第八章 皂苷

第八章皂苷定义皂苷(saponins)是存在于植物界的一类结构比较复杂的甾体苷类。它的水溶液振摇后能产生大量持久性、似肥皂样的泡沫，故名皂苷。分布皂苷在植物药中广泛存在，常见于百合科、薯蓣科、龙舌兰科、石竹科、远志科、玄参科、豆科、五加科等植物中。许多天然药物如人参、三七、桔梗、柴胡、远志、甘草、薯蓣、知母、地榆、绞股蓝和白头翁等的主要有效成分都是皂苷类生物活性皂苷具有表面活性作用，可以乳化剂、去垢剂；多数皂苷还具有溶血作用。皂苷具有降胆固醇、抗菌、杀灭钉螺、细胞毒等作用。但皂苷一般作为合成甾体激素等药物的原料，比直接药用更重要。组成：皂苷由皂苷配基与糖、糖醛酸或其他有机酸组成。组成皂苷的糖常见的有D-葡萄糖、L-鼠李糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-木糖。常见的糖醛酸有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，这些糖或糖醛酸往往先结合成低聚糖糖链，然后与皂苷配基分子中C3─OH相缩合，或由两个糖链分别与皂苷配基分子中两个不同位置上的OH相缩合，皂苷配基分子中的─COOH也可能与糖连接，形成酯苷键。生物活性：有许多含皂苷类成分的中药如远志、桔梗等有祛痰止咳的功效；有些皂苷还具有抗菌的活性或解热、镇静、抗癌等有价值的生物活性。个别皂苷有特殊的生理活性，如人参皂苷能增进DNA和蛋白质的生物合成，提高机体的免疫能力。甘草酸具有促进肾上腺皮质激素的作用，并有止咳和治疗胃溃疡病的功效。你知道吗地奥心血康胶囊——含8种由黄山药中提取的甾体皂苷，总量在90%以上，治疗冠心病。心脑舒通——由蒺藜果实中提取的总甾体皂苷，用于心脑血管疾病的防治。盾叶冠心宁——从盾叶薯蓣中提取的水溶性皂苷。从百合科一植物中分离出的一种皂苷OSW-1(虎眼万年青皂甙),此化合物对人的正常细胞几乎没有毒性，而对恶性肿瘤细胞具有强烈毒性。体外生理活性实验表明，它的抗癌活性比目前临床应用的顺铂、紫杉醇等高100倍，有望成为一类新的抗癌药物。地奥心血康胶囊具有活血化瘀，行气止痛，扩张冠脉血管，改善心肌缺血。用于预防和治疗冠心病、心绞痛及瘀血内阻之胸痹、眩晕、气短、心悸、胸闷或痛等症。皂苷的结构与分类一二皂苷类化学成分的理化性质皂苷类化学成分的提取、分离与检识三学习提示第一节结构与分类皂苷按皂苷配基的结构分为两类：①甾族皂苷。其皂苷配基是螺甾烷的衍生物，多由27个碳原子所组成（如薯蓣皂苷）。这类皂苷多存在于百合科和薯蓣科植物中。②三萜皂苷。其皂苷配基是三萜（见萜）的衍生物，大多由30个碳原子组成。三萜皂苷分为四环三萜和五环三萜。这类皂苷多存在于五加科和伞形科等植物中。OORO123456789101112131415161718192021222324252627（一）结构特点1.分子具螺缩酮的结构2.A/B顺、反;B/C,C/D反3.C10,C13具-CH34.C3有-OH取代5.C5、C6有时具双键；C12有时具羰基6.分子中有三个*C:*C20、*C22、*C25甾体皂苷通式结构一、甾体皂苷OOHO123456789101112131415161718192021222324252627剑麻皂苷元存在于百合科中药剑麻中，是制药工业合成激素的重要原料1.螺旋甾烷型2.异螺旋甾烷型OOHO123456789101112131415161718192021222324252627薯蓣皂苷元存在于穿龙薯蓣的根茎中，为薯蓣皂苷的苷元，是制药工业合成甾体激素和甾体避孕药的重要原料（一）四环三萜羊毛脂烷型302726252423222120191817161514131211109876543212928LanostanesHHH二、三萜皂苷302726252423222120191817161514131211109876543212928GanodenicacidCCO2HOOOOHHHOH茯苓酸存在于中药茯苓中。具有止吐作用，另外黄芪、灵芝、猪苓等均含有该成分。2017141310HHHHHCOOHOOHOOOganodericacidC从灵芝中分离出一个三萜化合物，它的结构与羊毛脂烷相比，多了3=O，11=O，15=O，23=O，27-CH3→27-COOH，是羊毛脂烷的高度氧化化合物。达玛烷型HHH123456789101112131415161718192021222324252627282930Dammaranes举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides)20R原人参二醇R=H20R原人参三醇R=-OH20S原人参三醇R=-OH20S原人参二醇R=HHOHOHO2017141310HHHHHOHOR8H2017141310HHHHOR8H人参中的人参皂苷(ginsenosides):葫芦烷型HHHHCucurbitanes282912345678910111213141516171819202122232425262730520HHHOOOHOOHOAc2361191823162519CucurbitacinIaHO雪胆甲素Oleananes302928272625242322212019181716151413121110987654321HHHH齐墩果烷型（二）五环三萜皂苷HHHCOOHHOOleanolicacid齐墩果酸存在于雪胆、青叶胆、女贞子等中药中，具有降低转氨酶的作用，可促成肝细胞再生，防止肝硬化的作用HHHH123456789101112131415161718192021222324252627282930Ursanes乌苏烷型HHHCOOHHOUrsonicacid乌苏酸存在于车前草、积雪草、熊果、栀子等中药中。羽扇豆烷型Lupanes3029282726252423222120191871HHHH3029222120CH2OHHHHHCOOHHHO23-Hydroxybetulinicacid23－羟基白桦酸第二节理化性质一、性状皂苷多为无定形粉末，味苦而辛辣，对人体黏膜有强烈的刺激性；皂苷多具旋光性，且多为左旋。二、溶解性1、皂苷一般可溶于水,易溶于热水、稀醇，难溶于石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。2、在含水的丁醇和含水的戊醇中溶解度较大,因此丁醇与戊醇常作为自水溶液中分离皂苷萃取溶剂。3、次级皂苷在水中的溶解度较原生苷低，易溶于醇，丙酮、乙酸乙酯中。4、皂苷元亲脂性强。5、具有助溶性。3.表面活性（1）具有表面活性剂的作用，能降低水溶液的表面张力。（2）皂苷的水溶液经振摇能产生大量而持久性的泡沫，不因加热而消失（与蛋白质水溶液产生的泡沫相区别）；（3）皂苷的起泡作用决定于皂苷分子中亲脂性的皂苷元部分及亲水性的多糖部分比例；（4）皂苷水溶液振摇后产生的持久性泡沫与溶液的PH有关；中性皂苷在碱性条件下产生较稳定的泡沫，在酸性的条件下泡沫不稳定；酸性皂苷在碱性或酸性条件下，产生的泡沫的持久性相同。大多皂苷的水溶液有溶血作用，但也有的皂苷（如以人参萜二醇为母核的皂苷）的水溶液有抗溶血作用。4、溶血性皂苷的溶血作用是由于其可与胆甾醇生成不溶于水的复合物，生成沉淀，破坏了血红细胞的正常渗透，使血球内渗透压增加而发生崩解，产生溶血作用。一般单皂苷溶血作用明显，双皂苷包括中性皂苷溶血作用较弱，酸性皂苷中等程度的溶血作用，皂苷元无溶血作用。五、显色反应1、醋酐-浓硫酸反应：将样品溶于醋酐中，加硫酸-醋酐（1：20），可产生黄→红→紫→蓝等颜色变化，最后褪色。甾体皂苷变色快且出现蓝绿色；三萜皂苷变色慢且蓝绿色不明显。2、三氯甲烷-浓硫酸反应：皂苷的三氯甲烷液中滴加浓硫酸后分层，三氯甲烷呈现红色或青色，浓硫酸层有绿色荧光。3、三氯醋酸反应：可在滤纸上进行。将样品滴在滤纸上，喷25%三氯醋酸乙醇液，甾体皂苷加热至60℃生成红色渐变为紫色；三萜皂苷加热至100℃才鲜红、红紫或蓝紫色。4、五氯化锑（kahlenberg）反应三氯化锑或五氯化锑反应将样品醇溶液点于滤纸上，喷以20%三氯化锑（或五氯化锑）氯仿溶液（不应含乙醇和水）干燥后，60-70℃加热，显黄色、灰蓝色、灰紫色斑点，在紫外灯下显蓝紫色荧光（甾体皂苷则显黄色荧光）。注意：五氯化锑腐蚀性很强，宜少量配置，用后倒掉。样品溶于冰醋酸，加乙酰氯数滴及氯化锌结晶数粒，稍加热，则呈现淡红色或紫红色。5、冰醋酸-乙酰氯（Tschugaeff）反应皂苷的提取与分离检识方法显色反应色谱检识分离方法混合溶剂沉淀法色谱法铅盐沉淀法胆甾醇沉淀法皂苷元的提取提取方法皂苷的提取碱水提取法水提取法醇提取法◆第三节提取和分离皂苷的提取皂苷元的提取（一）提取将药材中的皂苷水解生成皂苷元，用亲脂性有机溶剂提取；或者提取得到皂苷后再水解生成皂苷元。注意由皂苷水解成皂苷元时的水解条件。先水提取法：将药材用水加热煮提，水提取液浓缩后用乙醇沉淀法处理，初步去掉水溶性杂质，如蛋白质、多糖等。再将乙醇溶液中加入乙醚使皂苷沉淀析出或回收乙醇后加水稀释用正丁醇萃取出皂苷。醇提取法：皂苷的极性较强，但比糖类等的极性要小，因此可选择乙醇从中药中回流提取皂苷。乙醇提取液可用石油醚脱脂后回收乙醇加适量的水，再用正丁醇萃取出皂苷。碱水提取法：一些酸性皂苷可用碱水提取，碱水提取液再酸化沉淀出皂苷。甲醇或乙醇提取脱脂正丁醇萃取沉降总皂苷大孔吸附树脂柱醇提药材醇提液减压浓缩后,加适量水，亲脂性溶剂萃取亲脂性杂质水层正丁醇萃取正丁醇层通过大孔吸附树脂柱，水:醇(极性递减)洗脱洗脱液蒸干总皂苷胆甾醇沉淀法铅盐沉淀法（二）分离甾体皂苷可与胆甾醇生成难溶性的分子复合物，利用此性质可与其他水溶性成分分离，达到精制目的。先将粗皂苷溶于适量乙醇中，加入胆甾醇的饱和乙醇溶液，直至不再析出沉淀为止（混合后需稍加热），滤取沉淀，用水、乙醇、乙醚依次洗涤，以除去糖类、色素、油脂及游离的胆甾醇。然后将沉淀干燥，用乙醚连续回流提取，此时甾体皂苷与胆甾醇形成的分子复合物受热后分解，胆甾醇溶于乙醚中，残留物（沉淀）为较纯的皂苷。皂苷在醇中溶解度大，在丙酮、乙醚中溶解度小。先将粗总皂苷溶于适量甲醇或乙醇中，逐滴加入丙酮、乙醚或丙酮-乙醚（1∶1）的混合溶液至混浊，放置产生沉淀，滤过得极性较大的皂苷。滤液继续滴加丙酮或乙醚，至析出沉淀得极性较小的皂苷。如此反复处理，可初步将不同极性的皂苷分离。色谱法混合溶剂沉淀法利用此法可以分离酸性皂苷和中性皂苷。粗皂苷乙醇溶液中，加入过量的饱和中性醋酸铅，酸性皂苷可与之产生沉淀，滤出沉淀，滤液再加过量的饱和碱性醋酸铅，中性皂苷可产生沉淀。然后将沉淀分别悬浮于水或稀醇中用硫化氢进行脱铅处理，脱铅后滤液减压浓缩，残渣溶于乙醇，滴加乙醚至产生沉淀。这样可分离得到酸性皂苷和中性皂苷。（三）色谱法1、分配色谱法皂苷极性较大，用分配柱色谱分离效果较好。支持剂可用水饱和的硅胶，用氯仿-甲醇-水等极性较大的溶剂系统进行梯度洗脱。如用硅胶柱色谱法，以3％草酸水溶液为固定相，氯仿-甲醇-水（26∶14∶37）为流动相，从美远志总皂苷中可分离得到远志皂苷A、B、C、D4种单体。2、吸附色谱法吸附剂常用硅胶和氧化铝，也可用氧化镁，适用于分离亲脂性皂苷元和少数皂苷，用苯、氯仿、甲醇等混合溶剂梯度洗脱，可依次得到极性从小到大的皂苷元。3、高效液相色谱法多采用反相色谱柱，以甲醇-水或乙腈-水等为流动相，对皂苷分离和纯化效果较好。也有将极性较大的皂苷制成极性较小的衍生物后进行正相色谱分离，如将人参皂苷制成苯甲酰衍生物，用硅胶柱色谱，以石油醚-氯仿-乙腈（15∶3∶2）洗脱，可分离得各单体人参皂苷。4、大孔树脂吸附法对极性较大的皂苷可先用甲醇提取，回收甲醇，残渣加水溶解，上大孔树脂柱，用水洗去糖类杂质，再用不同浓度乙醇梯度洗脱，不同的洗脱液含不同皂苷（混合物），经此初步分离后，再用硅胶柱色谱或高效液相色谱分离可得单体皂苷。二、薯蓣中皂苷类化学成分的提取分离技术穿山龙为薯蓣科植物穿山龙薯蓣DioscoreanipponicaMakino的干燥根茎。所含的主要成分为薯蓣皂苷。我国薯蓣属植物资源丰富，有60多种，大多数含有多量薯蓣皂苷。提取皂苷的植物材料常用穿山龙或盾叶薯