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(zhì)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(xué)生命科學(xué)學(xué)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(zhì)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(xué)生命科學(xué)學(xué)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?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｊ秤玫氖卟?，其主要活性物質(zhì)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(nèi)有關(guān)番茄皂苷的研究報導(dǎo)較少。本文主要對上世紀(jì)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?nèi)粘Ｊ秤米疃嗟囊荒晟卟酥?，也是一種含有多種有益身體健康的營養(yǎng)成分的食物。番茄中主要的營養(yǎng)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?xì)浠衔?，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?/p>

目前國外的研究人員從番茄中陸續(xù)分離得到的番茄皂苷類物質(zhì)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(zhì)，國外特別是日本的研究人員對其理化性質(zhì)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(xì)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(zhì)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(dāng)?shù)暮俊Ｔ碥疹惢衔餅樗苄晕镔|(zhì)，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(jīng)洗凈、粉碎、加水離心、取上清液濃縮后經(jīng)一系列柱色譜或再經(jīng)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(jīng)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(zhì)

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(dǎo)這種喃甾醇皂苷類物質(zhì)是使西紅柿種子產(chǎn)生苦澀味道的物質(zhì)［3］。

上世紀(jì)七十年代，日本學(xué)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(chǎn)物，也就是tomatine苷元［5，6］。

上世紀(jì)80年代，日本及前蘇聯(lián)的研究人員從西紅柿中分離或經(jīng)酶法轉(zhuǎn)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(jīng)酶或化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)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(gòu)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(xué)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(zhì)如表1所示:

表1 番茄皂苷及部分苷元的理化性質(zhì)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(jié)構(gòu)Fig.1 The structures of saponins and partial aglycons in tomato

3 番茄皂苷類化合物的轉(zhuǎn)化及生源關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)化關(guān)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(zhì)，兩者可能的化學(xué)關(guān)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(gòu)化作用是這種轉(zhuǎn)化的最重要一步［15-16］。esculeosideA經(jīng)酸水解后可轉(zhuǎn)變成其苷元esculeogenin A。具有22S構(gòu)型的esculeogenin A的異構(gòu)體isoesculeogenin A在吡啶和水中回流反應(yīng)，可以轉(zhuǎn)變成esculeogenin B。esculeoside B的苷元esculeogenin B不僅可以從由esculeoside B經(jīng)酶水解而得，還可以由isoesculeogenin A在吡啶和水中回流反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為 esculeogenin B［10，17］。esculeogenin A在吡啶和水中回流反應(yīng)，轉(zhuǎn)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(huán)開環(huán)，最后形成一種孕烷衍生物［10-11］。isoesculeogenin A可以由esculeogenin A異構(gòu)化而來，也可以由lycoperosideF經(jīng)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(yīng)可轉(zhuǎn)化為pregnane (孕烷)，再經(jīng)生物合成為番茄孕烷糖苷pregnane glycoside，如圖4所示［4，18］。pregnane在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾坨尥?Androsterone)等甾體激素類化合物［4］。

tomatidine，是tomatine的水解產(chǎn)物，也就是tomatine的苷元。研究人員已經(jīng)建立另一種有效的把tomatidine轉(zhuǎn)化為一種孕烷衍生物的方法，轉(zhuǎn)化率可以達到27.3%［19］。tomatidine室溫下與吡啶和乙酸酐反應(yīng)，發(fā)生乙酰化作用最終可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵型檠苌?，并且證明這種孕烷衍生物具有神經(jīng)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(xì)胞系活性［21］，但甾體皂苷并不是直接殺死癌細(xì)胞，而是通過與癌細(xì)胞增殖激素的拮抗作用達到抑制癌細(xì)胞的功效。實驗表明:esculeoside A和αtomatine都具有細(xì)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］?？紤]到各種甾體生物堿糖苷都有抗各種腫瘤細(xì)胞系的細(xì)胞毒活性這一事實，由于esculeosideB和esculeosideD等可以由esculeosideA轉(zhuǎn)化而來，可以預(yù)計，它們和esculeosideA一樣，也都具有極強的抗癌活性［2］。它們通過內(nèi)生的外源凝集素進入細(xì)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(fā)現(xiàn)α-tomatine具有抗人乳腺癌細(xì)胞活性，能有效地抑制 (胸腺、結(jié)腸、肝臟和胃)癌細(xì)胞的生長［22，23］。研究人員給虹鱒魚喂食2000 ppm的α-tomatine后發(fā)現(xiàn)，其肝臟及胃的腫瘤發(fā)生率降低了41.3%，并且在魚體內(nèi)組織中沒有發(fā)現(xiàn)任何不良的病理學(xué)反應(yīng)［5］。

4.2 番茄皂苷降血脂、降固醇及抗動脈硬化活性

研究發(fā)現(xiàn)esculeoside A及其苷元 esculeogenin A體外可抑制泡沫細(xì)胞的形成，為一種較好的酰基輔酶 A膽固醇?；D(zhuǎn)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(qū)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(jù)，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(fā)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(zhuǎn)化成esculeoside A的假設(shè)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(xì)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(zhì)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(guān)［5］。此外，番茄堿糖能激發(fā)免疫系統(tǒng)，可降低毛細(xì)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(rèn)為與其分子因具有的兩性特征而產(chǎn)生的能降低水的表面張力及形成微膠團的能力有關(guān)。因此人們認(rèn)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(fā)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(jīng)傳導(dǎo)中一種關(guān)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(dāng)前，國內(nèi)的研究人員對人參、苦瓜、薯蕷等植物中皂苷類物質(zhì)的研究已經(jīng)相當(dāng)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(jì)70年代開始就已經(jīng)陸續(xù)分離得到了多種番茄皂苷類化合物，除了對其理化性質(zhì)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(xué)家們對番茄紅素健康作用的研究有了很多新的突破，已經(jīng)證明的包括:具有獨特的抗氧化能力，可以清除人體內(nèi)導(dǎo)致衰老和疾病的自由基;預(yù)防心血管疾病的發(fā)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(fā)病危險。目前國內(nèi)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(chǎn)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

A