番茄中皂苷類成分研究進展

陳思呈，李典鵬

1廣西植物功能物質研究與利用重點實驗室廣西植物研究所，桂林541006;2廣西師范大學生命科學學院，桂林541004

番茄中皂苷類成分研究進展

陳思呈1，2，李典鵬1*

1廣西植物功能物質研究與利用重點實驗室廣西植物研究所，桂林541006;2廣西師范大學生命科學學院，桂林541004

皂苷因其在人體中具有重要的生理及藥理活性一直是人們研究的熱點。番茄是我們日常生活中最常食用的蔬菜，其主要活性物質除了人們熟知的番茄紅素外尚含有含量并不低的水溶性番茄皂苷，目前國內有關番茄皂苷的研究報導較少。本文主要對上世紀70年代以來國外研究人員在番茄皂苷研究方面所取得的進展進行綜述。

番茄;皂苷;活性;研究進展

番茄(Lycopersicon esculentum MILL.)為茄科番茄屬植物，是我們日常食用最多的一年生蔬菜之一，也是一種含有多種有益身體健康的營養成分的食物。番茄中主要的營養成分就是番茄紅素(Lycopene)，為胡蘿卜素中的一種。番茄紅素是一種脂溶性的不飽和碳氫化合物，在番茄中除了脂溶性化合物外尚存在有含量并不低的水溶性皂苷類化合物。

目前國外的研究人員從番茄中陸續分離得到的番茄皂苷類物質有:TFI、α-tomatine、tomatosideA-B、lycoperosideA-D和 F-H、esculeoside A-D、pregnane glycoside等以及它們的部分苷元和衍生物。從番茄中所分離到皂苷的絕大部分為甾體生物堿類皂苷。

番茄皂苷具有一般皂苷的性質，國外特別是日本的研究人員對其理化性質及生理和藥理活性進行了深入的研究，證明番茄皂苷具有強的降血脂、降膽固醇、抗動脈硬化、抗氧化、抑制癌細胞增殖等生理活性。以下僅就近年來在番茄皂苷的理化性質及其生理功能等方面的研究進展作簡要介紹。

1 番茄皂苷的提取與分離

番茄皂苷主要存在于番茄的果實中，種子、葉子、莖等部位也有相當的含量。皂苷類化合物為水溶性物質，分離提取的過程有很大的相似性。一般的方法是，新鮮番茄(或葉子、莖等)，經洗凈、粉碎、加水離心、取上清液濃縮后經一系列柱色譜或再經高效液相色譜法制備分離得到。以番茄皂甙A的提取分離為例:新鮮番茄經洗凈打碎后加水離心，上清液濃縮過Diaion HP-20樹脂并用水和甲醇依次洗脫。甲醇洗脫部分再過ODS柱，40%～100%甲醇梯度洗脫，70%部分得到番茄皂苷A［1，2］。

2 番茄皂苷及其理化性質

1973年，日本的研究人員Hiroji Sato等從番茄種子中分離出了一種苦味素，這種苦味素被命名為TFI，TFI是一種新的呋喃甾醇皂苷，也是首次報導這種喃甾醇皂苷類物質是使西紅柿種子產生苦澀味道的物質［3］。

上世紀七十年代，日本學者從番茄地上部分及未成熟的果實中分離得到α-番茄堿(α-tomatine)，又名番茄素或番茄甙［4］。α-番茄堿在其它茄科植物(Solanum)中也存在，如茄子、馬鈴薯等，為一種含有D-木糖、D-半乳糖及兩分子葡萄糖的甾體生物堿皂苷。tomatidine，是tomatine的水解產物，也就是tomatine苷元［5，6］。

上世紀80年代，日本及前蘇聯的研究人員從西紅柿中分離或經酶法轉化得到一類糖苷tomatoside，分別命名為tomatosideA和B。tomatoside A為呋喃甾醇型糖苷，tomatoside B為螺旋甾烷醇糖苷，tomatoside B可由存在于番茄種子中的含量為0.3%的neotigogenin(tomatoside B的苷元，)經酶或化學轉化而得到［7］。

1996年，日本的Shoji Yahara從番茄葉子和果實中分離出了一類新的螺旋甾烷型糖苷lycoperoside，分別命名為lycoperoside A-D［8］。2004年他又從番茄果實中分離得到另一類甾體生物堿糖苷，分別命名為lycoperosideF-H［9］。

2004年，日本學者Yukio Fujiwara等從番茄果實中提取分離出一類番茄糖苷esculeoside，分別命名為螺旋甾烷型糖苷esculeosideA和辣茄堿型糖苷esculeosideB，其中esculeosideA是番茄中主要的皂苷類成分，在櫻桃小番茄中其含量為番茄紅素的三倍。esculeosideA苷元有esculeogenin A和isoesculeogenin A兩種異構體［2，10］。2006年Takara又從番茄果實中分離得到兩個此類化合物，分別為esculeosideC和esculeosideD，均為甾體生物堿糖苷［11］。

2005年Yukio Fujiwara等從過熟的西紅柿中分離得到一種新的孕烷糖苷pregnane glycoside。第一個孕烷糖苷為日本的學者從七葉一枝花(Paris polyphilla)中獲得，之后又從西紅柿中獲得了孕烷糖苷［12］。

從番茄中分離得到的皂苷類化合物及部分苷元理化性質如表1所示:

表1 番茄皂苷及部分苷元的理化性質Table 1 Physicochemical properties of tomato saponins and partial aglycons

圖1 番茄中皂苷類化合物及部分苷元的結構Fig.1 The structures of saponins and partial aglycons in tomato

3 番茄皂苷類化合物的轉化及生源關系

研究發現，從西紅柿未成熟期到成熟期直至過熟期，皂苷成分的含量有顯著的變化。在未成熟西紅柿中主要存在α-tomatine，成熟期的番茄含有大量的esculeoside A等，過熟的西紅柿中則主要存在著pregnane glycoside等化合物［4］。隨著西紅柿的成熟一個顯著的變化是，番茄中α-tomatine含量的減少及esculeosideA含量的增加，α-tomatine與 escule-osideA可能的轉化關系如圖2所示［13］。與此同時，esculeosideB的含量也在增加，藤原等猜測esculeosideA可能為esculeosideB的前體物質，兩者可能的化學關系如圖3所示［2，13］。

實驗證明乙烯的含量及吸收，在西紅柿果實esculeosideA的積累中，起著重要的作用［14］。C22 αN→C22 βN的異構化作用是這種轉化的最重要一步［15-16］。esculeosideA經酸水解后可轉變成其苷元esculeogenin A。具有22S構型的esculeogenin A的異構體isoesculeogenin A在吡啶和水中回流反應，可以轉變成esculeogenin B。esculeoside B的苷元esculeogenin B不僅可以從由esculeoside B經酶水解而得，還可以由isoesculeogenin A在吡啶和水中回流反應，轉化為 esculeogenin B［10，17］。esculeogenin A在吡啶和水中回流反應，轉化成一種孕烷衍生物，機理是吡啶從20位碳脫氫，使C-20和C-22之間形成雙鍵及E環開環，最后形成一種孕烷衍生物［10-11］。isoesculeogenin A可以由esculeogenin A異構化而來，也可以由lycoperosideF經酸水解而得(isoesculeogenin A即lycoperosideF的苷元)［10，17］。此外，esculeogenin A在吡啶和水中反應可轉化為pregnane (孕烷)，再經生物合成為番茄孕烷糖苷pregnane glycoside，如圖4所示［4，18］。pregnane在體內可以轉變為雄甾酮(Androsterone)等甾體激素類化合物［4］。

tomatidine，是tomatine的水解產物，也就是tomatine的苷元。研究人員已經建立另一種有效的把tomatidine轉化為一種孕烷衍生物的方法，轉化率可以達到27.3%［19］。tomatidine室溫下與吡啶和乙酸酐反應，發生乙酰化作用最終可以轉變為孕烷衍生物，并且證明這種孕烷衍生物具有神經及NGF因子增強活性［20］。

4 番茄皂苷的生理及藥理活性

4.1 番茄皂苷的抗癌和抗腫瘤活性

甾體生物堿糖苷一般都具有抗增殖活性和抑制腫瘤細胞系活性［21］，但甾體皂苷并不是直接殺死癌細胞，而是通過與癌細胞增殖激素的拮抗作用達到抑制癌細胞的功效。實驗表明:esculeoside A和αtomatine都具有細胞毒作用。通過皮膚外用 esculeogenin A還有抑制皰疹和皮膚癌活性［21］。考慮到各種甾體生物堿糖苷都有抗各種腫瘤細胞系的細胞毒活性這一事實，由于esculeosideB和esculeosideD等可以由esculeosideA轉化而來，可以預計，它們和esculeosideA一樣，也都具有極強的抗癌活性［2］。它們通過內生的外源凝集素進入細胞，這些外源凝集素為識別皂苷中糖基的特異受體［4］。此外，研究發現α-tomatine具有抗人乳腺癌細胞活性，能有效地抑制 (胸腺、結腸、肝臟和胃)癌細胞的生長［22，23］。研究人員給虹鱒魚喂食2000 ppm的α-tomatine后發現，其肝臟及胃的腫瘤發生率降低了41.3%，并且在魚體內組織中沒有發現任何不良的病理學反應［5］。

4.2 番茄皂苷降血脂、降固醇及抗動脈硬化活性

研究發現esculeoside A及其苷元 esculeogenin A體外可抑制泡沫細胞的形成，為一種較好的酰基輔酶 A膽固醇酰基轉移酶(acyl-coA:cholesterol acyltransferase，ACAT)抑制劑，是有前景的抗動脈粥樣硬化癥化合物［19］。

Fujiwara等給ApoE基因缺陷小鼠口服esculeoside A后，可以顯著降低血清膽固醇、甘油三酸脂、低密度脂蛋白-膽固醇的水平，以及動脈粥樣硬化病變區的面積，并觀察不到任何的副作用。此項研究首次給出了證據，證明純化的esculeogenin A可以顯著的抑制ACAT蛋白的活性和降低動脈粥樣硬化的發生［24］。它可以降低血清中低密度脂蛋白膽固醇的水平［25］

4.3 番茄皂苷的抗菌及抗病毒活性

圖2 番茄成熟過程中α-tomatine轉化成esculeoside A的假設途徑Fig.2 Hypothetical conversion of α-tomatine to esculeoside A during tomato ripening

研究表明番茄堿糖苷(α-tomatine)能抑制細菌、病毒、真菌等微生物的生長，番茄堿糖苷在幼葉和綠色果實中含量較高，隨著果實的成熟，番茄果中的番茄堿糖苷逐漸被降解，這也是為什么番茄成熟后易受到微生物的侵染而腐爛變質的原因，即與番茄成熟后的番茄堿糖苷含量降低，對微生物的抑制作用減弱的原因有關［5］。此外，番茄堿糖能激發免疫系統，可降低毛細血管的滲透性和抑制尿分泌的作用［26-27］。tomatoside A在番茄中的含量約為α-tomatine的四倍，但這并不意味著tomatoside A在殺菌活性及抗病毒能力方面比α-tomatine重要，這是由于這兩種化合物存在于番茄的不同組織中［28］。這些生物堿糖苷的抗菌及降低膽固醇的能力被認為與其分子因具有的兩性特征而產生的能降低水的表面張力及形成微膠團的能力有關。因此人們認為，不僅是紅色番茄，食用綠色番茄也會對人體有益處，αtomatine具有廣闊的開發前景［29，30］。

4.4 番茄皂苷對乙酰膽堿酯酶活性的影響

低濃度的番茄堿糖苷(1 mmol/L)對乙酰膽堿酯酶(生物神經傳導中一種關鍵性的酶)有明顯的激活作用，而高濃度(10 mmol/L)的番茄堿糖苷對乙酰膽堿酯酶有明顯的抑制作用［31］。

5 問題與展望

當前，國內的研究人員對人參、苦瓜、薯蕷等植物中皂苷類物質的研究已經相當廣泛和深入，但對于番茄皂苷類的研究只是處于開始階段。在國際上，日本的研究人員在番茄皂苷的研究方面開展了不少工作，從上世紀70年代開始就已經陸續分離得到了多種番茄皂苷類化合物，除了對其理化性質有充分的研究外，部分皂苷的生理和藥理活性也得到闡明，取得了不少進展。和其他皂苷類化合物對人體所具有的生理功能一樣，番茄皂苷類化合物的活性也有待進一步廣泛和深入的研究。

近年來，科學家們對番茄紅素健康作用的研究有了很多新的突破，已經證明的包括:具有獨特的抗氧化能力，可以清除人體內導致衰老和疾病的自由基;預防心血管疾病的發生;阻止前列腺的癌變進程，并有效地減少胰腺癌、直腸癌、喉癌、口腔癌、乳腺癌等癌癥的發病危險。目前國內還很少報道有對番茄皂苷方面的研究。番茄皂苷為番茄中水溶性成分，而番茄紅素為番茄中脂溶性成分，在加工生產番茄紅素過程中，往往需要脫水而將番茄皂苷白白損失浪費掉。番茄皂甙具有多種生理和藥理活性，尤其是在降血脂及抗動脈粥樣硬化及方面具有獨特的作用。因此，進一步開展番茄皂苷的提取分離及生理藥理活性方面研究可拓展其用途，造福人類健康。

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Research Progress on the Saponins of Tomato

CHEN Si-cheng1，2，LI Dian-peng1*1Guangxi Key laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilization，Guangxi Institute of Botany，Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences，Guilin 51006，China;2Guangxi Normal University，Guilin 541004，China

Saponins have been becoming the focus of research because of their activities on physiology and pharmacology in human body.Tomato is the most commonly eaten vegetable in our daily life.In addition to the well-known main active component:lycopene，tomato also contains high content water-soluble saponins..At present，there is few domestic research bout tomato saponins.This paper mainly reviews the international research progress from 1970s on tomato saponins.

Tomato;saponins;activity;research progress

1001-6880(2012)08-1141-06

2010-09-16 接受日期:2010-10-19

*通訊作者 Tel:86-773-3550103;Email:ldp@gxib.cn

R284.1;R285

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