番薯莖葉生物活性成分提取工藝研究進展*

戴儒麗，吳文嬋，王婷婷，奚義寧，宋麗燕，黃丹青

(廣東茂名健康職業學院，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，是重要的經濟作物，緊隨水稻、小麥、玉米和木薯之后。中國作為全球最大的番薯生產國，一直以其龐大的種植面積和高產量處于領先地位。近年來，越來越多的國家和地區開始將番薯莖葉視為一種富含營養的綠葉蔬菜，被譽為“長壽食品”和“蔬菜皇后”，在美國更被列為“航天食品”。在中國，盡管番薯莖葉的部分被用于食用，但在過去，通常被用作動物飼料或被浪費。通過分離、鑒定等研究手段，已經證實番薯莖葉中富含多種生物活性成分和營養成分。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數、溫度、料液比、時間等因素的影響[1]。

本文利用PubMed、CNKI、WANFANG等多個數據庫，檢索包含“番薯莖葉” “甘薯莖葉” “活性成分” “提取工藝”等關鍵詞的文獻，對相關文獻進行系統歸納和整理。通過對這些文獻的綜合分析，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提供有益參考。

1 番薯莖葉活性成分

番薯莖葉營養成分豐富，主要包括蛋白質、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]。在國內外的研究中，已經證實番薯莖葉具有廣泛的開發潛力[4]，所含生物活性成分賦予其多種功能，如調節免疫功能、抗腫瘤作用、降低血糖、抗氧化特性，以及抗菌活性等[5]。因此，番薯莖葉被廣泛應用于制作面膜、復合茶、保健醋、飲料、蛋糕、香腸等產品。

2 提取工藝流程

近年來，廣大科研工作者對番薯莖葉中活性成分的提取進行了深入研究，主要包括預處理、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，對生物活性物質收率影響最為顯著的是提取環節。該環節涉及提取原料和提取方法的選擇。為了提高提取率，科研工作者在此領域投入了大量的精力。常見的提取溶劑包括水和有機溶劑，水主要用于提取番薯莖葉中的多糖等成分，而有機溶劑幾乎覆蓋了番薯莖葉中所有的生物活性成分。有機溶劑種類包括乙醇、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、乙醇體積分數、料液比、提取時間等，這些因素對提取結果產生重要影響[6]。目前，部分文獻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

在食品和制藥工業中，安全高效地提取有效成分是一項重要的課題。不同的提取方法對活性化合物的提取率、純度、化學結構和生物活性具有關鍵影響，因此應根據活性分子的理化性質選擇適合的提取方法。對于番薯莖葉而言，常規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、成本低等優點，但也存在著溶劑消耗大、提取時間長、提取選擇性低等缺點。為了獲得更高的提取率，科研工作者對提取工藝進行了優化，并引入了一系列新技術，研究開發了微波法、超聲波法、酶解法、超高壓提取法、響應面法等。研究表明，這些輔助技術的應用對番薯莖葉中活性物質的提取工藝起到了較好的優化作用。

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、響應面法、微波法、雙水相法、超高壓提取法等[5]。關于黃酮類化合物在番薯莖葉中的含量分布，研究表明其順序為：葉>葉柄>莖[7]。對此，劉偉等[8]用液相萃取法考察了不同提取劑、提取時間等因素對番薯葉中黃酮類化合物提取率的影響，結果顯示，60%乙醇-水溶液的在提取中表現最佳。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 ℃、乙醇體積分數70%、料液比 1∶40 g/mL、時間 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面試驗，優化了黃酮的超聲提取工藝模型，與實際情況擬合良好。韋學豐等[12]在居家條件下嘗試用微波爐優化番薯葉黃酮的提取工藝，結果顯示，微波功率及時間、乙醇體積分數、料液比例對黃酮提取率有影響。此外，劉漢文等[13]采用超聲微波協同法進行番薯葉黃酮提取，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，利用超聲輔助技術成功提取番薯葉中的黃酮類化合物。另有學者聯合醇提法、超高壓提取法和正交實驗法進行研究，結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、興奮中樞神經系統等藥用價值[16]。番薯莖葉中的綠原酸主要為咖啡酰奎寧酸衍生物[17]。研究發現，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有關，最佳采收時間段為9月[19]。對于綠原酸的提取，常用的方法包括醇提法、超聲波法、響應面法、酶解法、雙水相法等。例如，向昌國的研究顯示，醇提法和超聲波法的聯用可以采用更低濃度的乙醇，有效地縮短提取時間，為多個方法協同應用提供了科學依據[20]；何春玫的研究對番薯葉綠原酸提取工藝進行了優化，結果顯示，乙醇濃度、溶液pH、提取溫度及提取時間對提取率有較大影響[21]；王麗萍等在實驗中確認酶解法聯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同乙醇-磷酸氫二鉀雙水相萃取方法，發現綠原酸提取率受液料比、提取時間、乙醇濃度和微波功率的影響較大，具有較高的選擇性[23]；謝仁有等通過優化超聲波提取番薯葉中綠原酸的工藝條件以提高得率，結果表明，乙醇濃度>料液比>溫度>超聲時間對提取效果影響較大，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，當乙醇體積分數30%、料液比為 1∶20 g/mL、pH=5.0時是提取綠原酸的最佳條件[19]。單長松等采用響應面法優化番薯莖葉中綠原酸的提取工藝，最佳提取工藝條件為：提取時間 25 min、溫度為 64.5 ℃、料液比為 1∶35(g/mL)、乙醇體積分數為45%，實際得率達到 3.4421 mg/g[25]

3.3 多糖的提取

多糖由數個單糖分子聚合而成的大分子物質，具有免疫調節、抗腫瘤、保護肝臟等多種生物學功能。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、響應面法等。苯酚-硫酸法測定番薯莖葉多糖含量的結果顯示為：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相關成分的溶出，然后通過響應面法優化料液比、加酶量、超聲功率和超聲時間等提取工藝條件，使番葉多糖得率達到預測值的99.5%，分離后獲得均一無雜質的多糖[28]。吳香梅等在單因素試驗的基礎上，采用雙水相法+超聲波法+響應面法試驗設計優化提取工藝，分析各變量對黃酮及多糖提取率的影響，結果表明多方法協同作用提升了實驗效果[29]。劉莉等運用酸水解法結合微波法[30]或超聲波法[31]對番薯葉水溶性膳食纖維的提取進行觀察，發現微酸的提取液結合微波法或超聲波法可以縮短提取周期。另有針對甘薯莖尖的研究發現，添加酶及不同的添加量對莖尖中水溶性膳食纖維的提取產生影響[32]。

4 結語

番薯莖葉作為一種具有較高經濟價值的資源，綜合提取其生物活性成分是提高番薯產業鏈附加值的重要途徑。從總結中看出，提取方法由單一性向多樣性發展，現在多采用Box-Behnken實驗設計，分析各自變量交互作用對活性物質得率的影響，建立多元二次方程與效應值的預測模型，通過回歸方程尋求最優提取工藝條件。相比傳統技術，該方法具有溶劑用量少、提取時間短、溫度控制精準、提取率高等優點。

本文綜述了番薯莖葉中活性成分的提取工藝現狀與發展。目前，該提取工藝正逐步走向成熟，然而未來仍需關注安全、高效、高產、低成本等方面的研究，以提高番薯莖葉的經濟效益。隨著技術的不斷進步，番薯莖葉的應用領域將得到有效拓展，為相關產業的發展提供有力支持，進而推動番薯莖葉在醫藥、食品、化妝品等領域的開發利用，并提高農業附加值。