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茶皂素生物活性應(yīng)用研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢茶皂素生物活性應(yīng)用研究進(jìn)展及發(fā)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?jié)B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(yīng)用的研究進(jìn)展,討論了茶皂素研究的發(fā)展趨勢，認(rèn)為茶皂素生物活性的理論與開發(fā)應(yīng)用研究應(yīng)是今后的主攻方向，并提出了今后值得深入研究的幾個(gè)問題。 關(guān)鍵詞：茶皂素 生物活性 應(yīng)用研究 發(fā)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(jié)構(gòu)鑒定及理化性質(zhì)方面。自70年代末開始，夏春華等在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，研究并解決了茶皂素的工業(yè)提取技術(shù)及定量方法，不但為茶皂素的工業(yè)利用研究提供了可能，而且把茶皂素的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用開發(fā)研究推向了一個(gè)嶄新的高度和廣度。然而，這不過是開發(fā)研究和應(yīng)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(duì)前者的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了綜述，本文就茶皂素的生物活性及其應(yīng)用研究進(jìn)展與今后的發(fā)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(duì)動(dòng)物紅血球有破壞作用，產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，以產(chǎn)生溶血的最大稀釋倍數(shù)即溶血指數(shù)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(dāng)。茶梅皂素的溶血指數(shù)為1 000 000，茶皂素、茶葉皂素和山茶皂素的溶血指數(shù)為1 00 000。 茶皂素僅對(duì)血紅細(xì)胞（包括有核的魚血、雞血和無核的人血等紅細(xì)胞）產(chǎn)生溶血，而對(duì)白細(xì)胞則無影響。因此茶皂素對(duì)魚有毒性作用，而對(duì)對(duì)蝦無毒性作用。其溶血機(jī)理據(jù)認(rèn)為是茶皂素引起含膽固醇的細(xì)胞膜的通透性改變所致，最初是破壞細(xì)胞膜，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)外滲，最終使整個(gè)紅細(xì)胞解體。 發(fā)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(shí)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(duì)魚毒性較大，即使?jié)舛群芟r(shí)，也同樣有毒。山田等以健壯鱂魚為材料，對(duì)茶、茶梅和山茶三種山茶科植物皂素進(jìn)行了魚毒試驗(yàn)，結(jié)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(zhì)的鹽度 能促進(jìn)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(duì)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(qū)間，魚類死亡速度比較緩慢，低于或高于這一濃度區(qū)域時(shí)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(qiáng)。因而在水溫高時(shí)魚死亡速度也加快。茶皂素在堿性條件會(huì)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(huì)污染海水。 椐研究，茶皂素的魚毒作用機(jī)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(jìn)入微血管，從而引起溶血，導(dǎo)致魚中毒死亡。 茶皂素對(duì)同樣以鰓呼吸的對(duì)蝦無此作用，其原因在于：蝦鰓是由角質(zhì)層發(fā)育而來的角質(zhì)層區(qū)，表皮的主要成分是幾丁質(zhì)和蛋白質(zhì)，與魚鰓的結(jié)構(gòu)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(duì)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(jīng)應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)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(yǎng)殖前的清池劑，而且也可以在養(yǎng)殖過程中用于殺滅敵害魚類。經(jīng)東海、黃海、渤海三大海域的海岸線數(shù)百公頃對(duì)蝦塘應(yīng)用，均取得了良好的效果。 （三） 茶皂素的抗?jié)B消炎及藥理作用 茶皂素的藥理作用，是最早研究的項(xiàng)目之一。Vogel G等對(duì)茶皂素抗?jié)B、消炎作用進(jìn)行了一系列不同類型發(fā)炎的動(dòng)物模擬試驗(yàn)。結(jié)果表明，劑量2mg/kg茶皂素的水腫抑制率，最高是對(duì)化合物48/80誘發(fā)模擬型，達(dá)46%，最低是對(duì)高嶺土誘發(fā)模擬型為10%；平均30%水腫抑制作用的劑量，對(duì)卵蛋白誘發(fā)型為1.3mg/kg，對(duì)鹿角菜精寧誘發(fā)型為1.45g/kg。茶皂素的明顯抗?jié)B漏與抗炎癥特性，主要表現(xiàn)在炎癥初起階段使受障礙的毛細(xì)血管透過性正；。 茶皂素的藥理作用，還表現(xiàn)在刺激動(dòng)物體內(nèi)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(zhì)激素（ACTH）為1071pg/mL,而生理鹽水的對(duì)照僅為95 pg/mL, ACTH是促進(jìn)分泌相應(yīng)激素的促激素，主要功能是促進(jìn)糖皮質(zhì)激素的合成和分泌。因此，茶皂素能增加血液中皮質(zhì)甾酮的含量，茶皂素對(duì)皮質(zhì)甾酮的分泌的誘導(dǎo)活性ED50值為4.9mg/kg。此外，腎上腺皮質(zhì)激素（皮質(zhì)甾酮）的生理活性對(duì)糖代謝的作用很強(qiáng)，可促進(jìn)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(xiàn)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(duì)茶皂素在酒精吸收及新陳代謝中的作用進(jìn)行了動(dòng)物試驗(yàn)，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(shí)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(hù)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(duì)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(fā)出含茶皂素的飲料、冰淇淋和藥片等專利技術(shù)。該項(xiàng)研究也為喝茶醒酒提供了新的證據(jù)。 茶皂素抑制酒精的活性，與其結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。山茶皂甙B、C的活性各因配基C22位上所接的當(dāng)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(dāng)歸酸的山茶皂甙B1顯示了最高活性，而脫；纳讲柙磉癇、C則沒有抑制效果。 為對(duì)茶皂素進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，Kawaguchi M等進(jìn)行了長期服用茶皂素的毒性試驗(yàn)。結(jié)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(shí)際毒性也遠(yuǎn)低于相當(dāng)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(yīng)用中得到體現(xiàn)。熊文淑研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素對(duì)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(duì)淺表真菌感染具有治療效果。也有報(bào)道，茶皂素對(duì)多種皮膚病瘙癢有抑制作用。金繼曙等對(duì)油茶餅抗菌成分的研究表明，與茶皂素結(jié)構(gòu)類似的油茶皂素，經(jīng)體外和臨床預(yù)試驗(yàn)均證明有較強(qiáng)的抗菌活性，對(duì)紅色毛癬菌，石膏樣癬菌、斷發(fā)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(duì)白色念球菌的抗菌活性最強(qiáng)，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(fā)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(chǎn)生異常發(fā)芽。茶皂素對(duì)植物的抗菌作用研究較少。針對(duì)茶樹易受炭疽病侵害的現(xiàn)象，安藤康雄等研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素對(duì)茶炭疽病的分生孢子發(fā)芽無抑制作用。山茶葉皂素作為生物農(nóng)藥已有專利報(bào)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(shí)驗(yàn)，用提取的茶皂素和茶根皂素處理茶苗時(shí)，能刺激其生長？梢源龠M(jìn)茶葉增產(chǎn)。 茶皂素在促進(jìn)動(dòng)物生長方面，已在促進(jìn)對(duì)蝦生長上得以較好的體現(xiàn)。研究結(jié)果表明，經(jīng)茶皂素處理的對(duì)蝦生長較對(duì)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(jìn)對(duì)蝦生長，主要是促進(jìn)其蛻皮，其原因可能與茶皂素刺激體內(nèi)激素分泌有關(guān)。根據(jù)茶皂素的生物活性開發(fā)而成的茶皂素對(duì)蝦養(yǎng)殖劑，不僅發(fā)揮了茶皂素的魚毒活性，而且發(fā)揮了茶皂素對(duì)對(duì)蝦生長的促進(jìn)作用，在對(duì)蝦養(yǎng)殖中產(chǎn)生了綜合效應(yīng)。 （七） 茶皂素的滅螺作用 研究表明，茶皂素不僅對(duì)魚類有毒性，對(duì)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(xiàng)重要措施。張楚霜等用茶皂素對(duì)釘螺的成螺、幼螺和螺卵進(jìn)行浸殺和噴殺試驗(yàn)，結(jié)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(dá)100%，水溫越高殺滅效果更好。油茶皂素的滅螺效果也表現(xiàn)出相似的結(jié)果。 （八） 茶皂素研究的發(fā)展趨勢 無論從茶籽餅的綜合利用需要出發(fā)，還是從茶皂素的功能性質(zhì)所具的應(yīng)用開發(fā)潛力和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要來看，拓寬茶皂素生物活性方面的應(yīng)用研究和開發(fā)，已成為茶皂素今后研究的主攻方向，其研究重點(diǎn)應(yīng)是： 1。茶皂素活性機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系 茶皂素活性機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系是其開發(fā)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。茶皂素是一種五環(huán)三萜類皂甙，由配基、糖體和有機(jī)酸三部分組成。皂甙活性的強(qiáng)弱與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，且其組成中的各個(gè)部分都會(huì)對(duì)其活性產(chǎn)生一定的影響。 就配基而言，若D、E環(huán)上存在極性基團(tuán)（如糖鏈、一定數(shù)目的羥基），將導(dǎo)致失活。A環(huán)上極性基團(tuán)較強(qiáng)，D、E環(huán)上取代基極性較弱，則溶血作用強(qiáng)。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，兩者之一的羥基酰化將失去活性。已有的研究表明，茶皂素的配基有七種組分（表1），其區(qū)別在于A環(huán)和D、E環(huán)上的取代基不同，而這些取代基的極性有很大差異。可以推測，不同配基構(gòu)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(duì)皂甙活性也有較大影響。單皂甙的溶血作用明顯，酰化糖、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(huán)以（1→3）形式相結(jié)合，屬單皂甙，尚未發(fā)現(xiàn)雙皂甙存在。溶血活性的大小，還取決于配基A環(huán)相連的糖體中的單糖數(shù)目，4克分子糖的皂甙活性強(qiáng)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(qiáng)。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(qiáng)。茶皂素雖屬4克分子糖組成的糖甙，但已發(fā)現(xiàn)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(duì)茶皂素活性的影響有待研究。 茶皂素中有機(jī)酸部分構(gòu)效關(guān)系也很明顯。當(dāng)歸酸和惕各酸為順反異體，連接當(dāng)歸酸的山茶皂甙B1，其抑制乙醇吸收的活性強(qiáng)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(chǎn)地的茶皂素其滅螺活性存在著明顯的差異。 目前，對(duì)茶皂素生物活性的機(jī)理還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，除對(duì)魚毒及溶血活性外。例如：有報(bào)道認(rèn)為皂甙可影響肝臟乙醇脫氫酶及NAD+（47），而有的認(rèn)為茶皂素并沒有直接抑制乙醇脫氫酶；茶皂素對(duì)軟體動(dòng)物（如釘螺）的毒性和抗菌作用機(jī)理也有待被證實(shí)；某些三萜類植物皂甙對(duì)ACTH及皮質(zhì)甾酮的作用已有研究與討論，而茶皂素的作用機(jī)理尚屬不詳；茶皂素具有生物激素樣作用，是否與內(nèi)分泌激素的分泌有關(guān)？等等。 2．茶皂素的藥用研究開發(fā) 茶皂素的生物活性在藥用開發(fā)方面具有很大的價(jià)值與潛力，是今后開發(fā)應(yīng)用的主攻方向，其中包括醫(yī)藥、農(nóng)藥及水產(chǎn)畜牧養(yǎng)殖業(yè)等方面的藥用開發(fā)研究。 （1） 醫(yī)藥開發(fā) 茶皂素具有化痰止咳的效果，在《本草剛目》中就有記載。動(dòng)物試驗(yàn)也顯示，茶皂素的止咳效果強(qiáng)于中藥竹節(jié)人參皂甙。開發(fā)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(fù)方中的應(yīng)用存在著巨大的潛力。 茶皂素對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)性炎癥有顯著的抗?jié)B、消炎效果，茶皂素的抗菌作用已到臨床試用階段，對(duì)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(fā)香波和洗浴劑中得到體現(xiàn)，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(zhì)機(jī)能，還有調(diào)節(jié)血糖水平、醒酒的功能，甚至具有抗癌活性（根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)推理）。植物皂甙能降低膽固醇的作用已引起醫(yī)學(xué)界的興趣，可望用于預(yù)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(fā)方面已取得了重大突破。茶皂素的研究始于藥學(xué)界，備受許多藥物化學(xué)家的關(guān)注，現(xiàn)已出現(xiàn)許多新的生長點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，茶皂素在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用必將有所作為。 （2）農(nóng)藥開發(fā) 六七十年代時(shí)，南方水稻地區(qū)有將茶籽餅作為“土農(nóng)藥”用于防治水稻紋枯病和白葉枯病等病害的實(shí)踐。茶籽餅中的有效成分就是茶皂素。研究發(fā)現(xiàn)，茶皂素對(duì)某類昆蟲具有拒食和影響生長發(fā)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(hù)高爾夫球場。茶皂素作為防治植物病毒的制劑也已有報(bào)道。因此，茶皂素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景是廣闊的。 ⑶養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用開發(fā) 茶皂素作為清池劑在對(duì)蝦養(yǎng)殖上的應(yīng)用已開發(fā)成功。水產(chǎn)養(yǎng)殖品種繁多，存在問題各異，茶皂素有可能發(fā)揮更多的作用。 魚蝦等病害是困擾著水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重障礙。茶皂素可以防止對(duì)蝦黑鰓病的發(fā)生及對(duì)寄生蟲的控制，在防治對(duì)蝦病蟲害方面有一定的研究開發(fā)潛力。此外，茶皂素對(duì)對(duì)蝦的蛻皮作用，也可以擴(kuò)展到甲殼類水產(chǎn)品上進(jìn)行研究。 在畜牧業(yè)養(yǎng)殖上，茶皂素對(duì)畜禽體內(nèi)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(fā)出低膽固醇的動(dòng)物制品。 可以預(yù)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(yīng)用開發(fā)研究將躍上一個(gè)新的臺(tái)階，茶籽綜合利用也將發(fā)揮更大的效益。 |
