蔬菜皂苷的生物活性與應用研究進展

金晶　張永吉　張永泰

摘要 皂苷是一類糖苷，它的苷元一般為三萜或是甾體，廣泛存在于高等植物中。植物中發現及應用皂苷最多的是人參，而且很多中藥中的皂苷成分及功效也已經得到了系統的研究。作為重要的次級代謝產物，蔬菜中皂苷的分離提純及應用也經常被報道；而現在人們都注重飲食健康，挖掘藥食同源的蔬菜新品種、新功效也是重要的研究方向。本文對蔬菜中的皂苷的提取純化工藝及其生物活性進行總結，以期為蔬菜皂苷的應用提供參考。

關鍵詞 蔬菜；皂苷；生物活性；應用

中圖分類號 R151 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）20-0057-03

Abstract Saponins is a kind of glycosides，which were widely found in higher plants.Its aglycons are usually triterpenes or steroids.In plants，ginsenosides are found and applied most frequently，and components and effects of many saponins in Chinese medicine have also been systematically studied.As important secondary metabolites，the separation，purification and application of saponins in vegetables were also reported widely.Since people are paying attention to healthy diets nowadays，it is also an important research direction to discover novel varieties and functions of medicinal vegetables.This paper summarized the extraction and purification processes and the biological activities of saponins in vegetables，in order to provide reference for application of saponins in vegetables.

Key words vegetable；saponin；biological activity；application

皂苷又稱為皂素或皂甙，是廣泛存在于高等植物中的次級代謝產物，可以幫助植物抵御生物及非生物脅迫[1]。因其溶于水中會形成與肥皂類似的泡沫而得名，其結構中包含親水性的糖鏈和親脂性的苷元2個部分。根據苷元碳骨架的不同，可以將皂苷分為兩大類，即三萜類皂苷（triterp-enoid saponin）和甾體類皂苷（steroid saponin）[2]。皂苷廣泛分布于高等植物和部分海洋生物中，由于苷元結構的不同以及糖基側鏈種類和與苷元連接位點的多樣性，造成了皂苷種類的復雜性和功能的多樣性。大量的研究表明，皂苷具有抗菌、抗氧化以及調節免疫力等功效。

1 皂苷的分離提取技術

1.1 浸漬提取

浸漬提取（maceration extraction）是指將植物樣品浸泡到特定的溶劑中，讓樣品中的活性成分逐漸溶解到溶劑中的過程。決定浸漬提取效果的主要因素有2個，即待提取物在溶劑中的溶解性和擴散性[3]。溶解性的基本原則是根據“相似相溶”原理，樣品中的極性組分會溶解到極性溶劑中，非極性組分則會溶解在非極性溶劑中。擴散性是指樣品中的活性成分向溶劑中的轉移，發生擴散的前提條件是植物樣品中的活性成分在樣品與溶劑接觸面處的濃度差。浸漬提取是一種十分簡便的提取方法，該方法不需要復雜的器皿和設備，使用該方法時唯一需要考慮的因素就是待提取物的極性，并根據其極性選擇適當的提取溶劑。采用浸提法提取皂苷時，使用的溶劑一般為甲醇或乙醇，但是該方法的提取時間較長，有時甚至會長達數周。因此，為了提高提取的速度，在浸漬過程中也會加入機械振蕩或磁力攪拌等手段輔助提取[4-5]。

1.2 索氏提取

索氏提取（soxhlet extraction）是生物活性成分提取中一種十分常用的方法，它的提取原理與浸漬提取相同，從本質上說，索氏提取是對浸漬提取的一種改進。該方法利用溶劑的回流和虹吸原理，對植物樣品中所需成分進行連續提取，提取的時間和次數可以根據試驗要求做出相應的調整。索氏提取可以實現對溶劑的反復利用，既縮短了提取時間，也提高了溶劑的利用效率。與浸漬提取長達數周的提取時間相比，索氏提取在時間上有了大幅度的縮減，采用索氏提取一般在24 h以內就可完成對皂苷的提取[6]。但是，對于熱穩定性較差的物質，索氏提取的應用會受到較大的限制。

1.3 超聲輔助提取

超聲輔助提取（ultrasound-assisted extraction）的原理是利用超聲波（20～100 MHz）在溶劑中形成氣泡，并對植物樣品的外層細胞結構進行破壞，從而大大加快溶劑進入植物樣品內部的速度，提高了提取的速度和效率。與浸漬提取和索氏提取相比，超聲輔助提取進一步縮短了提取的時間，減少了溶劑的使用量，同時提高了活性物種的提取效率。在皂苷的提取中，超聲輔助提取技術已經得到了較為廣泛的應用。研究人員使用該方法，已經從商陸（Phytolacca acinosa）[7]、桔梗（Platycodi radix）[8]、黑蔥（Allium nigrum）[9]和黃山藥（Dioscorea panthaica）[10]等多種植物中成功地提取到了具有活性的皂苷。

1.4 微波輔助提取

微波是一種頻率為0.3～300.0 GHz的非電離電磁波，近些年發現，使用微波輔助的方法從植物中提取生物活性成分具有一些明顯的優勢，如提取時間短、溶劑使用量少以及獨特的加熱方式等[11]。微波的能量能夠被生物材料內部的極性分子（例如水）吸收，并引起內部分子發熱和細胞結構的破壞，從而促進了生物活性成分向溶劑中的擴散，提高了提取效率。研究人員發現，使用微波輔助提取法僅用5 min就完成了蒺藜（Tribulus terrestris）皂苷的提取，且提取效率達到了90%左右[12]。

1.5 加速溶劑萃取

加速溶劑萃取（accelerated solvent extraction）又稱為加壓液體萃取，是指在較高的溫度和壓力下，使用特定溶劑對生物活性成分進行自動提取的一種技術手段。該方法的主要優點是高溫可以提高提取的速度和效率，同時在高壓下，溶劑的沸點升高，保證了提取的穩定性和安全性。Chen等[13]人以70%甲醇作為溶劑，借助加速溶劑萃取法，從中華七葉樹（Aesculus chinensis）種子中提取到了4種主要的皂苷。

2 皂苷的生物學功能

皂苷是很多植物中普遍存在的一種次級代謝產物，對病原微生物和食草動物具有一定的毒性，是植物的一種防御物質。同時，皂苷有很好的生物活性，在藥物開發中具有重要的應用價值。有研究表明，皂苷具有抗菌和抗氧化活性，能夠調節人體的免疫力，同時對癌癥、糖尿病和肥胖等都有很好的效果[4-5，14-16]。

2.1 皂苷的抗氧化功能

研究表明，皂苷不論是在體外還是在體內，都具有很好的抗氧化功能。研究人員從脫脂米糠中分離得到了皂苷的粗提物，并在體外進行了抗氧化活性試驗，結果顯示，使用自由基清除試驗（DPPH和ABTS）和β-胡蘿卜素漂白試驗等不同方法，均能證實皂苷提取物的抗氧化活性[15]。皂苷不僅在體外具有抗氧化作用，還可以直接清除機體細胞內的自由基等氧化物，從而減少它們對DNA的損傷。在大鼠的食物中添加0.5%的薯蕷皂苷元，6周后發現其淋巴DNA的損傷水平顯著降低，進一步研究發現，試驗組大鼠血漿和肝臟中超氧化物歧化酶（SOD）的活性顯著升高；同時，紅細胞和肝臟中的過氧化氫酶（CAT）活性顯著升高，這暗示皂苷可以通過提高機體抗氧化酶類的活性，而加快體內自由基等氧化物的清除速度[17]。

2.2 皂苷的抗菌作用

皂苷作為一種植物的次級代謝產物，能夠保護植物免受病原微生物的侵害，最初發現皂苷的抗菌作用主要針對的是植物的病原微生物，后來發現皂苷也可以有效抑制其他細菌和真菌的生長，具有較廣的抗菌譜。早期的研究發現，從苜蓿中提取的皂苷，能夠在體外有效抑制綠色木霉菌和羅氏白絹菌等植物真菌的生長[18-19]。研究人員使用無水甲醇從瓜爾豆粉中提取的皂苷能夠對金黃色葡萄球菌、鼠傷寒桿菌和大腸桿菌等動物致病菌，表現出明顯的抗菌活性[14]；而從辣椒種子中提取的皂苷，對酵母的生長具有很好的抑制作用[20]。這些發現，把皂苷的應用范圍從農業領域拓展到了醫藥領域，為皂苷的開發利用提供了更廣闊的前景。

2.3 皂苷對免疫系統和疾病的作用

皂苷的藥用價值體現在其能夠提高動物的免疫力，來源于桔梗中的皂苷能夠增強接種禽流感病毒疫苗的小鼠NK細胞的活性，增加其體內特異性抗體的滴度，進而提高了小鼠對新城疫病毒的免疫力[21]。從昆諾藜中提取的皂苷能夠增加經卵白蛋白免疫的小鼠體內特異性抗體的滴度，增強小鼠的體液免疫效應[5]。使用色譜柱法分離的絞股藍皂苷能有效抑制前列腺癌細胞（PC-3）的增殖，同時可以誘導caspase-3的表達，引起癌細胞的凋亡[4]。

3 蔬菜中的皂苷及應用價值

皂苷的藥用價值目前已經得到了一定程度的開發，已經商品化的皂苷類藥物有人參皂苷、三七皂苷和七葉皂苷等，它們對很多疾病都有較好的療效。但是，藥物治療會對人體造成一定的損害，因此科學的養生策略近些年越來越受到人們的關注，其中，食物養生法就是一種常見的養生方法。皂苷具有很好的抗菌和抗氧化作用，同時能夠調節人體的免疫力，對癌癥和心血管疾病都有較好的療效。研究發現，很多常見蔬菜中的皂苷也同樣具有很好的生物學功能。

苦瓜是一種常見的蔬菜，其皂苷含量較高，有研究表明，苦瓜皂苷能夠顯著提高高血糖小鼠的胰島素分泌水平，進而降低血糖，提高小鼠對糖的耐受性，具有很好的調節血糖的功效[22]，苦瓜皂苷也具有很好的抗氧化活性，能夠提高小鼠體內超氧化物歧化酶的活性，減輕肝臟細胞脂肪的變性，降低非酒精性脂肪肝的發病風險[23]。從絲瓜中分離的2種三萜類皂苷，能夠誘導小鼠體內抗體的產生，促進小鼠脾臟淋巴細胞的增殖，增強小鼠的免疫能力[24]。大蒜皂苷能夠通過誘導細胞內過氧化氫酶基因的表達和蛋白酶的活性，從而保證細胞在低氧環境下的活力，減少低氧產生的過氧化物多細胞的損傷，在機體的抗氧化過程中起到重要的作用[25]。蘆筍的皂苷粗提物，在75～100 μg/mL時可以抑制人類白細胞細胞HL-60的生長，當濃度達到200 μg/mL時，則具有殺死HL-60細胞的能力，表現出一定的抗癌作用[26]。在大鼠體內的試驗表明，番茄皂苷A能明顯降低血清總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇含量，明顯升高高密度脂蛋白膽固醇水平，明顯降低動脈硬化指數，同時，也能夠降低脂質在肝臟中的積累，提高肝臟的抗氧化能力，起到保護肝臟的作用[27]。來源于辣椒的一種皂苷CAY-1，能對黃曲霉、煙曲霉、寄生曲霉和黑曲霉等曲霉菌的孢子進行有效殺滅，同時也能殺滅白色念珠菌，具有很好的抗真菌作用[28]。辣椒中的另一種皂苷辣椒甙G，可以顯著提高鼠前脂肪細胞3T3-L1中蛋白激酶AMPK的磷酸化水平，進而抑制細胞內脂肪的積累，因此辣椒皂苷具有治療肥胖癥的潛在功能[29]。

4 結語

蔬菜中的皂苷能夠幫助人們在日常的飲食中對某些疾病進行適當的預防和治療，為人體的健康提供必要的保障。蔬菜中除了可食用部分，還有很大一部分是不可食用的，比如苦瓜、絲瓜、番茄和辣椒等，這些蔬菜一般只食用果實，葉和莖等部位一般會被丟棄。而這些被丟棄的部位中也同樣含有豐富的皂苷等天然產物，如果使用適當的方法將其中的皂苷等物質提取出來，可以大大增加蔬菜的使用率，對于蔬菜資源的綜合開發利用，具有十分重要的現實意義。

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