藥食同源中藥材玉竹功能成分甾體皂苷的研究進展

劉學銘，王思遠，黃建偉，黃志偉

（1. 廣東省農業科學院 蠶業與農產品加工研究所，農業農村部功能食品重點實驗室，廣東省農產品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；2. 連州市馬泰玉竹種植有限公司，廣東 清遠 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、藥理作用和保健價值越來越受到重視。甾體皂苷類物質是玉竹中最早受到關注的天然活性成分，經過幾十年的研究，其研究已取得重要進展。本文就玉竹中甾體皂苷類物質的相關研究進行綜述，以期為玉竹的進一步開發利用和產業發展提供參考和幫助。

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成分，包括動植物甾醇、植物強心苷、甾體生物堿、動物激素（包括昆蟲激素）、膽酸、維生素D等，在動植物的生命活動中起著重要作用。甾體化合物化學結構中都具有環戊烷駢多氫菲的母核，碳數常為27～29個（也有21個碳的甾體化合物），碳環常為四環型，D環為五元環（有時C環為五元環），在甾核上有3個側鏈，C3常為羥基，可與糖基結合成苷（見圖1）。由于甾體母核有7個手性碳原子（C5、C8、C9、C10、C13、C14和C17），存在較多的立體異構現象。

圖1 甾體化合物的基本結構

甾體皂苷是以27碳環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，更多地應用于醫藥工業生產甾體激素類藥物。甾體皂苷基本骨架為螺旋甾烷（C25為S型）及其異構體異螺旋甾烷（C25為R型）和呋甾烷（F環開環），C3多有OH，常與糖結合成苷（即甾體皂苷）[1]（見圖2）。

圖2 甾體皂苷元的基本結構

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，不同產地玉竹中甾體皂苷的含量變化很大。張軒銘[2]對我國主產區玉竹的生物活性成分進行了系統分析比較，發現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，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行地上部分生長，中期進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定，含量達0.453 %（以薯蕷皂苷元計）；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]研究了不同產地、不同采收期的玉竹中甾體苷類化合物的化學組成及含量，發現春、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

從現有可檢索到的文獻來看，最早開展玉竹皂苷分離鑒定的是日本學者Sugiyama等人。他們在1984年就從玉竹中分離鑒定了5種甾體皂苷，包括1個皂苷元、2個螺甾烷皂苷和2個呋甾皂苷[7]。其后，絕大多數玉竹甾體皂苷均由我國學者分離鑒定。1994年林厚文等[8]從江蘇海門玉竹中分離鑒定了7個甾體皂苷，2007年張沐新[9]分離鑒定了14個甾體皂苷，2014年Bai等[10]分離鑒定了8個甾體皂苷。2018年Liu等分離得到8個甾體糖苷，其中包括兩個新化合物（玉竹皂苷F和G）[6]；2020年Pang等分離鑒定了15個甾體皂苷，其中8個新化合物[11]；2021年Zhou等從玉竹70 %乙醇提取物中分離得到25個甾體苷類化合物，其中8個新化合物（玉竹苷H～O）[12]。至今，從玉竹中已分離鑒定出80多個甾體皂苷類化合物（含差向異構體），見表1。

由表1可見，玉竹甾體皂苷元母核一般含4個甲基，C5與C6多形成雙鍵，C12一般無取代或被羰基取代（少數被羥基取代），C14一般無取代或被羥基取代（少數被雙鍵取代），螺甾烷醇類化合物的C22具有螺縮酮結構，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生在C3位，少數發生在C1位；呋甾烷醇類皂苷，通常為雙糖鏈皂苷，除了在C3發生糖基取代外，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的差向異構體混合物。表1中一些代表性化合物的化學結構見圖3。

圖3 代表性玉竹甾體皂苷化學結構

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

有關玉竹的生物活性和藥理作用研究，大多以玉竹提取物進行，已發現玉竹提取物具有抗氧化、降血糖、降血脂、增強免疫、抗腫瘤、抗衰老、抗疲勞、心血管保護、調節胃腸道菌群等功能。隨著對玉竹甾體皂苷化學結構研究的深入，對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H2O2/Na2S2O4所致PC12細胞氧自由基損傷、細胞缺氧損傷均具有較好的保護作用[18]。

4.2 降血糖

HepG2細胞和鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病大鼠葡萄糖攝取實驗表明，玉竹皂苷部位的抗糖尿病作用最強，其次是類黃酮部位和多糖部分；重度糖尿病大鼠長期（60 d）治療實驗結果顯示，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制之一是增加外周組織對胰島素的敏感性，對胰島素的分泌影響不顯著[26]。

4.3 增強免疫

玉竹能提高環磷酰胺造成免疫抑制模型小鼠胸腺質量、脾臟質量、吞噬百分率、吞噬指數，促進溶血素、溶血斑形成，提高淋巴細胞轉化率，表明其具有增強免疫作用的功能，其皂苷類成分是免疫調節作用的物質基礎之一[21]。玉竹甾體皂苷POD-II有誘生集落刺激因子的作用，POD-III能協同刀豆球蛋白A（ConA）和脂多糖促進淋巴細胞轉化[8]。

4.4 抗腫瘤

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

Zhou等[12]對分離得到的25個甾體苷類化合物進行了細胞毒性評價。5種化合物對人非小細胞肺癌（A549）、人上皮結直腸腺癌（Caco2）和人肝細胞癌（HepG2）細胞株均表現出一定的細胞毒性，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，發現它們對玉米大斑病原菌有很強的抑制作用，前兩種甾體皂苷對蠟樣芽胞桿菌和環腐棒桿菌也有很好的抑制活性，而第三種甾體皂苷僅對大腸桿菌有一定的抑制作用。結構與活性關系研究方面，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絕對構型和糖的結構對其活性的影響不顯著。

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

5 結語

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注。玉竹不同品種、不同產地及同一品種在生長過程中，總皂苷含量都會發生變化。已經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、調節免疫、抗腫瘤、抑菌抗病毒等活性。目前對玉竹甾體皂苷的研究主要集中于分離純化和結構表征方面，對其消化吸收動力學、開發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polygoside、polygodoside、polygodoraside、polygonatumoside等多個表示“玉竹皂苷”的單詞，甚至用funkioside B表示了兩種結構不同的物質[11,17]。今后應更加關注玉竹中主要甾體皂苷的生物利用、生物轉化修飾、加工過程中的穩定性及深加工產品開發等問題，推動玉竹在大健康產業中的開發利用和玉竹產業的發展。