综述：藜麦皂苷的鉴定与定量分析方法综述

《ACS Omega》：Analytical Methods for Identification and Quantification of Quinoa Saponins: A Review

藜麦皂苷（SAPs）是藜麦种子壳中的主要次生代谢物，具有抗炎、降胆固醇、抗癌及免疫调节等生物活性，但因其苦味和潜在毒性常被工业去除。研究综述了1981-2024年间SAPs的化学分析进展，指出GC-MS和LC-MS/MS适用于复杂混合物的初步鉴定，而NMR是结构解析的关键。定量分析中，UV-Vis和GC-MS/MS因高灵敏度和准确性成为主流，但标准化不足仍是挑战。此外，SAPs的表面活性特性使其在食品和化妆品中作为天然乳化剂的应用潜力显著。

　　
藜麦（*Chenopodium quinoa* Willd.）作为南美洲安第斯山脉传统作物，因其适应性强、营养丰富且富含生物活性物质而备受关注。其种子外层富含皂苷类次生代谢产物（SAPs），这类化合物虽因苦味和潜在溶血性曾被归为抗营养因子，但近年研究表明其具有抗炎、降脂、抗菌及抗癌等多重药理活性，在医药、化妆品和功能性食品领域展现出巨大潜力。本文系统梳理了藜麦皂苷的研究进展，重点探讨其分析技术及定量方法。

### 一、藜麦皂苷的理化特性与生物活性
藜麦皂苷是由三萜苷元（如齐墩果酸OA、海通酸HD、植物溶酸PA等）与糖链通过酯键或醚键连接形成的复杂混合物。根据糖链数目可分为单皂苷、双皂苷和三皂苷，其中双皂苷占比最高。这类化合物具有两亲性特征，分子结构中亲水的糖链与疏水的三萜苷元结合，赋予其表面活性剂特性，可稳定泡沫并作为天然乳化剂使用。

**生物活性研究**显示，藜麦皂苷在多个领域具有显著作用：
1. **抗炎与免疫调节**：实验证实，藜麦皂苷能抑制炎症因子（如TNF-α、IL-6）和一氧化氮（NO）的生成，其活性与糖链结构及苷元类型密切相关。例如，OA和HD的衍生物在耳部肿胀模型中表现出协同抗炎效应。
2. **心血管保护**：动物实验表明，皂苷能降低胆固醇（总胆固醇下降26%，LDL降低57%）、调节血脂水平，其机制可能与抑制胰脂肪酶活性及调节脂质代谢相关。
3. **抗癌与细胞毒性**：分离纯化的OA（IC50=0.4 μM）和HD（IC50=27.3 μM）对多种癌细胞（如A549、HepG2）具有显著抑制作用，部分化合物还能诱导肿瘤细胞凋亡。
4. **抗菌与植物保护**：经碱处理的皂苷对真菌（如*Botrytis cinerea*）和 snail（如*Pomacea canaliculata*）具有杀灭活性，已开发出基于皂苷的植物保护剂“ Heads Up ”。

### 二、藜麦皂苷的分析技术挑战
由于皂苷结构的多样性（糖链数目、苷元类型及糖基构型差异），其分析面临以下挑战：
1. **复杂基质干扰**：皂苷常与酚类、糖类等共提取，导致色谱峰重叠。例如，HPLC-UV检测时，低波长（210 nm）下糖类和皂苷均存在吸收，需结合多波长扫描（如210、240、280 nm）区分。
2. **结构鉴定困难**：皂苷的立体化学信息需通过核磁共振（NMR）和质谱联用技术解析，但纯品制备耗时且成本高。目前主要依赖GC-MS和LC-MS/MS结合糖链断裂模式进行推断。
3. **定量标准缺失**：缺乏统一的商业化标准品，多采用自提纯的皂苷混合物或类似化合物（如OA、HD）作为内标，可能导致不同研究中数据可比性受限。

### 三、提取与鉴定方法进展
#### （一）提取技术优化
传统提取多采用甲醇/乙醇水溶液超声或索氏提取，但存在溶剂用量大、提取效率低的问题。近年发展出以下高效方法：
- **微波辅助提取**：优化条件（乙醇-水=20:80，90℃反应20分钟）可缩短提取时间50%，皂苷得率提升至传统方法的1.5倍。
- **加速溶剂萃取（ASE）**：在高温（195℃）和高压下，1分钟完成溶剂分配，特别适用于种子 coat中皂苷的快速富集。
- **酶解辅助提取**：使用α/β-葡萄糖苷酶定向水解糖链，可选择性释放苷元，减少杂质干扰。

#### （二）结构鉴定技术体系
1. **色谱-质谱联用**：
- **GC-MS**：通过硅烷化衍生化将皂苷转化为挥发性三萜甲酯，结合质谱特征离子（如OA的m/z 482）实现初步鉴定。例如，HD的离子碎片（m/z 320）对应三萜核心结构的断裂。
- **LC-MS/MS**：采用正离子电喷雾（ESI+）或负离子电喷雾（ESI-），通过糖链损失（如-162 Da对应单糖丢失）和苷元特征峰（如OA的m/z 482）实现多级质谱解析。研究显示，LC-MS/MS可鉴定87种皂苷，但对复杂糖链的构型仍无法直接解析。

2. **核磁共振（NMR）技术**：
- **13C NMR指纹图谱**：通过化学位移差异（如OA C-3位羟基δ76.7，HD C-3位羟基δ73.7）实现皂苷分类。表1展示了OA、HD等主要苷元的13C NMR特征信号。
- **二维NMR联用**：通过HSQC和HMBC谱解析糖基连接位置，如确认PA（植物溶酸）的糖链构型为β-葡萄糖-(1→3)-α-阿拉伯糖。

#### （三）定量方法对比
1. **快速半定量方法**：
- **泡沫法（Afrosymmetric）**：基于皂苷表面活性特性，通过测定稳定泡沫体积推算含量（检测限0.2 mg/mL）。但存在灵敏度不足（最高检测量400 mg/mL）和基质干扰问题。
- **溶血活性测定**：通过红细胞裂解程度间接反映皂苷浓度（检测限0.01%），但无法区分单皂苷与双皂苷。

2. **仪器分析法定量**：
- **HPLC-DAD**：采用C18色谱柱，梯度洗脱分离皂苷（如OA、HD），检测波长210 nm（灵敏度0.5 μg/mL），R2值>0.99。
- **LC-MS/MS**：以ESI+电离为主，结合多级质谱（如QTOF）实现痕量检测（LOD 0.003 mg/mL），尤其适用于复杂混合物中特定皂苷的定量。
- **GC-MS衍生化定量**：通过硅烷化衍生化后，利用内标法（如胆固醇）校正回收率，适用于工业级大批量样品分析。

### 四、工业应用与标准化建议
1. **功能性食品开发**：
- 将脱除过量皂苷的藜麦用于婴幼儿食品，或直接开发皂苷强化产品（如抗炎茶饮、降脂饼干）。
- 皂苷与膳食纤维协同作用，可增强饱腹感并调节肠道菌群。

2. **医药与化妆品应用**：
- **抗癌药物前体**：如OA衍生物Quinoside IVa被证实可抑制子宫颈癌细胞周期（G1/S期阻滞）。
- **抗炎护肤品**：采用纳米乳液技术包埋HD皂苷，透皮吸收率提升40%。
- **天然抗菌剂**：HD皂苷对*Botrytis cinerea*抑制率100%，且对鱼类毒性低（EC50>50 ppm）。

3. **质量控制标准**：
- 建议制定分级标准：如食品级皂苷含量<0.12%，化妆品级≥0.5%纯度。
- 开发统一数据库：整合NMR、MS/MS数据，建立皂苷指纹图谱库（参考图1、图2结构）。

### 五、未来研究方向
1. **绿色提取技术开发**：利用超临界CO2或亚临界水提取，减少有机溶剂使用。
2. **AI辅助结构解析**：结合深度学习模型（如GCN网络）预测糖链构型，降低实验成本。
3. **临床转化研究**：需开展长期毒性试验（如高剂量OA摄入对肝酶活性的影响），明确安全阈值。

### 结论
藜麦皂苷作为一类多功能的生物活性物质，其分析技术正朝着高效、精准和绿色方向发展。尽管当前仍以混合物形式为主，但通过GC-MS/LC-MS/MS联用技术已能实现90%以上成分的鉴定。未来需加强标准化体系建设，推动其在功能性食品、医药和环保领域的规模化应用。值得注意的是，皂苷的苦味虽阻碍直接食用，但其生物活性赋予其作为价值添加成分的潜力，例如在抗炎护肤品中可掩盖不良口感。