學習重點 掌握氰苷的共同特徵:糖苷水解後釋出氰醇(cyanohydrin),氰醇再分解產生氰化氫(HCN)。這是苦杏仁、杏仁核仁(apricot pits)與木薯中毒的重要原因。 以糖基區分 amygdalin 與 prunasin:前者的糖部是由兩個葡萄糖組成的龍膽二糖(gentiobiose),屬二糖苷;後者只含一個葡萄糖,屬單糖苷。 熟記 amygdalin 完全酶解所需的三種酶、各自的受質與作用順序,以及最後形成的苯甲醛與氰化氫。 理解 prunasin 的生合成來源:起始物為苯丙胺酸,經肟類中間物形成氰醇,再由 UDP-glucose 進行糖基化。要分清生合成與分解。 連結生藥的科別、基原、使用部位與成分,尤其是杏仁用種子、野櫻用樹皮。另須分清氰苷、芥子油苷、生物鹼與皂素。 核心觀念 一、氰苷的結構與糖基辨識 氰苷(cyanogenic glycosides,亦稱 cyanogenetic glycosides)為氰醇的糖苷。糖基移除後產生的氰醇可進一步裂解,釋出氰化氫。辨識時應同時看「非糖部的結構」與「連接的糖基」。不能僅憑名稱含有 glycoside 就歸為氰苷。 成分非糖部或組成特徵糖基與分類重點 Amygdalin,苦杏仁苷非糖部為 (R)-mandelonitrile糖部為 gentiobiose,屬二糖苷 Prunasin,野櫻苷非糖部為 (R)-mandelonitrile含一個葡萄糖,屬單糖苷 Sambunigrin非糖部為 (S)-mandelonitrile,為 prunasin 的立體異構物含一個葡萄糖,屬單糖苷 Prulaurasin非糖部為消旋(R、S 混合)的 mandelonitrile,可視為 prunasin 與 sambunigrin 的混合各含一個葡萄糖。不能因為是混合物就判為二糖苷 龍膽二糖(gentiobiose)由兩個葡萄糖以 β-(1→6) 鍵連結。(R)-mandelonitrile 與一個葡萄糖形成 prunasin,與龍膽二糖形成的則是 amygdalin。上表四者中,只有 amygdalin 是二糖苷。 (R)-Mandelonitrile 屬於氰醇(cyanohydrin)類,結構特徵是同一碳上同時具有羥基(–OH)與氰基(–CN)。它是上述糖苷的非糖部(aglycone),本身不含糖。 二、Amygdalin 的酶解與毒性 Amygdalin 的完全酶解需要三種酶,可依三個步驟記憶: Amygdalin hydrolase:amygdalin → prunasin + 葡萄糖。受質是 amygdalin。 Prunasin hydrolase:prunasin → (R)-mandelonitrile + 葡萄糖。受質是 prunasin。 Mandelonitrile lyase:(R)-mandelonitrile → benzaldehyde(苯甲醛)+ HCN。受質是 mandelonitrile。 因此,一分子 amygdalin 完全分解後,形成兩分子葡萄糖、一分子苯甲醛及一分子氰化氫。 Mandelonitrile 裂解得到的是苯甲醛,不是 benzoic acid(苯甲酸)。苯甲酸是苯甲醛進一步氧化的產物,不是 mandelonitrile 的水解產物。苦杏仁特有的杏仁香氣即來自苯甲醛。 植物體內的氰苷與其分解酶存在於不同的細胞區室(cellular compartments),平時彼此隔離。當組織遭咀嚼、搗碎或其他破壞時,兩者接觸,便會迅速產生氰化氫。 氰化氫會抑制粒線體的細胞色素 c 氧化酶,使細胞無法利用氧,造成細胞層級的缺氧。 Amygdalin(及其相關製劑 laetrile)雖曾被宣稱具有抗癌作用,但並無明確的臨床數據證明其抗癌療效,且服用有氰化物中毒風險。看到「已有明確臨床證據證明抗癌」之類的敘述,應判為錯誤。 三、Prunasin 的生合成 Prunasin 屬於由胺基酸衍生的氰苷。其生合成過程如下: 以 L-phenylalanine(苯丙胺酸)為前驅物。 經 N-羥化等步驟,形成 phenylacetaldoxime(苯乙醛肟)。 苯乙醛肟轉為腈類,再經羥化得到 mandelonitrile。 最後由糖基轉移酶以 UDP-glucose(uridine diphosphate glucose)為活化葡萄糖供體,將葡萄糖接上,生成 prunasin,並釋出 UDP。 Prunasin 再接上一個葡萄糖,即形成 amygdalin。 因此,phenylalanine、phenylacetaldoxime 與 uridine diphosphate 都與 prunasin 的生合成有關。 Prunasin hydrolase 則是分解 prunasin 的水解酶,與其生合成無關。作答時要先分辨題目問的是「生合成」還是「分解」。 四、含氰苷生藥的基原與使用部位 生藥或植物基原、科別與部位成分及辨識重點 中藥杏仁(苦杏仁)、apricot pits/kernels基原之一為 Prunus armeniaca(杏);薔薇科 Rosaceae;使用種子含 amygdalin 與大量脂肪油。生食或過量食用杏仁核仁可造成氰化物中毒,是日常生活中較常見的生藥中毒例子 Bitter almonds,苦扁桃仁薔薇科 Prunus dulcis(P. amygdalus)的苦味變種;使用種子含 amygdalin,為典型的含氰苷生藥。甜扁桃仁的氰苷含量則極低 Wild cherry,野櫻樹皮薔薇科 Prunus 屬,如 Prunus serotina,部分生藥學教材記為 Prunus virginiana;使用樹皮(莖皮)代表成分為 prunasin,水解釋出少量 HCN 與苯甲醛,用於鎮咳糖漿等咳嗽製劑。它不是根皮(root bark)生藥 木薯,cassavaManihot esculenta;大戟科 Euphorbiaceae;食用部位為塊根含 linamarin、lotaustralin 等氰苷。須經去皮、浸泡、加熱等處理去毒,否則有中毒風險 中藥杏仁要抓住「薔薇科、Prunus armeniaca 為基原之一、種子、amygdalin」四個重點。 杏仁的成分以脂肪油含量最為豐富,遠高於 amygdalin。若選項把脂質寫成僅 3~5%,就是錯誤敘述。 此外須區分果核與核仁:生藥所用的是硬殼內的種子(核仁),不是外層木質化的硬殼。 五、易混淆的其他糖苷與天然毒素 植物或成分正確分類判斷重點 白芥子,White mustard,Brassica alba(Sinapis alba)代表成分 sinalbin 屬芥子油苷(glucosinolate),即 isothiocyanate glycoside 類經 myrosinase 水解產生異硫氰酸酯,不產生 HCN。黑芥子的 sinigrin 也屬此類。它們含硫,不是氰苷 Arbutin氫醌(hydroquinone)的糖苷,屬酚苷常見於熊果葉,不是氰苷 Salicin水楊醇(saligenin)的糖苷,屬酚苷柳屬植物(如 Salix purpurea)的代表成分,不是氰苷 大蒜,garlic,Allium sativum含硫化合物,如 alliin 與 allicin不含氰苷,一般食用不會造成氰化物中毒 大棗(Zizyphus Fructus)、甘草(licorice)常用的食品兼藥材不屬於含氰苷、易致氰化物中毒的生藥 Anthraquinone glycoside、flavonoid glycoside分別為蒽醌苷、類黃酮苷非糖部不是氰醇,不能與氰苷混淆 龍葵鹼,solanine類固醇型糖生物鹼(glycoalkaloid)存在於發芽或綠化的馬鈴薯,以及龍葵等茄科植物。不是經氰苷水解機制致毒 皂素,saponins依非糖部分為三萜型或類固醇型皂苷具界面活性與溶血性,屬另一類天然毒性成分,不是氰苷 木薯、甘藷、芋頭與山藥都是常見的澱粉類食物,其中含氰苷的是木薯。 芋頭生食會刺激口腔,原因與草酸鈣針晶有關,不是氰化氫。 常考陷阱 把糖基配錯:amygdalin 配龍膽二糖(二糖苷),prunasin 配單一葡萄糖。「mandelonitrile 與 gentiobiose 結合形成 prunasin」是錯誤組合,那樣形成的是 amygdalin。 誤判二糖苷:sambunigrin、prunasin、prulaurasin 都是單糖苷,只有 amygdalin 是二糖苷。 把受質配錯:amygdalin hydrolase 的受質是 amygdalin,不是 mandelonitrile。Mandelonitrile 對應的是 mandelonitrile lyase。 把產物寫成苯甲酸:氰醇裂解直接得到苯甲醛與 HCN。看到「水解產物為 benzoic acid」應判為錯誤。 忽略氰醇的分類:(R)-mandelonitrile 正確的歸類是 cyanohydrin(氰醇)。 把分解酶當合成酶:prunasin hydrolase 只參與水解。生合成要連結 phenylalanine、phenylacetaldoxime 與 UDP(UDP-glucose)。 相信未證實療效:amygdalin 的抗癌作用沒有明確臨床數據支持,「已證實抗癌」為錯誤敘述。氰苷與酶分處不同細胞區室,則是正確敘述。 成分含量顛倒:杏仁的脂肪油含量遠多於 amygdalin。脂質僅 3~5%的說法是錯的。 把植物部位偷換:杏仁用種子,野櫻用樹皮。Root bark(根皮)與 wild cherry 無關。 把所有糖苷視為氰苷:sinalbin(白芥子,芥子油苷)、arbutin、salicin(Salix)都有糖苷結構,但都不是氰苷。選項中的 isothiocyanate glycoside 是芥子類的成分。 中毒情境辨識:日常生活中誤食致中毒的生藥是 apricot pits(杏仁核仁)。大蒜、大棗、甘草都不是氰苷來源。澱粉類作物中含氰苷的是木薯。 記憶口訣 「苦杏雙糖、野櫻單糖;先去兩糖,再放氰醛。」苦杏仁苷含兩個葡萄糖,野櫻苷含一個。Amygdalin 逐步移除兩個葡萄糖後,氰醇再裂解成氰化氫與苯甲醛(醛,不是酸)。 「苯丙起家、肟變腈、UDP 接糖成野櫻。」Prunasin 的生合成路線為苯丙胺酸 → 苯乙醛肟 → mandelonitrile → 以 UDP-glucose 糖基化。水解酶不在這條路上。 「杏仁取種、野櫻取皮;木薯有氰、白芥屬硫。」一起記住生藥的使用部位,以及氰苷與芥子油苷的分類差異。