林冰潔，荊金金，張若愚，杜立冬，季曉迎，丁康杰，薛鵬*

1(濰坊醫(yī)學院 公共衛(wèi)生學院，山東 濰坊，261053)2(濰坊醫(yī)學院 臨床醫(yī)學院，山東 濰坊，261053)

藜麥是一年生的藜科草本作物，原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈[1]。它不僅富含蛋白質、礦物質和維生素，而且還含有較多的酚酸、黃酮和皂苷等植物化學物質[2]。因其營養(yǎng)均衡，美國國家航空航天局將藜麥譽為“最理想的太空食品”，聯(lián)合國糧農(nóng)組織將2013年作為“藜麥國際年”[3]。藜麥能夠增強免疫力，同時還具有預防和輔助治療肥胖、心血管疾病、糖尿病、和其他慢性疾病的功效[4-5]。除此之外，它具有極強的適應性(如耐旱、耐寒、耐鹽堿等)，可以在貧瘠的土壤上種植[6]。因藜麥營養(yǎng)成分豐富投資成本較低且可以代替低產(chǎn)量的糧食，我國于20世紀90年代展開藜麥種植，近幾年將其選為產(chǎn)業(yè)扶貧項目之一[7-8]。目前已覆蓋山西省、云南省、甘肅省、四川省與新疆等地區(qū)，且各省貧困縣的產(chǎn)量已達到自給自足的水平[9]。藜麥在食品加工過程中會產(chǎn)生大量的麩皮，這些麩皮通常會被焚燒或者丟棄，從而影響生態(tài)環(huán)境。然而，麩皮中含有大量的皂苷，可利用麩皮提取皂苷以達到節(jié)約資源和提高經(jīng)濟效益的目的。

皂苷又稱皂素、皂體等，是一種以三萜或螺旋甾烷類化合物為苷元的，結合不同糖苷形成的化合物[10]。組成皂苷結構的糖多為葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖、半乳糖醛酸、木糖、鼠李糖和阿拉伯糖等[11-12]。根據(jù)苷元結構不同可分為甾體皂苷和三萜皂苷，其苷元可含有—OH、—COOH、—CH3等官能團。因此，官能團的數(shù)量、糖鏈種類和數(shù)量的不同造成皂苷結構多樣性。藜麥皂苷是藜麥糖基化的次生代謝物，屬于三萜糖苷類化合物，分布于整個植株內(nèi)(如葉子、花、果實、種子和種皮)，但主要存在于種皮的乳突細胞中，可以抵御鳥類和蟲子的捕食[13]。皂苷含量會隨著植株的品種和種植條件的變化而變化，即使在同株植物的不同部位皂苷含量和種類亦有差異，總含量占粒重2%～6%[14]。

近年來，隨著分離技術和鑒定技術的迅速發(fā)展，對藜麥皂苷的研究越來越多，主要是從提取工藝、化學結構以及生物活性3個方面展開研究。皂苷易吸潮，易溶于熱水、甲醇、正丁醇以及乙醇，不溶于氯仿、丙酮、乙醚和苯。一般采用甲醇或乙醇提取，通過正丁醇萃取以獲得粗皂苷。由于皂苷降低了藜麥的適口性和消化率，通常用研磨或洗滌減少皂苷含量，以提供更好的口感[15-16]。因此植物學家培育出皂苷含量小于鮮重0.11%的甜藜，以減少上述工藝帶來的損失[17]。

皂苷是天然的表面活性劑，不僅用于醫(yī)藥行業(yè)，還廣泛應用于化妝品、飲料等行業(yè)。皂苷在信號轉導和細胞過程也有很大的影響，最顯著的作用是改變細胞膜通透性，它可以作為表面活性分子與脂質和膽固醇膜相互作用，形成不穩(wěn)定的孔隙來破壞膜結構[18]。并影響酶活性、氧化還原、細胞器完整性等，例如通過激活細胞程序性死亡來干擾細胞[19-20]。

1 藜麥皂苷化學研究

目前，從藜麥中分離的皂苷是由C-3和C-28結合在疏水苷元上的親水性低聚糖組成的三萜糖苷，主要的糖是葡萄糖(glucose，Glc)、半乳糖(galactose,Gal)和阿拉伯糖(arabinose,Ara)，而葡萄糖醛酸(glucuronic anid,GlcA)和木糖(xylose,Xyl)很少見[21]。根據(jù)苷元連接的糖鏈多少，分為單糖鏈、雙糖鏈和三糖鏈皂苷。近年來，發(fā)現(xiàn)藜麥皂苷的糖苷配基主要有齊墩果酸，常春藤皂苷元，美商陸酸，serjanic酸，spergulagenic酸，gypsogenin(3β-hydroxy-23-oxo-olean-12-en-28-oic acid)， 3β-hydroxy-27-oxo-olean-12-en -28-oic acid和3β，23α， 30β-trihydroxy-olean-12-en-28-oic acid，所有這些都衍生于三萜皂苷β-香草素[22],其化學結構見圖1。

1992年CHAUHANG等[23]研究并測定了藜麥殼中皂苷的含量，結果表明在藜麥殼中存在34%的皂苷，因此脫殼會除去大量的皂苷，進而提高藜麥食用時口感。

CUADRADO等[24]使用快原子轟擊-質譜與氣相色譜聯(lián)用技術對白藜和灰藜籽實的皂苷提取物進行了分析鑒定，研究發(fā)現(xiàn)齊墩果酸、常春藤皂苷、美商陸酸以及脫氧美商陸酸是藜麥皂苷的主要類型，齊墩果酸占比較大,且灰藜比白藜皂苷中的齊墩果酸含量要高,這與CHAUHANG[23]的研究結果一致。

2000年，MASTEBROEK等[25]檢測了甜藜和苦藜葉子和籽實中的皂苷含量，甜藜籽實中的皂苷含量為0.2～0.4 g/kg干重。2019年LIM等[26]對藜麥各個部分的總皂苷含量進行了測量，結果表明藜麥根中總皂苷含量最高(13.3 g/100g)，其次是藜麥麩皮、藜麥莖、藜麥種子皮和藜麥葉。

目前為止，在藜麥中檢測得到87種皂苷，其中逾40種已被鑒定和報道。由表1 可知近年來檢測出的藜麥皂苷類型以及取代基等。2001年，WOLDEMICHAEL等[27]主要分離得到6種皂苷，通過核磁共振進行鑒定，其中已報道皂苷見表1(序號7、12、13、22、24)，新發(fā)現(xiàn)皂苷見表1(序號19)，并采用質譜法再鑒定出至少16種皂苷。同年，DINI等[28]使用核磁共振和電噴霧質譜法(electrospray ionization mass spectrometry, ESI-MS)對從藜麥種子中分離出的皂苷進行結構鑒定，共鑒定6種皂苷，其中新發(fā)現(xiàn)的2個美商陸皂苷見表1(序號21、23)，新發(fā)現(xiàn)的2個齊墩果烷皂苷見表1(序號5、6)，還有2種為已報道的美商陸皂苷。除此之外，DINI[29]從藜麥籽實中分離出6種三萜皂苷見表1(序號12、18、20、30、37、38)，其中序號18和38是首次報道的皂苷。

2002年ZHU等[30]從藜麥籽實中分離得到12種皂苷，經(jīng)核磁共振鑒定其結構，其中有3種皂苷首次從藜麥中分離，見表1(序號1、10、41)。

2006年MADL等[21]使用納米電噴霧多級串聯(lián)質譜對藜麥籽實中的皂苷粗提物進行檢測，共檢測出87種皂苷，其中有68種為新檢測到的化合物。

2008年KUJANABHAGAVAD等[31]從藜麥不同部位(花、種皮、果實、籽實等)中，共提取分離出20種皂苷，其中有16種皂苷從藜麥花和果實中首次分離并報道，包括2個serjanic酸雙糖鏈皂苷，4個齊墩果酸雙糖鏈皂苷，4個雙糖鏈常春藤皂苷元，5個商陸酸雙糖鏈皂苷和1個雙糖鏈皂苷。

2012年VERZA等[32]利用大孔吸附樹脂進行富集獲得2個藜麥粗皂苷組分(FQ70和FQ90)，并用超高效液相色譜-四級桿飛行時間質譜聯(lián)用(ultra-performance liquid chromatography-quadrupole-time-of-flight-mass spectrometry,UPLC/Q-TOF-MS)從中檢測到10種皂苷。2個組分中有8種三萜皂苷同時被檢測到，而剩下2種皂苷僅在FQ90中檢測到，分別屬于齊墩果酸型皂苷和常春藤型皂苷。

2017年ESCRIBANO等[33]用高效液相色譜飛行質譜聯(lián)用儀對紅紫色品種中的皂苷進行了鑒定，發(fā)現(xiàn)5種藜麥皂苷，見表1(序號7、8、16、24、31)。

實驗室前期發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)灰藜中主要有6種皂苷，見表1(序號12、17、22、24、27、29)。主要以β-D-glc(1-3)-α-L-ara-β-D-glc-Phytolaccagenic含量最高。藜麥在收獲后會被自身酶水解掉糖鏈，如表1中的序號29(α-L-ara)就是在序號24(α-L-ara-β-D-glc)的基礎上被水解掉了1個葡萄糖，這可能是造成各個學者檢測到不同種類的皂苷的原因之一[16]。

A-齊墩果酸；B-常青藤皂苷元；C-美商陸酸；D-serjanic酸；E-spergulagenic酸；F-gypsogenin；G-3β-hydroxy-27-oxo-12-enacid； H-3β，23α，30β-trihydroxy-olean-12-en-28-oic-acid圖1 藜麥皂苷的化學結構Fig.1 Chemical structure of quinoa saponins

表1 藜麥中的三萜皂苷Table 1 Triterpene saponins in quinoa

2 藜麥皂苷的生物活性

2.1 抗氧化

LETELIER等[35]在藜麥籽粒水醇提取物中發(fā)現(xiàn)藜麥除了含有多酚之外還有硫醇化合物，并對其成分和抗氧化性進行了研究。結果表明，水醇提取物中存在三萜烯皂苷并可以抑制由Cu2+/抗壞血酸促進的微粒體脂質過氧化過程，10 mL和20 mL的水醇提取物劑量可以防止Cu2+/抗壞血酸促進的微粒體硫醇含量的損失，分別為50%和100%。NSIMBA等[36]通過鐵還原/抗氧化能力和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)自由基清除能力對不同品種藜麥種子的正丁醇提取物的抗氧化活性進行了研究，結果表明該提取物具有高效的抗氧化活性，可用于延緩或限制脂質氧化。杜婧婷等[37]對藜麥種皮中的皂苷進行了還原力測定、清除超氧陰離子自由基能力、清除羥自由基能力以及清除DPPH 自由基能力測定。4個實驗均表明藜麥種皮皂苷具有抗氧化能力，且清除率與皂苷質量濃度呈正相關。2019年LIM[26]測定了藜麥不同位置的皂苷含量并分析了其抗氧化活性，結果表明藜麥根中皂苷含量最高且具有較高的抗氧化活性。

2.2 抗菌活性

藜麥粗皂苷在50 μg/mL質量濃度下對白色念珠菌有抑制作用，單體皂苷卻沒有表現(xiàn)出明顯的抗菌作用，說明不同的皂苷之間具有協(xié)同作用。在分離的皂苷中，單糖鏈和雙糖鏈美商陸酸型皂苷具有抗菌活性，最低抑菌濃度值在100～500 μg/mL[27]。

STUARDO等[38]使用6種不同的提取方法獲得粗皂苷并評價其是否對灰霉病菌具有抗菌活性。提取方法分別為：未純化、純化、未純化堿處理、純化堿處理、未熱處理純化堿處理和未熱處理未純化堿處理。結果表明，未經(jīng)處理的藜麥提取物對灰霉病菌菌絲生長的抑制活性最低。即使在7 mg/mL的質量濃度下，也沒有抑制分生孢子萌發(fā)。而皂苷提取物經(jīng)堿處理后，菌絲生長和分生孢子萌發(fā)受到明顯抑制。當質量濃度為5 mg/mL時，分生孢子萌發(fā)抑制率為100%，即使在96 h后也是如此?；跓晒馊玖蟂YTOX綠攝取的真菌膜完整性實驗表明，堿處理的皂苷會引起膜的破壞，而未處理的皂苷則沒有影響。堿處理的皂苷具有較高的抗真菌活性，這可能是由于形成了與細胞膜中的甾醇具有更高親和力的疏水性皂苷衍生物。

SUN等[39]通過AB-2樹脂分離藜麥皂苷(quinoa saponin，QS)和堿轉化皂苷(alkalitransformed saponin，ATS)得到QS-30，QS-80，ATS-30和ATS-80，并評價這4種皂苷是否對口臭相關細菌(牙齦卟啉單胞菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌和核梭桿菌)有抑菌活性。結果表明QS-80和ATS-80具有抑菌活性。而且經(jīng)堿處理的皂苷比原始的藜麥皂苷具有更高的抑菌活性，原因是ATS-80中具有極性較低的皂苷，使其更容易與細菌細胞膜相互作用，破壞細胞膜的完整性，降低膜電位。

DONG等[34]測定了分離出的皂苷對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌、腸炎沙門氏菌、銅綠假單胞菌和伊萬諾韋李斯特菌的抑菌效果。結果表明6種單體皂苷對金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌和蠟狀芽孢桿菌均有抑菌作用。α-L-ara-β-D-glc-phytolaccagenic對金黃色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的抑菌活性最強，最低抑菌濃度為0.062 5 mg/mL，最低殺菌濃度為0.125 mg/mL，且抑菌效果隨著皂苷濃度的增加而增加。

2.3 抗炎活性

從藜麥分離得到的皂苷不僅可以降低炎癥介質的產(chǎn)生還能抑制炎癥細胞因子的釋放[40]。在大鼠身上進行的一項研究表明，定期食用藜麥可以降低大鼠脂肪組織和腸道內(nèi)層的炎癥程度。植物皂苷的抗炎特性可作為藥物的活性成分。藜麥皂苷可抑制脂多糖誘導小鼠巨噬細胞(RAM264.7)產(chǎn)生炎癥介質NO，并抑制腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-6等炎性細胞因子的釋放[41]。這些結果均表明藜麥皂苷可用于預防和治療炎癥。

2.4 免疫活性

近年來，越來越多的研究集中在以植物皂苷為基礎的新型免疫佐劑，目的是為動物和人類尋找更安全、更有效的疫苗，這可能會提高現(xiàn)有疫苗的有效性[42-44]。VERZA等[32]研究分離得到的2種藜麥粗皂苷FQ70和FQ90對卵清蛋白(ovalbumin，OVA)免疫小鼠體液免疫和細胞免疫反應的輔助作用。經(jīng)檢測，二者均可以有效的增加OVA免疫小鼠血清中的抗體(免疫球蛋白G和免疫球蛋白A)，但FQ70的溶血活性相對較低，因此制作免疫佐劑應該選擇具有明顯輔助作用且溶血活性相對較低的FQ70。在FQ70中的8種皂苷多數(shù)為單糖苷，這與WOLDEMICHAEL等[27]之前報道的一致，單糖苷的溶血活性明顯高于雙糖苷。

2.5 殺螺活性

藜麥皂苷具有殺螺活性，且這種活性在經(jīng)過堿性處理后會顯著增強。研究證實經(jīng)過堿處理的皂苷對福壽螺具有100%的致死率，且用量比商業(yè)滅螺劑(氯硝柳胺)低。結果表明，經(jīng)堿處理后雙糖鏈皂苷會轉化成活性更高的單糖鏈皂苷。在測試最高濃度時，該產(chǎn)品沒有對金魚或者羅非魚表現(xiàn)出毒性[45-46]。RUIZ[47]制作了一種以藜殼皂苷為改良劑的新型殺螺藥劑，并在鄂爾多河三角洲地區(qū)進行了斑點波馬科防治效果的實驗。結果表明，以藜殼皂苷為基礎的新型殺螺藥劑對斑點波馬科幼蟲的殺滅效果較好，在實驗室和野外條件下均有較好的防治效果。在實驗室條件下，皂甙含量在7 mg/mL以上時，72 h殺滅率達100%，在3個稻田進行的田間試驗表明，劑量分別為6.5、7.2和7.7 mg/mL時，96 h后殺滅率分別為88%、89%和93%。同時做了毒理學實驗，結果表明，該產(chǎn)品對水環(huán)境高度安全且可能成為一種安全防治稻田斑點擬線蟲的產(chǎn)品。

2.6 其他功效

藜麥皂苷除上述功能外，還有抑制脂肪、溶血、抗癌、抗疲勞、調(diào)節(jié)脂質代謝、預防血管疾病、降血脂、保護肝臟、清除亞硝酸鹽、抗病毒、促進藥物吸收等生物活性。除此之外，在食品工業(yè)中藜麥皂苷還被用作添加劑、風味調(diào)節(jié)劑和防腐劑[48-50]。實驗室前期發(fā)現(xiàn)，藜麥皂苷口服可能對小鼠胃腸道產(chǎn)生刺激性，引起小鼠腹瀉，這可能與皂苷在體內(nèi)水解后產(chǎn)生刺激性強的低級性皂苷有關[16]。

3 結論

皂苷存在于100多個植物家族中，其中至少有150種天然皂苷具有顯著的抗癌活性。近年來，由于皂苷的結構多樣性及其具有的多種生物活性，使其成為研究熱點。藜麥皂苷具有結構類型豐富，植物體含量高，毒性較低等優(yōu)點。更重要的是，藜麥皂苷多存在于莖葉、麩皮中，屬于加工廢料，價格低廉。如果進行回收利用則可以大大提高藜麥的經(jīng)濟效益。目前，行業(yè)內(nèi)已有企業(yè)以藜麥皂苷為活性物質用于生物農(nóng)藥，化妝品的生產(chǎn)。鑒于藜麥皂苷獨特的資源與價格優(yōu)勢，對其開發(fā)利用不但可以大大降低研發(fā)成本，還可以提高藜麥的經(jīng)濟效益。