甘薯生物活性成分及保健功效研究進展

摘 要 甘薯是一種藥食同源植物，在我國作為一種重要的糧食作物，曾經在抵抗饑荒、保障糧食安全方面發揮過重要作用。為進一步了解甘薯的發展現狀，從甘薯的主要生物活性成分及保健功效出發，指出甘薯富含蛋白質、多糖、膳食纖維、類葫蘿卜素、維生素、花青素、多酚、類黃酮等多種生物活性成分，這些活性成分在抗氧化、抗癌、抗菌消炎、降血糖、降血脂等方面具有良好的藥理作用和保健功效。

關鍵詞 甘薯；活性成分；保健功效；開發利用

中圖分類號：S531 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.024

甘薯屬被子植物門雙子葉植物綱管狀花目旋花科番薯屬的1年生或多年生草本植物，是世界第6大糧食作物。甘薯原產自南美洲的秘魯一帶，在明朝的萬歷年間傳入我國，各地稱謂不同，叫法也大不相同，廣東、福建等省稱“甘薯、番薯”，四川、重慶等省（市）稱“紅苕”，山東省稱“地瓜”，還有“山芋、白薯、白芋”等[1]。甘薯作為一種糧菜兼用型食品，一直深受人們的青睞，早在2007年甘薯就被世界衛生組織評為“最佳蔬菜冠軍”。甘薯莖葉在中國香港地區乃至世界其他地區有“蔬菜皇后”“長壽蔬菜”“抗癌蔬菜”的美譽稱號[2]。甘薯塊根有白色、黃色、橘紅色、紫色，塊根中含有多種人體必需的營養物質，如蛋白質、多糖、膳食纖維、碳水化合物、礦物質、胡蘿卜素、維生素、亞油酸、賴氨酸、葉酸等。據《本草綱目》《本草綱目拾遺》等古書記載，甘薯性平味甘，無毒，具有生津止渴、補脾益氣、強腎陰、寬腸通便等功效。近年來，科研人員已從該類植物中提取出多種生物活性物質，包括甘薯肽、多糖、多酚、花青素、黃酮等，這些生物活性物質在降血壓、降血糖、延緩衰老、保護機體功能、抗菌、抗氧化、抗腫瘤及抗癌等方面發揮著重要的作用。

本文對甘薯的生物活性成分及保健功效進行歸納總結，旨在為甘薯進一步的產品開發與應用提供參考依據。

1 "活性營養成分

莖葉是甘薯生產過程中的主要副產品，在收獲過程中，多數被當作動物飼料或遺棄，極大程度降低了甘薯莖葉的利用率，有研究發現甘薯莖葉中諸多有益成分的含量甚至比普通蔬菜都高。

1.1 "甘薯蛋白

據2018年世界糧農組織（FAO）統計數據顯示，中國甘薯種植總面積為 237.93萬hm2 ，占世界總種植面積的29.0%，總產占世界總產的57.0%[3]。蛋白質是組成人體細胞、組織的重要成分，是生命活動的主要承擔者。研究發現在甘薯塊根、莖葉、莖尖中都含有豐富的蛋白質，1985年，Maeshima等發現一種主要存在于甘薯塊根中的蛋白，將其命名為甘薯儲藏蛋白-Sporamin，該類蛋白占總可溶性蛋白的60%～80%，其功能主要是為萌芽的薯苗提供生長所需的氮源[4]。元偉華等采用水提醇沉法，提取甘薯葉中的糖蛋白，當液（mL）料（g）比為26∶1，此時提取出的糖蛋白含量最高 [5]。近年來，甘薯莖尖作為一種健康保健蔬菜，深受廣大消費者的喜愛。甘薯秧蔓頂端的嫩芽（12 cm）和葉片合稱為莖尖。宋吉軒等對菜用型甘薯和高含量蛋白質常見葉菜進行對比試驗，得出菜用甘薯中蛋白質的含量遠遠高于常見葉菜中蛋白質的含量[6]。雷碧瑤等采用凱氏定氮法對7種菜用型甘薯莖尖進行粗蛋白含量的測定，得出粗蛋白含量為32.38～41.14 g·kg-1[7]，遠超于大多蔬菜為人體提供的蛋白需要量。

1.2 "甘薯多糖

多糖又稱多聚糖，是由10個以上結構相同或不同的單糖以糖苷鍵結合而成的一類天然高分子聚合物，有支持生命正常運作的功能，廣泛存在于高等植物、藻類、微生物及動物體內[8]。李松昂等利用超聲波輔助酶法，從甘薯葉中提取粗多糖SPLU的得率為（8.16±0.13）%，經DEAE-52纖維素柱層析、Sephadex-G100葡聚糖凝膠柱純化得到SPL-Ⅰ、SPL-Ⅱ 2個組分[9]。袁博等利用高速逆流色譜法對紫薯中的多糖進行分離和純化，獲得一種有抗氧化活性的多糖PSPP03，經分析該多糖主要由阿拉伯糖、甘露醇、鼠李糖、葡糖糖醛酸和葡萄糖組成，物質的量比為16.2∶25.3∶7.1∶8.6∶10.8[10]。張治國采用傳統熱水提取法和超聲輔助提取法對人工富硒甘薯進行多糖提取，得到超聲硒多糖（USeP）、水提硒多糖（WSeP）、水提多糖（WP）和超聲多糖（UP），通過響應面法優化后，最終多糖得率為3.02%[11]。

1.3 "膳食纖維

膳食纖維被營養學界定為“第七類營養素”，是植物中天然存在的，可從植物中提取或直接合成，聚合度≥3，可食用，不能被小腸吸收，是對人體健康有益的碳水化合物的聚合物[12]。膳食纖維按照溶解性能分為可溶性和不溶性膳食纖維。孫健等利用超聲波技術輔助酶法，通過不同提取工藝，得出甘薯渣中總膳食纖維含量為39.17%，可溶性膳食纖維含量為13.49%[13]。郭亞姿等對3種不同來源的甘薯進行膳食纖維的提取，得出3種甘薯膳食纖維不僅有持水性、吸水性、膨脹性和持油性等特性，還有脂肪吸收、ɑ-淀粉酶、胰脂肪酶活性抑制等功效，其中甘薯渣中的總膳食纖維和可溶性膳食纖維含量較高，分別為85.32%和13.92%[14]。

1.4 "類胡蘿卜素

類胡蘿卜素是一類化學結構與胡蘿卜素相似的天然色素產物的總稱，已從天然來源中分離到600多種，廣泛存在于動植物黃、橙、紅等色素中，常見的類胡蘿卜素包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素和β-隱黃素等[15]。李帑洛等通過超聲輔助法以丙酮為溶劑從甘薯中提取類胡蘿卜素的得率為374.28 mg·kg-1[16]。人們在甘薯莖葉中還發現具有生物活性成分的葉黃素和β-胡蘿卜素，通過試驗測得甘薯成熟葉中葉黃素和β-胡蘿卜素含量較高，經HPLC測定分別為0.504～1.031 mg·g-1和0.188～0.467 mg·g-1，甘薯新葉次之，莖的含量最低[17]。

1.5 "多酚類化合物

多酚類是植物體內重要的次生代謝產物，是植物中化學物質的統稱，因具有多個酚基團而得名，主要存在于植物的皮、根、葉和果肉中，多酚在一些植物中起到了呈現顏色的作用[18-19]。甘薯多酚類化合物包括甘薯酚酸、甘薯花色苷和甘薯類黃酮3類[20]。酚酸是甘薯主要的酚類物質，酚酸的存在形態復雜多樣，主要有游離態和結合態，主要酚酸有綠原酸、阿魏酸、對香豆酸等[21]。花色苷是花青素與糖苷鍵結合而成的一種極其重要的多酚類水溶性色素，廣泛存在于植物的花、果實、根、莖、葉等器官的細胞液中，使其呈現由紅、紫紅到藍色[22]。張毅等以國內外6種不同類型的紫甘薯為研究對象，通過超高液相色譜儀和液相色譜四級桿串聯飛行質譜儀對紫甘薯中的花色苷進行分離提取鑒定，得出11種酰基化的花色苷，包括６種矢車菊素類和５種芍藥素類，其相對分子質量均在1 500以下，在人體內可被直接吸收[23]。姚宏亮等采用醇提取法從甘薯葉中提取黃酮類化合物，提取率為（8.40±0.20）%[24]。李盼盼等以十二烷基硫酸鈉為萃取劑，在超聲波儀器的協助下，以響應面模型做優化，從甘薯葉中提取到132.08 mg·g-1的總黃酮[25]。

1.6 " 其他活性成分

甘薯中其他活性成分雖然含量不高，但開發應用前景廣闊。余萍等從抗蔓割病甘薯品種金山1255的葉片組織液中提取到一種相對分子質量約為63 000的凝集素，該凝集素對蔓割病有抑制作用，是一類酸性糖蛋白[26]。陳蓬鳳等利用微生物降解法從新鮮甘薯中提取到去氫表雄酮粗提液[27]。1971年，Wilson等從腐皮鐮刀菌感染的甘薯組織中分離到一種9-碳呋喃二萜類化合物，該類化合物對多數物種尤其是哺乳動物的肺有毒性作用[28]。

2 "保健作用

2.1 "抗氧化

自由基又稱游離基，是化合物在光熱等外界條件下，共價電子發生轉移現象，同時也是機體細胞正常代謝過程中產生的一種具有強氧化性的有害化合物，易造成人體氧化損傷，從而引發各類疾病，如衰老、免疫力下降、糖尿病、高血壓、腫瘤等多種生理疾病[29-31]，因此，尋求具有抗氧化功效的食品，應用于保健產品研發、疾病預防等具有十分重要的意義。石婕等以海南地區栽種的10個甘薯品種為材料，以代表抗氧化性的ABTS、DPPH作為自由基清除能力的衡量指標，經綜合分析測得甘薯葉片的抗氧化活性與總黃酮、花青素的含量呈顯著正相關[32]。靳艷玲等為篩選出抗氧化活性較高的甘薯品種，以葉菜型、淀粉型、鮮食型、紫薯等4種類型18個品種的甘薯葉、藤、皮、肉4個部位的植物組織作為篩選抗氧化活性的依據，經檢測分析得出4種類型甘薯的抗氧化活性依次為紫薯＞菜葉型甘薯＞鮮食型甘薯＞淀粉型甘薯，4個部位的抗氧化活性依次為葉＞藤＞皮＞肉[33]。

2.2 "抗癌活性

癌癥是起源于上皮組織的惡性腫瘤，是世界范圍內最致命的疾病之一。據有關文獻報道，甘薯中所含的β-胡蘿卜素、維生素C、膳食纖維素、葉酸、脫氧表雄酮（DHEA）等均有一定的抗癌作用[34]。范智彥等采用果膠酶解法提取紫薯中的花色苷，通過體外培養肺癌細胞A549，發現紫薯花色苷可能通過下調KTN1-AS1表達抑制肺癌細胞A549的增殖，并促進細胞凋亡[35]。甘薯貯藏蛋白-Sporamin是一類蛋白酶抑制劑，Li等研究發現甘薯Sporamin蛋白能明顯抑制人結腸癌細胞SW480的增殖、遷移和侵襲，同時對皮下接種肺癌細胞Lewis的轉移具有抑制作用[36]。陳蓬鳳等以甘薯為原材料，利用米曲霉發酵法提取甘薯中的脫氫表雄酮（DHEA），經硅膠吸附純化后的DHEA提取物對濃度在2.30 mmol·L-1的乳腺癌細胞MCF-7有顯著的抑制效果，抑制率達47.50%[27]。趙仕婷以國內11種具有代表性的甘薯為原料，通過Bligh-Dyer法提取甘薯中的脂質，純化后的糖脂組分對結腸癌細胞HT-29和乳腺癌細胞Bcap37具有顯著的抑制效果，經分析其主要活性成分為單半乳糖甘油二酯（MGDG）和雙半乳糖甘油二酯（DGDG），可作為一種潛在的抗癌藥物[37]。

2.3 "抗菌消炎

外界病原菌對機體的入侵常常會導致機體免疫力低下，引起一系列的炎癥反應，干擾機體代謝穩定，因此，具有抗菌活性成分的物質，在維持機體代謝穩態中發揮著重要作用[38]。張毅等采用Sephadex LH-20羥丙基葡聚糖凝膠柱色譜、液相色譜等方法，提取分離純化甘薯葉片中的多酚、黃酮類化合物，發現5種化合物（咖啡酸、3，5-二咖啡酰奎寧酸甲酯、3，4-二咖啡酰奎寧酸甲酯、槲皮素3-O-β-D-葡萄糖苷和山奈酚-3-O-β-D-葡萄糖苷）對肺炎克雷伯菌、金黃色葡萄球菌、鮑曼不動桿菌均具有不同程度的抑制作用[39]。周中馳等采用索氏提取法從甘薯葉中萃取得到具有抑菌活性的物質，該活性物質對食品加工污染菌-大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有明顯的抑制作用，該抑菌活性物質的發現為植物源防腐劑的研發提供了一定的參考依據[40]。王世寬等研究發現甘薯葉中的綠原酸對植物乳桿菌、葡萄球菌、漢遜酵母、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強的抑制作用，最低抑菌濃度分別為250、200、1 000、1 000、500 μg·mL-1 [41]。

2.4 "降血糖、血脂

糖尿病是一種以高血糖和胰島素抵抗為特征的代謝類疾病，是導致人類殘疾的主要慢性疾病之一[42]。段旭等采用超聲波輔助熱水浸提法提取甘薯渣多糖，經過體外降血糖測定得到甘薯渣抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的IC50分別為7.674、18.961 mg·mL-1 [43]。孫小新等通過乙酸乙酯萃取法提取甘薯葉中的黃酮成分，經腹腔注射患有糖尿病小鼠后，發現甘薯葉黃酮能有效降低糖尿病小鼠的高血糖值[44]。傅志豐研究發現，當給患有高血脂小鼠灌食高劑量甘薯葉多酚提取物時，對小鼠的肝功能具有改善效果[45]。

2.5 "其他

甘薯的根、莖、葉及薯塊中還存在抑制劑、凝集素和揮發性物質。Huang等發現甘薯sporamin蛋白對脫氧抗壞血酸還原酶和血管緊張素轉換酶（ACE）具有抑制作用[46]。李祥等以秀麗隱桿線蟲作為模式生物研究紫薯提取物對其壽命的影響及其作用機制，結果顯示，當飼喂一定劑量的紫薯提取物PSPE時，可明顯提高線蟲的平均壽命，提高體內SOD和CAT抗氧化酶的活力[47]。

3 "利用現狀與未來展望

甘薯是世界上最重要的糧食、飼料及工業原料作物之一。從20世紀80年代至今，人們對甘薯的營養價值和保健功效有了更為全面的認識。通過市場調研發現，我國甘薯主要用于鮮食、初級加工，甘薯精深加工還處于穩步發展階段。

甘薯鮮食質脆味甘，蒸煮綿密香甜。常見的傳統吃法有蒸煮、烘烤、熬甘薯稀飯等，簡單初級加工主要利用甘薯淀粉生產粉條、粉絲、粉渣等。隨著人們對休閑食品需求的不斷增長，甘薯初加工企業如雨后春筍般大量涌現，其產品包括甘薯脆片、甘薯干、甘薯脯、甘薯果醬、甘薯飲品等。甘薯不僅是一種營養豐富的食品，還富含多種生物活性成分，如甘薯淀粉、甘薯渣等。一些甘薯在生產過程中產生的大量甘薯漿、甘薯液、甘薯渣等未能得到很好的利用，造成甘薯可利用率低和資源的浪費。有不少研究表明，這些物質可在微生物發酵、酶水解后產生多種活性成分，如有機酸、乳酸、酒精、蛋白質、低聚糖、可溶性膳食纖維素等，甚至在食品保健、藥物研發等方面都具有一定的開發潛力。未來應充分利用甘薯的生物活性功效，提高甘薯的整體使用價值，為甘薯產業的高質量發展提供更為廣闊的空間。

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（責任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2024-03-11

基金項目：現代農業產業技術體系項目（CARS-10）。

作者簡介：唐慧芳（1992—），碩士，助理農藝師，主要從事甘薯栽培技術推廣與應用。E-mail：tanghfyx@163.com。