蔬菜皂苷的生物活性与应用研究进展

金晶　张永吉　张永泰

摘要 皂苷是一类糖苷，它的苷元一般为三萜或是甾体，广泛存在于高等植物中。植物中发现及应用皂苷最多的是人参，而且很多中药中的皂苷成分及功效也已经得到了系统的研究。作为重要的次级代谢产物，蔬菜中皂苷的分离提纯及应用也经常被报道；而现在人们都注重饮食健康，挖掘药食同源的蔬菜新品种、新功效也是重要的研究方向。本文对蔬菜中的皂苷的提取纯化工艺及其生物活性进行总结，以期为蔬菜皂苷的应用提供参考。

关键词 蔬菜；皂苷；生物活性；应用

中图分类号 R151 文献标识码 A 文章编号 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

皂苷又称为皂素或皂甙，是广泛存在于高等植物中的次级代谢产物，可以帮助植物抵御生物及非生物胁迫[1]。因其溶于水中会形成与肥皂类似的泡沫而得名，其结构中包含亲水性的糖链和亲脂性的苷元2个部分。根据苷元碳骨架的不同，可以将皂苷分为两大类，即三萜类皂苷（triterp-enoid saponin）和甾体类皂苷（steroid saponin）[2]。皂苷广泛分布于高等植物和部分海洋生物中，由于苷元结构的不同以及糖基侧链种类和与苷元连接位点的多样性，造成了皂苷种类的复杂性和功能的多样性。大量的研究表明，皂苷具有抗菌、抗氧化以及调节免疫力等功效。

1 皂苷的分离提取技术

1.1 浸渍提取

浸渍提取（maceration extraction）是指将植物样品浸泡到特定的溶剂中，让样品中的活性成分逐渐溶解到溶剂中的过程。决定浸渍提取效果的主要因素有2个，即待提取物在溶剂中的溶解性和扩散性[3]。溶解性的基本原则是根据“相似相溶”原理，样品中的极性组分会溶解到极性溶剂中，非极性组分则会溶解在非极性溶剂中。扩散性是指样品中的活性成分向溶剂中的转移，发生扩散的前提条件是植物样品中的活性成分在样品与溶剂接触面处的浓度差。浸渍提取是一种十分简便的提取方法，该方法不需要复杂的器皿和设备，使用该方法时唯一需要考虑的因素就是待提取物的极性，并根据其极性选择适当的提取溶剂。采用浸提法提取皂苷时，使用的溶剂一般为甲醇或乙醇，但是该方法的提取时间较长，有时甚至会长达数周。因此，为了提高提取的速度，在浸渍过程中也会加入机械振荡或磁力搅拌等手段辅助提取[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种十分常用的方法，它的提取原理与浸渍提取相同，从本质上说，索氏提取是对浸渍提取的一種改进。该方法利用溶剂的回流和虹吸原理，对植物样品中所需成分进行连续提取，提取的时间和次数可以根据试验要求做出相应的调整。索氏提取可以实现对溶剂的反复利用，既缩短了提取时间，也提高了溶剂的利用效率。与浸渍提取长达数周的提取时间相比，索氏提取在时间上有了大幅度的缩减，采用索氏提取一般在24 h以内就可完成对皂苷的提取[6]。但是，对于热稳定性较差的物质，索氏提取的应用会受到较大的限制。

1.3 超声辅助提取

超声辅助提取（ultrasound-assisted extraction）的原理是利用超声波（20～100 MHz）在溶剂中形成气泡，并对植物样品的外层细胞结构进行破坏，从而大大加快溶剂进入植物样品内部的速度，提高了提取的速度和效率。与浸渍提取和索氏提取相比，超声辅助提取进一步缩短了提取的时间，减少了溶剂的使用量，同时提高了活性物种的提取效率。在皂苷的提取中，超声辅助提取技术已经得到了较为广泛的应用。研究人员使用该方法，已经从商陆（Phytolacca acinosa）[7]、桔梗（Platycodi radix）[8]、黑葱（Allium nigrum）[9]和黄山药（Dioscorea panthaica）[10]等多种植物中成功地提取到了具有活性的皂苷。

1.4 微波辅助提取

微波是一种频率为0.3～300.0 GHz的非电离电磁波，近些年发现，使用微波辅助的方法从植物中提取生物活性成分具有一些明显的优势，如提取时间短、溶剂使用量少以及独特的加热方式等[11]。微波的能量能够被生物材料内部的极性分子（例如水）吸收，并引起内部分子发热和细胞结构的破坏，从而促进了生物活性成分向溶剂中的扩散，提高了提取效率。研究人员发现，使用微波辅助提取法仅用5 min就完成了蒺藜（Tribulus terrestris）皂苷的提取，且提取效率达到了90%左右[12]。

1.5 加速溶剂萃取

加速溶剂萃取（accelerated solvent extraction）又称为加压液体萃取，是指在较高的温度和压力下，使用特定溶剂对生物活性成分进行自动提取的一种技术手段。该方法的主要优点是高温可以提高提取的速度和效率，同时在高压下，溶剂的沸点升高，保证了提取的稳定性和安全性。Chen等[13]人以70%甲醇作为溶剂，借助加速溶剂萃取法，从中华七叶树（Aesculus chinensis）种子中提取到了4种主要的皂苷。

2 皂苷的生物学功能

皂苷是很多植物中普遍存在的一种次级代谢产物，对病原微生物和食草动物具有一定的毒性，是植物的一种防御物质。同时，皂苷有很好的生物活性，在药物开发中具有重要的应用价值。有研究表明，皂苷具有抗菌和抗氧化活性，能够调节人体的免疫力，同时对癌症、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，皂苷不论是在体外还是在体内，都具有很好的抗氧化功能。研究人员从脱脂米糠中分离得到了皂苷的粗提物，并在体外进行了抗氧化活性试验，结果显示，使用自由基清除试验（DPPH和ABTS）和β-胡萝卜素漂白试验等不同方法，均能证实皂苷提取物的抗氧化活性[15]。皂苷不仅在体外具有抗氧化作用，还可以直接清除机体细胞内的自由基等氧化物，从而减少它们对DNA的损伤。在大鼠的食物中添加0.5%的薯蓣皂苷元，6周后发现其淋巴DNA的损伤水平显著降低，进一步研究发现，试验组大鼠血浆和肝脏中超氧化物歧化酶（SOD）的活性显著升高；同时，红细胞和肝脏中的过氧化氢酶（CAT）活性显著升高，这暗示皂苷可以通过提高机体抗氧化酶类的活性，而加快体内自由基等氧化物的清除速度[17]。

2.2 皂苷的抗菌作用

皂苷作为一种植物的次级代谢产物，能够保护植物免受病原微生物的侵害，最初发现皂苷的抗菌作用主要针对的是植物的病原微生物，后来发现皂苷也可以有效抑制其他细菌和真菌的生长，具有较广的抗菌谱。早期的研究发现，从苜蓿中提取的皂苷，能够在体外有效抑制绿色木霉菌和罗氏白绢菌等植物真菌的生长[18-19]。研究人员使用无水甲醇从瓜尔豆粉中提取的皂苷能够对金黄色葡萄球菌、鼠伤寒杆菌和大肠杆菌等动物致病菌，表现出明显的抗菌活性[14]；而从辣椒种子中提取的皂苷，对酵母的生长具有很好的抑制作用[20]。这些发现，把皂苷的应用范围从农业领域拓展到了医药领域，为皂苷的开发利用提供了更广阔的前景。

2.3 皂苷对免疫系统和疾病的作用

皂苷的药用价值体现在其能够提高动物的免疫力，来源于桔梗中的皂苷能够增强接种禽流感病毒疫苗的小鼠NK细胞的活性，增加其体内特异性抗体的滴度，进而提高了小鼠对新城疫病毒的免疫力[21]。从昆诺藜中提取的皂苷能够增加经卵白蛋白免疫的小鼠体内特异性抗体的滴度，增强小鼠的体液免疫效应[5]。使用色谱柱法分离的绞股蓝皂苷能有效抑制前列腺癌细胞（PC-3）的增殖，同时可以诱导caspase-3的表达，引起癌细胞的凋亡[4]。

3 蔬菜中的皂苷及应用价值

皂苷的药用价值目前已经得到了一定程度的开发，已经商品化的皂苷类药物有人参皂苷、三七皂苷和七叶皂苷等，它们对很多疾病都有较好的疗效。但是，药物治疗会对人体造成一定的损害，因此科学的养生策略近些年越来越受到人们的关注，其中，食物养生法就是一种常见的养生方法。皂苷具有很好的抗菌和抗氧化作用，同时能够调节人体的免疫力，对癌症和心血管疾病都有较好的疗效。研究发现，很多常见蔬菜中的皂苷也同样具有很好的生物学功能。

苦瓜是一种常见的蔬菜，其皂苷含量较高，有研究表明，苦瓜皂苷能够显著提高高血糖小鼠的胰岛素分泌水平，进而降低血糖，提高小鼠对糖的耐受性，具有很好的调节血糖的功效[22]，苦瓜皂苷也具有很好的抗氧化活性，能够提高小鼠體内超氧化物歧化酶的活性，减轻肝脏细胞脂肪的变性，降低非酒精性脂肪肝的发病风险[23]。从丝瓜中分离的2种三萜类皂苷，能够诱导小鼠体内抗体的产生，促进小鼠脾脏淋巴细胞的增殖，增强小鼠的免疫能力[24]。大蒜皂苷能够通过诱导细胞内过氧化氢酶基因的表达和蛋白酶的活性，从而保证细胞在低氧环境下的活力，减少低氧产生的过氧化物多细胞的损伤，在机体的抗氧化过程中起到重要的作用[25]。芦笋的皂苷粗提物，在75～100 μg/mL时可以抑制人类白细胞细胞HL-60的生长，当浓度达到200 μg/mL时，则具有杀死HL-60细胞的能力，表现出一定的抗癌作用[26]。在大鼠体内的试验表明，番茄皂苷A能明显降低血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇含量，明显升高高密度脂蛋白胆固醇水平，明显降低动脉硬化指数，同时，也能够降低脂质在肝脏中的积累，提高肝脏的抗氧化能力，起到保护肝脏的作用[27]。来源于辣椒的一种皂苷CAY-1，能对黄曲霉、烟曲霉、寄生曲霉和黑曲霉等曲霉菌的孢子进行有效杀灭，同时也能杀灭白色念珠菌，具有很好的抗真菌作用[28]。辣椒中的另一种皂苷辣椒甙G，可以显著提高鼠前脂肪细胞3T3-L1中蛋白激酶AMPK的磷酸化水平，进而抑制细胞内脂肪的积累，因此辣椒皂苷具有治疗肥胖症的潜在功能[29]。

4 結语

蔬菜中的皂苷能够帮助人们在日常的饮食中对某些疾病进行适当的预防和治疗，为人体的健康提供必要的保障。蔬菜中除了可食用部分，还有很大一部分是不可食用的，比如苦瓜、丝瓜、番茄和辣椒等，这些蔬菜一般只食用果实，叶和茎等部位一般会被丢弃。而这些被丢弃的部位中也同样含有丰富的皂苷等天然产物，如果使用适当的方法将其中的皂苷等物质提取出来，可以大大增加蔬菜的使用率，对于蔬菜资源的综合开发利用，具有十分重要的现实意义。

5 参考文献

[1] AUGUSTIN J M，KUZINA V，ANDERSEN S B，et al.Molecular activi-ties，biosynthesis and evolution of triterpenoid saponins[J].Phytochemi-stry，2011，72（6）：435-457.

[2] FRANCIS G，KEREM Z，MAKKAR H P，et al.The biological action of saponins in animal systems：a review[J].British Journal of Nutrition，2002，88（6）：587-605.

[3] CHEOK C Y，SALMAN H A K，SULAIMAN R.Extraction and quantifi-cation of saponins：A review[J].Food Research International，2014，59（1）：16-40.

[4] CHENG T C，LU J F，WANG J S，et al.Antiproliferation effect and apo-ptosis mechanism of prostate cancer cell PC-3 by flavonoids and sapo-nins prepared from Gynostemma pentaphyllum[J].Journal of Agricul-tural and Food Chemistry，2011，59（20）：11319-11329.

[5] VERZA S G，SILVEIRA F，CIBULSKI S，et al.Immunoadjuvant Activi-ty，Toxicity Assays，and Determination by UPLC/Q-TOF-MS of Triterp-enic Saponins from Chenopodium quinoa Seeds[J].Journal of Agric-ultural and Food Chemistry，2012，60（12）：3113-3118.

[6] LIGOR M，RATIU I，KIELBASA A，et al.Extraction approaches used for the determination of biologically active compounds（cyclitols，polyphenols and saponins）isolated from plant material[J].Electrophoresis，2018，[Epub ahead of print].

[7] SALERI F D，CHEN G，LI X，et al.Comparative Analysis of Saponins from Different Phytolaccaceae Species and Their Antiproliferative Acti-

vities[J].Molecules，2017，22（7）：1-17.

[8] HA Y W，NA Y C，SEO J J，et al.Qualitative and quantitative determi-nation of ten major saponins in Platycodi Radix by high performa-nce liquid chromatography with evaporative light scattering detection and mass spectrometry[J].Journal of Chromatography A，2006，1135（1）：27-35.

[9] MOSTAFA A，SUDISHA J，EL-SAYED M，et al.Aginoside saponin，a potent antifungal compound，and secondary metabolite analyses from Allium nigrum L.[J].Phytochemistry Letters，2013，6（2）：274-280.

[10] WANG W H，LI P Y，WANG X L，et al.Quantification of saponins in Diosc-orea panthaica Prain et Burk rhizomes with monolithic column using rapid resolution liquid chromatography coupled with a triple quadru-ple electrospray tandem mass spectrometry[J].Journal of Pharmaceuti-cal and Biomedical Analysis，2012，71（1）：152-156.

[11] HENG M Y，TAN S N，YONG J W H，et al.Emerging green technologies for the chemical standardization of botanicals and herbal preparations[J].Trac-Trends in Analytical Chemistry，2013，50（1）：1-10.

[12] LI T，ZHANG Z，ZHANG L，et al.An improved facile method for extr-action and determination of steroidal saponins in Tribulus terrestris by focused microwave-assisted extraction coupled with GC-MS[J].Jou-rnal of Separation Science，2009，32（23-24）：4167-4175.

[13] CHEN J，LI W，YANG B，et al.Determination of four major saponins in the seeds of Aesculus chinensis Bunge using accelerated solvent extraction followed by high-performance liquid chromatography and electrospray-time of flight mass spectrometry[J].Analytica Chimica Acta，2007，596（2）：273-280.

[14] HASSAN S M，HAQ A U，BYRD J A，et al.Haemolytic and antimicrobial activities of saponin-rich extracts from guar meal[J].Food Chemistry，2010，119（2）：600-605.

[15] CHAN K W，KHONG N M H，IQBAL S，et al.Isolation and antioxidative properties of phenolics-saponins rich fraction from defatted rice bran[J].Journal of Cereal Science，2013，57（3）：480-485.

[16] YUN J W.Possible anti-obesity therapeutics from nature-a review[J].Phytochemistry，2010，71（14-15）：1625-1641.

[17] SON I S，KIM J H，SOHN H Y，et al.Antioxidative and hypolipidemic effects of diosgenin，a steroidal saponin of yam（Dioscorea spp.），on high-cholesterol fed rats[J].Bioscience，Biotechnology，and Biochem-istry，2007，71（12）：3063-3071.

[18] JURZYSTA M，BIALY Z.Antifungal and haemolytic activity of roots of alfalfa（Medicago spp.）in relation to saponin composition[J].Mod-ern Fungicides and Antifungal Compounds II，1999：445-451.

[19] AVATO P，BUCCI R，TAVA A，et al.Antimicrobial activity of saponins from Medicago sp.：structure-activity relationship[J].Phytotherapy Re-search，2006，20（6）：454-457.

[20] IORIZZI M，LANZOTTI V，RANALLI G，et al.Antimicrobial furostanol saponins from the seeds of Capsicum annuum L.var.acumina-tum[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（15）：4310-4316.

[21] SUN H X，CHEN L Q，WANG J J，et al.Structure-function relationship of the saponins from the roots of Platycodon grandiflorum for hemolytic and adjuvant activity[J].International Immunopharmacology，2011，11（12）：2047-2056.

[22] HAN C，HUI Q，WANG Y.Hypoglycaemic activity of saponin fraction extracted from Momordica charantia in PEG/salt aqueous two-phase systems[J].Natural Product Research，2008，22（13）：1112-1119.

[23] 劉波，翟玉荣，丁汀汀，等.苦瓜皂苷改善非酒精性脂肪肝大鼠中氧化应激的作用研究[J].中药药理与临床，2017，33（4）：49-52.

[24] KHAJURIA A，GUPTA A，GARAI S，et al.Immunomodulatory effects of two sapogenins 1 and 2 isolated from Luffa cylindrica in Balb/C mice[J].Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters，2007，17（6）：1608-1612.

[25] LUO H，HUANG J，LIAO W G，et al.The antioxidant effects of garlic saponins protect PC12 cells from hypoxia-induced damage[J].British Journal of Nutrition，2011，105（8）：1164-1172.

[26] SHAO Y，CHIN C K，HO C T，et al.Anti-tumor activity of the crude saponins obtained from asparagus[J].Cancer Letters，1996，104（1）：31-36.

[27] 吴建璋，李赐玉，刘金磊，等.番茄皂苷A粗提物对动脉粥样硬化大鼠血脂和肝脏的影响[J].食品工业科技，2012，33（9）：408-411.

[28] DE LUCCA A J，BLAND J M，VIGO C B，et al.CAY-1，a fungicidal sa-ponin from Capsicum sp fruit[J].Medical Mycology，2002，40（2）：131-137.

[29] SUNG J，LEE J.Capsicoside G，a furostanol saponin from pepper（Caps-icum annuum L.）seeds，suppresses adipogenesis through activation of AMP-activated protein kinase in 3T3-L1 cells[J].Journal of Functional Foods，2016，20：148-158.