茶皂素的結(jié)構(gòu)和生物活性研究進(jìn)展

劉 洪，胡 蝶

（1.岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 岳陽 414000；2.湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南 長沙 410125）

茶皂素的結(jié)構(gòu)和生物活性研究進(jìn)展

劉 洪1，胡 蝶2

（1.岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 岳陽 414000；2.湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南 長沙 410125）

茶皂素是一類廣泛存在于茶類植物的齊墩果烷型五環(huán)三萜類皂甙的混合物，具有多種生物活性和藥理作用。闡述了國內(nèi)外對茶皂素的結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展，綜述了茶皂素的生物活性如抗菌抗病毒、抗氧化、抗?jié)B消炎、抗腫瘤、降血脂以及溶血作用，最后對茶皂素結(jié)構(gòu)和生物活性方面的研究進(jìn)行了展望，旨在為茶皂素的開發(fā)利用提供參考。

茶；茶皂素；結(jié)構(gòu)；生物活性

茶皂素（Tea saponin）是山茶科、山茶屬，如茶、油茶、阿薩姆茶、山茶花和茶梅等植物中皂素的統(tǒng)稱，廣泛存在于各種茶類植物的根、莖、葉、花和果實中。茶樹不同部位茶皂素的含量各異，茶樹根中含量最高，為14.83 %，然后依次分別為莖、葉、茶籽殼和未脫油茶籽果實，其含量分別為老莖12.70%，嫩莖10.80%，老葉9.69%，嫩葉9.03%，茶籽外殼7.56%，未脫油茶籽粉2.80%[1]。然而，茶籽果實提取完茶油之后的茶籽餅粕中茶皂素含量可以達(dá)到12%。

茶皂素分子是由疏水性的苷元和親水性的糖體以及有機(jī)酸3部分構(gòu)成。由于其糖體、有機(jī)酸及配基上的羥基是親水基團(tuán)，同時五元環(huán)配基主體為疏水基團(tuán)，因此，茶皂素作為一種天然非離子型表面活性劑，具有洗滌、去污、發(fā)泡和乳化等用途[2]。目前，研究發(fā)現(xiàn)茶皂素還具有抗?jié)B消炎、殺菌抗病毒、溶血活性、解酒毒保護(hù)人體肝脾、抗氧化、降血脂以及促進(jìn)植物生長等作用，在農(nóng)業(yè)、建材、日用化工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。筆者主要對茶皂素的結(jié)構(gòu)和生物活性的研究進(jìn)展作簡要綜述，旨在為茶皂素的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 茶皂素的結(jié)構(gòu)

茶皂素的疏水性配基苷元為β-香樹素（β-amyrin）衍生物，基本碳架為齊墩果烷；親水性糖體主要包括5種，如葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖醛酸；有機(jī)酸主要是由乙酸、惕各酸、當(dāng)歸酸和肉桂酸等組成，其中苷元環(huán)上的C21、C22上的羥基與有機(jī)酸以酯鍵結(jié)合，苷元C3上的羥基與糖體以苷鍵相連，從而形成多糖苷（圖1）[4]。茶皂素結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，由于不同植物、同一植物不同部位、甚至同一植物同一部位在不同的生長環(huán)境中提取的茶皂素結(jié)構(gòu)都會存在差異，因此茶皂素單體皂苷分離鑒定非常困難。但近年來，隨著分離技術(shù)與結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)的不斷發(fā)展，對茶皂素的結(jié)構(gòu)研究也取得了一定的進(jìn)展。

2 茶皂素的生物活性

2.1 抗菌、抗病毒作用

圖1 茶皂素結(jié)構(gòu)

大量研究表明茶皂素具有抗菌抗病毒活性。林國榮[5]研究了茶皂素對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌作用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)茶皂素濃度為10.24 mg/mL時，對大腸桿菌具有抑制效果，且抑制效果隨著茶皂素濃度的升高不斷增強(qiáng)，但茶皂素對金黃色葡萄球菌則基本無抑制作用。黃繼光等[6]研究了茶皂素對12種植物病原菌的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)茶皂素對稻瘟病菌和柑橘青霉病菌具有較好的抑制效果，其EC50值分別為20.15和11.39 μg/mL，當(dāng)茶皂素濃度為100 μg/mL時，對稻瘟病菌、黃瓜炭疽病菌、番茄小核病菌、玉米小斑病菌的抑菌效果逐漸減弱，其抑菌率分別為率為100.00 %、89.12 %、87.27 %和83.13 %，其對稻瘟病菌的抑制活性明顯優(yōu)于硫·三環(huán)唑，對番茄小核病菌的活性與速克靈相當(dāng)。Chung等[7]研究了油茶籽茶皂苷B的混合物對水稻紋枯病毒AG-4誘導(dǎo)大白菜感染的抑制活性，結(jié)果表明大白菜感染病毒的感染率，在噴灑1 %濃度茶皂素（11.33 %）比噴灑水時（77.67 %）后降低了85.41 %。Hayashi等[8]研究了山茶籽茶皂素對人流感病毒A、B的作用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)茶皂素濃度為100、80和60 μg/mL時，分別可將A/PR/8/34（H1N1）、B/Lee/40和A/Memphis/1/71（H3N2）病毒完全滅活。從茶皂素的抑菌和抗病毒效果來看，其對植物感染病毒的效果，有的效果甚至由于現(xiàn)有農(nóng)藥，因此，通過合理的開發(fā)可以將其應(yīng)用于植物病害的防治。

2.2 抗氧化作用

茶皂素作為一種天然還原劑，不僅能夠消除外源性氧自由基，同時還可以防止內(nèi)源性氧自由基的產(chǎn)生，研究發(fā)現(xiàn)它可通過對CAT、DPPH、GSH-PX、MDA、SOD、羥基自由基等含量的調(diào)節(jié)，來發(fā)揮其抗氧化作用。劉蓉等[9]研究了茶渣茶皂素的抗氧化活性，得出茶皂素的還原Fe3+能力強(qiáng)于VC，對羥基自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（·O2-）有明顯的清除作用，說明茶皂素具有良好的體外抗氧化活性。Zhou等[10]研究了茶皂素對GSH-PX、MDA 和SOD的作用效果，證實茶皂素可降低血漿中氧自由基的含量，當(dāng)濃度為1 mg/mL時，對DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子的清除率分別達(dá)到6.7 %、30 %和53.7 %。但是茶皂素與目前常用的抗氧化劑相比，其抗氧化活性并不突出，因此臨床上將茶皂素作為抗氧化劑應(yīng)用較少。

2.3 抗?jié)B消炎作用

研究表明茶皂素具有抗白三烯D4的作用，并對角叉膠誘發(fā)大鼠足浮腫的抑制作用顯著。作為過敏癥慢反應(yīng)物質(zhì)之一的白三烯D4，是炎癥和哮喘等許多疾病的重要調(diào)節(jié)因子，能使血管的通透性增高，引起平滑肌和支氣管的收縮[11]。1968年，Vogel等[12]采用不同動物模型研究茶皂素的抗?jié)B消炎作用，結(jié)果顯示2 mg/kg的茶皂素濃度對化合物48/80和高嶺土誘發(fā)模型水腫抑制率分別為46 %和10 %，對鹿角菜精寧和卵蛋白誘發(fā)模型水腫的抑制率達(dá)到30%時需要茶皂素劑量分別為1.45和1.30 mg/kg，說明茶皂素具有明顯的抗?jié)B消炎作用。童勇等[13]分別采用角叉菜膠和二甲苯致大鼠足跖和小鼠耳廓腫脹，結(jié)果顯示茶皂素能夠顯著降低局部炎性組織中PGE2含量，對二甲苯引起的小鼠耳廓腫脹具有明顯抑制，對角叉菜膠所致的大鼠足跖腫脹具有減輕作用，延長小鼠熱板痛反應(yīng)時間。

2.4 抗腫瘤作用

天然QR（奎寧氧化還原酶）誘導(dǎo)劑在癌癥化學(xué)預(yù)防中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于茶樹種茶皂素具有顯著的QR誘導(dǎo)活性，因此，其在抗腫瘤方面具有一定的作用。Zhao等[14]采用酸水解、堿水解和氧化堿降解三種方法對茶皂素進(jìn)行降解，分離獲得18種水解產(chǎn)物和衍生物，并研究其QR誘導(dǎo)活性，發(fā)現(xiàn)化合物7（3-aldehyde-16-O-angeloybarringtogenol），化合物12（desacyl-theasaponin E）和化合物14（desacylassamsaponin F）可以作為潛在的QR誘導(dǎo)劑，其IR值分別為2.87、3.02 和 2.33。Ghosh等[15]評估了茶根提取物（TRE）和2種茶皂素TS1和TS2對人細(xì)胞系和來自白血病患者的細(xì)胞的細(xì)胞毒性和凋亡效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)TRE、TS1和TS2可以使來自白血病患者的細(xì)胞數(shù)量減少，且TRE還能夠引起細(xì)胞凋亡，而細(xì)胞計數(shù)和MTT測定揭示健康人體的正常白細(xì)胞中，TRE對細(xì)胞數(shù)量和細(xì)胞毒性無顯著影響。Puangpraphant等[16]研究體外皂苷對人結(jié)腸癌細(xì)胞的活性，采用HPLC 和LC/ESI-MS-MS將皂苷分為6個組分（A-F），其中組分F能夠降低核因子κB亞基p50和p65的核易位，降低率分別為49.8 %和49.0 %，并通過抑制Bcl-2和增加Bax蛋白表達(dá)和活化caspase-3的活性來誘導(dǎo)凋亡，說明皂苷在體外具有防止炎癥和結(jié)腸癌的作用。馬麗媛等[17]研究發(fā)現(xiàn)油茶皂素對不同腫瘤細(xì)胞的具有不同的抑制效果。當(dāng)茶皂素濃度在30～120 mg/L內(nèi)能夠顯著抑制MCF-7和A549細(xì)胞的增殖，而濃度為10 ～30 mg/L對HepG2細(xì)胞具有有效抑制作用。油茶皂素在MCF-7、A549和HepG2細(xì)胞中的IC50值分別為101.45、80.41和24.38 mg/L。

2.5 降血脂作用

茶皂素對血液流變的各項指標(biāo)表現(xiàn)出不同程度的改善作用，如降低血液黏度，促進(jìn)血液循環(huán)，改善血脂代謝，預(yù)防動脈粥樣硬化的形成，從而有效阻止心、血管疾病的發(fā)生。王延芳[4]采用小鼠模型研究了茶皂素水解產(chǎn)物的降血脂、預(yù)防脂肪肝的作用，結(jié)果表明油茶皂素及水解產(chǎn)物都具有明顯的降血脂作用，其中降低總膽固醇活性為堿水解產(chǎn)物活性最高，油茶皂素活性最低；降低甘油三酯活性為油茶皂素活性較高，而酸水解產(chǎn)物活性較低；增加高密度脂蛋白膽固醇活性為苷元活性最高，而酸水解產(chǎn)物活性最低。Sadia等[18]以高脂模型大鼠為對象，研究從皂樹、大豆、茶樹和刺梧桐樹根中提取出來的皂素的降血脂作用，給大鼠灌胃后發(fā)現(xiàn)，這4種的皂素均能顯著降低血清中低密度脂蛋白的含量，同時也會降低血清中甘油三酯和膽固醇的含量。吳文鶴等[19]對茶皂素降血脂作用進(jìn)行研究，結(jié)果表明未處理的高血脂模型組大鼠具有明顯的高血脂癥狀，與模型組比較，茶皂素組動物血清中高密度脂蛋白含量升高，甘油三酯、膽固醇、低密度脂蛋白含量顯著降低，能夠明顯抑制心肌酶的釋放，降低紅細(xì)胞、血小板聚集能力以及血液黏度，說明茶皂素具有改善血流狀態(tài)、調(diào)節(jié)血脂、保護(hù)心肌細(xì)胞膜完整性的作用。

2.6 溶血活性

茶皂素毒性通常是指茶皂素對動物的紅細(xì)胞具有溶血作用。當(dāng)茶皂素與血液接觸后，通過與紅細(xì)胞膜上的膽固醇結(jié)合，改變膜的通透性，使細(xì)胞質(zhì)外滲，導(dǎo)致整個紅細(xì)胞最終分解；另外，茶皂素還可能與細(xì)胞膜上的受體以糖苷鍵的形式結(jié)合，使得紅細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)以及結(jié)合蛋白和跨膜蛋白受到破壞[20-21]。茶皂素僅對無核的人血，有核的魚血、雞血等紅細(xì)胞產(chǎn)生溶血，但白細(xì)胞不發(fā)生作用；其對冷血動物有毒，但高等動物口服則無毒[22]。茶皂素的毒性還表現(xiàn)出對魚類有毒性，但對蝦卻無毒性。主要是因為茶皂素通過破壞魚鰓的上皮細(xì)胞，使茶皂素可以與魚血液產(chǎn)生直接接觸，從而對魚造成溶血，而蝦的鰓質(zhì)地較硬，不易發(fā)生破壞；此外，可能是魚血和蝦血的攜氧載體分別為血紅素（二價的鐵離子）和血蘭素（二價銅離子）[20]。因此，根據(jù)茶皂素的選擇性溶血作用，其應(yīng)用于畜牧行業(yè)時，可作為飼料添加劑使用，而非注射劑；在水產(chǎn)品養(yǎng)殖行業(yè)，其可以作為養(yǎng)蝦池塘中清除魚的清塘劑。

2.7 其他作用

茶皂素除了具有上述生物活性外，還具有多種其他的藥理功能，如抑制酒精吸收、保護(hù)機(jī)體對抗有毒化學(xué)物質(zhì)或解毒、增加胃腸吸收功能、提高機(jī)體免疫力以及具有生物激素和促進(jìn)植物生長等作用。Morikawa等[23]研究發(fā)現(xiàn)5.0 mg/kg的茶皂苷A-2，可以顯著抑制酒精引發(fā)的胃粘膜損傷，且效果優(yōu)于同等劑量的奧美拉唑。茶皂素在植物中的應(yīng)用主要表現(xiàn)出激素樣作用，如促進(jìn)種子發(fā)芽、加快幼苗生長，使果實增產(chǎn)；在應(yīng)用于動物生長中，它可以通過調(diào)節(jié)蝦體內(nèi)的相關(guān)激素，促進(jìn)對蝦的蛻皮。此外，茶皂素還可通過誘導(dǎo)腎上腺皮質(zhì)激素分泌[3]。

3 展 望

由于不同來源茶皂素化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其生物活性存在較大差異，從而極大地阻礙了人們對它們的認(rèn)識及應(yīng)用。但近年來，隨著檢測分析技術(shù)和儀器的發(fā)展，人們對茶皂素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性開展了大量的研究，并取得了較大的進(jìn)展。由于茶皂素的藥理活性主要是由其結(jié)構(gòu)所決定，因此，今后應(yīng)該對茶皂素的結(jié)構(gòu)、藥理活性及其構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行深入研究，同時應(yīng)該重視各部位茶皂素結(jié)構(gòu)和活性的差異以及新藥理作用的開發(fā)，為茶皂素的開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)造更廣闊的前景。

[1] 譚新東，肖 純. 茶樹各部分茶皂素含量的測定及比較[J]. 西南園藝， 2000， 28（4）： 45-46.

[2] 王 蘭. 茶籽粕中茶皂素的提取及性質(zhì)表征[D]. 西安：陜西科技大學(xué)，2012.

[3] 郝媛華，蔣林樹. 茶皂素的生物學(xué)活性及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（11）：1-4.

[4] 王延芳. 油茶皂素極其水解產(chǎn)物的分離及降血脂抗氧化活性研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[5] 林國榮. 有茶餅中茶皂素的分離及生物活性的研究[J]. 中國糧油學(xué)報，2016，31（1）：76-79，122.

[6] 黃繼光，陳秀賢，徐漢虹，等. 茶皂素對12種植物病原菌的抑菌活性[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，32（2）：50-53.

[7] Chung K P，Chun L. Bioactive Saponin from Tea Seed Pomace with Inhibitory Effects against Rhizoctonia solani[J]. Journal of Agricutural and Food Chemistry，2010，58：8618-8622.

[8] Hayashi K，Aagesaka Y M，Suzuki T，et al. Inactivation of human type A and B influenza viruses by tea-seed saponins[J]. Bioscience Biotechnology and Biochemistry，2000，64（1）： 184-186.

[9] 劉 蓉，張利蕾，范亞葦，等. 茶渣中粗茶皂素的純化極其抗氧化和抑菌活性[J]. 南昌大學(xué)學(xué)報(工科版)，2013，35（1）：17-21，28.

[10] Zhou C S，Xiao W J，Tan Z L，et al. Effects of dietary supplementation of tea saponins (llex kudingcha C.J. Tseng)on ruminal fermentation，digestibility and plasma anti oxidant parameters in goats [J]. Animal Feed Science and Technology，2012，176（1）：163-169.

[11] 劉曉慧. 油茶籽活性成分抗炎機(jī)理研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2014.

[12] Vogel G . On the pharmacology of tea seed saponins of a saponin mixture from tea sinensis L[J]. Arzneimittelforschung，1968，18（11）：1466-1467.

[13] 童 勇，李玉山. 茶皂素抗炎鎮(zhèn)痛作用的實驗研究[J]. 臨床合理用藥，2009，2（16）：13-14.

[14] Zhao W H，Li N，Zhang X G，et al. Cancer chemopreventive theasaponin derivatives from the total tea seed saponin of Camellia sinensis[J]. Journal of Function Food，2015，12：192-198.

[15] Ghosh P，Besra S E，Tripathi G，et al. Cytotoxic and apoptogenic effect of tea (Camellia sinensis var. assamica) root extract (TRE) and two of its steroidal saponins TS1 and TS2 on human leukemic cell lines K562 and U937 and on cells of CML and ALL patients[J]. Leukemia Research，2006，30（4）：459-468.

[16] Puangpraphanta S，Berhowb M A，Mejia E G D. Mate (Ilex paraguariensis St. Hilaire) saponins induce caspase-3-dependent apoptosis in human colon cancer cells in vitro[J]. Food Chemistry，2011，125（4）：1171-1178.

[17] 馬麗媛，李 林，江 玉，等. 油茶皂素通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激后誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞HepG2調(diào)亡的研究[J]. 中國藥理學(xué)通報，2011，27（11）：1523-1527.

[18] Sadia A，Hossaina M D S，MakibT，et al. Karaya root saponin exerts a hypocholesterolemic response in rats fed a high-cholesterol diet[J]. Nutrition Research，2009，29（5）：350-354.

[19] 吳文鶴，李玉山. 茶皂素對高脂血癥模型大鼠血液流變學(xué)、心肌酶活性的影響[J]. 湖北民族學(xué)院學(xué)報(醫(yī)學(xué)版)，2009，26（4）：14-16.

[20] Nagesh T S，Jayabalan N，Mohan C V，et a1. Survival and histological alterations in juvenile tiger shrimps exposed to saponin [J]. Aquaculture international，1999，7（3）：159-167.

[21] 朱全芬，夏春華，樊興土，等. 茶皂素的魚毒活性及其應(yīng)用的研究[J].茶葉科學(xué)，1993， 1（13）：69-78.

[22] 嚴(yán)淑紅. 茶皂素對奶牛瘤胃微生物區(qū)系、瘤胃發(fā)酵及產(chǎn)奶性能的調(diào)控研究[D]. 北京：北京農(nóng)學(xué)院，2016.

[23] Morikawa T，Li N， Nagatomo A，et al. Triterpene saponins with gastroprotective effects from tea seed (the seeds of Camellia sinensis) [J]. Journal of Natural Products，2006，69（2）： 185-190.

（責(zé)任編輯：賀 藝）

ResearchProgressinStructureandBioactivityofTeaSaponin

LIU Hong1，HU Die2
（1. Yueyang Vocational Technical College, Yueyang 414000, PRC; 2. Hunan Institute of Nuclear Agricultural Science and Space Mutation Breeding, Changsha 410125, PRC）

Tea saponin is a mixture of oleanolic pentacyclic triterpenoid saponins widely existed in tea plants,with biological activities and pharmacological effects. This paper reviews the research of domestic and foreign scholars on the structure of tea saponin,as well as the tea saponin biological activities such as antibacterial and antiviral, antioxidant, anti-inflammatory, anti-tumor, antipermeability and hypolipidemic hemoclasis, and prospectstheabove-mentioned research, in order to provide reference for the development and utilization of tea saponin.

tea; tea saponin; structure; biological activity

Q945.78

A

1006-060X（2017）05-0119-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.033

2016-12-08

湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊項目（2014TD03）

劉 洪（1977-），男，湖南岳陽市人，講師，主要從事生物教學(xué)及研究工作。

胡 蝶