桑叶活性成分的含量及其提取工艺研究进展

王梓欢，田 刚*，王 莉，彭效明，居瑞军

(1.平顶山学院化学与环境工程学院，河南 平顶山 467000；2.北京石油化工学院 化学工程学院，北京 大兴区 102617)

据《神农本草经》记载，桑叶可入药，具有疏风、润肺、清肝明目等功效。目前，桑叶已被国家药典明确为一种药食两用物质。现代研究表明，桑叶中含有的多种生物活性成分，其中生物碱1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)、黄酮和多糖的药用价值较高，在降糖、降压、抗氧化、抗菌、抗病毒和抑制癌细胞增殖等方面具有一定功效[1]。

生物碱1-DNJ通过抑制二糖分解酶活性，减少代谢过程中二糖在体内分解为单糖，二糖只有转化为单糖人体才能吸收，进而达到降血糖的功效[2]。桑叶中所含黄酮类化合物的种类较多，如芦丁、槲皮素、异槲皮素、槲皮苦素和二氢山奈素等，它们除了具有较强的抗氧化作用外，在降血脂、降血压和抗癌防癌，也表现出一定作用。桑叶多糖类主要由多单糖和二糖构成，通过对α-葡萄糖苷酶的抑制，促进β细胞分泌胰岛素，起到降血糖的作用。此外，桑叶中的多酚类物质也具有很好的抗氧化活性。

因此，围绕桑叶中生物活性成分的提取、分离、纯化、检测等方面受到很多关注。显然，桑叶原料中所含天然活性成分的含量的高低是判断其是否有提取利用价值的前提，因此本文首先对有关桑叶中生物成分的含量的研究报道进行了概述，然后分别综述了其活性成分1-DNJ、黄酮、多糖提取工艺的相关研究进展，以期为桑叶中生物活性成分的开发利用提供参考。

1 桑叶中生物活性成分含量的研究进展

1.1 影响桑叶中生物活性成分含量的因素

桑叶中生物活性成分的含量与产地、树种、采摘时间、采摘部位等因素有关。陈松等[3]先后检测了云南12个桑树品种所产桑叶的1-DNJ含量，其最高为4.070 mg/g，最低为0.829 mg/g，相差近5倍。桑叶采摘月份不同，1-DNJ含量也有差异，据欧阳臻等[4]对江苏省同种桑叶的研究结果，5月份的桑叶中1-DNJ含量最低，7到8月间时含量最高，然后又有降低。鲁慧等[5]发现桑叶多糖含量亦随采摘季节变化，对新疆和田地区的21个桑叶品种桑叶多糖和1-DNJ含量研究结果显示，10月中下旬桑叶多糖和1-DNJ含量最高，这与传统中医典籍中记载的桑叶于“霜后采摘者质佳”相一致。张俊等[6]检测了湖南省15个桑树品种的生物碱含量，发现总生物碱和1-DNJ含量与桑树品种和桑叶的叶位有关，15个品种桑叶片均表现出从上位叶到下位叶的总生物碱和1-DNJ含量依次降低的趋势。对不同批次不同产地桑叶的分析研究表明，不同批次和产地的1-DNJ、桑叶多糖和桑叶黄酮含量有明显差异，冬季桑叶片的多糖含量最高，而1-DNJ的含量似与季节关系不大，进而推测桑树品种、种植地的大气候与小环境、采摘时节、采摘部位等对桑叶中活性成分含量可能都有一定影响。

这些研究结果为桑叶原料的选择提供了依据，选择桑叶原料不仅需要考虑桑树品种、采摘时间，也应该考虑到当地土壤气候等因素，以及采摘部分对不同组分含量变化的影响。但也应看到，这些影响并特别无一致性的规律，因此无论对于桑叶资源的种植还是开发利用而言，建立相应的桑叶质量标准体系十分必要。

1.2 桑叶质量标准的研究进展

我国桑树资源丰富，品种多、分布广，建立和完善的桑叶质量检测标准体系，鉴别桑叶中的活性成分并确定其含量，对于桑叶资源的筛选、开发利用十分重要。国家药典中仅对桑叶中的黄酮类化合物芦丁限定了质量标准，这一单一指标尚不能满足桑叶质量标准控制要求。因此相关研究者提出了可参考的质量标准。朱卫敏[7]建立了新疆药桑的质量检测标准，主要活性成分质量标准为：异槲皮苷≥0.2mg/g，芦丁≥0.3mg/g，绿原酸≥0.4mg/g，紫云英苷≥0.4mg/g，1-DNJ≥9.0μg/g，γ-氨基丁酸≥15.0μg/g。刘龙[8]通过对24 个批次桑叶中有害重金属、灰分、水分、醇溶性浸出物的研究，初步建立质量标准规定：As < 2.0 mg/kg，Hg < 0.2mg/kg，Pb < 5.0 mg/kg，Cd < 2.0 mg/kg，叶片含水率不大于10.0%，总灰分不大于5.0%，酸不溶性灰分不大于5.0%，醇溶性浸出物不小于5.5%，为选择桑叶原料时提供了可参考的辅助性指标。

东莎莎等[9]首先建立了含21个峰的桑叶HILIC特征指纹图谱，然后对10批不同产地的桑叶进行了检测，并与指纹图谱比对，发现图谱中同一地区桑叶的指纹峰差别较小，而不同地区样品的指纹峰存在较为明显差异。这些研究结果说明，采用HILIC特征指纹峰图谱或HPLC指纹图谱作为桑叶真伪鉴别及质量鉴别是可行的。然而。完整的桑叶质量检测标准并没有完全建立，以生物碱、黄酮、多糖为主指标的指纹图谱比对数据库仍需要补充完善。

2 桑叶中生物活性成分的提取工艺研究进展

2.1 桑叶中生物碱的提取工艺研究进展

桑叶中生物碱属于多羟基哌啶类化合物，极性较大，常用乙醇水溶液为溶剂进行提取。其中，1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)的结构和降糖作用机制已十分明确，是提取的重要目标成分之一。李宇亮等[10]研究发现，在使用乙醇水溶液提取1-DNJ过程中，加稀的无机酸如硫酸、盐酸等能够提高1-DNJ的提取率。溶液呈弱酸性时能够更好溶解碱性1-DNJ，因而使提取率增加。对比分析他们的研究条件与结果发现，所加酸的量与乙醇水溶液的浓度有一定关系，提取时所用乙醇水溶液浓度高，加酸量可以减小，同时可保证较高提取率；使用30%左右的乙醇溶液并加一定量盐酸提取效果比较好。胡瑞君等[11]、贺胜等[12]研究了微波和/或超声辅助提取桑叶中1-DNJ的提取效果，结果表明：与传统水浸提法相比，微波和/或超声辅助提取时效率较高，达到相同提取率耗时更短，普遍在1 h以内。对比分析他们的提取条件和结果发现，微波辅助比超声波辅助可能更有优势，一是提取时间大幅减少，微波处理时间一般在5 min以内，超声波辅助提取时间在50 min左右；二是微波使用功率低，微波功率400 W即有较好效果，超声波800 W以上时提取效果较好，这是由于微波与超声波在提取时对桑叶的作用机制不同造成的。

2.2 桑叶中黄酮的提取工艺研究进展

桑叶中黄酮类化合物有一定极性，传统采用热水或碱水溶液浸提。采用碱水提取时可以抑制生物碱在水溶液中的溶解度。甲醇、乙醇等有机溶剂与水组成的混合溶液常作为提取溶剂，通过水和有机溶剂的比例变化，能够调节溶剂极性，达到较好的提取效果。提取过程中有超声和/或微波辅助效果较好。贾福怀等[13]对比了超声辅助乙醇提取一次，水提取一次；浸泡后-加碱溶液超声辅助提取；沸水直接提取等3种方法后，发现超声醇提-水提法获得黄酮含量最高可达17.02 mg/g；沸水直接提取得到的多糖含量最高，为24.37 mg/g，加碱溶液时，两种成分含量均为下降，黄酮和多糖的含量分别为8.46 mg/g和11.42 mg/g。原爱红[14]等在采用乙醇水溶液为溶剂，100 ℃提取20 min，得到桑叶多糖、黄酮、生物碱三种活性成分质量的归一化比例为：24%～27%、53%～61%和15%～20%。近年来，一些提取新技术被用于桑叶黄酮的提取，其中酶辅助提取法和超临界CO2流体萃取法提取效果较好，但酶辅助提取法存在生产周期过长的问题，总提取效率不高；超临界CO2流体几乎没有极性，需要与携带剂(常用乙醇)共同作用才能较好提取桑叶黄酮[15]。

综上所述，大规模提取时采用溶剂浸提比较简便，在外加超声波或微波辅助能达到比较理想的提取效果，一次性可将桑叶黄酮、多糖和生物碱提取得到，由于得到的成分较多，后续的分离纯化工艺十分重要。如能将提取得到的混合物直接制备成相关的保健食品、药品应用，有利于降低生产成本，但前提条件是能够证明提取混合物可能达到降糖、降压或某方面的功效，这方面的研究目前较少。

2.3 桑叶中多糖的提取工艺研究进展

在提取桑叶中的多糖时，水是最常用的溶剂。水提时，使用超声波、微波、酶解等一种或多种辅助手段，可以达到更好的提取效果。综合来看，由于多糖水溶性较好，主要以水作为提取溶剂，提取温度一般在60～90 ℃，液料比在15～10∶1，超声波或/和微波辅助时所用功率也较低，一般在200 W以内，有超声波或/和微波辅助时提取时间一般在10 min左右。酶法提取桑叶多糖的工艺一个优点是桑叶多糖的得率较高，最高可达14.32%[16]；此外，酶法联合超声波双辅助的情况下，提取率和原料利用率均得到了提高。

3 结语

我国桑树资源丰富，在开发利用时，因桑叶中的主要生物活性成分生物碱、黄酮和多糖含量与桑树品种、生长环境、采摘时间、采摘部位等因素有较大关系，故必须首先要建立或应用相应的质量检测方法和标准，对原料桑叶进行鉴定，确保品质合格，再进行产业化开发，才能获得较好效益。

溶剂提取法是获得桑叶中生物碱、黄酮和多糖的常用方法，常用溶剂为水和乙醇，该法操作简单，大规模操作较为容易实现，生产过程成本相对较低，但由于所用溶剂一般采用精馏回收，因此如何降低过程能耗是一个重要问题。采用辅助手段如超声波、微波、酶解等，小试实验结果比较理想，均可在较为温和的条件下获得良好的提取效果，但在规模应用方面的报道很少，辅助设备的投资成本较高可能是一个制约因素。超临界流体萃取也存在规模化应用时投资成本高的问题，而且最常用的超临界CO2流体在没有携带剂存在时，提取效果并不理想；采用超临界CO2流体以外的其他超临界流体萃取桑叶中活性成分的报道很少，如果能够选择一种无毒害的物质，且在不外加携带剂情况下，直接桑叶中生物活性物质带出并分离，将是一种有价值的方法。