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茶皂素生物活性應用研究進展及發展趨勢茶皂素生物活性應用研究進展及發展趨勢 柳榮祥 朱伯榮 朱全芬 夏春華 本文綜述了茶皂素的溶血作用、魚毒作用、抗滲消炎作用、抑制酒精吸收作用、抗菌作用、生物激素樣作用、殺滅釘螺作用等生物活性及其應用的研究進展,討論了茶皂素研究的發展趨勢，認為茶皂素生物活性的理論與開發應用研究應是今后的主攻方向，并提出了今后值得深入研究的幾個問題。 關鍵詞：茶皂素 生物活性 應用研究 發展趨勢 茶皂素的研究始于1931年青山新次郎的首次分離，至今已有60多年歷史，其中前40年的研究大部分著重于茶皂素的分離提純、結構鑒定及理化性質方面。自70年代末開始，夏春華等在總結前人研究的基礎上，研究并解決了茶皂素的工業提取技術及定量方法，不但為茶皂素的工業利用研究提供了可能，而且把茶皂素的基礎理論與應用開發研究推向了一個嶄新的高度和廣度。然而，這不過是開發研究和應用的剛剛興起，其前景還廣闊得很。茶皂素不僅具有表面活性，而且具有生物活性。筆者已另文對前者的應用進展進行了綜述，本文就茶皂素的生物活性及其應用研究進展與今后的發展趨勢作一綜合論述。 （一） 茶皂素的溶血作用 通常所說的皂甙毒性，就是指皂甙類成分有溶血作用。茶皂素對動物紅血球有破壞作用，產生溶血現象，以產生溶血的最大稀釋倍數即溶血指數來衡量其活性大小，茶皂素的溶血性比茶梅皂素低，但與茶葉皂素、山茶皂素相當。茶梅皂素的溶血指數為1 000 000，茶皂素、茶葉皂素和山茶皂素的溶血指數為1 00 000。 茶皂素僅對血紅細胞（包括有核的魚血、雞血和無核的人血等紅細胞）產生溶血，而對白細胞則無影響。因此茶皂素對魚有毒性作用，而對對蝦無毒性作用。其溶血機理據認為是茶皂素引起含膽固醇的細胞膜的通透性改變所致，最初是破壞細胞膜，進而導致細胞質外滲，最終使整個紅細胞解體。 發生溶血作用的前提，是茶皂素必須與血液接觸，因此在人畜口服時是無毒的。 （二） 茶皂素的魚毒作用 皂素的生物活性常以魚毒作用為代表。茶皂素對魚毒性較大，即使濃度很稀時，也同樣有毒。山田等以健壯鱂魚為材料，對茶、茶梅和山茶三種山茶科植物皂素進行了魚毒試驗，結果表明，茶梅皂素的魚毒活性最高，山茶皂素最低，茶皂素居中。它們的半致死劑量LD50是：茶梅皂素0.25mg/L, 山茶皂素4.5mg/L, 茶皂素3.8mg/L。水質的鹽度 能促進茶皂素的魚毒活性，反映在淡水魚的致死濃度較高（約為5mg/L）。對淡水魚的致死濃度一般小于1mg/L。相同濃度的茶皂素因滲透壓因素，在4‰—10‰鹽度區間，魚類死亡速度比較緩慢，低于或高于這一濃度區域時死亡均較快，其趨勢呈一拋物曲線。此外，茶皂素的魚毒活性隨水溫的升高而增強。因而在水溫高時魚死亡速度也加快。茶皂素在堿性條件會水解，并失去活性。海水是微堿性的，所以茶皂素在海水中48h以后即自然降解而失去活性。因此，它不會污染海水。 椐研究，茶皂素的魚毒作用機理：一是破壞魚鰓組織，二是引起溶血。首先是破壞魚鰓組織，然后由鰓進入微血管，從而引起溶血，導致魚中毒死亡。 茶皂素對同樣以鰓呼吸的對蝦無此作用，其原因在于：蝦鰓是由角質層發育而來的角質層區，表皮的主要成分是幾丁質和蛋白質，與魚鰓的結構及成分截然不同；另一方面，魚的血液中攜氧載體為血紅素，其核心為Feˉ，而對蝦血液攜氧載體為血蘭素，其核心為Cuˉ。 茶皂素的魚毒作用已經應用在水產養殖上作為魚塘和蝦池的清池劑，清除其中的敵害魚類。茶皂素不僅可以作為養殖前的清池劑，而且也可以在養殖過程中用于殺滅敵害魚類。經東海、黃海、渤海三大海域的海岸線數百公頃對蝦塘應用，均取得了良好的效果。 （三） 茶皂素的抗滲消炎及藥理作用 茶皂素的藥理作用，是最早研究的項目之一。Vogel G等對茶皂素抗滲、消炎作用進行了一系列不同類型發炎的動物模擬試驗。結果表明，劑量2mg/kg茶皂素的水腫抑制率，最高是對化合物48/80誘發模擬型，達46%，最低是對高嶺土誘發模擬型為10%；平均30%水腫抑制作用的劑量，對卵蛋白誘發型為1.3mg/kg，對鹿角菜精寧誘發型為1.45g/kg。茶皂素的明顯抗滲漏與抗炎癥特性，主要表現在炎癥初起階段使受障礙的毛細血管透過性正常化。 茶皂素的藥理作用，還表現在刺激動物體內激素分泌的作用。從胃給藥10mg/kg劑量的茶皂素，30min后鼠血清中促腎上腺皮質激素（ACTH）為1071pg/mL,而生理鹽水的對照僅為95 pg/mL, ACTH是促進分泌相應激素的促激素，主要功能是促進糖皮質激素的合成和分泌。因此，茶皂素能增加血液中皮質甾酮的含量，茶皂素對皮質甾酮的分泌的誘導活性ED50值為4.9mg/kg。此外，腎上腺皮質激素（皮質甾酮）的生理活性對糖代謝的作用很強，可促進糖元異生和葡萄糖新生，抑制血糖的利用，由于抑制了葡萄糖的氧化，有血糖偏高現象，因此，茶皂素能增加血糖的含量。 （四） 茶皂素抑制酒精吸收的作用 Tsukamoto S等對茶皂素在酒精吸收及新陳代謝中的作用進行了動物試驗，即在鼠服用酒精前1h口服茶皂素，則在服用酒精后的0.5—3h均降低其血液中的乙醇含量，且同時降低肝中的乙醇含量，表明茶皂素是酒精吸收的抑制劑。并且，血液、肝、胃中的乙醛含量也降低，尤其是肝臟中乙醇、乙醛含量的降低，意味著茶皂素具有保護肝臟的作用。研究表明，口服0.1—0.5g/kg茶皂素能抑制小鼠對酒精的吸收，有助于防止因過度飲酒造成的后作用。在這方面，日本已開發出含茶皂素的飲料、冰淇淋和藥片等專利技術。該項研究也為喝茶醒酒提供了新的證據。 茶皂素抑制酒精的活性，與其結構有著密切的關系。山茶皂甙B、C的活性各因配基C22位上所接的當歸酸和楊各酸的不同而有異（這二種皂甙配基是茶皂素的組分之一），以連接當歸酸的山茶皂甙B1顯示了最高活性，而脫酰基的山茶皂甙B、C則沒有抑制效果。 為對茶皂素進行安全性評價，Kawaguchi M等進行了長期服用茶皂素的毒性試驗。結果表明，茶皂素的安全劑量為每天50—150mg/kg。他肯定地說，即使是每天口服500 mg/kg茶皂素，其實際毒性也遠低于相當劑量的皂樹皂素。因此，茶皂素作為食品添加劑比皂樹皂素更安全。 （五） 茶皂素的抗菌作用 茶皂素的抗菌作用已在茶籽餅作為防治某些皮膚病的應用中得到體現。熊文淑研究發現，茶皂素對白色念球菌、大腸桿菌均有抑制作用。金繼曙等研究表明，茶皂素有較好的抗菌作用，對淺表真菌感染具有治療效果。也有報道，茶皂素對多種皮膚病瘙癢有抑制作用。金繼曙等對油茶餅抗菌成分的研究表明，與茶皂素結構類似的油茶皂素，經體外和臨床預試驗均證明有較強的抗菌活性，對紅色毛癬菌，石膏樣癬菌、斷發癬菌、黃色癬菌、紫色癬菌、絮狀表皮癬菌的MIC為0.125—1.000mg/mL,對白色念球菌的抗菌活性最強，MIC為0.0625—0.2500mg/mL。臨床試用20例皮膚癬菌病取得了較好的療效，痊愈率為75%，有效率為100%。 在植物病害防治方面，山茶葉的抗菌皂甙CamellidinⅠ、Ⅱ，具有抑制茶炭疽病或輪斑病菌的分生孢子發芽的作用，還使稻瘟病菌、水稻胡麻斑病菌、柑桔黑斑病菌、茶葉灰色霉菌、茶葉枯病菌、蘋果輪斑病菌、梨黑斑病菌等的孢子產生異常發芽。茶皂素對植物的抗菌作用研究較少。針對茶樹易受炭疽病侵害的現象，安藤康雄等研究發現，茶皂素對茶炭疽病的分生孢子發芽無抑制作用。山茶葉皂素作為生物農藥已有專利報道。油茶皂素在油茶抗炭疽病中也起特殊的作用。 （六） 茶皂素的生物激素樣作用 椐Wickremasinghe R L等人的實驗，用提取的茶皂素和茶根皂素處理茶苗時，能刺激其生長？梢源龠M茶葉增產。 茶皂素在促進動物生長方面，已在促進對蝦生長上得以較好的體現。研究結果表明，經茶皂素處理的對蝦生長較對照組快，并且其體長增長率隨茶皂素的濃度而遞增。茶皂素促進對蝦生長，主要是促進其蛻皮，其原因可能與茶皂素刺激體內激素分泌有關。根據茶皂素的生物活性開發而成的茶皂素對蝦養殖劑，不僅發揮了茶皂素的魚毒活性，而且發揮了茶皂素對對蝦生長的促進作用，在對蝦養殖中產生了綜合效應。 （七） 茶皂素的滅螺作用 研究表明，茶皂素不僅對魚類有毒性，對釘螺也具有殺滅作用。釘螺是血吸蟲的中間宿主，消滅釘螺是防治血吸蟲病的一項重要措施。張楚霜等用茶皂素對釘螺的成螺、幼螺和螺卵進行浸殺和噴殺試驗，結果表明，茶皂素浸殺成螺、幼螺和螺卵均有較好的殺滅效果，5mg/L浸殺釘螺效果達100%，水溫越高殺滅效果更好。油茶皂素的滅螺效果也表現出相似的結果。 （八） 茶皂素研究的發展趨勢 無論從茶籽餅的綜合利用需要出發，還是從茶皂素的功能性質所具的應用開發潛力和國民經濟建設需要來看，拓寬茶皂素生物活性方面的應用研究和開發，已成為茶皂素今后研究的主攻方向，其研究重點應是： 1。茶皂素活性機理及構效關系 茶皂素活性機理及構效關系是其開發應用的理論基礎。茶皂素是一種五環三萜類皂甙，由配基、糖體和有機酸三部分組成。皂甙活性的強弱與其化學結構密切相關，且其組成中的各個部分都會對其活性產生一定的影響。 就配基而言，若D、E環上存在極性基團（如糖鏈、一定數目的羥基），將導致失活。A環上極性基團較強，D、E環上取代基極性較弱，則溶血作用強。溶血活性較大的皂甙，其配基還需要有16α-OH和3β-OH,且兩者之間的空間距離有特殊意義，兩者之一的羥基；瘜⑹セ钚。已有的研究表明，茶皂素的配基有七種組分（表1），其區別在于A環和D、E環上的取代基不同，而這些取代基的極性有很大差異？梢酝茰y，不同配基構成的各單體皂甙的活性存在著差異。 表1 茶皂素的配基組成
糖體部分對皂甙活性也有較大影響。單皂甙的溶血作用明顯，；、呋喃甾醇雙皂甙和中性三萜雙皂甙的作用較弱，甚至無作用，皂甙元與糖體部分呈酸性的單皂甙和雙皂甙的溶血活性呈中等。雙皂甙也無滅螺活性。已有研究表明，茶皂素的糖體部分均在配基A環以（1→3）形式相結合，屬單皂甙，尚未發現雙皂甙存在。溶血活性的大小，還取決于配基A環相連的糖體中的單糖數目，4克分子糖的皂甙活性強于2克分子和6克分子糖的皂甙，一般以4—6克分子糖的皂甙活性最強。且所連糖的種類也影響活性，配基A和C位連接葡萄糖—阿拉伯糖鏈的單皂甙溶血活性較強。茶皂素雖屬4克分子糖組成的糖甙，但已發現有2種糖鏈形式： β―D-gal（1→3）╲ β-D-xy1（1→2）-α-L-ara（1→2）╱β―D-glu(1→3)–G[45] β-D-xy1（1→2）-α-L-ara（1→3）╲ β―D-gal（1→2）╱β―D-glu(1→3)–G[46]，
兩種糖鏈對茶皂素活性的影響有待研究。 茶皂素中有機酸部分構效關系也很明顯。當歸酸和惕各酸為順反異體，連接當歸酸的山茶皂甙B1，其抑制乙醇吸收的活性強于連接惕各酸的山茶皂甙B2。 茶皂素是多種單體皂甙組成的混合物，其組成在茶樹品種間也存在差異。如不同產地的茶皂素其滅螺活性存在著明顯的差異。 目前，對茶皂素生物活性的機理還缺乏足夠的認識，除對魚毒及溶血活性外。例如：有報道認為皂甙可影響肝臟乙醇脫氫酶及NAD+（47），而有的認為茶皂素并沒有直接抑制乙醇脫氫酶；茶皂素對軟體動物（如釘螺）的毒性和抗菌作用機理也有待被證實；某些三萜類植物皂甙對ACTH及皮質甾酮的作用已有研究與討論，而茶皂素的作用機理尚屬不詳；茶皂素具有生物激素樣作用，是否與內分泌激素的分泌有關？等等。 2．茶皂素的藥用研究開發 茶皂素的生物活性在藥用開發方面具有很大的價值與潛力，是今后開發應用的主攻方向，其中包括醫藥、農藥及水產畜牧養殖業等方面的藥用開發研究。 （1） 醫藥開發 茶皂素具有化痰止咳的效果，在《本草剛目》中就有記載。動物試驗也顯示，茶皂素的止咳效果強于中藥竹節人參皂甙。開發成茶籽糖漿已有人嘗試，用于治療老年性慢性氣管炎臨床效果明顯。茶皂素在中成藥復方中的應用存在著巨大的潛力。 茶皂素對動物實驗性炎癥有顯著的抗滲、消炎效果，茶皂素的抗菌作用已到臨床試用階段，對某些皮膚病有治療效果，茶皂素的抗菌作用已在茶皂素洗發香波和洗浴劑中得到體現，使其具有消炎止癢、去頭屑等藥理功能。 茶皂素能刺激腎上腺皮質機能，還有調節血糖水平、醒酒的功能，甚至具有抗癌活性（根據其化學結構推理）。植物皂甙能降低膽固醇的作用已引起醫學界的興趣，可望用于預防心血管疾病。皂甙作為中草藥的有效成分之一，在藥理研究開發方面已取得了重大突破。茶皂素的研究始于藥學界，備受許多藥物化學家的關注，現已出現許多新的生長點，隨著科學技術的發展，茶皂素在醫藥領域的應用必將有所作為。 （2）農藥開發 六七十年代時，南方水稻地區有將茶籽餅作為“土農藥”用于防治水稻紋枯病和白葉枯病等病害的實踐。茶籽餅中的有效成分就是茶皂素。研究發現，茶皂素對某類昆蟲具有拒食和影響生長發育的作用。茶皂素已在園林花卉上用作殺蟲劑防治地下害蟲。日本已利用茶皂素的殺滅蚯蚓作用用于保護高爾夫球場。茶皂素作為防治植物病毒的制劑也已有報道。因此，茶皂素在農業生產上的應用前景是廣闊的。 ⑶養殖業上的應用開發 茶皂素作為清池劑在對蝦養殖上的應用已開發成功。水產養殖品種繁多，存在問題各異，茶皂素有可能發揮更多的作用。 魚蝦等病害是困擾著水產養殖發展的一個嚴重障礙。茶皂素可以防止對蝦黑鰓病的發生及對寄生蟲的控制，在防治對蝦病蟲害方面有一定的研究開發潛力。此外，茶皂素對對蝦的蛻皮作用，也可以擴展到甲殼類水產品上進行研究。 在畜牧業養殖上，茶皂素對畜禽體內外寄生蟲的防治也值得研究。茶皂素可降低生物體的膽固醇水平，可望開發出低膽固醇的動物制品。 可以預言，隨著茶皂素生物活性理論研究的深入，茶皂素生物活性的應用開發研究將躍上一個新的臺階，茶籽綜合利用也將發揮更大的效益。 |
