油茶皂素的活性及其应用研究进展

崔宏春，余继忠，周铁锋，黄海涛，郑旭霞，师大亮

(浙江省杭州市农业科学研究院 茶叶研究所，浙江 杭州 310024)

油茶皂素的活性及其应用研究进展

崔宏春，余继忠，周铁锋，黄海涛，郑旭霞，师大亮

(浙江省杭州市农业科学研究院 茶叶研究所，浙江 杭州 310024)

综述近年来油茶皂素的表面活性、生物活性，以及在植物保护、水产养殖、建材、日用化工、纺织、食品等领域的应用研究进展，并对油茶皂素的开发和应用前景进行展望，以期为油茶皂素的开发利用提供一定的理论依据。

油茶;皂素;表面活性;生物活性;应用

油茶 (Camellia oleiferaAbel.)属山茶属山茶科植物，是世界4大木本食用油料树种之一［1－2］。油茶是我国特有的油料树种，已有2 000多年的栽培历史。全国现有油茶林面积24.5万hm2，主要分布于湖南、江西、广东、福建、浙江等地区。油茶的茶籽经深加工可得到茶油、油茶皂素等产品。油茶皂素是一类含有结构糖与结构酸的五环三萜类化合物，学名茶皂角苷，又名茶皂素，在油茶的果壳、茶籽、叶片等部分均有分布，尤其是在茶籽饼粕 (俗称茶麸，即油茶籽经机械榨油后的副产品)中的含量较高。

关于茶皂素的研究最早始于1931年，由日本学者青山新次郎从茶树种子中分离而来［3］，随后许多学者相继从山茶属其他植物中分离出了不同种类的皂素物质。油茶皂素纯品为乳白色或淡黄色固体粉末，味苦、辛辣，有溶血和表面活性作用，并具有刺激鼻粘膜的特性。油茶皂素的化学结构由配基、糖体和有机酸3部分组成，配基的基本碳架为齐墩果烷型，糖体均是4个单糖组成，有机酸组成及与配基的连接方式较复杂，部分是当归酸、肉桂酸等［4－6］。油茶皂素具有乳化、润滑等表面活性，以及杀菌、杀虫、杀螨、溶血等生物活性，在植物保护、水产养殖、日用化工等领域有着较高的应用价值，其开发应用前景较广阔。现综述油茶皂素的活性及应用研究现状，以期为油茶皂素的开发利用提供一定的理论依据。

1 油茶皂素的活性

1.1 表面活性

油茶皂素结晶体难溶于冷水、无水乙醇，易溶于含水冰醋酸、含水甲醇、含水乙醇和正丁醇，不溶于氯仿、苯、乙醚等有机溶剂。油茶皂素的化学结构属三萜类皂苷 (图1)，其分子中含有两亲性基团，即亲水基团和亲油基团，导致其具有较好的洗涤、乳化、发泡等特性，因此，油茶皂素是一种非常好的表面活性剂。

图1 油茶皂素的结构式

亲水亲油平衡值 (HLB)、表面张力、临界胶束浓度、接触角以及起泡能力是反映油茶皂素作为表面活性剂的主要性能参数。HLB值越大，亲水性越强，油茶皂素的表面活性也越强，反之，HLB值越小，亲水性越弱，其表面活性也越弱。已有的研究表明，油茶皂素的HLB值约为16，具有较强的表面活性。表面张力是分子力的一种表现，发生在气液两相接触的边界部分，以其来确定表面活性剂的表面活性。油茶皂素能显著降低溶液的表面张力，并且油茶皂素的表面活性在pH值为3～10之间都能保持稳定，有较宽的适应范围。临界胶束浓度是表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度，陈志勇等研究油茶皂素的表面活性时发现，其临界胶束浓度为0.4% ～0.5%［7］。接触角是以液滴在固体表面所形成的气液固三相界面的交点，作一切线与水平线之间的夹角，通常能表明表面活性剂的湿润性能，即接触角越小则湿润性能越好，一般接触角小于90°为湿润，大于90°则不湿润。油茶皂素在固体表面的接触角为41.5°，远远小于90°，表明它是一种湿润性较好的表面活性剂。起泡能力是表面活性剂表面活性高低最直接的体现。张可［8］发现油茶皂素起泡能力较强，并且随着pH值的增加其起泡能力和泡沫稳定性都增加，低温时其起泡能力较差，随着温度的增加其起泡能力增加，而且溶液中加盐直至饱和，油茶皂素仍能起泡，也不产生沉淀。

1.2 生物活性

油茶皂素具有山茶属植物皂素的通性，生物活性表现在许多方面，不仅具有溶血和鱼毒作用，而且还具有杀菌、抗菌、抗炎、抗高血压、抗肿瘤、杀精、灭螺、杀虫驱虫等功效，以及促进植物生长等作用。

1.2.1 溶血与鱼毒作用

油茶皂素可与红血球细胞壁上的胆固醇结合，生成水溶性分子复合物而沉淀，促使血球内渗透压增加而发生破裂，导致溶血现象。油茶皂素的溶血作用不是匀速的，在某一段时间内是加速的，并且溶血速度随稀释倍数的缩小而加快，其溶血指数为100 000。油茶皂素的溶血机理是它能引起含胆固醇的细胞膜通透性改变，使细胞质外渗，从而使红细胞解体。皂素的溶血活性的强弱与其化学结构密切相关，其组成中的各个部分都会对其活性产生一定的影响。

油茶皂素对冷血动物，如鱼等，有较强毒性，即鱼毒作用。陈剑锋等［9］采用水箱养殖方式研究油茶皂素对闽江流域淡水鱼虾的鱼毒作用，发现其对常见淡水鱼类具有显著的毒杀作用，但对南美对虾和河蟹没有毒性。对于不同种类的鱼、虾等冷血动物，油茶皂素的鱼毒作用效果、方式等是不相同的，其深入的鱼毒作用机理有待进一步研究。

1.2.2 抗菌作用

油茶皂素对多种致病菌有明显的抑制作用，尤其是对单细胞真菌的抑制作用更强。赵世光等［10］从脱脂油茶籽粕原料中提取得到的油茶皂素进行的抑菌实验表明，其对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌具有显著抑制效果，对酵母菌生长有强烈抑制作用，并部分抑制一些导致食品劣变的霉菌繁殖，具有一定的食品防腐功能。金继曙等［11］研究发现油茶皂素具有较强的抑制真菌作用，对红色毛癣菌、石膏样癣菌、断发癣菌、黄癣菌、紫色癣菌、絮状表皮癣菌的最低抑菌浓度为 0.125～1 mg·mL－1，对白色念珠菌的最低抑菌浓度为0.062 5～0.250 0 mg·mL－1。黄卫文等［12］用溶剂法提取油茶枯饼中的皂素，研究其对大肠杆菌、桔青霉、黑曲霉、金黄色葡萄球菌和117产朊假丝酵母的抑制效果，发现油茶皂素对大肠杆菌和黑曲霉抑制作用较强，对金黄色葡萄球菌无抑制作用，其他菌均有抑制作用。

Yan Li等［13］研究了油茶皂素对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌的抑制作用，证明了油茶皂素有很强的抑菌活性，并发现pH值对抑菌作用有影响。Yamauchi等［14］试验了油茶皂素对6种不同种类的酵母的抑菌作用，证明了油茶皂素有很强的抑制酵母生长的活性。油茶皂素对植物病原真菌的作用机制报道较少，据郝卫宁等［15］推测，其机理可能为抑制菌丝的生长或影响孢子的正常萌发;破坏某些微生物细胞膜或影响生物酶活性，干扰病原菌本身正常的物质代谢或者能量代谢系统，导致其新陈代谢受影响而死亡;诱导植物有机体本身的抗病系统，产生诱导抗性;影响植物表皮蜡质或者皮孔，阻扰病原真菌的侵害等。

1.2.3 抗氧化和抗炎作用

油茶皂素的抗渗漏和消炎作用主要表现在炎症初起阶段使受障碍的毛细血管透过性正常化。吕晓玲等［16］从油茶饼粕中提取纯化油茶皂素，研究其抗氧化和清除自由基作用，发现其具有显著的抗氧化性和对脱氧核糖氧化损伤的抑制作用，对化学反应生成的活性氧自由基具有显著的清除作用。黄起壬等［17］发现油茶皂素具有抗异丙肾上腺素所致大鼠心肌缺血时氧自由基和脂质过氧化作用。Toshihir等［18］研究了油茶皂素对 12-O-十四酰-13-醋酸盐诱导的小鼠耳朵发炎模型的抑制率可达到50%。

1.2.4 杀虫、杀螨与灭螺作用

早在1989年，胡绍海［19］就研究提出了油茶皂素对菊科植物胜红蓟素防治蚜虫的增效作用为7.36倍。此后越来越多的学者开始关注油茶皂素的杀虫作用，据报道0.5%的油茶皂素可明显抑制家蝇幼虫生长，使其幼虫期延长。胡绍海［19］从油茶籽饼和烟草中分离得到的油茶皂素 (25%)和烟碱 (2%)与增效剂配制成的一种植物源杀虫剂，室内毒力实验和田间实验后发现其对蔬菜蚜虫有很强的毒杀作用。此外，王小艺等［20］还研究发现从茶叶和油茶中提取的皂素对柑橘全爪螨有杀灭作用，并且皂素对鱼藤酮、托尔克防治柑橘全爪螨具有显著的增效作用。张楚霜等［21］研究油茶皂素对日本血吸虫中间宿主钉螺的杀灭效果，发现其对钉螺浸杀效果较好。

1.2.5 其他生物活性

油茶皂素除了上述生物活性之外，还具有抗高血压、抗肿瘤、抗流感病毒、化痰止咳、保护肠胃、剌激生长等多种活性。在抗高血压方面，Sagesaka等［22］采用油茶皂素分别对幼小自发性高血压 (SHR)进行了连续给药和一次性给药的降压实验，发现连续给药5 d后，血压比对照组低3 893 Pa，且出现了持久性的降压效果，从而证明了其抗高血压作用。在抗肿瘤方面，韩志红等［23］研究了油茶皂素对荷瘤小鼠进行肿瘤抑制性试验，结果表明，油茶皂素对动物肿瘤具有明显的抑制作用。油茶皂素还可有效降低血液、肝脏、胃中的乙醇与乙醛浓度，有助于防止过量饮酒的后作用，保护肝胃器官等作用。Masayuki等［24－26］分别研究了油茶籽提取的皂素混合物和单一皂素对肠胃的保护作用，结果表明，从油茶籽中提取的皂素混合物在动物实验中被证明有抑制胃排空功能。另外，油茶皂素还具有生物激素作用。据日本专利报道，油茶皂素可作为生长调节剂使用，0.05～30 mg·L－1的油茶皂素对茄科、伞形科、十字花科、葫芦科、百合科等科属的植物均有刺激生长的作用，但如果使用量过高会抑制植物生长。另据报道，油茶皂素有抑制和杀灭流感病毒的作用。Hayashi等［27］用油茶茶籽中提取的皂素混合物，分别在60，80和100 mg·L－1的浓度下做实验，油茶皂素混合物可以使在1～30 mg·L－1剂量下接种的病毒 A/Memphis/1/71、B/lee/40和 A/PR/8/34失活，证明油茶皂素具有抗人体A、B型流感病毒的活性。此外，油茶皂素还具有化痰止咳的功效，其止咳效果强于中药竹节人参皂甙，开发出的茶籽糖浆，用于治疗老年性慢性气管炎，临床效果明显。

2 油茶皂素的应用

油茶皂素的分子中有亲水性的糖体和疏水性的配位基团，所具有的乳化、润滑等非离子表面活性，以及杀菌、杀虫、抗肿瘤、抗炎、抗突变、杀螨、溶血等生物活性，是其产品开发和应用的基础。目前，油茶皂素广泛应用于植物保护、水产养殖、日用化工等多个领域，开发潜力巨大，应用前景广阔。

2.1 植物保护和水产养殖

油茶皂素具有杀菌、杀虫、杀螨、杀精等作用，在植物保护领域有着广泛的应用，且主要作为农药应用于农业生产上。目前，油茶皂素作为农药的增效剂、湿润剂、悬浮剂等用在农作物病虫害防治上，已经获得了良好的应用效果。油茶皂素在植物保护方面的应用主要分为2大类，一类是油茶皂素直接作为生物农药应用，另一类是作为农药助剂应用。

油茶皂素直接作为生物农药，主要用来制成杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂及杀其他有害生物农药制剂。何晓玲等［28］采用叶片药膜法考察了油茶皂素对小菜蛾拒食效果与毒力效应，结果表明，油茶皂素对于小菜蛾主要是拒避作用而不是毒杀作用，且对于小菜蛾幼虫生长发育有一定的抑制作用。另外，油茶皂素己在园林花卉上用作杀虫剂防治高尔夫球场、草坪等地下害虫。胡美英等［29］利用油茶皂素对柑橘青霉病菌、柑橘绿霉病菌、柑橘酸腐病菌等多种水果采后病原菌良好的防治作用将其用于采后水果的防腐保鲜，从而开拓了油茶皂素作为生物杀菌剂的新领域。吴慧平等［30］对油茶皂素杀线虫活性进行了初步的测定分析，结果表明，油茶皂素对所试植物线虫具中等强度的离体选择性致死活性，对非目标线虫无致死活性，同时能抑制瓜蒌根结形成。此外，油茶皂素同样具有开发成环境友好型鼠类防治药剂的潜力。陈剑锋等［31］测定了不同质量浓度油茶皂素不育剂对雄性小鼠的体外杀精效果和体内抗生育能力，结果表明，油茶皂素不育剂具有较强体外杀精活性和体内抗生育功能，可进一步开发成体外杀精避孕药和环境友好型鼠类抗生育药剂。

油茶皂素作为农药助剂，是一种天然环保型农药增效剂，可与很多农药混配使用，并表现出优良的增效作用。通常，油茶皂素与其他农药混配使用时，主要应用于农药制备助剂和农药增效剂2个方面。在作为农药制备助剂方面，郭丽华等［32］选用油茶皂素等6种助剂对20%克威特灵 (有效成分为嘧肽霉素、代森锰锌、硫酸铜)可湿性粉剂的助剂进行了筛选，最终选定1 000 mg·L－1油茶皂素作为克威特灵的最佳助剂，并且显著提高了克威特灵对烟草脉坏死病的防效。另外，油茶皂素常作为一种极有前途的环保型农药增效剂与农药复配使用，可以改善药液的理化性能、降低原药的用量，使毒性降低，特别有利于延缓有害生物抗性的发展。

此外，油茶皂素在水产养殖领域也有非常重要的应用。油茶皂素对冷血动物具有良好的溶血作用，即对鱼类、蝌蚪、蚂蟥等具有毒害，而对虾类不但没有毒害还有一定的促增长作用。因此，油茶皂素可用作鱼塘的清池剂，清除敌害鱼类、蛙卵、蝌蚪、蚂蟥、以及螺等。在虾养殖中油茶皂素可清除虾池中的有害鱼类，防治虾黑鳃病的发生及控制寄生虫，且可促进虾脱皮和生长［33］。在畜牧业上油茶皂素还可防治畜禽寄生虫，降低动物体内胆固醇含量，开发低胆固醇动物制品。

2.2 建材行业

油茶皂素可用作建材工业中加气混凝土的气泡稳定剂等。加气混凝土在浇注过程中，发泡使浆料体系的总表面积急剧增加，体系不稳定。添加稳泡剂，可以防止气泡破裂而“坍模”，使发泡发热、固化二者同步进行。利用油茶皂素的表面活性，可以降低浆料体系的界面张力，达到稳泡目的;同时可以使铝粉等固体微粒尤其是气源性物质分散均匀，提高了制品的均匀度，使气孔小而密，强度增大。油茶皂素也可用于制成多孔的石膏板，含气泡的轻质建筑材料和优良的隔热、隔音材料等。将油茶皂素加入到水泥、砂及粉末燃料组成的混合料中，适量加入其他化学助剂，可制成强度高、绝缘性好、含气泡的轻质建筑材料［34］。

2.3 日用化工

油茶皂素具有良好的去污、起泡、湿润、分散和乳化作用，易酶解成无毒的化合物，不会对环境产生污染，是天然的活性剂，在日化行业是难得的表面活性剂材料［35］。油茶皂素还具有去污、杀菌、消毒、消炎、止痒等功效，精制后可用于配制高档洗发香波。另外，油茶皂素洗理香波的毒理试验表明，该产品属实际无毒类，对皮肤无刺激、无致敏作用，安全使用卫生指标也达到规定的要求。该产品实施工业化生产已达10多年，经久不衰。油茶皂素香波的研究发现，不仅头发洗涤后手感爽滑、松软、光亮、梳理性好等，对头发本质进行检测，伸长弹性率和摩擦系数均优于同类产品［36］。方柔等［37］研究油茶皂素作为洗涤剂的性能，发现其与过硼酸钠复配后的产品具有更好的洁净漂白作用、去污除臭能力等。此外，杨磊等［38］以油茶皂素为原料，依次与单乙醇胺、顺丁烯二酸酐反应，制备茶皂素单乙醇酰胺琥珀酸，再与亚硫酸氢钠进行磺化反应，合成了一种新型表面活性剂茶皂素单乙醇酰胺琥珀酸单酯硫酸钠，产品的表面张力、起泡高度及稳泡高度分别为 39.61 mN·m－1、3.02 mL、1.41 mL。

2.4 纺织行业

油茶皂素具有泡沫低、扩散快、酸性弱、易清洗、发挥快等特点，作为洗涤剂，符合毛纺织物的洗涤要求，洗涤后的织物在色泽、鲜艳度等方面均优于国产合成毛纺洗涤剂。并且茶皂素是天然活性剂，易酶解成无毒化合物，无污染。油茶皂素作为纯天然物质对蛋白质纤维无损伤，具有优良的去污、起泡、稳泡等功能，其在对丝织物等的洗涤方面性能优越，用于洗涤衣物、织物，其柔软性、光泽性好，白度高，特别适用于制成洗衣机用洗涤剂。国内已用油茶皂素开发出各种织物特种洗涤剂，如以油茶皂素30%、原洗涤剂40%组成的洗涤剂，在防止织物泛黄度的性能上优于原洗涤剂。另外，利用油茶皂素洗涤丝绸、毛料及棉麻织物，既能使织物不产生缩绒现象，又能保持织物艳丽的色彩，不损坏织物上的染料色素，延长毛丝织物的使用寿命［39］。

2.5 食品行业

研究表明，油茶皂素作为食品添加剂剂量在50 ～150 mg·kg－1·d－1是安全的。据日本专利报道，将油茶皂素改性后，可用于多种药物或保健饮料及食品。油茶皂素用于清凉饮料和酒类中，加入24 ～25 mg·L－1可防止酵母生长，使酒质稳定［40］。油茶皂素还可作为发泡稳泡剂在啤酒生产中应用。另外，油茶皂素具有较强的吸收二氧化碳的特性，可在清凉饮料如汽水和啤酒中用作助泡剂等。

3 展望

油茶与油棕、油橄榄和椰子并称为世界4大木本食用油树种。油茶是我国特有的传统农业产业之一，我国是世界油茶产量最大的国家，年产量20万t，占全球总产量90%以上。国外仅日本、泰国、越南等国少量栽培，产量也较低。油茶的主产品是茶油，但油茶还具有很高的综合利用价值，茶枯饼 (由榨取油后的渣滓压制而成的类似普洱茶饼状的东西)、茶皂素、茶籽壳及生产茶油的剩余物，可广泛用在日用化工、印染、造纸、化学纤维、纺织、农药等领域。油茶皂素是油茶籽的主要化学成分，具有优良的表面活性和多种生物活性，开发价值高，应用范围广泛，一直是油茶研究和开发的热点领域。

油茶皂素主要是从油茶籽榨油后的饼粕中提取分离而来，但由于油茶栽培育种发展缓慢、油茶籽产量不高、油茶产业发展缓慢等原因，油茶皂素的开发利用率仍然不高。关于油茶皂素的提取、分离纯化、分析检测等方面研究，许多学者已进行了广泛而深入的探索，并获得了较多的研究成果。目前，油茶皂素生物活性、开发应用等方面研究仍方兴未艾，尤其是在挖掘油茶皂素在新型食品、新型建材、日用化工等领域深层次的应用价值方面，将逐渐成为一个新的研究热点。此外，油茶皂素的抗病毒、抗炎、抗肿瘤等方面的生物活性研究，将为油茶皂素在医药领域开辟新的应用和开发途径。

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TS 22

A

0528-9017(2011)03-0593-05

文献注录格式:崔宏春，余继忠，周铁锋，等.油茶皂素的活性及其应用研究进展 ［J］.浙江农业科学，2011(3):593－598.

2011-03-08

浙江省杭州市科技计划 (20101132N10)

崔宏春 (1983－)，女，安徽蚌埠人，硕士，主要从事茶叶加工与深加工、植物化学等研究工作。E-mail:chc1134@126.com。

注:余继忠系通信作者。

(责任编辑:张才德)