异硫氰酸酯

异硫氰酸酯

一、化学结构与理化性质

异硫氰酸酯（isothiocyanate）是硫代葡萄糖苷酯（glucosinolate ester）的一大类水解产物，异硫氰酸酯是一类通式为R-N=C=S的有机化合物，是硫氰酸酯的同分异构体。呈油状或低熔点固体，有刺激性臭味。

莱菔硫烷（sulforaphane）又称萝卜硫素、莱菔子素，是一个脂肪族异硫氰酸酯，化学名为D,L-1-异硫氰基-4R-（甲基亚硫酰基）丁烷，分子式为C6H11NOS2，分子量为177.29，CAS号为4478-93-7。

莱菔硫胺的化学结构

纯品为微黄色液体，沸点135℃（8.0Pa），熔点125～130℃（2.0Pa），旋光度-136°（c=1.38，乙醇），旋光度-107°（c=1.37，氯仿）。易溶于水、甲醇、乙醇、氯仿和乙醚，微溶于石油醚，在pH 3～8的溶液中性质稳定。

烯丙基异硫氰酸酯（allyl isothiocyanate）又称为烯丙基芥子油，化学名为3-异硫氰基-1-丙烯。分子式为C4H5NS，分子量为99.15，CAS号为57-06-7。

烯丙基异硫氰酸酯的化学结构

纯品为无色至淡黄色的透明油状液体。熔点-80℃，沸点152℃，44℃（1.60kPa），相对密度1.0126（20℃），折光率1.5306，能溶于醇、醚、苯和二硫化碳，微溶于水。具有特殊的强烈的刺激性气味，见光容易变色分解。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  广泛分布于双子叶被子植物（Dicotyledonous angiosperm）和海绵体、红藻类等生物中，其中十字花科芸苔属，包括西兰花、花椰菜、芜箐、焦青甘兰、羽衣甘兰、芥菜等主要为食用蔬菜。硫代葡萄糖苷酯存在于此类植物的根、茎、叶和种子中，尤其以种子中的含量最丰富。

生产制备方法  异硫氰酸酯可直接经十字花科植物提取或采用酶技术水解硫代葡萄糖苷酯制得。除了以硫氰酸盐为原料的相转移催化法合成异硫氰酸酯外，还可以胺类化合物和二硫化碳为原料，在碱性条件下合成得到胺基二硫代甲酸盐，后者与氯硅烷反应合成异硫氰酸酯；或者用伯胺与二硫化碳在碱性条件下发生加成反应，生成二硫代氨基甲酸盐，与甲苯磺酰氯反应生成异硫氰酸酯[1]。

三、分析方法

GB  GB/T 13087-1991 气相色谱法、银量法 饲料中异硫氰酸酯的测定方法。

NY/T 1596-2008  硫脲比色法 油菜饼粕中异硫氰酸酯的测定。

AOAC  未查见分析方法。

其他  高效液相色谱法[2]、紫外分光光度法等。

四、生理功能及作用

抗癌作用  大量细胞和动物试验资料表明异硫氰酸酯对多种肿瘤包括乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、肺癌、胃癌、结肠癌和白血病等具有抗癌活性。可能是抑制Ⅰ相代谢酶的活性、诱导Ⅱ相代谢酶的活性，导致细胞周期阻滞及细胞凋亡发挥抗癌作用。

抗氧化损伤作用  莱菔硫烷通过激活细胞抗氧化应激反应转录因子Nrf2（NF-E2-related factor 2），诱导抗氧化酶包括血红素加氧酸（HO）-1、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）-1和胃肠谷胱甘肽过氧化物酶（GI-GPx），保护细胞不受活性氧（ROS）的伤害[3]。

其他作用  莱菔硫烷具有免疫调节作用，研究发现注射莱菔硫烷的转移瘤动物体内IL-2和IFN-γ产生增加，血清中促炎症反应细胞因子如IL-1β、IL-6、TNF-α、GM-CSF等降低[4]。莱菔硫烷对幽门螺旋杆菌的生长有抑制作用，幽门螺旋杆菌阳性患者食用含高浓度SFN的甘蓝7天后，幽门螺旋杆菌转阴率达78%[5]。异硫氰酸烯丙酯对不同生长阶段的沙门菌、大肠杆菌O157:H7和单核细胞增生利斯特菌ScottA具有抑制作用[6]。

五、安全性研究

人群资料  临床Ⅰ期人群试验显示连续口服异硫氰酸盐（25μmol/L）7天，未观察到任何毒性作用[7]。

代谢情况  异硫氰酸酯可迅速在上消化道吸收，吸收峰值约在3h，主要经转化为N-乙酰半胱氨酸衍生物或N-乙酰-S-（N-烷基硫代氨基甲酰）-1-半胱氨酸的代谢途径代谢，大部分经肾排泄[8]。

急性毒性  未查见相关文献资料。

遗传毒性  体外和体内遗传毒性试验中烯丙基异硫氰酸酯未表现出致突变性[9]。

亚慢性毒性  未查见相关文献资料。

慢性毒性与致癌性  烯丙基异硫氰酸酯在大鼠的2年喂养试验中的NOAEL为每天12mg/kg，对烯丙基异硫氰酸酯的致癌性试验中，给予Fischer344大鼠和B6C3F1小鼠不同剂量的烯丙基异硫氰酸酯103周，雄性大鼠表现出膀胱上皮的增生和乳突状瘤细胞增加，乳突状瘤的发病率增加，雌性大鼠在高剂量（每天50mg/kg）仅表现出乳突状瘤细胞增加和皮下纤维瘤的疑似增加，小鼠各剂量组未表现出差异[10]。

生殖与发育毒性  对大鼠、仓鼠、鸟类胚胎的试验均未发现烯丙基异硫氰酸酯的母体毒性和剂量依赖性发育毒性[9,11-12]。

其他  异硫氰酸酯在体内可转化为SCN-而产生毒性作用，体外试验也表明异硫氰酸酯可直接影响甲状腺功能[13]。

六、常见使用方法与调查/推荐摄入量

1、常见使用方法

（1）食品  来源于多种食品，可食用。

（2）保健食品  可以应用于保健食品中。

（3）其他  未查见相关文献资料。

2、调查/推荐摄入量

（1）调查摄入量  美国对烯丙基异硫氰酸酯的评估中认为其摄入量约为每人19.65mg/d或以上。3-丁烯基异硫氰酸酯在欧洲的摄入量估计为每人110mg/d。

（2）推荐摄入量  未查见相关文献资料。

七、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  中华人民共和国卫生部公告（2008年第13号），批准异硫氰酸3-丁烯酯、异硫氰酸4-戊烯酯、异硫氰酸5-己烯酯、异硫氰酸2-丁酯、异硫氰酸异丁酯、异硫氰酸6-（甲硫基）己酯、甲硫氰酸5-（甲硫基）戊酯、异硫氰酸戊酯和异硫氰酸异丙酯为食品用香料新品种。

美国  烯丙基异硫氰酸酯是批准的GRAS物质（GRAS Notice 000180）。美国癌症研究所将富含硫代葡萄糖苷酯及其降解产物crambene（1-氰-2-羟基-3-丁基）、吲哚-3-甲醇和异硫氰酸酯的十字花科植物列为具有抗癌活性的膳食来源[14]。

欧盟  3-丁烯基异硫氰酸酯是欧盟批准的增味剂。

澳/新  未查见相关文献资料。

GAG  异硫氰酸丙烯酯、异硫氰酸苄酯、异硫氰酸苯乙酯、异硫氰酸3-甲硫基代丙酯、异硫氰酸甲酯、异硫氰酸乙酯、异硫氰酸异丁酯、异硫氰酸异戊酯、异硫氰酸异丙酯、异硫氰酸3-丁烯酯、异硫氰酸2-丁酯、异硫氰酸戊酯、异硫氰酸3-戊烯酯、异硫氰酸4-丁酯、异硫氰酸4-戊烯酯、异硫氰酸5-己烯酯、异硫氰酸己酯、异硫氰酸5-戊酯和异硫氰酸6-己酯是CAC批准的食品添加剂。

八、注意事项和禁忌

不适宜人群  未查见相关文献资料。

禁忌  未查见相关文献资料。

与药物相互作用  莱菔硫烷可能降低细胞色素P4501A2底物的代谢，包括氯氮平、环苯扎林、氟伏沙明、氟哌啶醇、丙咪嗪、美西律、奥氮平、喷他佐辛、普萘洛尔、他克林、茶碱、齐留通、佐米曲普坦等。

其他  未查见相关文献资料。

九、小结

异硫氰酸酯（isothiocyanate）是一类通式为R-N=C=S的有机化合物，是硫氰酸酯的同分异构体。常用分析方法为气相色谱法、银量法、硫脲比色法等。异硫氰酸酯具有抗癌作用、抗氧化损伤作用、免疫调节作用等。关于硫代葡萄糖苷酯水解产物异硫氰酸酯和十字花科蔬菜抗癌作用的证据大部分来自细胞和动物试验研究，所使用抗癌化合物和致癌化合物剂量超过人体的正常摄入水平，因此人类正常膳食摄入的异硫氰酸酯和十字花科蔬菜对人类的抗癌活性还有待于进一步研究。高浓度的异硫氰酸酯对动物有一定的抗营养或毒性作用，其安全性及人群推荐使用量亦亟待确定。

中国已批准异硫氰酸酯为食品用香料新品种（中华人民共和国卫生部公告2008年第13号）。CAC亦批准其为食品添加剂（CAC/MISC 6-2010）。在美国，烯丙基异硫氰酸酯为GRAS名单物质。欧盟也批准3-丁烯基异硫氰酸酯为增味剂。

资料来自：杨月欣，李宁. 营养功能成分应用指南.北京：北京大学医学出版社，2011.