皂树皂苷 — QS-21（Quillay Saponins）

皂树提取物的历史

人类使用皂树（Quillaja saponaria，QS）提取物的历史已有数百年，甚至可能上千年。为皂树命名的耶稣会牧师Juan Ignacio Molina 在 1782 年曾记载，现今智利地区的原住民”衣服上从不见丝毫污渍或尘土”，这归功于他们使用皂树树皮作为肥皂。1

1991年，剑桥生物科技公司的 Charlotte Kensil 及其同事发现，皂树皂苷提取物中的 QS-7 和 QS-21 组分毒性低且佐剂活性强。这一发现建立在更早自 20 世纪 50 年代开始的研究基础上，那些研究已识别出天然皂苷作为疫苗佐剂的应用潜力。2剑桥生物科技公司获得了关于 QS-7 和 QS-21 组分及其作为佐剂用途的关键专利。这些专利及专有的纯化技术构成了最初的产权基础，当今 Agenus 和 GSK 在基于 QS-21 的佐剂市场上的主导地位正是由此发端。

皂树栖息地

目前（ 2021 年报告），智利的硬叶林提供了 98% 的皂树原料。3皂树主要生长在智利中部沿南纬 30 至 38 度之间、长约 650 公里的地带。4（尽管有资料称皂树在玻利维亚和秘鲁亦有分布，但似乎鲜有证据支持此说法，该主张可能是18 世纪植物学记录的遗留。5）尽管皂树在智利的生长面积估计达 20 万公顷，但只有约 5% 的树木能产出浓度较高、最有利于商业提取的 QS-21，而这些树木集中在某些特定区域。6智利的硬叶林受到 2017 年中部特大火灾37 以及一场持续 15 年特大干旱的显著影响。7据报道，非法砍伐也加剧了这些森林面临的压力。1研究显示，皂树主要生长的智利中部地区受特大干旱的影响尤为严重；在这些区域已观察到植被突然枯死（褐化）的现象，可能是由于森林水势等生态阈值已被突破。8

虽然有证据表明相关森林区域已受到干旱和火灾的严重影响，但由于数据缺乏，难以具体评估皂树种群数量的变化趋势。9作为受威胁物种及全球生物多样性健康状况的指标，《世界自然保护联盟红色名录》将皂树列为”无危”物种，并评估其种群数量稳定。该评估最后更新于 2018 年。10一些接受访谈的专家暗示，原生树木种群因干旱和火灾已显著减少，而另一些专家则估计仅有约 1% 的种群受到火灾影响。11

皂树的采收

自 1944 年起，智利政府已对皂树采收设定了限制并推广可持续的采伐方法。3,12 智利 1974 年的第 701 号法令规定，任何计划采伐皂树或其任何部分的人员，必须获得农牧业局（Servicio Agrícola y Ganadero）的授权，并拥有一份经国家林业公司（Corporación Nacional Forestal, CONAF）批准的管理计划。13 智利生长的皂树树皮总量为 6.5 万吨，但每年仅采收 240 吨。1 然而，其中仅有部分树皮含有高浓度的 QS-21。根据智利法律，天然林中每五年最多可采伐 35% 的皂树生物量。6,14,15 尽管政府对天然林的皂树采伐进行监管，但其也投资建立了商业种植园，并为皂树皂苷寻找新的用途。16

传统上，大部分 QS-21 来自树皮提取物。绝大多数树皮来自天然林中的树木，而其中每年只有一小部分可以被合法采伐。限制皂树采伐的法规促使采收者尽可能转向使用生物质（例如修剪下的枝条，然后粉碎）替代树皮提取物，以最大化 QS-21 的产量。虽然树皮提取物仍在使用，但其数量正在减少，而价格在上涨。17

从皂树中提取皂苷的旧方法涉及砍伐一棵成熟树木（至少25年树龄），剥取树皮进行加工。较新的可持续管理技术使用幼树整枝的生物质（树皮、木材、树叶），尽管其皂苷浓度低于成熟的树皮。3 这些新技术由智利的衍生公司Natural Response S.A. 率先采用，该公司由 Ricardo San Martín 教授领导，基于其自 1986 年左右在智利天主教大学开始的研究，并得到该大学贷款支持。6,16,17 （截至 2011 年，该大学后来持有该公司 17.5% 的股份。18）

在 San Martín 和 Natural Response S.A. 带来的采收技术创新之前，树皮从成熟树木上剥下，而木材则被遗弃腐烂或被制成木炭。尽管有法规约束，但到 20 世纪 90 年代末期，成熟树木已变得稀缺。（为本报告咨询的一些资料表明，20 世纪 90 年代存在一定程度的皂树非法砍伐，至今仍在某种程度上持续。我们未能证实这一点。）

qs 21 newer quillay harvesting methods

得益于采用全生物质（树皮、木材、枝条、树叶）并允许修剪而非砍伐的新型皂树采收方法，每年被砍伐的皂树数量已大幅减少。

Natural Response S.A. 的一个关键价值主张是利用树木的全部生物质，包括木浆、树皮和树叶。这使得可以仅利用个别枝条，意味着树木可以被修剪，而非砍伐。16,19 然后从修剪下的枝条中提取皂苷，而无需砍伐整棵树。20

这项创新显著减少了每年需要砍伐的树木数量。16,19 当仅能使用树皮时，一棵树只能被砍伐一次，因为剩余的树桩会长出灌木状的结构，使得剥取树皮变得不经济。现在，利用全部生物质意味着这种灌木状的结构也可以被采收。16 一旦选定的皂树枝条被修剪下来，它们会被削片并浸入水中。添加稳定剂，溶液经过过滤，然后通过膜进行超滤以纯化皂苷，从而得到皂苷提取物。16 从植物原料开始，生产一批纯度为 90% 的皂苷产品大约需要两个月时间。21 随后，可以通过色谱法从皂苷提取物中纯化出特定的组分，如 QS-21。

这些改进的技术使得每年被砍伐的树木数量从 5 万棵减少到不足 1 万棵（ 2019 年报告），仅使用五分之一的林地，而该林地在 14 年内即可恢复。22 使用全生物质方法，一公顷灌木型皂树林每 15 年可产出至少两吨生物质。16

最近，San Martín 正在研究利用皂树树叶提取皂苷的方法。目前，工业上尚未使用皂树树叶，尽管 San Martín 认为树叶是”唯一可以可持续采收的材料”。6

Natural Response S.A. 于 1995 年开始与总部位于加利福尼亚的私营公司 Desert King 合作。在合作之前，Desert King 的业务主要基于从墨西哥丝兰中提取的皂苷。6 两家公司于 1999 年成立了合资企业。22 Desert King 逐步收购了 Natural Response S.A. 100% 的股份，Natural Response 于 2019 年更名为 Desert King Chile。23,24,25,26 到2000 年代末，Desert King 的年收入已达数千万美元。6 Desert King 现在是全球疫苗用 QS-21 前体的主要供应商（见下一节）。

参考文献
  1. Honigsbaum M. The Chilean tree that could help cure malaria (and a host of other diseases). The Telegraph. 2024; published online July 16. https://www.
    telegraph.co.uk/global-health/science-and-disease/the-chilean-tree-that-could-cure-malaria-and-other-diseases/ (accessed Nov 5, 2024). ↩︎
  2. Kensil CR, Patel U, Lennick M, Marciani D. Separation and characterization of saponins with adjuvant activity from Quillaja saponaria Molina cortex. The
    Journal of Immunology 1991; 146: 431–7. ↩︎
  3. Guerra F, Sepúlveda S. Saponin production from Quillaja genus species. An insight into its applications and biology. Sci agric (Piracicaba, Braz) 2021; 78:
    e20190305. ↩︎
  4. Espinoza SE, Yañez MA, Magni CR, Santelices RE, Cabrera AM. Outplanting performance of three provenances of Quillaja saponaria Mol. established in
    a Mediterranean drought-prone site and grown in different container size. iForest – Biogeosciences and Forestry 2020; 13: 33. ↩︎
  5. Delporte C, Rodríguez-Díaz M, Cassels BK. Quillaja saponaria Molina. In: Máthé Á, Bandoni A, eds. Medicinal and Aromatic Plants of South America Vol.
    2: Argentina, Chile and Uruguay. Cham: Springer International Publishing, 2021: 461–73. ↩︎
  6. Borrell B. The Tree That Could Help Stop the Pandemic. The Atlantic. 2020; published online Oct 21. https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/10/
    single-tree-species-may-hold-key-coronavirus-vaccine/616792/ (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  7. Venegas-González A, Muñoz AA, Carpintero-Gibson S, et al. Sclerophyllous Forest Tree Growth Under the Influence of a Historic Megadrought in the
    Mediterranean Ecoregion of Chile. Ecosystems 2023; 26: 344–61. ↩︎
  8. Miranda A, Syphard AD, Berdugo M, et al. Widespread synchronous decline of Mediterranean-type forest driven by accelerated aridity. Nat Plants 2023;
    9: 1810–7. ↩︎
  9. Alejandro Miranda. Email to Dzintars Gotham. Nov 7, 2025. ↩︎
  10. Botanic Gardens Conservation International (BGCI) (Botanic Gardens Conservation International (BGCI) DH. IUCN Red List of Threatened Species: Quillaja
    saponaria. IUCN Red List of Threatened Species 2018; published online June 12. https://www.iucnredlist.org/en (accessed June 28, 2025). ↩︎
  11. Dzintars Gotham. Interview with Karen Cresp and Andres Gonzalez (Desert King). Jul 29, 2025. ↩︎
  12. MINISTERIO DE TIERRAS Y COLONIZACIÓN. Decreto 366 REGLAMENTA EXPLOTACION DE QUILLAY Y OTRAS ESPECIES FORESTALES. Biblioteca del
    Congreso Nacional de Chile. 1944. https://www.bcn.cl/leychile/navegar?idNorma=199547&idVersion=1955-12-02&idParte=/leychile (accessed Nov 6,
    2024). ↩︎
  13. Servicio Agrícola y Ganadero. Permiso para corta, explotación o descepado de quillay. https://www.sag.gob.cl/ambitos-de-accion/permiso-para-corta-
    explotacion-o-descepado-de-quillay (accessed Nov 5, 2024). ↩︎
  14. MINISTERIO DE AGRICULTURA. Decreto 259: REGLAMENTO DEL DECRETO LEY 701, DE 1974, SOBRE FOMENTO FORESTAL. Biblioteca del Congreso
    Nacional de Chile. 1980. https://www.bcn.cl/leychile/navegar?i=11624 (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  15. Alberto Tacón. Buenas Prácticas de Recolección Sustentable para Productos Forestales No Madereros: Quillay. 2017. https://www.fia.cl/wp-content/
    uploads/2018/05/08-Quillay.pdf (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  16. San Martin R. Sustainable Production of Quillaja Saponaria Mol. Saponins. In: Oleszek W, Marston A, eds. Saponins in Food, Feedstuffs and Medicinal
    Plants. Dordrecht: Springer Netherlands, 2000: 271–9. ↩︎
  17. CRODA Pharma. Vaccines for a more sustainable future. https://www.crodapharma.com/mediaassets/files/health-care/whitepapers/vaccines-for-a-sustainable-
    future-final.pdf?la=en-GB (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  18. DICTUC. DICTUC Annual Report 2011. 2011. https://www.dictuc.cl/wp-content/uploads/2017/10/ReporteAnual2011.pdf (accessed Nov 7, 2024). ↩︎
  19. Seminario Innovación para el desarrollo. 2021 https://www.youtube.com/watch?v=Xa4ggtbagQQ (accessed Nov 7, 2024). ↩︎
  20. Trees native to Chile hold hope for new Covid-19 vaccine — will there be enough? NBC News. 2021; published online Oct 6. https://www.nbcnews.com/
    news/latino/trees-native-chile-hold-hope-new-covid-19-vaccine-will-enough-rcna2647 (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  21. PADILLA IGLESIAS, Leandro, VALENCIA MICHAUD, Andres. METHOD FOR OBTAINING SAPONINS FROM PLANTS. https://data.epo.org/publication-server/
    rest/v1.0/publication-dates/20230412/patents/EP3380193NWB1/document.pdf. ↩︎
  22. DESERT KING Video – Sustainable Quillaja & Yucca extracts. 2019 https://www.youtube.com/watch?v=zlCjfKI0Gfo (accessed Nov 7, 2024). ↩︎
  23. Rosa Zamora Cabrera. Mercados de 36 países ya conocen las bondades del humilde quillay. El Mercurio de Valparaíso. 2019; published online Aug 18.
    https://desertking.com/wp-content/uploads/2019/09/reportaje-las-bondades-del-quillay-entrevista-a-gerente-general-2019.pdf. ↩︎
  24. Natural Response. Natural Response. naturalresponse.cl (accessed Nov 5, 2024). ↩︎
  25. https://dequienes.cl/diario-oficial/2019/06/05/natural-response-sa-96768300-0-1600480 (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
  26. Revista Contratistas Forestales. La naciente industria del Quillay de la mano de Investigación y Desarrollo. 2021; published online Dec 16. https://www.
    revistacontratistasforestales.cl/2021/12/16/la-naciente-industria-del-quillay-de-la-mano-de-investigacion-y-desarrollo (accessed Nov 6, 2024). ↩︎
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