药食同源中药材玉竹功能成分甾体皂苷的研究进展

刘学铭，王思远，黄建伟，黄志伟

（1. 广东省农业科学院 蚕业与农产品加工研究所，农业农村部功能食品重点实验室，广东省农产品加工重点实验室，广东 广州 510610；2. 连州市马泰玉竹种植有限公司，广东 清远 513400）

玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.) Druce]为百合科黄精属多年生草本植物，药用部位为根茎，是我国常用中药，已有几千年的用药历史。玉竹是我国最早纳入药食同源清单的中药材之一，其生物活性成分、药理作用和保健价值越来越受到重视。甾体皂苷类物质是玉竹中最早受到关注的天然活性成分，经过几十年的研究，其研究已取得重要进展。本文就玉竹中甾体皂苷类物质的相关研究进行综述，以期为玉竹的进一步开发利用和产业发展提供参考和帮助。

1 甾体皂苷概述

甾体化合物是自然界广泛存在的一类天然化学成分，包括动植物甾醇、植物强心苷、甾体生物碱、动物激素（包括昆虫激素）、胆酸、维生素D等，在动植物的生命活动中起着重要作用。甾体化合物化学结构中都具有环戊烷骈多氢菲的母核，碳数常为27～29个（也有21个碳的甾体化合物），碳环常为四环型，D环为五元环（有时C环为五元环），在甾核上有3个侧链，C3常为羟基，可与糖基结合成苷（见图1）。由于甾体母核有7个手性碳原子（C5、C8、C9、C10、C13、C14和C17），存在较多的立体异构现象。

图1 甾体化合物的基本结构

甾体皂苷是以27碳环戊烷骈多氢菲甾体化合物为苷元的一类皂苷，主要分布于百合科、薯蓣科和茄科植物中，其他科如玄参科、石蒜科、豆科、鼠李科的一些植物中也含有甾体皂苷。甾体皂苷除直接药用外，更多地应用于医药工业生产甾体激素类药物。甾体皂苷基本骨架为螺旋甾烷（C25为S型）及其异构体异螺旋甾烷（C25为R型）和呋甾烷（F环开环），C3多有OH，常与糖结合成苷（即甾体皂苷）[1]（见图2）。

图2 甾体皂苷元的基本结构

2 玉竹甾体皂苷含量及其变化

甾体皂苷类化合物是玉竹的主要有效成分之一，不同产地玉竹中甾体皂苷的含量变化很大。张轩铭[2]对我国主产区玉竹的生物活性成分进行了系统分析比较，发现皂苷类化合物含量在0.094 %～0.278 %间，其中辽宁玉竹的皂苷类化合物含量最高，黑龙江玉竹的皂苷含量最低，为0.0944 %。奚广生等[3]测定了圆叶玉竹和长叶玉竹中的甾体皂苷含量，以原蜘蛛抱蛋苷（protoaspidistrin）计，平均含量为0.27 %。在玉竹生长过程中，甾体皂苷水平前期增长较慢，中期（8月底～9月底）增长较快，后期增幅又变缓，可能原因是前期玉竹主要进行地上部分生长，中期进行生殖生长使主要活性成分逐渐上升，后期新陈代谢减弱使活性成分趋于稳定，含量达0.453 %（以薯蓣皂苷元计）；不同生长年限的玉竹，以3年生甾体皂苷含量为最高，再延长年限其含量不再增加[4]。但也有报道玉竹中薯蓣皂苷元含量很低，仅为0.0329 %～0.0523 %[5]。Liu等[6]研究了不同产地、不同采收期的玉竹中甾体苷类化合物的化学组成及含量，发现春、秋两季的玉竹含较高甾体皂苷类化合物，其中以蜘蛛抱蛋苷（aspidistrin）和polygonatumoside F含量较高。

3 玉竹甾体皂苷的鉴定

从现有可检索到的文献来看，最早开展玉竹皂苷分离鉴定的是日本学者Sugiyama等人。他们在1984年就从玉竹中分离鉴定了5种甾体皂苷，包括1个皂苷元、2个螺甾烷皂苷和2个呋甾皂苷[7]。其后，绝大多数玉竹甾体皂苷均由我国学者分离鉴定。1994年林厚文等[8]从江苏海门玉竹中分离鉴定了7个甾体皂苷，2007年张沐新[9]分离鉴定了14个甾体皂苷，2014年Bai等[10]分离鉴定了8个甾体皂苷。2018年Liu等分离得到8个甾体糖苷，其中包括两个新化合物（玉竹皂苷F和G）[6]；2020年Pang等分离鉴定了15个甾体皂苷，其中8个新化合物[11]；2021年Zhou等从玉竹70 %乙醇提取物中分离得到25个甾体苷类化合物，其中8个新化合物（玉竹苷H～O）[12]。至今，从玉竹中已分离鉴定出80多个甾体皂苷类化合物（含差向异构体），见表1。

由表1可见，玉竹甾体皂苷元母核一般含4个甲基，C5与C6多形成双键，C12一般无取代或被羰基取代（少数被羟基取代），C14一般无取代或被羟基取代（少数被双键取代），螺甾烷醇类化合物的C22具有螺缩酮结构，而呋甾烷醇类化合物的C22一般被羟基、甲氧基或双键取代。在糖基取代方面，螺甾烷醇类皂苷糖基取代一般发生在C3位，少数发生在C1位；呋甾烷醇类皂苷，通常为双糖链皂苷，除了在C3发生糖基取代外，其C26均连有一分子葡萄糖。此外，从玉竹中分离得到的甾体皂苷类化合物，部分为25R和25S的差向异构体混合物。表1中一些代表性化合物的化学结构见图3。

图3 代表性玉竹甾体皂苷化学结构

玉竹甾体皂苷的提取方面，采用微波提取工艺简单易行，得到的提取物中总皂苷含量较高[23]；采用超声提取也可取得较好效果[24]。玉竹甾体皂苷的纯化方面，玉竹经50 %乙醇超声提取、15 %硫酸水解、石油醚萃取等提取、纯化步骤后，再用LSA-33型树脂纯化，玉竹浸膏中总皂苷的含量由未纯化前的12.28 %提高到41.75 %[23]。

4 玉竹甾体皂苷的药理作用

有关玉竹的生物活性和药理作用研究，大多以玉竹提取物进行，已发现玉竹提取物具有抗氧化、降血糖、降血脂、增强免疫、抗肿瘤、抗衰老、抗疲劳、心血管保护、调节胃肠道菌群等功能。随着对玉竹甾体皂苷化学结构研究的深入，对其药理和生物活性的研究也不断增加。

4.1 抗氧化

从玉竹的乙醇提取物中分离得到的甾体皂苷polygoside A对H2O2/Na2S2O4所致PC12细胞氧自由基损伤、细胞缺氧损伤均具有较好的保护作用[18]。

4.2 降血糖

HepG2细胞和链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠葡萄糖摄取实验表明，玉竹皂苷部位的抗糖尿病作用最强，其次是类黄酮部位和多糖部分；重度糖尿病大鼠长期（60 d）治疗实验结果显示，玉竹皂苷部位能明显改善糖尿病的临床症状；玉竹皂苷部位对α-糖苷酶具有抑制作用，其IC50值为2.05±0.32 mg/ml[25]。玉竹皂苷降血糖的机制之一是增加外周组织对胰岛素的敏感性，对胰岛素的分泌影响不显著[26]。

4.3 增强免疫

玉竹能提高环磷酰胺造成免疫抑制模型小鼠胸腺质量、脾脏质量、吞噬百分率、吞噬指数，促进溶血素、溶血斑形成，提高淋巴细胞转化率，表明其具有增强免疫作用的功能，其皂苷类成分是免疫调节作用的物质基础之一[21]。玉竹甾体皂苷POD-II有诱生集落刺激因子的作用，POD-III能协同刀豆球蛋白A（ConA）和脂多糖促进淋巴细胞转化[8]。

4.4 抗肿瘤

蜘蛛抱蛋苷对人肝癌细胞株HepG2具有抑制增殖活性（IC50为3.2 μmol/L）[11]。

Zhou等[12]对分离得到的25个甾体苷类化合物进行了细胞毒性评价。5种化合物对人非小细胞肺癌（A549）、人上皮结直肠腺癌（Caco2）和人肝细胞癌（HepG2）细胞株均表现出一定的细胞毒性，IC50值在1.7～30.8 μmol/L之间，polygonatumoside O的效果最好。

4.5 抑菌和抗病毒活性

蜘蛛抱蛋苷对白色念珠菌JCM1542和烟曲霉JCM1738具有显著的抗真菌活性[10]。Wang等[14]测试了3种玉竹甾体皂苷即蜘蛛抱蛋苷、(25S)-螺甾-5-烯-3β, 14α-二羟基3-O-β-D-葡萄糖基-(1→2)-[β-D-木糖基-(1→3)]-β-D-葡萄糖基-(1→4)-β-D-吡喃半乳糖苷和(25S)-螺甾-5, 14-二烯-3β-羟基3-O-β-D-葡萄糖基-(1→2)-[β-D-木糖基-(1→3)]-β-D-葡萄糖基-(1→4)-吡喃半乳糖苷的抑菌活性，发现它们对玉米大斑病原菌有很强的抑制作用，前两种甾体皂苷对蜡样芽胞杆菌和环腐棒杆菌也有很好的抑制活性，而第三种甾体皂苷仅对大肠杆菌有一定的抑制作用。结构与活性关系研究方面，C14羟基化显著降低玉竹甾体皂苷的抑菌活性，而C-5(6)双键、C-25绝对构型和糖的结构对其活性的影响不显著。

Pang等[6]从玉竹中分离到15个甾体糖苷类化合物，发现甾体皂苷polygodoraside G对甲型流感病毒有明显的体外抑制作用，IC50值为14.30 μmol/L（阳性对照利巴韦林为28.4 μmol/L）。

5 结语

作为药食两用资源玉竹中一类重要的生物活性成分，玉竹甾体皂苷受到了广泛关注。玉竹不同品种、不同产地及同一品种在生长过程中，总皂苷含量都会发生变化。已经从玉竹中分离鉴定了80多种单体甾体皂苷，分属于螺甾烷型、异螺甾烷型、呋甾烷型和胆甾烷型。玉竹皂苷具有抗氧化、调节免疫、抗肿瘤、抑菌抗病毒等活性。目前对玉竹甾体皂苷的研究主要集中于分离纯化和结构表征方面，对其消化吸收动力学、开发利用等方面的研究较少。在玉竹甾体皂苷的命名方面，还存在体系不一等问题，出现polygoside、polygodoside、polygodoraside、polygonatumoside等多个表示“玉竹皂苷”的单词，甚至用funkioside B表示了两种结构不同的物质[11,17]。今后应更加关注玉竹中主要甾体皂苷的生物利用、生物转化修饰、加工过程中的稳定性及深加工产品开发等问题，推动玉竹在大健康产业中的开发利用和玉竹产业的发展。