茶皂素生物活性应用研究进展及发展趋势

 柳荣祥 朱伯荣 朱全芬  夏春华

本文综述了茶皂素的溶血作用、鱼毒作用、抗渗消炎作用、抑制酒精吸收作用、抗菌作用、生物激素样作用、杀灭钉螺作用等生物活性及其应用的研究进展,讨论了茶皂素研究的发展趋势，认为茶皂素生物活性的理论与开发应用研究应是今后的主攻方向，并提出了今后值得深入研究的几个问题。

关键词：茶皂素  生物活性  应用研究  发展趋势

茶皂素的研究始于1931年青山新次郎的首次分离，至今已有60多年历史，其中前40年的研究大部分着重于茶皂素的分离提纯、结构鉴定及理化性质方面。自70年代末开始，夏春华等在总结前人研究的基础上，研究并解决了茶皂素的工业提取技术及定量方法，不但为茶皂素的工业利用研究提供了可能，而且把茶皂素的基础理论与应用开发研究推向了一个崭新的高度和广度。然而，这不过是开发研究和应用的刚刚兴起，其前景还广阔得很。茶皂素不仅具有表面活性，而且具有生物活性。笔者已另文对前者的应用进展进行了综述，本文就茶皂素的生物活性及其应用研究进展与今后的发展趋势作一综合论述。

（一） 茶皂素的溶血作用

通常所说的皂甙毒性，就是指皂甙类成分有溶血作用。茶皂素对动物红血球有破坏作用，产生溶血现象，以产生溶血的最大稀释倍数即溶血指数来衡量其活性大小，茶皂素的溶血性比茶梅皂素低，但与茶叶皂素、山茶皂素相当。茶梅皂素的溶血指数为1 000 000，茶皂素、茶叶皂素和山茶皂素的溶血指数为1 00 000。

茶皂素仅对血红细胞（包括有核的鱼血、鸡血和无核的人血等红细胞）产生溶血，而对白细胞则无影响。因此茶皂素对鱼有毒性作用，而对对虾无毒性作用。其溶血机理据认为是茶皂素引起含胆固醇的细胞膜的通透性改变所致，最初是破坏细胞膜，进而导致细胞质外渗，最终使整个红细胞解体。

发生溶血作用的前提，是茶皂素必须与血液接触，因此在人畜口服时是无毒的。

（二） 茶皂素的鱼毒作用

皂素的生物活性常以鱼毒作用为代表。茶皂素对鱼毒性较大，即使浓度很稀时，也同样有毒。山田等以健壮鱂鱼为材料，对茶、茶梅和山茶三种山茶科植物皂素进行了鱼毒试验，结果表明，茶梅皂素的鱼毒活性最高，山茶皂素最低，茶皂素居中。它们的半致死剂量LD50是：茶梅皂素0.25mg/L, 山茶皂素4.5mg/L, 茶皂素3.8mg/L。水质的盐度 能促进茶皂素的鱼毒活性，反映在淡水鱼的致死浓度较高（约为5mg/L）。对淡水鱼的致死浓度一般小于1mg/L。相同浓度的茶皂素因渗透压因素，在4‰—10‰盐度区间，鱼类死亡速度比较缓慢，低于或高于这一浓度区域时死亡均较快，其趋势呈一抛物曲线。此外，茶皂素的鱼毒活性随水温的升高而增强。因而在水温高时鱼死亡速度也加快。茶皂素在碱性条件会水解，并失去活性。海水是微碱性的，所以茶皂素在海水中48h以后即自然降解而失去活性。因此，它不会污染海水。

椐研究，茶皂素的鱼毒作用机理：一是破坏鱼鳃组织，二是引起溶血。首先是破坏鱼鳃组织，然后由鳃进入微血管，从而引起溶血，导致鱼中毒死亡。

茶皂素对同样以鳃呼吸的对虾无此作用，其原因在于：虾鳃是由角质层发育而来的角质层区，表皮的主要成分是几丁质和蛋白质，与鱼鳃的结构及成分截然不同；另一方面，鱼的血液中携氧载体为血红素，其核心为Feˉ，而对虾血液携氧载体为血兰素，其核心为Cuˉ。

茶皂素的鱼毒作用已经应用在水产养殖上作为鱼塘和虾池的清池剂，清除其中的敌害鱼类。茶皂素不仅可以作为养殖前的清池剂，而且也可以在养殖过程中用于杀灭敌害鱼类。经东海、黄海、渤海三大海域的海岸线数百公顷对虾塘应用，均取得了良好的效果。

（三） 茶皂素的抗渗消炎及药理作用

茶皂素的药理作用，是最早研究的项目之一。Vogel G等对茶皂素抗渗、消炎作用进行了一系列不同类型发炎的动物模拟试验。结果表明，剂量2mg/kg茶皂素的水肿抑制率，最高是对化合物48/80诱发模拟型，达46%，最低是对高岭土诱发模拟型为10%；平均30%水肿抑制作用的剂量，对卵蛋白诱发型为1.3mg/kg，对鹿角菜精宁诱发型为1.45g/kg。茶皂素的明显抗渗漏与抗炎症特性，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。

茶皂素的药理作用，还表现在刺激动物体内激素分泌的作用。从胃给药10mg/kg剂量的茶皂素，30min后鼠血清中促肾上腺皮质激素（ACTH）为1071pg/mL,而生理盐水的对照仅为95 pg/mL, ACTH是促进分泌相应激素的促激素，主要功能是促进糖皮质激素的合成和分泌。因此，茶皂素能增加血液中皮质甾酮的含量，茶皂素对皮质甾酮的分泌的诱导活性ED50值为4.9mg/kg。此外，肾上腺皮质激素（皮质甾酮）的生理活性对糖代谢的作用很强，可促进糖元异生和葡萄糖新生，抑制血糖的利用，由于抑制了葡萄糖的氧化，有血糖偏高现象，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等对茶皂素在酒精吸收及新陈代谢中的作用进行了动物试验，即在鼠服用酒精前1h口服茶皂素，则在服用酒精后的0.5—3h均降低其血液中的乙醇含量，且同时降低肝中的乙醇含量，表明茶皂素是酒精吸收的抑制剂。并且，血液、肝、胃中的乙醛含量也降低，尤其是肝脏中乙醇、乙醛含量的降低，意味着茶皂素具有保护肝脏的作用。研究表明，口服0.1—0.5g/kg茶皂素能抑制小鼠对酒精的吸收，有助于防止因过度饮酒造成的后作用。在这方面，日本已开发出含茶皂素的饮料、冰淇淋和药片等专利技术。该项研究也为喝茶醒酒提供了新的证据。

茶皂素抑制酒精的活性，与其结构有着密切的关系。山茶皂甙B、C的活性各因配基C22位上所接的当归酸和杨各酸的不同而有异（这二种皂甙配基是茶皂素的组分之一），以连接当归酸的山茶皂甙B1显示了最高活性，而脱酰基的山茶皂甙B、C则没有抑制效果。

为对茶皂素进行安全性评价，Kawaguchi M等进行了长期服用茶皂素的毒性试验。结果表明，茶皂素的安全剂量为每天50—150mg/kg。他肯定地说，即使是每天口服500 mg/kg茶皂素，其实际毒性也远低于相当剂量的皂树皂素。因此，茶皂素作为食品添加剂比皂树皂素更安全。

（五） 茶皂素的抗菌作用

茶皂素的抗菌作用已在茶籽饼作为防治某些皮肤病的应用中得到体现。熊文淑研究发现，茶皂素对白色念球菌、大肠杆菌均有抑制作用。金继曙等研究表明，茶皂素有较好的抗菌作用，对浅表真菌感染具有治疗效果。也有报道，茶皂素对多种皮肤病瘙痒有抑制作用。金继曙等对油茶饼抗菌成分的研究表明，与茶皂素结构类似的油茶皂素，经体外和临床预试验均证明有较强的抗菌活性，对红色毛癣菌，石膏样癣菌、断发癣菌、黄色癣菌、紫色癣菌、絮状表皮癣菌的MIC为0.125—1.000mg/mL,对白色念球菌的抗菌活性最强，MIC为0.0625—0.2500mg/mL。临床试用20例皮肤癣菌病取得了较好的疗效，痊愈率为75%，有效率为100%。

在植物病害防治方面，山茶叶的抗菌皂甙CamellidinⅠ、Ⅱ，具有抑制茶炭疽病或轮斑病菌的分生孢子发芽的作用，还使稻瘟病菌、水稻胡麻斑病菌、柑桔黑斑病菌、茶叶灰色霉菌、茶叶枯病菌、苹果轮斑病菌、梨黑斑病菌等的孢子产生异常发芽。茶皂素对植物的抗菌作用研究较少。针对茶树易受炭疽病侵害的现象，安藤康雄等研究发现，茶皂素对茶炭疽病的分生孢子发芽无抑制作用。山茶叶皂素作为生物农药已有专利报道。油茶皂素在油茶抗炭疽病中也起特殊的作用。

（六） 茶皂素的生物激素样作用

椐Wickremasinghe  R  L等人的实验，用提取的茶皂素和茶根皂素处理茶苗时，能刺激其生长。可以促进茶叶增产。

茶皂素在促进动物生长方面，已在促进对虾生长上得以较好的体现。研究结果表明，经茶皂素处理的对虾生长较对照组快，并且其体长增长率随茶皂素的浓度而递增。茶皂素促进对虾生长，主要是促进其蜕皮，其原因可能与茶皂素刺激体内激素分泌有关。根据茶皂素的生物活性开发而成的茶皂素对虾养殖剂，不仅发挥了茶皂素的鱼毒活性，而且发挥了茶皂素对对虾生长的促进作用，在对虾养殖中产生了综合效应。

（七） 茶皂素的灭螺作用

研究表明，茶皂素不仅对鱼类有毒性，对钉螺也具有杀灭作用。钉螺是血吸虫的中间宿主，消灭钉螺是防治血吸虫病的一项重要措施。张楚霜等用茶皂素对钉螺的成螺、幼螺和螺卵进行浸杀和喷杀试验，结果表明，茶皂素浸杀成螺、幼螺和螺卵均有较好的杀灭效果，5mg/L浸杀钉螺效果达100%，水温越高杀灭效果更好。油茶皂素的灭螺效果也表现出相似的结果。

（八） 茶皂素研究的发展趋势

无论从茶籽饼的综合利用需要出发，还是从茶皂素的功能性质所具的应用开发潜力和国民经济建设需要来看，拓宽茶皂素生物活性方面的应用研究和开发，已成为茶皂素今后研究的主攻方向，其研究重点应是：

1。茶皂素活性机理及构效关系

茶皂素活性机理及构效关系是其开发应用的理论基础。茶皂素是一种五环三萜类皂甙，由配基、糖体和有机酸三部分组成。皂甙活性的强弱与其化学结构密切相关，且其组成中的各个部分都会对其活性产生一定的影响。

就配基而言，若D、E环上存在极性基团（如糖链、一定数目的羟基），将导致失活。A环上极性基团较强，D、E环上取代基极性较弱，则溶血作用强。溶血活性较大的皂甙，其配基还需要有16α-OH和3β-OH,且两者之间的空间距离有特殊意义，两者之一的羟基酰化将失去活性。已有的研究表明，茶皂素的配基有七种组分（表1），其区别在于A环和D、E环上的取代基不同，而这些取代基的极性有很大差异。可以推测，不同配基构成的各单体皂甙的活性存在着差异。

表1  茶皂素的配基组成

糖体部分对皂甙活性也有较大影响。单皂甙的溶血作用明显，酰化糖、呋喃甾醇双皂甙和中性三萜双皂甙的作用较弱，甚至无作用，皂甙元与糖体部分呈酸性的单皂甙和双皂甙的溶血活性呈中等。双皂甙也无灭螺活性。已有研究表明，茶皂素的糖体部分均在配基A环以（1→3）形式相结合，属单皂甙，尚未发现双皂甙存在。溶血活性的大小，还取决于配基A环相连的糖体中的单糖数目，4克分子糖的皂甙活性强于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强。且所连糖的种类也影响活性，配基A和C位连接葡萄糖—阿拉伯糖链的单皂甙溶血活性较强。茶皂素虽属4克分子糖组成的糖甙，但已发现有2种糖链形式：

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]，

两种糖链对茶皂素活性的影响有待研究。

茶皂素中有机酸部分构效关系也很明显。当归酸和惕各酸为顺反异体，连接当归酸的山茶皂甙B1，其抑制乙醇吸收的活性强于连接惕各酸的山茶皂甙B2。

茶皂素是多种单体皂甙组成的混合物，其组成在茶树品种间也存在差异。如不同产地的茶皂素其灭螺活性存在着明显的差异。

目前，对茶皂素生物活性的机理还缺乏足够的认识，除对鱼毒及溶血活性外。例如：有报道认为皂甙可影响肝脏乙醇脱氢酶及NAD+（47），而有的认为茶皂素并没有直接抑制乙醇脱氢酶；茶皂素对软体动物（如钉螺）的毒性和抗菌作用机理也有待被证实；某些三萜类植物皂甙对ACTH及皮质甾酮的作用已有研究与讨论，而茶皂素的作用机理尚属不详；茶皂素具有生物激素样作用，是否与内分泌激素的分泌有关？等等。

2．茶皂素的药用研究开发

茶皂素的生物活性在药用开发方面具有很大的价值与潜力，是今后开发应用的主攻方向，其中包括医药、农药及水产畜牧养殖业等方面的药用开发研究。

（1） 医药开发

茶皂素具有化痰止咳的效果，在《本草刚目》中就有记载。动物试验也显示，茶皂素的止咳效果强于中药竹节人参皂甙。开发成茶籽糖浆已有人尝试，用于治疗老年性慢性气管炎临床效果明显。茶皂素在中成药复方中的应用存在着巨大的潜力。

茶皂素对动物实验性炎症有显著的抗渗、消炎效果，茶皂素的抗菌作用已到临床试用阶段，对某些皮肤病有治疗效果，茶皂素的抗菌作用已在茶皂素洗发香波和洗浴剂中得到体现，使其具有消炎止痒、去头屑等药理功能。

茶皂素能刺激肾上腺皮质机能，还有调节血糖水平、醒酒的功能，甚至具有抗癌活性（根据其化学结构推理）。植物皂甙能降低胆固醇的作用已引起医学界的兴趣，可望用于预防心血管疾病。皂甙作为中草药的有效成分之一，在药理研究开发方面已取得了重大突破。茶皂素的研究始于药学界，备受许多药物化学家的关注，现已出现许多新的生长点，随着科学技术的发展，茶皂素在医药领域的应用必将有所作为。

（2）农药开发

六七十年代时，南方水稻地区有将茶籽饼作为“土农药”用于防治水稻纹枯病和白叶枯病等病害的实践。茶籽饼中的有效成分就是茶皂素。研究发现，茶皂素对某类昆虫具有拒食和影响生长发育的作用。茶皂素已在园林花卉上用作杀虫剂防治地下害虫。日本已利用茶皂素的杀灭蚯蚓作用用于保护高尔夫球场。茶皂素作为防治植物病毒的制剂也已有报道。因此，茶皂素在农业生产上的应用前景是广阔的。

⑶养殖业上的应用开发

茶皂素作为清池剂在对虾养殖上的应用已开发成功。水产养殖品种繁多，存在问题各异，茶皂素有可能发挥更多的作用。

鱼虾等病害是困扰着水产养殖发展的一个严重障碍。茶皂素可以防止对虾黑鳃病的发生及对寄生虫的控制，在防治对虾病虫害方面有一定的研究开发潜力。此外，茶皂素对对虾的蜕皮作用，也可以扩展到甲壳类水产品上进行研究。

在畜牧业养殖上，茶皂素对畜禽体内外寄生虫的防治也值得研究。茶皂素可降低生物体的胆固醇水平，可望开发出低胆固醇的动物制品。

可以预言，随着茶皂素生物活性理论研究的深入，茶皂素生物活性的应用开发研究将跃上一个新的台阶，茶籽综合利用也将发挥更大的效益。