茶皂素的结构和生物活性研究进展

刘 洪，胡 蝶

（1.岳阳职业技术学院，湖南 岳阳 414000；2.湖南省核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125）

茶皂素的结构和生物活性研究进展

刘 洪1，胡 蝶2

（1.岳阳职业技术学院，湖南 岳阳 414000；2.湖南省核农学与航天育种研究所，湖南 长沙 410125）

茶皂素是一类广泛存在于茶类植物的齐墩果烷型五环三萜类皂甙的混合物，具有多种生物活性和药理作用。阐述了国内外对茶皂素的结构研究进展，综述了茶皂素的生物活性如抗菌抗病毒、抗氧化、抗渗消炎、抗肿瘤、降血脂以及溶血作用，最后对茶皂素结构和生物活性方面的研究进行了展望，旨在为茶皂素的开发利用提供参考。

茶；茶皂素；结构；生物活性

茶皂素（Tea saponin）是山茶科、山茶属，如茶、油茶、阿萨姆茶、山茶花和茶梅等植物中皂素的统称，广泛存在于各种茶类植物的根、茎、叶、花和果实中。茶树不同部位茶皂素的含量各异，茶树根中含量最高，为14.83 %，然后依次分别为茎、叶、茶籽壳和未脱油茶籽果实，其含量分别为老茎12.70%，嫩茎10.80%，老叶9.69%，嫩叶9.03%，茶籽外壳7.56%，未脱油茶籽粉2.80%[1]。然而，茶籽果实提取完茶油之后的茶籽饼粕中茶皂素含量可以达到12%。

茶皂素分子是由疏水性的苷元和亲水性的糖体以及有机酸3部分构成。由于其糖体、有机酸及配基上的羟基是亲水基团，同时五元环配基主体为疏水基团，因此，茶皂素作为一种天然非离子型表面活性剂，具有洗涤、去污、发泡和乳化等用途[2]。目前，研究发现茶皂素还具有抗渗消炎、杀菌抗病毒、溶血活性、解酒毒保护人体肝脾、抗氧化、降血脂以及促进植物生长等作用，在农业、建材、日用化工、水产养殖、食品和医药等领域具有广阔的应用前景[3]。笔者主要对茶皂素的结构和生物活性的研究进展作简要综述，旨在为茶皂素的应用提供理论依据。

1 茶皂素的结构

茶皂素的疏水性配基苷元为β-香树素（β-amyrin）衍生物，基本碳架为齐墩果烷；亲水性糖体主要包括5种，如葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖醛酸；有机酸主要是由乙酸、惕各酸、当归酸和肉桂酸等组成，其中苷元环上的C21、C22上的羟基与有机酸以酯键结合，苷元C3上的羟基与糖体以苷键相连，从而形成多糖苷（图1）[4]。茶皂素结构非常复杂，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长环境中提取的茶皂素结构都会存在差异，因此茶皂素单体皂苷分离鉴定非常困难。但近年来，随着分离技术与结构鉴定技术的不断发展，对茶皂素的结构研究也取得了一定的进展。

2 茶皂素的生物活性

2.1 抗菌、抗病毒作用

图1 茶皂素结构

大量研究表明茶皂素具有抗菌抗病毒活性。林国荣[5]研究了茶皂素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌作用，发现当茶皂素浓度为10.24 mg/mL时，对大肠杆菌具有抑制效果，且抑制效果随着茶皂素浓度的升高不断增强，但茶皂素对金黄色葡萄球菌则基本无抑制作用。黄继光等[6]研究了茶皂素对12种植物病原菌的抑菌活性，发现茶皂素对稻瘟病菌和柑橘青霉病菌具有较好的抑制效果，其EC50值分别为20.15和11.39 μg/mL，当茶皂素浓度为100 μg/mL时，对稻瘟病菌、黄瓜炭疽病菌、番茄小核病菌、玉米小斑病菌的抑菌效果逐渐减弱，其抑菌率分别为率为100.00 %、89.12 %、87.27 %和83.13 %，其对稻瘟病菌的抑制活性明显优于硫·三环唑，对番茄小核病菌的活性与速克灵相当。Chung等[7]研究了油茶籽茶皂苷B的混合物对水稻纹枯病毒AG-4诱导大白菜感染的抑制活性，结果表明大白菜感染病毒的感染率，在喷洒1 %浓度茶皂素（11.33 %）比喷洒水时（77.67 %）后降低了85.41 %。Hayashi等[8]研究了山茶籽茶皂素对人流感病毒A、B的作用，发现当茶皂素浓度为100、80和60 μg/mL时，分别可将A/PR/8/34（H1N1）、B/Lee/40和A/Memphis/1/71（H3N2）病毒完全灭活。从茶皂素的抑菌和抗病毒效果来看，其对植物感染病毒的效果，有的效果甚至由于现有农药，因此，通过合理的开发可以将其应用于植物病害的防治。

2.2 抗氧化作用

茶皂素作为一种天然还原剂，不仅能够消除外源性氧自由基，同时还可以防止内源性氧自由基的产生，研究发现它可通过对CAT、DPPH、GSH-PX、MDA、SOD、羟基自由基等含量的调节，来发挥其抗氧化作用。刘蓉等[9]研究了茶渣茶皂素的抗氧化活性，得出茶皂素的还原Fe3+能力强于VC，对羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（·O2-）有明显的清除作用，说明茶皂素具有良好的体外抗氧化活性。Zhou等[10]研究了茶皂素对GSH-PX、MDA 和SOD的作用效果，证实茶皂素可降低血浆中氧自由基的含量，当浓度为1 mg/mL时，对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子的清除率分别达到6.7 %、30 %和53.7 %。但是茶皂素与目前常用的抗氧化剂相比，其抗氧化活性并不突出，因此临床上将茶皂素作为抗氧化剂应用较少。

2.3 抗渗消炎作用

研究表明茶皂素具有抗白三烯D4的作用，并对角叉胶诱发大鼠足浮肿的抑制作用显著。作为过敏症慢反应物质之一的白三烯D4，是炎症和哮喘等许多疾病的重要调节因子，能使血管的通透性增高，引起平滑肌和支气管的收缩[11]。1968年，Vogel等[12]采用不同动物模型研究茶皂素的抗渗消炎作用，结果显示2 mg/kg的茶皂素浓度对化合物48/80和高岭土诱发模型水肿抑制率分别为46 %和10 %，对鹿角菜精宁和卵蛋白诱发模型水肿的抑制率达到30%时需要茶皂素剂量分别为1.45和1.30 mg/kg，说明茶皂素具有明显的抗渗消炎作用。童勇等[13]分别采用角叉菜胶和二甲苯致大鼠足跖和小鼠耳廓肿胀，结果显示茶皂素能够显著降低局部炎性组织中PGE2含量，对二甲苯引起的小鼠耳廓肿胀具有明显抑制，对角叉菜胶所致的大鼠足跖肿胀具有减轻作用，延长小鼠热板痛反应时间。

2.4 抗肿瘤作用

天然QR（奎宁氧化还原酶）诱导剂在癌症化学预防中发挥关键作用。由于茶树种茶皂素具有显著的QR诱导活性，因此，其在抗肿瘤方面具有一定的作用。Zhao等[14]采用酸水解、碱水解和氧化碱降解三种方法对茶皂素进行降解，分离获得18种水解产物和衍生物，并研究其QR诱导活性，发现化合物7（3-aldehyde-16-O-angeloybarringtogenol），化合物12（desacyl-theasaponin E）和化合物14（desacylassamsaponin F）可以作为潜在的QR诱导剂，其IR值分别为2.87、3.02 和 2.33。Ghosh等[15]评估了茶根提取物（TRE）和2种茶皂素TS1和TS2对人细胞系和来自白血病患者的细胞的细胞毒性和凋亡效应，研究发现TRE、TS1和TS2可以使来自白血病患者的细胞数量减少，且TRE还能够引起细胞凋亡，而细胞计数和MTT测定揭示健康人体的正常白细胞中，TRE对细胞数量和细胞毒性无显著影响。Puangpraphant等[16]研究体外皂苷对人结肠癌细胞的活性，采用HPLC 和LC/ESI-MS-MS将皂苷分为6个组分（A-F），其中组分F能够降低核因子κB亚基p50和p65的核易位，降低率分别为49.8 %和49.0 %，并通过抑制Bcl-2和增加Bax蛋白表达和活化caspase-3的活性来诱导凋亡，说明皂苷在体外具有防止炎症和结肠癌的作用。马丽媛等[17]研究发现油茶皂素对不同肿瘤细胞的具有不同的抑制效果。当茶皂素浓度在30～120 mg/L内能够显著抑制MCF-7和A549细胞的增殖，而浓度为10 ～30 mg/L对HepG2细胞具有有效抑制作用。油茶皂素在MCF-7、A549和HepG2细胞中的IC50值分别为101.45、80.41和24.38 mg/L。

2.5 降血脂作用

茶皂素对血液流变的各项指标表现出不同程度的改善作用，如降低血液黏度，促进血液循环，改善血脂代谢，预防动脉粥样硬化的形成，从而有效阻止心、血管疾病的发生。王延芳[4]采用小鼠模型研究了茶皂素水解产物的降血脂、预防脂肪肝的作用，结果表明油茶皂素及水解产物都具有明显的降血脂作用，其中降低总胆固醇活性为碱水解产物活性最高，油茶皂素活性最低；降低甘油三酯活性为油茶皂素活性较高，而酸水解产物活性较低；增加高密度脂蛋白胆固醇活性为苷元活性最高，而酸水解产物活性最低。Sadia等[18]以高脂模型大鼠为对象，研究从皂树、大豆、茶树和刺梧桐树根中提取出来的皂素的降血脂作用，给大鼠灌胃后发现，这4种的皂素均能显著降低血清中低密度脂蛋白的含量，同时也会降低血清中甘油三酯和胆固醇的含量。吴文鹤等[19]对茶皂素降血脂作用进行研究，结果表明未处理的高血脂模型组大鼠具有明显的高血脂症状，与模型组比较，茶皂素组动物血清中高密度脂蛋白含量升高，甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白含量显著降低，能够明显抑制心肌酶的释放，降低红细胞、血小板聚集能力以及血液黏度，说明茶皂素具有改善血流状态、调节血脂、保护心肌细胞膜完整性的作用。

2.6 溶血活性

茶皂素毒性通常是指茶皂素对动物的红细胞具有溶血作用。当茶皂素与血液接触后，通过与红细胞膜上的胆固醇结合，改变膜的通透性，使细胞质外渗，导致整个红细胞最终分解；另外，茶皂素还可能与细胞膜上的受体以糖苷键的形式结合，使得红细胞膜的结构以及结合蛋白和跨膜蛋白受到破坏[20-21]。茶皂素仅对无核的人血，有核的鱼血、鸡血等红细胞产生溶血，但白细胞不发生作用；其对冷血动物有毒，但高等动物口服则无毒[22]。茶皂素的毒性还表现出对鱼类有毒性，但对虾却无毒性。主要是因为茶皂素通过破坏鱼鳃的上皮细胞，使茶皂素可以与鱼血液产生直接接触，从而对鱼造成溶血，而虾的鳃质地较硬，不易发生破坏；此外，可能是鱼血和虾血的携氧载体分别为血红素（二价的铁离子）和血兰素（二价铜离子）[20]。因此，根据茶皂素的选择性溶血作用，其应用于畜牧行业时，可作为饲料添加剂使用，而非注射剂；在水产品养殖行业，其可以作为养虾池塘中清除鱼的清塘剂。

2.7 其他作用

茶皂素除了具有上述生物活性外，还具有多种其他的药理功能，如抑制酒精吸收、保护机体对抗有毒化学物质或解毒、增加胃肠吸收功能、提高机体免疫力以及具有生物激素和促进植物生长等作用。Morikawa等[23]研究发现5.0 mg/kg的茶皂苷A-2，可以显著抑制酒精引发的胃粘膜损伤，且效果优于同等剂量的奥美拉唑。茶皂素在植物中的应用主要表现出激素样作用，如促进种子发芽、加快幼苗生长，使果实增产；在应用于动物生长中，它可以通过调节虾体内的相关激素，促进对虾的蜕皮。此外，茶皂素还可通过诱导肾上腺皮质激素分泌[3]。

3 展 望

由于不同来源茶皂素化学结构的复杂性，使其生物活性存在较大差异，从而极大地阻碍了人们对它们的认识及应用。但近年来，随着检测分析技术和仪器的发展，人们对茶皂素的化学结构和生物活性开展了大量的研究，并取得了较大的进展。由于茶皂素的药理活性主要是由其结构所决定，因此，今后应该对茶皂素的结构、药理活性及其构效关系进行深入研究，同时应该重视各部位茶皂素结构和活性的差异以及新药理作用的开发，为茶皂素的开发应用创造更广阔的前景。

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（责任编辑：贺 艺）

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

湖南省农业科学院科技创新团队项目（2014TD03）

刘 洪（1977-），男，湖南岳阳市人，讲师，主要从事生物教学及研究工作。

胡 蝶