＃發行日期：1987、12
＃期號：0216
＃專欄：
＃標題：毒乎？藥乎？──能治病也能害人的生物鹼
＃作者：樓恩光
．圖一：生物鹼之主要母核結構。
．圖二：曼陀羅鹼及東莨菪鹼之生合成。
．圖三：金雞寧、金雞尼丁、奎寧、奎尼丁之結構。
．圖四：奎寧生合成的主要來源。
．圖五：咖啡鹼、柯柯鹼及茶鹼之結構。
毒乎？藥乎？──
能治病也能害人的生物鹼
生物鹼（alkaloids）在藥學上的應用已經非常普遍，但今日我們對其的了解並不深入。古人說：「水能載舟、亦能覆舟」，就如嗎啡能作麻醉性鎮痛劑，它也能使人上癮。此外，同樣是生物鹼，其間的差異也非常大。因此生物鹼的藥性與毒性，正是吾人需詳加分辨的。
生物鹼一詞是一群構造相似的物質之總稱；此類物質除了均為有機化合物外，從化學、生化、生理的觀點來看，都不是一群性質一定的化合物。生物鹼係發現自動植物體內含氮之鹽基性有機化合物，可與酸形成鹽。一般由碳、氫、氧、氮四元素所組成。生物鹼也叫植物鹽基，有2級、3級或4級的胺（amine），而1級胺存量較少。其氮以在氮雜環內者居多。生物鹼有強苦味，大多具有激烈生理作用，所以含有生物鹼的植物多為藥用或是有毒植物。
圖一表示若干基本構造式。檳榔鹼（arecoline)、石榴皮鹼（pelletierine）、山梗菜鹼（
lobeline）、毒芹鹼（ coniine）、菸鹼（ nicotine）均為
啶（pyridine）及六氫啶（piperidine）的衍生物；阿托平（atropine）、曼陀羅鹼（hyoscyamine）、東莨菪鹼（scopolamine）等則來自顛茄烷（tropane），為咯啶（pyrrolidine）與六氫啶縮合而成；金雞納皮之生物鹼如奎寧（quinine）、奎尼丁（quinidine）、金雞寧（cinchonine）、金雞尼丁（cinchonidine）則以
（quinoline）為主核；北美黃蓮鹼（hydrastine）、吐根鹼（emetine）則以異（isoquinoline）為主核；蛇根鹼（reserpine）、番木
鹼（strychnine）則得自
𨺳（indole）環；毛果芸香鹼（pilocarpine）則含有咪唑（imidazole）環；咖啡鹼（caffeine）、柯柯鹼（theobromine）則屬嘌呤（purine）鹼：嗎啡（morphine）及可待因（codeine）則具有菲環（pphenanthrene）；烏頭鹼（aconitine）、原
蘆鹼（protoveratrine）含固醇（steroid）構造。許多植物生藥所含的生物鹼之結構尚在研究中，其詳細情況有待進一步的探討。
生物鹼的一般性質如下：
一、多數為有苦味之無色固體結晶或不定形物，但亦有少數為液狀。
二、游離鹽基一般難溶於水及鹼液，可溶於醇、醚、氯仿、苯等有機溶液劑。但與有機酸或無機酸形成鹽後難溶或不溶於醚、苯等，而易溶於水。
三、為具鹽基（base）之鹼性物質，故可與酸結合成鹽類。
四、生物鹼也像其他胺類一樣可與汞、金、鉑及其他重金屬之化合物合成雙鹽類（double salts），而產生沈澱。
五、生物鹼具有不對稱碳（asymmetric carbon），故具光學活性，一般天然者為左旋性，而右旋性者很少有作用。
六、通常對熱及光均不安定，加熱則易分解或破壞，遇光也會變色、變質。
多數來自植物，如單子葉植物的百合科、蘭科、石蒜科、棕櫚科、禾本科、百部科等；雙子葉植物的罌粟科、茜草科、毛莨科、防己科、豆科、茄科、夾竹桃科、蕃荔枝科、木蘭科、馬錢科等；裸子植物的麻黃科、紅豆杉科等，以及少數來自動物和子囊菌類（Ascomcetes）。
上述植物之葉、花、種子、果實、樹皮、根等細胞中含有生物鹼，並與醋酸、草酸、蘋果酸或酒石酸形成鹽類，亦可與烏頭酸（aconitic acid）、白屈菜酸（chelidonic acid）、罌粟酸（meconic acid）等特殊酸結合成鹽，在植株中，一般含量較多的生物鹼稱為主要物鹼，而含量較少的稱為副生物鹼，此二者在植株中是共同存在的。
一、曼陀羅（Datura stramonium L.）
曼陀羅（Stramonium，Jimson Weed,或Jamestown Weed）由Datura stramoniumL.或其變種tatula（L.）Torrey（茄科）的乾燥葉及開花或結實的枝端組成。其生物鹼含量不會少於0.25％。dutura源出梵文dhattura，及阿拉伯文tatura或tatule；stamonium指臭草，源出法文stramoine。
此植物為一年生草本，高可至2公尺，原生於裏海地區，移植至歐洲及北美，並在中歐及南美栽培。開花時，採集葉及枝端，小心乾燥儲藏。紫曼陀羅（Datura stramonium var. tatula），由中美洲移至美國，與D. stramonium相似，僅花與莖為紫色。兩種之主要成分相似。十六世紀生長於美國的曼陀羅，係從康士坦丁堡取得的種子所繁殖的。早期美國維吉尼亞詹姆斯城（Jamestown）附近的移民用作「盆栽草」，曾有因誤食而致命的事件，俗稱Jamestown weed，後來有些地方改稱Jimson weed。
性狀：
曼陀羅常呈不規則無光澤碎片。莖中空、圓柱形、稍扁、有縱溝紋，徑2∼8公厘。葉有小柄、卵圓形，6∼20公分長；葉端尖；葉基兩側不對稱；葉緣呈不規則波浪形，其突出部分之末端尖銳；表面灰綠色，除下表葉脈外均為光滑；葉身有小圓洞；組織易碎。花獨立，花柄短；萼有五齒，形成果實的宿萼；花冠白色或紫色，管狀有皺壁；小蕊五，上部似瓣狀；柱頭二裂。未熟果實有點像圓錐，有四瓣，披有短而硬的刺；有多數種子。氣味清晰，濃烈而麻醉；甚至令人噁心。
主要成分：
含曼陀羅鹼及東莨菪鹼，前者較多，為阿托平之來源。
用途與劑量：
曼陀羅為抗膽鹼劑，作用與顛茄相似。劑量75毫克。曼陀羅粉為減輕氣喘的吸入藥品成分之一，在美國此類氣喘粉過去一直是成藥，但是後來有人將它作為興奮劑食用，是以食物及藥物管理署將之列為處方藥品。
曼陀羅子為Datuna stramonium的成熟種子。收集成熟的蒴果，使之乾燥，直至可搖出種子。種子為扁腎形，長3∼4公厘；外表藍黑色，帶有細網紋。曼陀羅子含生物鹼約0.4％，主要為曼陀羅鹼，另有少量東莨菪鹼及微量阿托平。
曼陀羅被列為毒草，常有兒童中毒的病例，尤其是誤食種子，中毒症狀與阿托平中毒相同：瞳孔放大、視力不佳、分泌減少、口渴、迷幻、喪失神志。此植物分布甚廣，應懂得辨認，並知中毒緊急處理之方法。
生化合成：
圖二是說明曼陀羅鹼及東莨菪鹼的生合成反應。因為此等生物鹼在商業上相當重要，因此其生合成反應已有相當深入的研究。加入同位素標定的鳥胺酸（ornithine），發現其胺基可併入託品的
咯啶環中，且有特定的立體構造。託品的其餘三個碳原子則得自醋酸鹽而完成六氫啶部分。N-甲基適當的來源則如甲硫胺酸（methionine）。
苯丙胺酸（phenylalanine）為託品酸（tropic acid）的前驅物；同位素追蹤研究出此胺基酸的側鏈行異常之分子內重組而成託品酸。託品酸與託品（tropin）結合而成曼陀羅鹼。再經一特殊的酵素系統而得東莨菪鹼（scopolamine）。
金雞納Cinchona succirubra
金雞納原名是：Cinchona、Cinchona Bark，或Peruvian Bark，Cinchona為紀念秘魯總督之妻Chinchon伯爵夫人而名；succirubra為拉丁文，意為「紅汁」。此植物為喬木，原生於厄瓜多爾及秘魯境內的安地斯山脈海拔1,000∼3,000公尺處，移栽種於印尼及印度。Cinchona屬中已知有36種以上的品種及雜種。
性狀：
金雞納皮呈碎片狀、粗粉狀，或直徑為15∼20公厘之雙管狀，皮厚2∼8公厘；外表皮淡紅棕色至中黃褐色，莖皮有灰色的葉狀地衣斑紋；粗糙、有突起，結節及橫裂痕；紅金雞納皮的橫裂痕較少且其兩端下斜；黃金雞納皮則有許多縱橫交叉的裂痕，且邊緣垂直；莖皮內面紅棕色有清晰橫紋；折面平且在周皮外呈顆粒狀，靠近內層有突出的纖維；臭清晰，味收歛且甚苦。
成分：
生物鹼主要由樹皮中層的柔細胞生成。金雞納皮含約25種極相近的生物鹼，其中較重要的有奎寧、奎尼丁、金雞寧和金雞尼丁，平均含量為6∼7％，黃樹皮中奎寧的含量占1/2∼2/3，紅樹皮中則以金雞尼丁占大多數。樣品中總生物鹼量甚可達18％。其他成分有金雞納鞣酸（cinchotannic acid）2∼4％，可以分解成幾乎不溶性的金雞納紅，後者在紅樹皮中之含量可達10％。另外，還有金雞納酸。
金雞納皮的紅色是因一種氧化
的影響，與水果切開後變色相似。若新鮮樹皮在水中煮沸數分鐘後，再加以乾燥處理，就不會變紅。
結構：
圖三是說明金雞寧和金雞尼丁（左旋）與奎寧（右旋）和奎寧丁（右旋）之基本結構。
用途與劑量：
多年來，金雞納皮及其生物鹼多用來治療瘧疾。世界上許多國家仍用奎寧治療瘧疾，但在美國則用其配製起泡沫的滋補液（effervescent tonic water）。目前用於瘧疾的主要金雞納生物鹼則是奎尼。
金雞納皮的劑量為1克。金雞納皮製劑過量會導致暫時性聽覺喪失及視力不佳、耳嗚等中毒症狀。因金雞納皮或奎寧所引起的症狀，稱為金雞納中毒（cinchonism）。
金雞納的另外用途，可作為苦味健胃劑、強壯劑及解熱劑。
奎寧的生合成：
奎寧生合成的特點，似乎是在切斷色胺酸部分的
基，經重組而成奎
核。其詳細過程尚不得而知，圖四所示為假設的來源物及中間物corynantheine。
茶Camellia sinensis（L）O.Kuntze
茶為Camellia sinensis（L.）O.Kuntze（山茶科Theaceae）經處理的葉和葉芽。原植物為灌木或小喬木，葉輪生，常綠。茶樹原生於東亞，現廣植於中國、日本、印度和印尼。屬名得自希臘文，意思是女神；sinensis則指其來自中國。
性狀：
綠茶在中國和日本製備，將新鮮葉置於銅盤中，用溫火迅速乾燥。
紅茶在錫蘭和印度製備，將新鮮茶葉堆積至開始發酵，然後快速乾燥。
茶葉呈皺塊或皺團狀，淺綠色或深綠色，氣味芳香，味收歛性而苦。
成分：
茶葉含有咖啡鹼1∼4％以及少量腺鹼（adenine）、茶鹼、柯柯鹼、黃嘌呤，15％沒食子鞣酸（gallotannic acid）,0.75％黃色的揮發油；在常溫下固化，有濃馥芬芳。
結構：
圖五說明咖啡鹼、柯柯鹼及茶鹼的基本結構。
用途與劑量：
茶葉的刺激作用主要由於咖啡鹼，而收歛性則由鞣酸而來。主要用來泡製飲料，每杯約含30∼60毫克咖啡鹼。茶葉渣和茶葉灰為提取咖啡鹼之主要來源。
茶鹼可為平滑肌鬆弛劑。此外，茶鹼亦具利尿性。常用劑量：茶鹼200毫克。aminophylline亦為重要的利尿劑，具有肺血管鬆弛作用，能治療氣喘，且能使某些心臟衰竭者的血壓下降。
就目前所知，生物鹼在整個生物界的分布並不是非常廣泛。關於生物鹼在植物體中的作用及存在的原因有許多論著。總之，生物鹼可能為：一、植物抵抗昆蟲及草食動物侵襲的有毒物質；二、去毒反應的最終產物，由有害物質變成無用代謝物；三、調節生長的因素；四、為儲存物質，以供給植物所需之氮素。在此，我們所看見的，僅是生物鹼所造成的保護作用及其他可能的效用，至於形成生物鹼的真正原因，是研究者亟想了解的一個問題。
生物鹼的形成，我們從大的生態系及長遠的演化途徑來看，它的出現必定是有平衡自然的作用，在此動態平衡的生態系中必有其存在的意義。例如有些植物鹼對哺乳動物來說有強烈毒性，但對昆蟲來說，卻可取食並貯存。這些例證告訴我們，生物鹼是植物長期進化的產物，或許我們目前仍不明白其中道理，但它對生態平衡的貢獻卻是不可忽視的。
人類取用生物鹼的藥材，往往認為這些中藥材無副作用，其實不然，有些生物鹼是有強毒性的，必須小心辨別。生物鹼的生理作用尚不清楚，是亟待解決的問題，須做更深入的研究，才能透澈地了解。
（感謝屏東農業植保科黃金池副教授及吾師葉慶龍先生提供資料、意見及植物演化的概念，使本文得以完成。）
參考資料
1.林政行 植物與昆蟲的共同演化 102∼104頁台灣省立博物館 台北 1984年
2.林忠男、許盤銘 天然物化學 181∼199頁 科學家書局 台南縣 1980年
3.陳瑞龍 生藥學 197∼257頁 合記圖書出版社台北 1979年
4.蕭來發、陳穎川 生藥學 126∼198頁 生合成出版社 高雄市 1981年
樓恩光就讀於屏東農專森林科
科學月刊全文資料庫
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