皂苷类化合物结构特征明显、生物活性突出，在治疗心血管疾病、提高机体免疫功能、抗肿瘤等方面因效果显著而备受关注，故以皂苷为原料开发了许多疗效确切的药物。目前皂苷大多是直接从药用植物中通过提取的方式获得，该获取方式常常伴随药材中色素溶出，导致皂苷提取物颜色加深，影响产品质量和附加值，故提取皂苷脱色成了皂苷产业的热门研究课题。本文通过系统分析国内外相关研究文献，对皂苷类化合物脱色技术的研究进展进行综述，并对常用的皂苷脱色方法（如：物理方法脱色、化学方法脱色）的原理、特点及适用范围进行分析。结果表明，化学方法脱色主要用于水溶性色素的皂苷脱色；物理方法脱色对水溶性和脂溶性色素脱色，且对皂苷结构未产生破坏性的影响，更加适合皂苷的产业化和工业化脱色应用，本文对皂苷脱色的总结为皂苷的开发应用提供一定的参考。

皂苷是由亲脂性皂苷元和亲水性的糖链部分以糖的端基碳原子连接形成的一类化合物，又称碱皂体；皂苷包括三萜皂苷和甾体皂苷，广泛存在于植物界90多科500多属的植物中^[1]。较多大宗商品药材如三七（Panaxnoto ginseng）、蒙古黄芪（Astragalus memeranaceus）等均富含皂苷。皂苷在保护心脏^[2]、增强免疫^[3]、抗炎^[4]、抗肿瘤、降血糖^[5-6]等方面活性显著，备受医药行业的青睐，因此以皂苷为原料开发了多种疗效确切的药物，如以西洋参（Panax quinquefolius L.）茎叶皂苷为有效成分研制了具有益气养心功效的心悦胶囊^[7]，以三七中的单体化合物人参皂苷Rg₃为原料开发了具有培元固本、补益气血功效的参一胶囊^[8]。皂苷药物的研发在制药行业中具有重要地位，皂苷提取的工艺流程是中药制造业过程中的核心操作单元，但在皂苷提取过程中常会伴随原药材色素的溶出，从而影响提取物产品的质量，故提取获得的皂苷原料脱色成为中药制药产业关注的重点研究课题。

按皂苷元的化学结构分类，皂苷包括三萜皂苷和甾体皂苷。三萜皂苷主要有四环三萜皂苷和五环三萜皂苷^[9]；甾体皂苷主要分为螺甾烷醇类皂苷、异螺甾烷醇类皂苷、呋甾烷醇类皂苷以及变形的螺甾烷醇类皂苷^[10]，具体见图1。产业上，皂苷来源主要来自中药大品种的药材如三七、人参等，而云南省是三七的原产地和主产区，种植面积和产量占全国90%以上^[11]，开展皂苷的脱色整理研究对皂苷行业具有重要意义。

2005年程莉等^[12]应用组合大孔吸附树脂在碱性条件下对三七叶苷进行多级脱色，并实施了大规模产业化应用，解决了三七叶苷脱色困难的问题；2008年李东等^[13]提出了优化三七总皂苷纯化和脱色的工艺。此后，大量皂苷脱色的研究成果相继发表，通过文献梳理，本文整理总结了提取皂苷脱色方法的研究进展，对皂苷脱色方法、原理、特点及适用范围进行综述，以期为皂苷开发应用提供参考。

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  图1 皂苷的类型

  Figure 1.Types of saponins

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1 皂苷提取物色素的来源

皂苷提取物中的呈色物质部分来自药材中的天然色素，即在提取过程中，使用水或浓度低的醇类作为提取溶剂，水溶性或大极性的色素类成分随皂苷一同溶出，如糖类、糖类衍生的焦糖化产物、氨基酸、酚类成分等；使用高浓度的醇类作提取溶剂则更易溶解出脂溶性色素如叶绿素、类胡萝卜素等；部分色素则是由提取物中的氨基酸与还原糖在加热回流过程中发生美拉德反应生成^[14]。提取皂苷中的色素主要涉及水溶性和脂溶性色素，其在极性、吸附能力上差别较大，除去色素可根据色素的性质、结构以及脱色材料的原理、特点选择合适的脱色方法。

2 皂苷提取物脱色方法

皂苷提取物中的水溶性和脂溶性色素可以通过化学方法、物理方法来去除。化学方法脱色是通过添加氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾等使色素分子发生氧化）或还原剂（如二氧化硫、亚硫酸氢钠等发生还原反应）破坏色素结构从而除去色素。物理方法脱色是利用吸附剂（如树脂）吸附色素分子从而除去色素；常用吸附剂如大孔树脂、阴（阳）离子交换树脂、活性炭、凹凸棒土、氧化铝等^[15]，有时也会应用絮凝剂和工艺方法脱色。总体而言，皂苷提取物脱色主要针对提取物中的色素开展“破坏”或“吸附”工作。

2.1 化学方法脱色

2.1.1 氧化剂脱色

氧化剂能让色素类物质中共轭双键断裂或发生异构，从而破坏色素发色基团达到脱色目的 ^{[16- 17]}。程轶群等^[18-19]利用H₂O₂对油茶（Camellia oleifera）中茶皂素三萜皂苷进行氧化脱色，确定H₂O₂脱色茶皂素最佳条件。水提取的油茶皂苷使用H₂O₂氧化脱色，茶皂素样品亮度增加，溶液色泽的通透性提高。无患子三萜皂苷是一种天然的非离子型表面活性剂，苏曦瑶^[20]以H₂O₂为氧化剂开发了一种适合无患子皂苷工业化的脱色工艺：无患子水提液中加入5 mL 30% H₂O₂置于70℃水浴中加热1.0 h，脱色后产品颜色由深褐色变为浅黄色，且紫外-可见分光光度法和红外光谱表征发现无患子皂苷H₂O₂脱色后结构未发生改变，表明活性不受影响。用水提取的皂苷提取物极性较大，含有大极性或水溶性色素，氧化剂脱色法对水提取三萜皂苷中的水溶性色素有较好的脱色效果，且脱色后皂苷结构和活性未受到氧化剂的影响，表明氧化剂脱色法适合三萜皂苷中水溶性色素的脱色。

2.1.2 还原剂脱色

还原剂脱色法与氧化剂脱色法的原理类似，不同的是还原剂法脱色通过还原反应破坏色素结构实现脱色。常用还原剂有二氧化硫、亚硫酸氢钠等^[16]。邓宝琴等^[21]利用还原剂法对无患子60%乙醇提取的总皂苷进行脱色，筛选出无患子三萜皂苷最佳脱色工艺：复合还原剂硼氢化钾和亚硫酸氢钠的添加质量分数为4%，pH为7，脱色温度为70℃、脱色时间为40 min，脱色率为（72.69±3.34）%。无患子皂苷经还原法脱色处理后，无患子三萜皂苷理化性质无明显变化，且黄嘌呤氧化酶抑制活性与脱色前相当，表明还原剂法脱色处理对无患子皂苷生物活性未产生影响。程轶群^[18]利用还原剂脱色法对水提的茶皂素进行脱色，经过单因素试验和SAS软件的二次响应面优化，确定茶皂素脱色工艺条件：KBH₄添加量为1.0%、NaHSO₃添加量为2.0%、pH为6.0，反应温度为40.0℃，脱色率为51.819%。与氧化剂H₂O₂脱色方法比较，还原剂脱色法脱色剂的使用量较小，脱色条件温和，且油茶皂苷不受添加还原剂的影响。60%醇提取和水提取皂苷中的色素极性较大，用还原剂法脱色皂苷中的水溶性色素效果较好，脱色后皂苷的性质和活性均未受影响，表明还原剂脱色法适用于三萜皂苷中水溶性色素的脱色。

2.2 物理方法脱色

物理方法脱色主要涉及吸附剂法脱色，其是利用具有吸附性的材料对色素分子吸附作用去除提取物中的色素，常用吸附剂有大孔树脂、阴离子交换树脂脱色、阳离子交换树脂脱色、活性炭、凹凸棒土、氧化铝等^[15]。吸附剂法脱色利用吸附剂吸附色素类物质从而除去色素，而不会对提取物中其他成分皂苷造成影响。

2.2.1 大孔树脂脱色

大孔树脂通过范德华力和氢键作用对各种化学成分产生选择性吸附作用，广泛应用于活性物质的分离纯化及脱色工艺^[22]。

芦笋皂苷属于呋甾烷醇甾体皂苷，具有抗癌、降血脂和降血压等功效，张若洁等^[23]筛选了95%乙醇提取的芦笋皂苷大孔树脂脱色工艺，通过静态吸附和解吸试验，从6种树脂中筛选出适合芦笋皂苷脱色的大孔树脂型号为S-8型。地榆皂苷是以齐墩果酸或乌苏酸为苷元的五环三萜皂苷，具有显著的促骨髓细胞增殖活性，高虹等^[24]研究了S-8型树脂脱色地榆皂苷的工艺：30%乙醇提取原液为最佳脱色浓度，静态吸附脱色时间为2 h，脱色树脂用量为色素量的15~20倍，树脂脱色后再生剂为pH 1.0的95%乙醇溶液。对比活性炭脱色法，S-8树脂的脱色能力比活性炭更强，是活性炭的1.3倍左右。人参果（实）主要含有达玛烷型三萜皂苷，王蔚^[25]研究了HPD-400大孔树脂对人参果85%乙醇提取液的脱色效果，确定了最适宜脱色条件上样浓度、水洗脱体积、最大上样体积、洗脱剂用量，其脱色率达92%。

刘庆文等^[26]发明了甜菊糖皂苷脱色树脂，该树脂在强碱基团作为主要脱色功能基团上引入羟基，实现甜菊糖苷料液与树脂表面更好的相接触，保证脱色基团能与色素更容易反应脱除，从而使该树脂兼具脱色彻底、收率高的优点。

用浓度不同的乙醇提取药材中的皂苷，能同时提取出皂苷、脂溶性和水溶性色素，大孔树脂对皂苷、水溶性色素、脂溶性色素的吸附性能不同，通过大孔树脂能够实现皂苷和色素的分离；三萜皂苷和甾体皂苷在结构上非常类似，其脱色原理相似，故三萜皂苷和甾体皂苷均适合采用大孔树脂脱色。

2.2.2 阴离子交换树脂脱色

阴离子交换树脂通过其功能基团（如季铵基、二乙氨基等）吸附带负电的色素分子实现脱色 ^[27]。离子型交换树脂早期用于硬水的软化，后来被广泛运用到天然产物的脱色中，但阴离子交换树脂脱色应用较为广泛，而且OH^-型树脂的脱色容量远大于Cl^-型树脂的脱色容量。

三七叶皂苷是典型的三萜皂苷，范云鸽等^[28]应用阴离子交换树脂对80%乙醇提取的三七叶苷脱色，筛选了性能较好的阴离子交换树脂型号为Dt，其对三七叶总皂苷的脱色率近90% 。赵凤平 ^[29]研究了弱碱性阴离子交换树脂D-941对三七叶皂苷脱色效果。结果显示70%乙醇提取三七叶皂苷的提取液经D-941弱碱性阴离子交换树脂纯化脱色后，总皂苷含量提高，工艺稳定可行。李东等^[13]采用D-941树脂脱色70%乙醇提取的三七皂苷，脱色处理后三七总固物中人参皂苷Rb₁、Rg₁的纯度达到59.2%，其转移率分别为96.1%和95.9%；脱色后总固物呈白色，脱色效果良好。周加明等^[30]利用D-941树脂脱色鲜三七70%乙醇提取的总皂苷提取液。鲜三七根茎总皂苷提取液经过普通树脂富集纯化，然后利用D-941离子交换树脂脱色，得到的总皂苷颜色偏白色，质量控制成分（R₁+Rg₁+Rb₁）含量高于干三七所得皂苷的含量。

西洋参果皂苷结构以达玛烷型三萜为主，其提取物已应用于冠心病、心肌缺血及2型糖尿病治疗药物的开发；孙成贺等^[31]以皂苷脱色率和提取率为指标比较了活性炭、氧化镁、氢氧化钙、大孔树脂AB-8、D301R、D280、D900、HP-20、脱色一号等脱色剂对西洋参果皂苷的脱色效果，筛选出最佳脱色材料为D301R型阴离子大孔树脂，其脱色率为93.5%，人参皂苷Re的保留率为86.3%。孙成贺等^[32]另一研究D301R阴离子交换树脂对西洋参果皂苷脱色，发现D301R树脂脱色西洋参果皂苷具有较高的脱色率和保留率。离子交换树脂通过离子交换作用去除带电色素（离子型色素），如阴离子交换树脂可吸附黄酮、蒽醌等酸性色素。

2.2.3 阳离子交换树脂脱色

阳离子交换树脂表面带的负电性功能基团（如磺酸基-SO₃^-），可通过静电吸引与带正电荷的色素分子（如阳离子）结合，置换树脂上的可交换阳离子（如H⁺或Na⁺），从而实现色素吸附^[33]。竹节参皂苷为三萜皂苷，具有抗炎、调节免疫、抗肿瘤等活性。何春喜等^[34]使用732阳离子交换树脂对70%乙醇提取的竹节参皂苷进行脱色：提取液首先用大孔吸附树脂富集皂苷，醇洗脱液经回收溶剂至无醇味后调整浓缩液pH至10，再通过732型阳离子交换树脂脱色，得到的竹节参总皂苷外观呈类白色至黄白色，质量分数大于85.0%，总转移率超过70.0%，所得产品较脱色前的外观明显得到改善。

离子交换树脂通过离子交换作用去除带电色素（离子型色素），如阳离子交换树脂可吸附生物碱、花色素等带正电荷的色素。阳离子交换树脂对醇提取三萜皂苷中的水溶性色素脱色较好，表明其中的色素是以阳离子化合物的形式存在，pH、酸碱度等因素影响其脱色效果。

2.2.4 活性炭脱色

活性炭具有松散多孔的结构（孔径一般为0.1~100.0 nm），通过分子间范德华力、静电吸引力或化学键结合可以有效吸附色素^[35]。

细梗香草中的皂苷以三萜皂苷为主，具有抗肿瘤活性。郑霖华等^[36]研究活性炭脱色70%乙醇提取细梗香草皂苷工艺，确定最佳脱色条件为：活性炭添加量2%，脱色时间80 min，稀释梯度40倍，脱色温度60℃。刘星等^[37]采用单因素试验结合响应面法，以脱色率和保留率为指标，确定了活性炭对酸枣仁水提物中三萜皂苷最佳脱色工艺。通过在酸枣仁汤中的应用研究验证，该工艺能够达到良好的脱色效果。黄光伟等^[38]利用复配脱色剂（活性炭和活性白土），以正交试验法对风轮菜70%乙醇提取液进行脱色试验，筛选风轮菜提取液的最佳脱色工艺条件：复配脱色剂（活性炭和活性白土）用量3.0%、温度70℃、时间30 min、搅拌速度为700 r/min。章银良等^[39]采用活性炭脱色方法对人参（三萜皂苷）等6种中药材为原料，30%乙醇提取的保健酒原液进行脱色，当脱色温度为35℃、脱色时间为20 min、液料比为5 ∶ 1时，脱色剂为粉未状活性炭时脱色效果最好，且脱色过程人参皂苷损失率仅为2.47%，酒液色泽适宜，品质良好。

活性炭对皂苷中的水溶性色素脱色效果较满意，但存在皂苷损失率过大等缺点，特别是在醇提取脱色时。

2.2.5 凹凸棒土脱色

凹凸棒土是一种富含镁铝硅酸盐黏土矿物（富含MgO、Al₂O₃），其特有的纤维状或棒状晶体形态使其具备了较大的比表面积和良好的吸附性能^[40]。油茶皂素（茶皂苷）是一种三萜皂苷化合物，具有祛痰止咳、降低胆固醇等功效，用于治疗腹泻和预防心血管疾病等。肖志强等^[17]采用过氧化氢-凹凸棒土耦合体系对纯度为40%的油茶皂素进行脱色，筛选皂素脱色的最佳条件为：H₂O₂加入量6%，温度80℃，时间3 h，凹凸棒土用量3%，皂素脱色后呈现乳白色。分光光度法检测脱色率达到（79.52±0.53）%（510 nm）和（78.33±0.9）%（480 nm）。

2.2.6 氧化铝脱色

氧化铝具有高比表面积，可通过物理吸附和化学吸附结合色素分子。其表面铝空位和未配位铝原子形成的活性位点，能够通过静电作用或氢键捕获色素分子^[41]。Chen等^[42]通过静态吸附试验和响应面法开发了三七90%乙醇提取物（三萜皂苷）的脱色方法，研究发现酸性氧化铝对三七提取物脱色具有较高的脱色率和回收率。其利用响应面方法模拟了工艺参数（样品量、流速）与脱色性能之间的相关性，被酸性氧化铝吸附的大部分皂苷可以通过用水和乙醇进行动态解吸回收。雷芳等^[43]进一步研究了酸性氧化铝柱层析脱色纯化90%乙醇提取的羟基积雪草苷（三萜皂苷）的工艺；结果表明酸性氧化铝能够吸附大量的有色杂质，提高羟基积雪草苷纯度，得到澄清溶液，且目标成分不受损失，平均回收率为93.61%。表明酸性氧化铝可广泛应用于工业上对积雪草提取物中羟基积雪草苷的脱色纯化。氧化铝脱色醇提取三萜皂苷中脂溶性色素效果突出，皂苷损失率小，操作简单，适合大规模的工业应用。

综上，吸附剂法脱色皂苷各具特色和适合不同的场景。大孔树脂利用范德华力通过比表面积和网孔结构进行物理吸附，从而脱去皂苷提取物中的色素，具有吸附能力强、脱色能力高、保留率高、再生性能良好、适用范围广泛、操作简便、稳定性高等特点。阳离子交换树脂和阴离子交换树脂对皂苷中能电离的色素脱色（水溶性色素）更加具有针对性，效果更显著，特别是型号Dt、D-941、D301R、732应进一步优化其比表面积、电荷等参数以提高脱色率。活性炭脱色皂苷具有色素除去率高而指标成分损失量不大的优点，但对于具有共轭双键的色素类物质时缺乏选择性，会导致脱色同时伴随目标产物被吸附^[38]，应用时得做好判断选择。凹凸棒土凭借独特的矿物组成和纤维多孔结构，在脱色领域展现出高效、经济且可调的优势，但需通过工艺优化与改性处理平衡脱色效果与副反应；氧化铝柱层析是皂苷脱色的有效手段，整体上具有工艺简单、成本较低、分离效果好的优点，但需选择合适类型（中性或酸性）的氧化铝、优化工艺参数，能有效去除色素同时保持皂苷的高回收率。

2.3 其他方法脱色

絮凝脱色剂大多是季铵型阳离子高分子化合物，其能够吸附致色有机物，或絮凝剂携带的活泼化学键和致色有机物反应沉淀脱去致色物。双氰胺甲醛化合物是常用的脱色絮凝剂，常用于工业提取皂苷脱色。皂荚果皮富含三萜皂苷，具有表面活性和去污能力。刘艳萍等^[44]用絮凝剂脱色皂荚果皮皂苷，用90%乙醇提取皂荚果皮皂苷，以无机低分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂脱色皂苷粗提液。醇提-絮凝-膜分离等皂苷脱色处理方式提取时间短，产品中水溶性杂质少，且试验过程中用双氰胺甲醛和双氰胺甲醛铵盐絮凝剂处理所得产品纯度高于阳离子瓜尔胶絮凝剂絮凝、超滤和纳滤技术处理的产品。

聚酰胺吸附色谱通过氢键吸附含酚羟基的色素（如鞣质、多酚），对皂苷干扰较小，可用于皂苷等脱色。工艺脱色是一个复杂的纯化过程，通过合理的脱色工艺流程设计，皂苷也可以通过脱色工艺去除色素。如根据色素在不同溶剂中的溶解度差别，用水提醇沉法可去除小部分水溶性色素、醇提水沉可去除大部分脂溶性色素、皂苷盐析法时低温条件下可去除脂溶性色素；当色素是一些黄酮、蒽醌等酚酸性成分时，可调节溶液pH，采用碱溶酸沉法析出色素或通过碱性氧化铝、聚酰胺氢键选择性去除。皂苷水提取液加入有机溶剂或盐使皂苷沉淀，沉淀再用大孔树脂纯化也能去除一些色素^[44]。各种脱色方法的优势和适用范围见表1。

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  表格1 脱色方法的优势和适用范围

  Table 1.Advantages and applicability of decolorization methods

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3 结语

三萜皂苷和甾体皂苷结构特征类似，分布广泛，生物活性显著。以皂苷为原料开发了许多疗效确切的药物，但提取的方式从药材中获取皂苷常伴有色素的溶出，提取皂苷色素去除是当前皂苷产业核心课题。

从文献报道的脱色方法来看，提取皂苷的脱色主要针对提取物中色素的处理：利用吸附材料吸附、分离色素或破坏色素，从而纯化皂苷；常采用化学方法、物理方法、工艺等方法进行脱色处理。具体选择何种脱色方法需根据脱色方法的原理和皂苷色素的性质决定。化学方法脱色利用氧化剂或还原剂所具有的强氧化性或还原性破坏色素结构达到去除色素的目的，但其脱色的同时可能会造成功效成份的破坏，影响提取率；如H₂O₂脱色破坏具有共轭双键的色素类物质，同时也会造成皂苷的糖苷键断裂，影响皂苷得率^[18]。故化学法脱色法需要准确了解色素的性质，根据其性质特点才能优选合适的氧化剂或还原剂。

皂苷的物理方法脱色主要涉及吸附剂法脱色，即利用吸附剂（材料）对色素的吸附作用使色素与皂苷物质分离而达到脱色目的，原则上并不会造成成分的破坏，所以更加受到脱色工业的青睐。物理方法脱色主要考虑的是脱色材料的性质选择吸附剂，如活性炭通过微孔结构和表面化学基团（如羟基、羧基）吸附色素分子，尤其对疏水性色素（如蒽醌类、脂溶性色素）效果显著，实际工作中活性炭、硅胶和三氧化二铝等常用于亲水性色素脱色；凹凸棒土超大的比表面积对色素和皂苷均有强大的吸附能力，对脱色样品会造成一定的损失。应用较多且更加受青睐的是物理脱色法中的树脂脱色，但阳离子交换树脂在脱色皂苷时，其水溶液常表现出酸性性质，在加热浓缩脱色液时可能会对样品造成水解脱糖反应也是需要注意的工艺操作要点，故使用离子交换树脂脱色常先用阳离子交换树脂，再使用阴离子交换树脂，规避后面使用酸性阳离子树脂造成皂苷的水解。此外，通过优化树脂的结构、孔径，在树脂上接入合适的取代基，改善树脂比表面积、吸附容量、吸附速度、选择性、耐酸碱性能等参数，能提高树脂离子交换容量，从而优化出适合皂苷脱色的大孔树脂或阴（阳）离子交换树脂。

产业上皂苷脱色需要考虑成本、操作性、工艺稳定、易于产业化等因素，充分利用材料的脱色原理、色素性质才能筛选出合适的脱色方法，生产脱色效果满意、高附加值的皂苷，才能为皂苷产业的发展提供科学支撑。

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