全 文 ：书紫花苜蓿皂苷研究进展
孙彦１，龙瑞才２，张铁军２，杨青川２，周禾１
（１．中国农业大学草地研究所，北京１００１９３；２．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京１００１９３）
摘要：紫花苜蓿是世界上种植面积最大、应用价值最高的豆科牧草，体内含有丰富的皂苷。而皂苷是一类普遍存在
于植物体内并具有重要生物活性的天然次生代谢产物，本研究全面阐述了紫花苜蓿皂苷的理化性质、合成机理及
分布情况，介绍了苜蓿皂苷的分离及定量分析方法，详细综述了苜蓿皂苷应用价值，提出了应用前景。目的是为了
更了解苜蓿皂苷的研究情况，为苜蓿种质资源筛选及育种提供资料。
关键词：紫花苜蓿；皂苷；研究进展
中图分类号：Ｓ８１６；Ｓ５４１＋．６０１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１３）０３０２７４１０
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１３０３３６　　
　　皂苷（ｓａｐｏｎｉｎ）又名皂素、皂甙、皂角苷或皂草苷，是一类普遍存在于植物体内并具有重要生物活性的天然次
生代谢产物。其主要物理特性是当与水混合并搅拌后产生稳定的泡沫。皂苷由皂苷配基与糖基、糖醛酸或其他
有机酸组成，皂苷元主要包括甾体皂苷元（中性皂苷）和三萜皂苷元（酸性皂苷），糖基种类较多，如Ｄ葡萄糖、Ｌ
鼠李糖、Ｄ半乳糖、Ｌ阿拉伯糖、Ｌ木糖等。常见的糖醛酸有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，这些糖或糖醛酸一般先结
合成低聚糖链，然后与皂苷配基相缩合，或由２个糖链分别与皂苷配基分子中２个不同位置上的羟基相缩合，皂
苷配基分子中的羧基也可能与糖连接形成酯苷键［１］。皂苷主要分布于陆地高等植物，如薯蓣科、百合科、五加科、
伞形科、豆科、桔梗科、远志科、葫芦科等植物中，也少量存在于海星和海参等海洋生物中。皂苷是人参（犘犪狀犪狓
犵犻狀狊犲狀犵）、远志（犘狅犾狔犵犪犾犪狋犲狀狌犻犳狅犾犻犪）、桔梗（犘犾犪狋狔犮狅犱狅狀犵狉犪狀犱犻犳犾狅狉狌狊）、甘草（犌犾狔犮狔狉狉犺犻狕犪狌狉犪犾犲狀狊犻狊）、柴胡（犚犪
犱犻狓犫狌狆犾犲狌狉犻）等中草药的主要有效成分之一。
紫花苜蓿有“牧草之王”的美称，在世界许多地方它都作为一种重要的家畜饲料牧草，其具有产量高、蛋白含
量丰富的特点，此外，紫花苜蓿中还含有丰富的皂苷，紫花苜蓿皂苷是一种具有重要生物活性的次生代谢产物，主
要为齐墩果烷型皂苷。２０世纪５０年代，有研究者开始从紫花苜蓿中分离出皂苷的水解产物。苜蓿酸（ｍｅｄｉｃａ
ｇｅｎｉｃａｃｉｄ）、紫花苜蓿酸（ｌｕｃｅｒｎｉｃａｃｉｄ）和大豆皂醇（ｓｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌ）是最早从紫花苜蓿中分离得到的皂苷水解产
物（紫花苜蓿皂苷配基）。
目前，已有很多关于植物体内皂苷合成机理的研究（图１），但在分子水平上植物皂苷生物合成的许多具体机
理还不是很清楚。某些植物中参与皂苷及其类似次生代谢物合成的基因已被克隆，例如在模式植物拟南芥（犃狉
犪犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪）中参与皂苷合成的法尼基二磷酸合成酶基因（ｆａｒｎｅｓｙｌｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ，ＦＰＰＳ）［２］、鲨烯
合成酶基因（ｓｑｕａｌｅｎｅｓｙｎｔｈａｓｅ，ＳＱＳ）［３］、鲨烯环氧酶（ｓｑｕａｌｅｎｅｅｐｏｘｉｄａｓｅ，ＳＱＥ）［４］基因等是较早被克隆出来的皂
苷合成相关基因，Ａｕｂｏｕｒｇ等［５］通过对拟南芥基因组的分析，鉴定出了４０个萜类化合物合成酶基因（ｔｅｒｐｅｎｏｉｄ
ｓｙｎｔｈａｓｅｇｅｎｅｓ，ＴＰＳ），并对这些基因进行了系统分析。皂苷类化合物是许多药用植物的有效成分之一，目前已
从人参、杜仲（犈狌犮狅犿犿犻犪狌犾犿狅犻犱犲狊）、青蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪犮犪狉狏犻犳狅犾犻犪）等多种药用植物中已克隆出犉犘犘犛、犌犌犘犘犛
（ｇｅｒａｎｙｌｇｅｒａｎｙｌｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ）等皂苷合成相关的基因。Ｎａｏｕｍｋｉｎａ等［６］使用综合表达聚类分析方法对
蒺藜苜蓿体内参与三萜皂苷代谢相关的基因进行了全面的预测和分析，并发现了尿苷二磷酸糖基转移酶基因
犝犌犜７３犉３在苜蓿皂苷合成过程中的重要作用。本研究室从紫花苜蓿中克隆出了犉犘犘犛、犌犌犘犘犛、犐犘犐（ｉｓｏｐｅｎ
２７４－２８３
２０１３年６月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２２卷　第３期
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
收稿日期：２０１２０５１５；改回日期：２０１２１０１１
基金项目：国家牧草产业技术体系（ＣＡＲＳ３５），国家“十二五”科技支撑课题（２０１１ＢＡＤ１７Ｂ０１０２）和公益性行业（农业）科研专项（２０１３０３０６１）资助。
作者简介：孙彦（１９６５），女，内蒙古科左中旗人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｃｔｓｏｆｆｉｃｅ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｈｅ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｔｅｎｙｌｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｓｏｍｅｒａｓｅ）等皂苷合成控制基因（Ｇｅｎ
图１　皂苷生物合成过程［６］
犉犻犵．１　犜犺犲犫犻狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊犿犲犮犺犪狀犻狊犿狅犳狊犪狆狅狀犻狀
　　　ＡｃｅｔｙｌＣｏＡ：乙酰辅酶 Ａ；Ｔｈｉｏｌａｓｅ：硫解酶；ＡｃｅｔｏａｃｃｔｌｙｌＣｏＡ 乙酰
乙酰辅酶 Ａ；ＨＭＧＣｏＡｓｙｎｔｈａｓｅ：３羟基，３甲基戊二酰辅酶 Ａ合成
酶；ＨＭＧＣｏＡｒｅｄｕｃｔａｓｅ：３羟基，３甲基戊二酰辅酶 Ａ还原酶；ＭＶＡ：
甲羟戊酸；ＭＶＡｋｉｎａｓｅ：甲羟戊酸激酶；ＰＭＶＫ：二氧磷基甲羟戊酸激
酶；ＭＶＡＰ：磷酸甲羟戊酸；ＭＶＡＰＰ：二磷酸甲羟戊酸；ＭＶＤ：甲羟戊酸
焦磷酸脱羧酶；βＡＳ：β香树脂醇合成酶βＡｍｙｒｉｎｓｙｎｔｈａｓｅ；Ｃｙｔｏｋｉｎ
ｉｎｓ：细胞分裂素；ＧＰＰ：香叶二磷酸；ＳＳ：角鲨烯合成酶Ｓｑｕａｌｅｎｅｓｙｎ
ｔｈａｓｅ；Ｓｑｕａｌｅｎｅ：鲨烯；ＳＥ：角鲨烯环氧化酶Ｓｑｕａｌｅｎｅｅｐｏｘｉｄａｓｅ；２，３
ＯＳ：２，３氧化鲨烯；２，３ＯＳＣｓ：２，３氧化鲨烯环化酶；Ｃｙｃｌｏａｒｔａｎｅｓ：环菠
萝烷；Ｓｔｅｒｅｉｄｓ：坚实细胞；ＦＰＰ：法尼基焦磷酸；ＧＴｓ：糖基转移酶；β
Ａｍｙｒｉｎ：β香树脂醇；Ｐ４５０ｓ：细胞色素Ｐ４５０酶；Ｓａｐｏｇｅｎｉｎｓ：皂角苷配
基；Ｓａｐｏｎｉｎｓ：皂苷类；ＩＰＰ：异戊烯二磷酸；ＩＰＰｓｙｎｔｈａｓｅ：异戊烯二磷酸
合成酶；ＩＰＰｉｓｏｍｅｒａｓｅ：异戊烯二磷酸异构酶；Ｇｉｂｂｅｒｅｌｉｎｓ：赤霉素；
Ｐｈｙｔｏｅｎｅ：八氢番茄红素；Ａｂｓｃｉｓｉｃａｃｉｄ：脱落酸；ＰｙｒｕｖａｔｅＧｌｙｃｅｒａｌｄｅ
ｈｙｄｅ３ｐｈｏｓｐｈａｔｅ：丙酮酸磷酸甘油醛．
Ｂａｎｋ登录号分别为：ＧＵ３６１５３７、ＧＵ９９９９９８、ＪＦ５１０４８３）。
皂苷具有多种生物活性，如有的皂苷具有杀菌活
性［７９］和抗虫活性［１０，１１］；有的皂苷对单胃动物具有一
定的毒性作用，有的皂苷会抑制反刍动物对饲料的消
化吸收［１２１４］；有的皂苷具有潜在的药用价值，如降低胆
固醇、抗癌、溶血等活性［１２，１５，１６］。有研究结果表明，紫
花苜蓿皂苷具有溶血性、降低胆固醇、驱原虫［１７］、抑制
绿色木霉的生长、抑制小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）幼苗
的生长［１８］、抗病虫害等生物活性，某些紫花苜蓿皂苷
可能会抑制动物对蛋白质的消化吸收［１４］。
１　紫花苜蓿皂苷的理化性质
１．１　物理性质
紫花苜蓿皂苷为白色粉末状，易溶于水、热甲醇和
乙醇，难溶于乙醚、丙酮等极性较弱的有机溶剂，苜蓿
皂苷为两亲型化合物，与水混合并搅拌后能产生稳定
持久的蜂窝状泡沫。
１．２　化学性质
皂苷是一类普遍存在于许多植物中的天然次生代
谢产物，由糖类与三萜类化合物或甾体类化合物相结
合形成。紫花苜蓿皂苷主要为齐墩果烷型皂苷，目前
已有多种分离苜蓿皂苷和苜蓿皂苷配基的方法。
Ｄｊｅｒａｓｓｉ等［１９］证实苜蓿酸为紫花苜蓿皂苷的一种苷
元。苜蓿皂苷水解产物中含有常春藤皂苷元和苜蓿
酸［２０］。Ｗｅｓｔ［２１］的研究结果表明紫花苜蓿根部提取的
皂苷经水解产物中含有齐墩果酸。紫花苜蓿地上部分
和根部提取的皂苷水解产物中含有大豆皂苷元。Ｐｏｔ
ｔｅｒ和Ｋｕｍｍｅｒｏｗ［２２］从紫花苜蓿皂苷水解产物中发现
了大豆皂苷元Ａ、Ｂ、Ｃ。Ｏｌｅｓｚｅｋ和Ｊｕｒｚｙｓｔａ［２３］在杂交
苜蓿皂苷提取物水解产物中鉴定出了大豆甾醇 ＡＦ
以及苜蓿酸和常春藤皂苷元。
Ｍａｓｓｉｏｔ等［２４］对苜蓿皂苷的水解产物进行了鉴
定，发现了大豆皂苷元 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ以及常春藤皂苷元
和苜蓿酸，还鉴定出曾在其他物种中发现过的巴约苷元和ｚａｎｈｉｃａｃｉｄ。其中紫花苜蓿酸（ｌｕｃｅｒｎｉｃａｃｉｄ）被推测为
是ｚａｎｈｉｃａｃｉｄ的内酯化合物。Ｍａｓｓｉｏｔ等［２４］使用现代光谱技术如ＩＲ（红外辐射分析）、ＮＭＲ（核磁共振分析）和
ＭＳ（质谱分析）对它们的结构进行了解析。
直到２０世纪７０年代才从紫花苜蓿根和茎干部位中分离鉴定出第一种紫花苜蓿皂苷［２５］。紫花苜蓿中的皂
苷因其组分比较复杂而难以检测。Ｎｏｎａｋａ［２６］分离出了８种苜蓿皂苷，其中７种含有苜蓿酸。使用双向色谱分析
鉴定出的苜蓿酸糖基包括葡萄糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖等，这类皂苷占苜蓿根干重的６％左右，它们都具有广
泛的生物活性，如溶于血红细胞，抑制绿色木霉的生长，抑制小麦幼苗的生长［１８］。与苜蓿叶、根、花相比，苜蓿种
子中不含有苜蓿酸类皂苷。在苜蓿种子提取物的水解产物中发现了大豆皂苷元Ｂ、Ｃ和Ｅ（但不含有Ａ和Ｄ类
大豆皂苷）（表１），糖基有半乳糖、葡糖醛酸（大量）、葡萄糖、鼠李糖、少量木糖和阿拉伯糖等。
５７２第２２卷第３期 草业学报２０１３年
　　从已有的研究结果中可以清楚地看到苜蓿酸糖苷
类存在单糖链皂苷和双糖链皂苷２种类型，而后者更
为常见。此外苜蓿酸糖苷还可以分为两类，通过皂苷
的３Ｏ位置是被葡萄糖还是葡糖醛酸取代来区分这
两类。葡糖醛酸取代型苜蓿酸糖苷以前只在苜蓿根部
报道过［２７］。表１列出了从各种苜蓿中分离得到的各
种皂苷配基及其分布情况［２８］。
２　苜蓿皂苷的合成机理及分布情况
２．１　合成机理
苜蓿皂苷的主要成分为齐墩果烷型三萜皂苷，萜
类化合物含有超过３万种异构体，是植物中第一大类
次生代谢产物。所有萜类化合物是以异戊烯二磷酸
（ＩＰＰ）通过甲羟戊酸或甲基赤藓醇途径合成的（图
２）［２９］。ＩＰＰ及其异构体二甲烯丙基二磷酸 （ＤＭＡＰＰ）
是缩合生成?牛儿基二磷酸（ＧＰＰ，Ｃ１０）、法尼基二磷
表１　苜蓿皂苷配基种类及其在植物体内的分布情况
犜犪犫犾犲１　犌犲狀犻狀狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀犪狀犱犻狋狊
狅犮犮狌狉狉犲狀犮犲犻狀狆犾犪狀狋狆犪狉狋狊
皂苷配基
Ｇｅｎｉｎｏｆａｌｆａｌｆａｓａｐｏｎｉｎ
植物中的分布部位
Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｉｎｐｌａｎｔｐａｒｔｓ
大豆皂苷元ＢＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＢ 叶、种子Ｌｅａｖｅｓ，ｓｅｅｄｓ
大豆皂苷元ＣＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＣ 根、种子Ｒｏｏｔｓ，ｓｅｅｄｓ
大豆皂苷元ＥＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＥ 根Ｒｏｏｔｓ
常春藤皂苷元 Ｈｅｄｅｒａｇｅｎｉｎ 根、叶Ｒｏｏｔｓ，ｌｅａｖｅｓ
巴约苷元Ｂａｙｏｇｅｎｉｎ 根、叶Ｒｏｏｔｓ，ｌｅａｖｅｓ
苜蓿酸 Ｍｅｄｉｃａｇｅｎｉｃａｃｉｄ 根、叶Ｒｏｏｔｓ，ｌｅａｖｅｓ
紫花苜蓿酸Ｌｕｃｅｒｎｉｃａｃｉｄ 根、叶Ｒｏｏｔｓ，ｌｅａｖｅｓ
三萜皂苷Ｚａｎｈｉｃａｃｉｄ 叶Ｌｅａｖｅｓ
齐墩果酸 Ｏｌｅａｎｏｌｉｃａｃｉｄ 根Ｒｏｏｔｓ
大豆皂醇Ａ、Ｄ、ＦＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＡ，Ｄ，Ｆ 根、地上部分Ｒｏｏｔｓ，ｔｏｐｓ
酸（ＦＰＰ，Ｃ１５）、?牛儿基?牛儿基二磷酸（ＧＧＰＰ，Ｃ２０）的五碳单体，ＧＰＰ、ＦＰＰ和ＧＧＰＰ分别由相应的异戊烯
基二磷酸合酶（ｉｓｏｐｒｅｎｙｌｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ，ＩＤＳ）：ＧＰＰＳ、ＦＰＰＳ和ＧＧＰＰＳ催化合成 （图２）。这些二磷酸盐
在萜烯合成酶的催化下合成单萜、倍半萜、双萜［３０，３１］。萜类化合物生物合成过程分别在细胞的不同部位进行。
ＧＰＰ和ＧＧＰＰ及其后续合成的单萜和双萜是在质体中完成，ＦＰＰ及后续合成的倍半萜是在细胞质中合成的。
在分子水平上，被子植物的异戊烯基二磷酸合酶（ＩＤＳ）已被广泛地研究，目前为止已对拟南芥、橡胶树（犎犲狏
犲犪犫狉犪狊犻犾犻犲狀狊犻狊）、香蕉（犕狌狊犪狀犪狀犪）、甘草、玉米（犣犲犪犿犪狔狊）中的ＦＰＰＳ、ＧＧＰＰＳ等ＩＤＳ的活性进行了广泛的研
究［３２３６］。这些物种中的ＧＰＰ、ＦＰＰ和ＧＧＰＰ的含量决定了萜烯类化合物生物合成量［３７，３８］，因此，ＩＤＳ是萜烯类化
合物生物合成的主要调控因子。
２．２　紫花苜蓿皂苷分布特性
目前，已在８０多类植物中发现了糖基化甾醇或糖基化三萜类皂苷［３９］，不同植物中皂苷成分和含量不同，不
同部位的皂苷成分和含量也不同（表１）。紫花苜蓿皂苷成分主要取决于品种、生长阶段、叶片数量。例如天蓝苜
蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅犾狌狆狌犾犻狀犪）种子和叶片比茎干和花中的皂苷含量要高，未成熟苜蓿要比成熟的皂苷含量高［４０，４１］。紫
花苜蓿根中皂苷的溶血性要比叶中皂苷强，而且其对赤拟谷盗（犜狉犻犫狅犾犻狌犿犮犪狊狋犪狀犲狌犿）幼虫的生长抑制作用也更
强。苜蓿根外表皮中的皂苷含量要比其内部的含量高，且越往植物内部含量越低。皂苷对昆虫和病原体具有毒
性作用，未成熟植株要比成熟的皂苷含量高，生长部位富含皂苷这些都表明皂苷参与了防御机制。紫花苜蓿种子
中的皂苷缺乏苜蓿酸，这也是其缺乏溶血性的主要原因［４２］。
紫花苜蓿不同栽培品种中的苜蓿皂苷成分存在差异，皂苷活性也存在差异，有的品种皂苷含量随着季节的变
化而变化。Ｂｅｒｒａｎｇ和Ｄａｖｉｓ［４３］对不同紫花苜蓿栽培品种中的苜蓿皂苷成分进行检测。化学分馏和ＴＬＣ分析结
果表明紫花苜蓿栽培品种ＤｕＰｕｉｔｓ中含有３３种皂苷，栽培品种Ｌａｈｏｎｔａｎ中含有２７种皂苷。这２种苜蓿栽培品
种中的皂苷经水解和质谱分析表明其中含有大豆皂醇Ａ、Ｂ，苜蓿酸，紫花苜蓿酸等苷元。另外一种苷元为常春
藤皂苷元。有研究结果表明某些含有苜蓿酸的苜蓿皂苷其毒性较强［４４］。Ｔａｖａ等［４５］认为栽培品种ＤｕＰｕｉｔｓ的苜
蓿皂苷溶血性比Ｅｑｕｉｐｅ高的原因可能与ＤｕＰｕｉｔｓ品种的地上部分苜蓿酸含量较高有关，是否含有苜蓿酸可能是
造成ＤｕＰｕｉｔｓ、Ｌａｈｏｎｔａｎ和Ｅｑｕｉｐｅ中皂苷生物活性差异的主要原因。
３　苜蓿皂苷的分离及定量分析
３．１　苜蓿皂苷的主要分离方法
总皂苷的提取可以先用甲醇、乙醇或稀乙醇提取，然后用正丁醇萃取或用丙酮、乙醚沉淀。主要有以下几种：
６７２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３
正丁醇提取法、溶剂沉淀法（用丙酮或乙醚）、碱水提取（对酸性皂苷可用）。皂苷元的提取方法一般是先提取总皂
苷再水解或直接将植物原料酸水解再用有机溶剂提取。
皂苷的分离方法主要有：沉淀法，如溶剂沉淀法、分段沉淀、铅盐沉淀法、胆甾醇沉淀法、吉拉尔试剂法、层析
法。
图２　紫花苜蓿三萜皂苷生物合成过程
犉犻犵．２　犜犺犲犫犻狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊狅犳狋狉犻狋犲狉狆犲狀犲狊犪狆狅狀犻狀犻狀犪犾犳犪犾犳犪
　Ｐｙｒｕｖａｔｅ：丙酮酸盐（或酯）；Ｇｌｙｃｅｒａｌｄｅｈｙｄｅｓ３ｐｈｏｓｐｈａｔｅ：磷酸甘油醛；ＡｃｅｔｙｌＣｏＡ：乙酰辅酶Ａ；Ｓｑｕａｌｅｎｅ：角鲨烯；Ｓｑｕａｌｅｎｅｓｙｎｔｈａｓｅ（ＳＳ）：角鲨烯
合成酶（ＳＳ）；Ｓｑｕａｌｅｎｅｅｐｏｘｉｄａｓｅ（ＳＥ）：角鲨烯环氧化酶（ＳＥ）；βＡｍｙｒｉｎ：β香树脂醇；Ｐ４５０ｓ：细胞色素Ｐ４５０酶；βＡｍｙｒｉｎｓｙｎｔｈａｓｅ：β香树脂醇合成
酶；Ｃｙｃｌｏａｒｔｅｎｏｌ：环阿乔醇；Ｃｙｃｌｏａｒｔｅｎｏｌｓｙｎｔｈａｓｅ（ＣＡＳ）：环阿乔醇合成酶（ＣＡＳ）；２，３Ｏｘｉｄｏｓｑｕａｌｅｎｅ：２，３氧化鲨烯；Ｂａｙｏｇｅｎｉｎ：巴约苷元；Ｈｅｄｅｒ
ａｇｅｎｉｎ：常春藤皂苷元；Ｍｅｄｉｃａｇｅｎｉｃａｃｉｄ：苜蓿酸；ＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＢ：大豆皂苷元Ｂ；ＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＥ：大豆皂苷元Ｅ；Ｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ：糖基转移酶；
３ＲｈａＧａｌＧｌｃＡＳｏｙａｓａｐｏｇｅｎｏｌＢ：３ＲｈａＧａｌＧｌｃＡ大豆皂醇Ｂ；Ｓｏｙａｓａｐｏｎｉｎ：大豆皂甙；３ＧｉｃＡｒａ，２８ＧｌｃＨｅｄｅｒａｇｅｎｉｎ：３ＧｉｃＡｒａ，２８Ｇｌｃ常春藤皂
苷元；３Ｇｉｃ，２８ＧｌｃＭｅｄｉｃａｇｅｎｉｃａｃｉｄ：３Ｇｉｃ，２８Ｇｌｃ苜蓿酸．
３．２　苜蓿皂苷的定量分析方法
现有的皂苷类化合物的主要定量分析方法有：溶血法、高效液相色谱和气相色谱法、显色反应法、ＴＬＣ法、绿
色木霉分析法等。
溶血法：主要测定化合物的溶血性。以皂苷为例，指其破坏红细胞的能力，用来作为一种测量方法。此方法
的缺点是必须排除待测植物中存在的其他具有溶血性的表面活性剂才能保证检测结果的准确性，以及没有准确
的化学检测方法来区分皂苷之间的溶血性。Ｏｌｅｓｚｅｋ［２７］的研究结果表明皂苷的溶血性与结构非常相关。还有溶
血性检测时所使用方法也很重要，同一种物质使用不同溶血性检测方法得到的结果差异较大。由于结构的不同
和溶血性测量方法的不同，相同皂苷的溶血性测量结果不同，总的来说单皂苷的溶血性要比双皂苷强。这种方法
７７２第２２卷第３期 草业学报２０１３年
可以用来初步测量某种植物中皂苷混合物的含量，且这种植物中的皂苷混合物必须含有一种已提纯的标准品。
高效液相色谱和气相色谱定量法：由于快速、灵敏以及对非挥发性极性化合物的适应性，高效液相色谱法适
合于皂苷和皂苷配基的分析。这种方法能尽可能地分析出植物中皂苷的组成成分，混合物中的各组分很容易被
区分开来。但是，皂苷混合物在某些反相高效液相色谱柱下的峰分辨度有时不是很好。需要使用羟磷灰石柱、化
学修饰微孔玻璃柱、硅胶柱、硼酸盐复合物ＨＰＬＣ（特别是单货寡糖类）来得到更好的峰分辨度。使用这种较为新
进可靠的检测分析技术来检测皂苷也具有一定的局限性，由于三萜皂苷不具有紫外生色团和缺乏合适的标准品，
这种技术不能对三萜皂苷进行直接检测，可使用以下几种方法来间接检测，例如在１９０～２００ｎｍ下检测带标记
的皂苷，并用散射探测器来探测。紫花苜蓿根部的单糖或双糖链齐墩果１２烯皂苷能与溴苯酰甲基溴相结合形
成具有紫外光吸收作用的化合物，这种衍生皂苷能在二氧化硅Ｃ１８柱中一次性层析出来［４６］。Ｉｒｅｌａｎｄ和Ｄｚｉｅｄｚ
ｉｃ［４７］使用带质谱仪的ＨＰＬＣ也能得到皂苷混合物中的皂苷组成和分布情况。
显色反应法定量分析：１９７５年Ｈｉａｉ等［４８］开发了色度法用来测量人参皂苷的含量。使用这种方法将皂苷制
剂、人参二醇、水解得到的人造皂苷元配基与香草醛和硫酸反应得到紫红色产物。这种显色反应适用于比色法测
定人参二醇含量和评估相对皂苷含量。他们还发现这种方法不适合测定含有齐墩果酸皂苷的皂苷混合物，但是
香草醛－硫酸反应适用于紫花苜蓿皂苷配基和皂苷。因为通过这种反应后，Ｃ３位的羟基消失或被糖基化。色度
法是一种比较容易、灵敏、实用的方法来测定皂苷的含量，但缺乏特异性。这种测定皂苷含量的方法需要从苜蓿
中提纯的皂苷标准品作为参照，色素等影响因子需要在提取皂苷前从苜蓿中去除掉。
薄层色谱法（ＴＬＣ）：Ｆｅｎｗｉｃｋ和Ｏａｋｅｎｆｕｌ［４１］使用薄层色谱法来测定２０种普通粮食作物以及这些作物生产
的粮食中的皂苷含量。一系列已知的精确甲醇提取物含量和提纯的皂苷标准品溶液点在玻璃盘上，这些盘子使
用适合的溶剂系统并喷上适当的显影液来显影。通过光密度计测量这些点来测定皂苷的含量。这种方法能够在
从紫花苜蓿中提纯的标准品的参照下，用于多种不同品种的紫花苜蓿中皂苷含量的测定。皂苷的主要生物活性
也可以通过在ＴＬＣ盘上喷洒红细胞悬浮液来测定。
皂苷的生物测定法：皂苷的生物测定法主要基于其对真菌的活性。在对多种真菌测试后发现绿色木霉对培
养基中的皂苷最为敏感。因此，皂苷对绿色木霉的抑制作用可用来检测某些植物中的皂苷含量。皂苷中的糖链
是影响其水溶性的重要因素，而水溶性是皂苷发挥其抑菌作用的基本前提条件。大量对苜蓿酸衍生物及其糖苷
类的实验表明皂苷活性明显依赖游离的羧基和羟基。从而推断皂苷Ｃ３位的自由羟基对犛犮犾犲狉狅狋犻狌犿狉狅犾犳狊犻犻、尖
孢镰刀菌、犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮犻、犚犺犻狕狅犮狋狅狀犻犪狊狅犾犪狀犻、黑曲霉菌的抗菌活性起到基础性作用，皂苷本身的糖苷配基对其抑制
绿色木霉菌活性也起着重要作用。这种方法也不能用于精确测量动物饲料中皂苷的含量。
４　苜蓿皂苷对动物的影响及其应用价值
４．１　苜蓿皂苷对动物营养消化吸收的影响
从动物摄入含皂苷的饲料到将其排泄出体外的过程中，皂苷对其各种新陈代谢过程都将产生明显的影响。
观察发现摄入体内的皂苷在多方面对动物行为和新陈代谢产生影响。皂苷的生物活性不仅取决于亲脂苷元而且
还与糖基组成有关，皂苷的三维空间结构也对其生物活性起着重要作用。
４．１．１　对反刍动物的影响　紫花苜蓿皂苷能够影响瘤胃的消化发酵作用。Ｌｕ和Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ［４９］指出，用乙醇萃
取法提取的苜蓿皂苷部分水解后注入绵羊瘤胃中后将抑制瘤胃中的微生物发酵和营养物质的消化作用，瘤胃原
虫的数量也明显减少。给绵羊喂食含皂苷的浓缩饲料将增加消化道中的有机物、半纤维素和纤维素的表观消化
系数。有机物、半纤维素、纤维素和氮元素的分段分析表明胃中表观消化系数降低，而精饲料或粗饲料中的皂苷
能增加小肠对上述营养的吸收。皂苷也能降低液体培养基中瘤胃细菌短链脂肪酸和小分子蛋白的合成。
Ｌｕ等［５０］的研究结果表明，皂苷能抑制瘤胃中的微生物蛋白的合成。缺乏皂苷提取物含量与微生物影响之
间的相关性表明紫花苜蓿皂苷与微生物新陈代谢之间的关系不是首要的；苜蓿提取物中除皂苷以外的其他因素
也可能产生一定的影响作用，正如对绵羊喂食苜蓿皂苷的体内实验结果。特别有趣的是瘤胃中原核生物的数量
明显降低了，特别是在高皂苷含量的饲料中。
有实验数据证明紫花苜蓿皂苷能够引起绵羊胃胀气。苜蓿皂苷引起瘤胃细菌的粘膜产物和瘤胃表面张力的
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改变被认为是造成胀气的原因。苜蓿皂苷以及它们与苜蓿蛋白之间的相互作用表明苜蓿皂苷不是由于其毒性或
发泡作用引起牧草胀气的［５１］。大多数关于牲畜胃胀气的研究主要集中于作为主要发泡剂的植物皂苷可能是豆
科牧草引起胃胀气的原因。有研究者推断苜蓿皂苷能够通过毒性作用抑制网状瘤胃活性以及发泡作用引起反刍
动物胃胀气。某些情况下苜蓿皂苷看起来与胃胀气有关，但目前还不能确定苜蓿皂苷就是引起胃胀气的原因。
瘤胃微生物与皂苷之间相互作用的研究结果表明，瘤胃微生物可能破坏皂苷糖苷键生成糖和苷元从而分解
皂苷。复杂的皂苷元分子很难被瘤胃微生物分解，还没有证据表明苷元的完全分解是靠瘤胃微生物。皂苷对于
反刍动物的主要影响并不是皂苷本身，而是皂苷的分解产物。实验发现将瘤胃中的细菌进行发酵，加入苜蓿皂苷
后的发酵液中的主要细菌类型为链球菌。Ｇｕｔｉｅｒｒｅｚ等［５２］认为在含有苜蓿皂苷的培养基中的主要菌群为较小的、
形态弯曲的、能运动的棒状革兰氏阴性菌。
４．１．２　对于非反刍动物的影响　在家畜和实验动物中已发现紫花苜蓿皂苷会导致生长迟缓，这可能是由于皂苷
的苦味或在消化谷物类饲料时的收敛特性造成的。皂苷引起生长抑制作用一种可能的解释是由于饲料的不适口
性（皂苷的苦味）而导致饲料的摄入量降低。使用紫花苜蓿地上部分的皂苷提取物对人类志愿者的感官复核试验
表明，三萜皂苷（ｚａｎｈｉｃａｃｉｄｔｒｉｄｅｓｍｏｓｉｄｅ）是皂苷复合物中的主要苦涩收敛物和喉咙刺激物［５３］。这表明三萜皂
苷ｚａｎｈｉｃａｃｉｄｔｒｉｄｅｓｍｏｓｉｄｅ可能是造成苜蓿苦味的主要因素，从而影响紫花苜蓿的适口性，吞咽后这类皂苷将对
动物口腔和消化道粘膜产生刺激作用，这可能是影响营养物质吸收的主要原因，但还不能排除其他有毒物质引起
这种结果的可能。
Ｃｈｅｅｋｅ等［５４］发现小鼠更喜欢皂苷含量较低的苜蓿。对鹅、火鸡、鹌鹑、鸡喂食分别含有１％～２０％的高皂苷
含量和低皂苷含量的苜蓿，Ｃｈｅｅｋｅ等［５５］发现只有鹅对２种２０％苜蓿含量的饲料存在偏好性。在这种苜蓿含量
水平下，鹅更喜欢取食低皂苷含量的苜蓿饲料。当苜蓿含量达到３０％时，兔子对含有这２种苜蓿的饲料没有偏
好性。当更高的苜蓿含量时，兔子偏好食用低皂苷含量苜蓿的饲料［５６］。通过胃导管向仓鼠体内注入三萜皂苷，
观察发现注入后最初几小时仓鼠出现呼吸问题，在１０～１５ｈ出现神经系统混乱，２４ｈ后死亡。从计算得到的三
萜皂苷半致死量ＬＤ５０，表明其为一种毒性缓慢的有毒物质，同时还发现喂食三萜皂苷后仓鼠的小肠中充满了气
体。由于仓鼠在喂食三萜皂苷前数小时内没有进食，因此，三萜皂苷一定与胀气作用相关［５７］。苜蓿饲料中的皂
苷可能在小肠中与脂肪物质结合而不被吸收，那么具有高皂苷含量的苜蓿将是一种有害物质，但同时也可以减少
动物血液中的胆固醇含量。王先科等［５８］探讨苜蓿皂甙对高脂血症大鼠胆固醇代谢及肝脏胆固醇酰基转移酶２
（ＡＣＡＴ２），羟甲基戊二酸单酰辅酶Ａ还原酶（ＨＭＧＣｏＡｒ）基因表达的影响，结果表明苜蓿皂甙可以显著降低
高脂模型大鼠体重、肝脏系数、血清ＴＣ和低密度脂蛋白水平及改善肝脏脂化程度，苜蓿皂甙预防组和治疗组
ＡＣＡＴ２的蛋白和ｍＲＮＡ表达量极显著低于模型组（犘＜０．０１），苜蓿皂甙通过降低肝脏ＡＣＡＴ２的表达，抑制
机体对外源胆固醇的吸收，发挥对高脂血症的预防和治疗作用。
苜蓿皂苷影响胆固醇吸收的原理还不清楚，尽管通过长期的观察表明皂苷能够与胆固醇在动物腔肠中结合
形成不溶的物质。
４．２　苜蓿皂苷的药用价值
有的皂苷具有潜在的药用价值，如降低胆固醇、抗癌、溶血等活性［１２，１５，１６］。有研究结果表明苜蓿皂苷具有溶
血性、降低胆固醇、驱原虫［１７］。体外实验结果表明提纯的苜蓿皂苷能够抑制人白血病细胞Ｋ５６２的生长［１１］。当
对小鸡和成年公鸡喂食皂苷后，其血浆中胆固醇的含量会降低，对小鼠进行皮下注射皂苷后，其肾上腺抗坏血酸
水平降低。Ｃｏｏｋｓｏｎ和Ｆｅｄｅｒｏｆｆ［５９］报道通过喂食胆固醇导致兔子高胆固醇血症能够通过在饲料中加入苜蓿来消
除。Ｍａｌｉｎｏｗ等［６０］发现对成束猴喂食一段时间的胆固醇后引起胆固醇血症和血浆磷脂含量过高，随后给其喂食
含有５０％的苜蓿后，原生质脂蛋白含量恢复正常，主动脉和冠状动脉动脉粥样硬化恢复。
４．３　紫花苜蓿皂苷与抗病虫害
皂苷对昆虫具有毒性作用表明其具有保护植物免受昆虫啃食的作用。Ｔａｖａ和Ｏｄｏａｒｄｉ［１１］使用从紫花苜蓿
叶中提取的一定量的皂苷混合物来研究其杀虫活性。结果表明，增加葡萄蛾（犔狅犫犲狊犻犪犫狅狋狉犪狀犪）饲料中的皂苷含
量将增加其幼虫死亡率。皂苷毒性被认为是通过与胆固醇相结合形成复合物来表现出来的，这个结论通过在葡
９７２第２２卷第３期 草业学报２０１３年
萄蛾的饲料中加入胆固醇从而降低其幼虫死亡率的事实来证实的。对其他昆虫如夏季水果卷叶蛾（犃犱狅狓狅狆犺狔犲狊
狅狉犪狀犪）、玉米螟（犗狊狋狉犻狀犻犪狀狌犫犻犪犾犻狊）、大黄粉虫、斜纹夜蛾也存在类似结果。这些结论对发展保护植物和作物的新
型天然杀虫剂可能有用［１１］。
植物体内能够合成许多物质用于防御昆虫的啃食，目前，已在８０多类植物中发现了糖基化甾醇或糖基化三
萜类皂苷［３９］，其中多种皂苷表现出抑制昆虫的生长和发育的活性。某些高皂苷含量的紫花苜蓿栽培品种具有较
强的豌豆蚜虫抗性［１０］，这可能就是苜蓿防止许多杂食性昆虫啃食的一种防御机制。紫花苜蓿含有多种三萜类皂
苷［８１１］，这些皂苷能够抑制葡萄蛾［４５］、玉米螟［６１］等昆虫的幼虫生长并最终导致其死亡。皂苷能够与蛋白结合形
成复合物从而抑制昆虫对蛋白的消化吸收。皂苷能影响昆虫对甾醇的吸收，而甾醇对皂苷毒性具有解毒作用，这
就进一步增加了皂苷对昆虫的毒性作用。皂苷能够延长斜纹夜蛾的幼虫和蛹期并抑制其生长，从而增加其死亡
率，降低其生殖能力。食物在昆虫肠道内消化时间增加可能是造成以上现象的原因。实验数据表明斜纹夜蛾对
含皂苷食物的消化吸收效率没有改变，皂苷配基表现出与皂苷类似的毒性，因此皂苷可能在昆虫体内被糖基转移
酶去糖基后才表现出毒性［３９］。有趣的是某些昆虫对植物合成皂苷来抵御昆虫啃食的机理也有一些应对措施，
Ｂｅｄｅ等［６２］发现毛毛虫在啃食蒺藜苜蓿过程中能够分泌出一些酶，这些酶能够抑制蒺藜苜蓿三萜皂苷合成途径
早期某些关键基因的表达。
５　紫花苜蓿皂苷应用前景
现有的研究结果表明紫花苜蓿皂苷具有多种生物活性，其中有的可能不利于畜禽对营养物质的消化吸收，但
紫花苜蓿皂苷也有许多潜在的利用价值，如其药用价值和抗虫作用。苜蓿皂苷具有广泛应用价值的天然生物活
性物质，已经应用于医药、食品、化妆品、饲料等行业中。因此，可以对紫花苜蓿皂苷进行深入的研究，生产具有重
要价值的天然材料产品，对今后提倡健康、绿色有机食品应用原则倒是个首选。总结其发展前景如下：
首先，作为家畜饲料，苜蓿皂苷作为添加剂应用家畜饲料中，可以提高家畜的免疫力，防治家畜患病，增加抗
病能力，减少饲料中化学添加剂的使用。
其次，抗病虫害方面，苜蓿皂苷具有很强表面活性和扩散能力，能作为低毒农药，用于触杀害虫效果良好，从
而也减少化学药剂的使用。
第三，食品上，可以开发应用在保健食品、减肥食品等，市场上有苜蓿糕、苜蓿茶、苜蓿芽、苜蓿制作的糕点以
及豆腐等。既是非常好的食品，又可以起到保健的作用，是纯天然保健食品。
第四，苜蓿皂苷目前制成药剂，因皂苷有治疗心血管疾病，降低血中胆固醇含量，抑制血栓形成，从而降低
心血管疾病发生。可降低胆固醇和甘油三酯等减肥药品。苜蓿皂苷还有抑瘤和抗病毒作用，制成抗癌药物，并且
对人类的毒副作用小，是良好的药剂成分。
第五，苜蓿皂苷可以应用于化妆品中，皂苷能阻止由脂质过氧化引起皮肤疾病，减少皮肤病发生。
总之，苜蓿皂苷在今后的生活中将发挥更大的作用，具有广泛的应用前景。
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１８２第２２卷第３期 草业学报２０１３年
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狋狉狌狀犮犪狋狌犾犪ｇｅｎｅｓｅｎｃｏｄｉｎｇｅａｒｌｙｅｎｚｙｍｅｓｉｎｔｅｒｐｅｎｏｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ，２００６，６０：５１９５３１．
犃犱狏犪狀犮犲狊犻狀狋犺犲狊狋狌犱狔狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀
ＳＵＮＹａｎ１，ＬＯＮＧＲｕｉｃａｉ２，ＺＨＡＮＧＴｉｅｊｕｎ２，ＹＡＮＧＱｉｎｇｃｈｕａｎ２，ＺＨＯＵＨｅ１
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９３，Ｃｈｉｎａ；
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｌｆａｌｆａｃｏｎｔａｉｎｓｓａｐｏｎｉｎ，ａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｏｕｐｏｆｎａｔｕｒａｌｂｉｏａｃｔｉｖｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎ
ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗａｓｔｏｇａｉｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎａｌｆａｌｆａｓａｐｏｎｉｎ，ｔｏｐｒｏｖｉｄｄａｔａｆｏｒａｌｆａｌｆａｂｒｅｅｄｉｎｇ
ａｎｄｇｅｒｍｐｌａｓｍｒｅｓｏｕｒｃｅｓｃｒｅｅｎｉｎｇ．Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓａｐｏ
ｎｉｎｉｎａｌｆａｌｆａａｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒａｌｆａｌｆａｓａｐｏｎｉｎ
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｌｆａｌｆａ；ｓａｐｏｎｉｎ；ａｄｖａｎｃｅ
３８２第２２卷第３期 草业学报２０１３年