戴儒麗，吳文嬋，王婷婷，奚義寧，宋麗燕，黃丹青

(廣東茂名健康職業(yè)學(xué)院，廣東 茂名 5254000)

番薯(IpomoeabatataL.)，亦稱紅薯、甘薯、甜薯等，屬于管狀花目旋花科，為一年生植物，起源于南美洲，是重要的經(jīng)濟(jì)作物，緊隨水稻、小麥、玉米和木薯之后。中國(guó)作為全球最大的番薯生產(chǎn)國(guó)，一直以其龐大的種植面積和高產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。近年來，越來越多的國(guó)家和地區(qū)開始將番薯莖葉視為一種富含營(yíng)養(yǎng)的綠葉蔬菜，被譽(yù)為“長(zhǎng)壽食品”和“蔬菜皇后”，在美國(guó)更被列為“航天食品”。在中國(guó)，盡管番薯莖葉的部分被用于食用，但在過去，通常被用作動(dòng)物飼料或被浪費(fèi)。通過分離、鑒定等研究手段，已經(jīng)證實(shí)番薯莖葉中富含多種生物活性成分和營(yíng)養(yǎng)成分。其中，生物活性成分的分離提取率受到提取過程中乙醇體積分?jǐn)?shù)、溫度、料液比、時(shí)間等因素的影響[1]。

本文利用PubMed、CNKI、WANFANG等多個(gè)數(shù)據(jù)庫，檢索包含“番薯莖葉” “甘薯莖葉” “活性成分” “提取工藝”等關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)歸納和整理。通過對(duì)這些文獻(xiàn)的綜合分析，探討番薯莖葉中生物活性成分的提取工藝，以期為番薯莖葉的深度開發(fā)提供有益參考。

1 番薯莖葉活性成分

番薯莖葉營(yíng)養(yǎng)成分豐富，主要包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、微量元素、維生素等[2]，此外，還含有酚酸類、黃酮類、多糖、花色苷等多種生物活性成分[3]。在國(guó)內(nèi)外的研究中，已經(jīng)證實(shí)番薯莖葉具有廣泛的開發(fā)潛力[4]，所含生物活性成分賦予其多種功能，如調(diào)節(jié)免疫功能、抗腫瘤作用、降低血糖、抗氧化特性，以及抗菌活性等[5]。因此，番薯莖葉被廣泛應(yīng)用于制作面膜、復(fù)合茶、保健醋、飲料、蛋糕、香腸等產(chǎn)品。

2 提取工藝流程

近年來，廣大科研工作者對(duì)番薯莖葉中活性成分的提取進(jìn)行了深入研究，主要包括預(yù)處理、提取、分離、濃縮精制等步驟，具體見圖1。

圖1 番薯莖葉中活性成分的提取工藝過程圖

在圖1步驟中，對(duì)生物活性物質(zhì)收率影響最為顯著的是提取環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)涉及提取原料和提取方法的選擇。為了提高提取率，科研工作者在此領(lǐng)域投入了大量的精力。常見的提取溶劑包括水和有機(jī)溶劑，水主要用于提取番薯莖葉中的多糖等成分，而有機(jī)溶劑幾乎覆蓋了番薯莖葉中所有的生物活性成分。有機(jī)溶劑種類包括乙醇、甲醇、醚類等。在提取過程中，由于提取的有效活性成分多用于食品，因此研究者更傾向于選擇安全性較高的乙醇。提取過程受多種因素的影響，包括提取溫度、乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比、提取時(shí)間等，這些因素對(duì)提取結(jié)果產(chǎn)生重要影響[6]。目前，部分文獻(xiàn)著重探索這些影響因素，旨在獲得更高效的提取方法。

3 提取方法

在食品和制藥工業(yè)中，安全高效地提取有效成分是一項(xiàng)重要的課題。不同的提取方法對(duì)活性化合物的提取率、純度、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性具有關(guān)鍵影響，因此應(yīng)根據(jù)活性分子的理化性質(zhì)選擇適合的提取方法。對(duì)于番薯莖葉而言，常規(guī)的提取方法包括浸漬法、滲漉提取法、煎煮法、回流提取法等，這些方法具有操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著溶劑消耗大、提取時(shí)間長(zhǎng)、提取選擇性低等缺點(diǎn)。為了獲得更高的提取率，科研工作者對(duì)提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并引入了一系列新技術(shù)，研究開發(fā)了微波法、超聲波法、酶解法、超高壓提取法、響應(yīng)面法等。研究表明，這些輔助技術(shù)的應(yīng)用對(duì)番薯莖葉中活性物質(zhì)的提取工藝起到了較好的優(yōu)化作用。

3.1 黃酮類化合物的提取方法

番薯莖葉中的黃酮類化合物包括槲皮素、異檞皮素、木犀草素、楊梅素、山柰酚等，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗腫瘤等多種生物活性作用[3]。目前常用于提取黃酮類化合物的方法包括：醇提法、超聲波提取法、響應(yīng)面法、微波法、雙水相法、超高壓提取法等[5]。關(guān)于黃酮類化合物在番薯莖葉中的含量分布，研究表明其順序?yàn)椋喝~>葉柄>莖[7]。對(duì)此，劉偉等[8]用液相萃取法考察了不同提取劑、提取時(shí)間等因素對(duì)番薯葉中黃酮類化合物提取率的影響，結(jié)果顯示，60%乙醇-水溶液的在提取中表現(xiàn)最佳。另一方面，徐艷[9]采用超聲波乙醇浸提法，在最佳工藝條件下，即：溫度為 40 ℃、乙醇體積分?jǐn)?shù)70%、料液比 1∶40 g/mL、時(shí)間 30 min，番薯莖葉總黃酮的得率為2.65%。李盼盼[10]、任美燕[11]等則通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化了黃酮的超聲提取工藝模型，與實(shí)際情況擬合良好。韋學(xué)豐等[12]在居家條件下嘗試用微波爐優(yōu)化番薯葉黃酮的提取工藝，結(jié)果顯示，微波功率及時(shí)間、乙醇體積分?jǐn)?shù)、料液比例對(duì)黃酮提取率有影響。此外，劉漢文等[13]采用超聲微波協(xié)同法進(jìn)行番薯葉黃酮提取，其提取率比僅采用微波法高。而王永徐等[14]則采用乙磷酸氫二鉀-乙醇為雙水相，利用超聲輔助技術(shù)成功提取番薯葉中的黃酮類化合物。另有學(xué)者聯(lián)合醇提法、超高壓提取法和正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行研究，結(jié)果表明此方法能夠提高黃酮類化合物的提取量和提取率[15]。

3.2 綠原酸的提取

綠原酸是一種苯丙素類化合物，具有抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)等藥用價(jià)值[16]。番薯莖葉中的綠原酸主要為咖啡?？鼘幩嵫苌颷17]。研究發(fā)現(xiàn)，番薯莖葉中綠原酸的含量分布為：葉>莖>葉柄[18]，且綠原酸的含量與采收季節(jié)有關(guān)，最佳采收時(shí)間段為9月[19]。對(duì)于綠原酸的提取，常用的方法包括醇提法、超聲波法、響應(yīng)面法、酶解法、雙水相法等。例如，向昌國(guó)的研究顯示，醇提法和超聲波法的聯(lián)用可以采用更低濃度的乙醇，有效地縮短提取時(shí)間，為多個(gè)方法協(xié)同應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)[20]；何春玫的研究對(duì)番薯葉綠原酸提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，乙醇濃度、溶液pH、提取溫度及提取時(shí)間對(duì)提取率有較大影響[21]；王麗萍等在實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)酶解法聯(lián)合超聲波法有利于提高番薯莖葉中綠原酸的提取率[22]；蔣益花等研究了微波協(xié)同乙醇-磷酸氫二鉀雙水相萃取方法，發(fā)現(xiàn)綠原酸提取率受液料比、提取時(shí)間、乙醇濃度和微波功率的影響較大，具有較高的選擇性[23]；謝仁有等通過優(yōu)化超聲波提取番薯葉中綠原酸的工藝條件以提高得率，結(jié)果表明，乙醇濃度>料液比>溫度>超聲時(shí)間對(duì)提取效果影響較大，其最佳提取工藝與蔣益花所用方法不同[24]；李光等研究表明，當(dāng)乙醇體積分?jǐn)?shù)30%、料液比為 1∶20 g/mL、pH=5.0時(shí)是提取綠原酸的最佳條件[19]。單長(zhǎng)松等采用響應(yīng)面法優(yōu)化番薯莖葉中綠原酸的提取工藝，最佳提取工藝條件為：提取時(shí)間 25 min、溫度為 64.5 ℃、料液比為 1∶35(g/mL)、乙醇體積分?jǐn)?shù)為45%，實(shí)際得率達(dá)到 3.4421 mg/g[25]

3.3 多糖的提取

多糖由數(shù)個(gè)單糖分子聚合而成的大分子物質(zhì)，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、保護(hù)肝臟等多種生物學(xué)功能。番薯莖葉多糖主要由葡萄糖、木糖、甘露糖等單糖組成的吡喃型多糖[26]。多糖的提取常用酶解法、超聲波法、響應(yīng)面法等。苯酚-硫酸法測(cè)定番薯莖葉多糖含量的結(jié)果顯示為：葉片>葉柄>莖[5，27]。李松昂等采用超聲輔助酶法提取番薯葉多糖，通過纖維素酶降解處理并利用超聲波促進(jìn)相關(guān)成分的溶出，然后通過響應(yīng)面法優(yōu)化料液比、加酶量、超聲功率和超聲時(shí)間等提取工藝條件，使番葉多糖得率達(dá)到預(yù)測(cè)值的99.5%，分離后獲得均一無雜質(zhì)的多糖[28]。吳香梅等在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用雙水相法+超聲波法+響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化提取工藝，分析各變量對(duì)黃酮及多糖提取率的影響，結(jié)果表明多方法協(xié)同作用提升了實(shí)驗(yàn)效果[29]。劉莉等運(yùn)用酸水解法結(jié)合微波法[30]或超聲波法[31]對(duì)番薯葉水溶性膳食纖維的提取進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)微酸的提取液結(jié)合微波法或超聲波法可以縮短提取周期。另有針對(duì)甘薯莖尖的研究發(fā)現(xiàn)，添加酶及不同的添加量對(duì)莖尖中水溶性膳食纖維的提取產(chǎn)生影響[32]。

4 結(jié)語

番薯莖葉作為一種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的資源，綜合提取其生物活性成分是提高番薯產(chǎn)業(yè)鏈附加值的重要途徑。從總結(jié)中看出，提取方法由單一性向多樣性發(fā)展，現(xiàn)在多采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，分析各自變量交互作用對(duì)活性物質(zhì)得率的影響，建立多元二次方程與效應(yīng)值的預(yù)測(cè)模型，通過回歸方程尋求最優(yōu)提取工藝條件。相比傳統(tǒng)技術(shù)，該方法具有溶劑用量少、提取時(shí)間短、溫度控制精準(zhǔn)、提取率高等優(yōu)點(diǎn)。

本文綜述了番薯莖葉中活性成分的提取工藝現(xiàn)狀與發(fā)展。目前，該提取工藝正逐步走向成熟，然而未來仍需關(guān)注安全、高效、高產(chǎn)、低成本等方面的研究，以提高番薯莖葉的經(jīng)濟(jì)效益。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，番薯莖葉的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫接行卣?，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支持，進(jìn)而推動(dòng)番薯莖葉在醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域的開發(fā)利用，并提高農(nóng)業(yè)附加值。