酶体增殖物激活受体α和下调3-磷酸甘油脱氢酶基因、过氧化物酶体增殖物激活受体γ的表达及酶的活性，抑制脂肪的合成，促进脂肪的氧化分解［57］。辣椒素上调肌肉组织中的解偶联蛋白3、葡萄糖转运蛋白4和胰岛素受体等基因的表达，促进脂肪酸的氧化［58］。

辣椒素与TRPV1结合后，通过上调间隙连接蛋白基因的表达，诱导钙离子在脂肪细胞之间的转运，导致钙离子浓度升高，形成钙离子流，诱导细胞和组织分泌胰高血糖素样肽-1，上调胰岛素的分泌量，保持血糖的相对稳定［59，60］。

辣椒素通过改善胰岛功能、促进胰岛素分泌来维持血糖稳定［61］。研究发现，辣椒素通过有效调控与胰岛β细胞发育、分裂、增生以及凋亡的相关关键基因的功能，来促进胰岛β细胞增殖以及减少β细胞凋亡［62］。

2.6 辣椒素与心血管

辣椒素对心血管系统具有较好的保护作用。研究发现辣椒素对试验老鼠的血压、心率、肾交感神经放电、血管张力等均有兴奋作用［63］。试验也证实，辣椒素可以降低由高胆固醇和盐诱导的高血压模型鼠的血压，促进血液循环，改善心脏功能。辣椒素通过激活TRPV1，扩张相关大容量血管，降低试验大鼠的血压［64］。同时研究发现辣椒素具有抗血小板聚集效应，这种效应具有依赖TRPV1途径和不依赖TRPV1两种途径［65］。辣椒素保护心血管系统的作用机理：辣椒素激活TRPV1后，诱导心肌末端辣椒素敏感神经末梢合成和释放降钙素基因相关肽和P物质，关闭副交感神经和心肌钾离子通道，起到改善心肌功能和保护性调控心血管的作用［66］。P物质和降钙素基因相关肽都有利钠利尿和血管扩张活性，导致血管舒张，能够有效降低血压［67，68］。辣椒素激活TRPV1后，诱导开放细胞钙离子通道，钙离子回流，导致细胞内钙离子浓度升高，进而改善心血管系统功能，维持血压正常［69］。

3 临床应用

辣椒的临床应用十分广泛。辣椒素目前用于局部软膏以及高剂量皮肤贴剂（商品名‘Qutenza’），以减轻带状疱疹后神经痛等神经病变［41］。辣椒素霜是一种有效减少牛皮癣瘙痒和炎症的药品［70］。8%高浓度辣椒素贴剂60 min可在神经性疼痛患者中产生有效的疼痛缓解长达12周［71］。一项36名志愿者的研究结果表明，膳食中补充辣椒可以减轻餐后高胰岛素血症［72］。一项12名健康男性受试者的临床结果表明，辣椒素能降低口服葡萄糖耐量测试的血糖水平，30～45 min的血糖水平显著低于对照组，60～120 min的血液胰岛素含量显著升高，说明辣椒素具有促进胰岛素分泌以及显著降血糖作用［73］。临床研究表明食用含辣椒素的食物后，会增加餐后能量消耗，促进碳水化合物的氧化，降低营养素的摄入［74］。

4 展望

鉴于辣椒素具有良好的抗炎潜力以及在体重管理方面具有重要作用，辣椒素对人类健康的利用价值值得开发。同时辣椒素及其衍生物因具有来源广、成本低、毒性小等特点而具有广阔的应用前景。但临床研究尚缺乏随机、双盲、安全性及有效性评估，对其在临床上的确切机制尚不明晰，还需要进一步从细胞、生理、生化、分子、表观遗传等方面对其深入研究。此外，辣椒素的辛辣特性使其应用的剂量和应用范围受到很大的局限，需要进一步深入评估其在临床上的安全性。