藥食同源中藥材玉竹功能成分甾體皂苷的研究進(jìn)展

劉學(xué)銘，王思遠(yuǎn)，黃建偉，黃志偉

（1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510610；2. 連州市馬泰玉竹種植有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 513400）

玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.) Druce]為百合科黃精屬多年生草本植物，藥用部位為根莖，是我國常用中藥，已有幾千年的用藥歷史。玉竹是我國最早納入藥食同源清單的中藥材之一，其生物活性成分、藥理作用和保健價(jià)值越來越受到重視。甾體皂苷類物質(zhì)是玉竹中最早受到關(guān)注的天然活性成分，經(jīng)過幾十年的研究，其研究已取得重要進(jìn)展。本文就玉竹中甾體皂苷類物質(zhì)的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以期為玉竹的進(jìn)一步開發(fā)利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考和幫助。

1 甾體皂苷概述

甾體化合物是自然界廣泛存在的一類天然化學(xué)成分，包括動(dòng)植物甾醇、植物強(qiáng)心苷、甾體生物堿、動(dòng)物激素（包括昆蟲激素）、膽酸、維生素D等，在動(dòng)植物的生命活動(dòng)中起著重要作用。甾體化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的母核，碳數(shù)常為27～29個(gè)（也有21個(gè)碳的甾體化合物），碳環(huán)常為四環(huán)型，D環(huán)為五元環(huán)（有時(shí)C環(huán)為五元環(huán)），在甾核上有3個(gè)側(cè)鏈，C3常為羥基，可與糖基結(jié)合成苷（見圖1）。由于甾體母核有7個(gè)手性碳原子（C5、C8、C9、C10、C13、C14和C17），存在較多的立體異構(gòu)現(xiàn)象。

圖1 甾體化合物的基本結(jié)構(gòu)

甾體皂苷是以27碳環(huán)戊烷駢多氫菲甾體化合物為苷元的一類皂苷，主要分布于百合科、薯蕷科和茄科植物中，其他科如玄參科、石蒜科、豆科、鼠李科的一些植物中也含有甾體皂苷。甾體皂苷除直接藥用外，更多地應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)甾體激素類藥物。甾體皂苷基本骨架為螺旋甾烷（C25為S型）及其異構(gòu)體異螺旋甾烷（C25為R型）和呋甾烷（F環(huán)開環(huán)），C3多有OH，常與糖結(jié)合成苷（即甾體皂苷）[1]（見圖2）。

圖2 甾體皂苷元的基本結(jié)構(gòu)

2 玉竹甾體皂苷含量及其變化

甾體皂苷類化合物是玉竹的主要有效成分之一，不同產(chǎn)地玉竹中甾體皂苷的含量變化很大。張軒銘[2]對(duì)我國主產(chǎn)區(qū)玉竹的生物活性成分進(jìn)行了系統(tǒng)分析比較，發(fā)現(xiàn)皂苷類化合物含量在0.094 %～0.278 %間，其中遼寧玉竹的皂苷類化合物含量最高，黑龍江玉竹的皂苷含量最低，為0.0944 %。奚廣生等[3]測(cè)定了圓葉玉竹和長葉玉竹中的甾體皂苷含量，以原蜘蛛抱蛋苷（protoaspidistrin）計(jì)，平均含量為0.27 %。在玉竹生長過程中，甾體皂苷水平前期增長較慢，中期（8月底～9月底）增長較快，后期增幅又變緩，可能原因是前期玉竹主要進(jìn)行地上部分生長，中期進(jìn)行生殖生長使主要活性成分逐漸上升，后期新陳代謝減弱使活性成分趨于穩(wěn)定，含量達(dá)0.453 %（以薯蕷皂苷元計(jì)）；不同生長年限的玉竹，以3年生甾體皂苷含量為最高，再延長年限其含量不再增加[4]。但也有報(bào)道玉竹中薯蕷皂苷元含量很低，僅為0.0329 %～0.0523 %[5]。Liu等[6]研究了不同產(chǎn)地、不同采收期的玉竹中甾體苷類化合物的化學(xué)組成及含量，發(fā)現(xiàn)春、秋兩季的玉竹含較高甾體皂苷類化合物，其中以蜘蛛抱蛋苷（aspidistrin）和polygonatumoside F含量較高。

3 玉竹甾體皂苷的鑒定

從現(xiàn)有可檢索到的文獻(xiàn)來看，最早開展玉竹皂苷分離鑒定的是日本學(xué)者Sugiyama等人。他們?cè)?984年就從玉竹中分離鑒定了5種甾體皂苷，包括1個(gè)皂苷元、2個(gè)螺甾烷皂苷和2個(gè)呋甾皂苷[7]。其后，絕大多數(shù)玉竹甾體皂苷均由我國學(xué)者分離鑒定。1994年林厚文等[8]從江蘇海門玉竹中分離鑒定了7個(gè)甾體皂苷，2007年張沐新[9]分離鑒定了14個(gè)甾體皂苷，2014年Bai等[10]分離鑒定了8個(gè)甾體皂苷。2018年Liu等分離得到8個(gè)甾體糖苷，其中包括兩個(gè)新化合物（玉竹皂苷F和G）[6]；2020年P(guān)ang等分離鑒定了15個(gè)甾體皂苷，其中8個(gè)新化合物[11]；2021年Zhou等從玉竹70 %乙醇提取物中分離得到25個(gè)甾體苷類化合物，其中8個(gè)新化合物（玉竹苷H～O）[12]。至今，從玉竹中已分離鑒定出80多個(gè)甾體皂苷類化合物（含差向異構(gòu)體），見表1。

由表1可見，玉竹甾體皂苷元母核一般含4個(gè)甲基，C5與C6多形成雙鍵，C12一般無取代或被羰基取代（少數(shù)被羥基取代），C14一般無取代或被羥基取代（少數(shù)被雙鍵取代），螺甾烷醇類化合物的C22具有螺縮酮結(jié)構(gòu)，而呋甾烷醇類化合物的C22一般被羥基、甲氧基或雙鍵取代。在糖基取代方面，螺甾烷醇類皂苷糖基取代一般發(fā)生在C3位，少數(shù)發(fā)生在C1位；呋甾烷醇類皂苷，通常為雙糖鏈皂苷，除了在C3發(fā)生糖基取代外，其C26均連有一分子葡萄糖。此外，從玉竹中分離得到的甾體皂苷類化合物，部分為25R和25S的差向異構(gòu)體混合物。表1中一些代表性化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 代表性玉竹甾體皂苷化學(xué)結(jié)構(gòu)

玉竹甾體皂苷的提取方面，采用微波提取工藝簡單易行，得到的提取物中總皂苷含量較高[23]；采用超聲提取也可取得較好效果[24]。玉竹甾體皂苷的純化方面，玉竹經(jīng)50 %乙醇超聲提取、15 %硫酸水解、石油醚萃取等提取、純化步驟后，再用LSA-33型樹脂純化，玉竹浸膏中總皂苷的含量由未純化前的12.28 %提高到41.75 %[23]。

4 玉竹甾體皂苷的藥理作用

有關(guān)玉竹的生物活性和藥理作用研究，大多以玉竹提取物進(jìn)行，已發(fā)現(xiàn)玉竹提取物具有抗氧化、降血糖、降血脂、增強(qiáng)免疫、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、心血管保護(hù)、調(diào)節(jié)胃腸道菌群等功能。隨著對(duì)玉竹甾體皂苷化學(xué)結(jié)構(gòu)研究的深入，對(duì)其藥理和生物活性的研究也不斷增加。

4.1 抗氧化

從玉竹的乙醇提取物中分離得到的甾體皂苷polygoside A對(duì)H2O2/Na2S2O4所致PC12細(xì)胞氧自由基損傷、細(xì)胞缺氧損傷均具有較好的保護(hù)作用[18]。

4.2 降血糖

HepG2細(xì)胞和鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的糖尿病大鼠葡萄糖攝取實(shí)驗(yàn)表明，玉竹皂苷部位的抗糖尿病作用最強(qiáng)，其次是類黃酮部位和多糖部分；重度糖尿病大鼠長期（60 d）治療實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，玉竹皂苷部位能明顯改善糖尿病的臨床癥狀；玉竹皂苷部位對(duì)α-糖苷酶具有抑制作用，其IC50值為2.05±0.32 mg/ml[25]。玉竹皂苷降血糖的機(jī)制之一是增加外周組織對(duì)胰島素的敏感性，對(duì)胰島素的分泌影響不顯著[26]。

4.3 增強(qiáng)免疫

玉竹能提高環(huán)磷酰胺造成免疫抑制模型小鼠胸腺質(zhì)量、脾臟質(zhì)量、吞噬百分率、吞噬指數(shù)，促進(jìn)溶血素、溶血斑形成，提高淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，表明其具有增強(qiáng)免疫作用的功能，其皂苷類成分是免疫調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)基礎(chǔ)之一[21]。玉竹甾體皂苷POD-II有誘生集落刺激因子的作用，POD-III能協(xié)同刀豆球蛋白A（ConA）和脂多糖促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化[8]。

4.4 抗腫瘤

蜘蛛抱蛋苷對(duì)人肝癌細(xì)胞株HepG2具有抑制增殖活性（IC50為3.2 μmol/L）[11]。

Zhou等[12]對(duì)分離得到的25個(gè)甾體苷類化合物進(jìn)行了細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)。5種化合物對(duì)人非小細(xì)胞肺癌（A549）、人上皮結(jié)直腸腺癌（Caco2）和人肝細(xì)胞癌（HepG2）細(xì)胞株均表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒性，IC50值在1.7～30.8 μmol/L之間，polygonatumoside O的效果最好。

4.5 抑菌和抗病毒活性

蜘蛛抱蛋苷對(duì)白色念珠菌JCM1542和煙曲霉JCM1738具有顯著的抗真菌活性[10]。Wang等[14]測(cè)試了3種玉竹甾體皂苷即蜘蛛抱蛋苷、(25S)-螺甾-5-烯-3β, 14α-二羥基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-羥基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，發(fā)現(xiàn)它們對(duì)玉米大斑病原菌有很強(qiáng)的抑制作用，前兩種甾體皂苷對(duì)蠟樣芽胞桿菌和環(huán)腐棒桿菌也有很好的抑制活性，而第三種甾體皂苷僅對(duì)大腸桿菌有一定的抑制作用。結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系研究方面，C14羥基化顯著降低玉竹甾體皂苷的抑菌活性，而C-5(6)雙鍵、C-25絕對(duì)構(gòu)型和糖的結(jié)構(gòu)對(duì)其活性的影響不顯著。

Pang等[6]從玉竹中分離到15個(gè)甾體糖苷類化合物，發(fā)現(xiàn)甾體皂苷polygodoraside G對(duì)甲型流感病毒有明顯的體外抑制作用，IC50值為14.30 μmol/L（陽性對(duì)照利巴韋林為28.4 μmol/L）。

5 結(jié)語

作為藥食兩用資源玉竹中一類重要的生物活性成分，玉竹甾體皂苷受到了廣泛關(guān)注。玉竹不同品種、不同產(chǎn)地及同一品種在生長過程中，總皂苷含量都會(huì)發(fā)生變化。已經(jīng)從玉竹中分離鑒定了80多種單體甾體皂苷，分屬于螺甾烷型、異螺甾烷型、呋甾烷型和膽甾烷型。玉竹皂苷具有抗氧化、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抑菌抗病毒等活性。目前對(duì)玉竹甾體皂苷的研究主要集中于分離純化和結(jié)構(gòu)表征方面，對(duì)其消化吸收動(dòng)力學(xué)、開發(fā)利用等方面的研究較少。在玉竹甾體皂苷的命名方面，還存在體系不一等問題，出現(xiàn)polygoside、polygodoside、polygodoraside、polygonatumoside等多個(gè)表示“玉竹皂苷”的單詞，甚至用funkioside B表示了兩種結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)[11,17]。今后應(yīng)更加關(guān)注玉竹中主要甾體皂苷的生物利用、生物轉(zhuǎn)化修飾、加工過程中的穩(wěn)定性及深加工產(chǎn)品開發(fā)等問題，推動(dòng)玉竹在大健康產(chǎn)業(yè)中的開發(fā)利用和玉竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。