番薯茎叶生物活性成分提取工艺研究进展*

戴儒丽，吴文婵，王婷婷，奚义宁，宋丽燕，黄丹青

(广东茂名健康职业学院，广东 茂名 5254000)

番薯(IpomoeabatataL.)，亦称红薯、甘薯、甜薯等，属于管状花目旋花科，为一年生植物，起源于南美洲，是重要的经济作物，紧随水稻、小麦、玉米和木薯之后。中国作为全球最大的番薯生产国，一直以其庞大的种植面积和高产量处于领先地位。近年来，越来越多的国家和地区开始将番薯茎叶视为一种富含营养的绿叶蔬菜，被誉为“长寿食品”和“蔬菜皇后”，在美国更被列为“航天食品”。在中国，尽管番薯茎叶的部分被用于食用，但在过去，通常被用作动物饲料或被浪费。通过分离、鉴定等研究手段，已经证实番薯茎叶中富含多种生物活性成分和营养成分。其中，生物活性成分的分离提取率受到提取过程中乙醇体积分数、温度、料液比、时间等因素的影响[1]。

本文利用PubMed、CNKI、WANFANG等多个数据库，检索包含“番薯茎叶” “甘薯茎叶” “活性成分” “提取工艺”等关键词的文献，对相关文献进行系统归纳和整理。通过对这些文献的综合分析，探讨番薯茎叶中生物活性成分的提取工艺，以期为番薯茎叶的深度开发提供有益参考。

1 番薯茎叶活性成分

番薯茎叶营养成分丰富，主要包括蛋白质、碳水化合物、微量元素、维生素等[2]，此外，还含有酚酸类、黄酮类、多糖、花色苷等多种生物活性成分[3]。在国内外的研究中，已经证实番薯茎叶具有广泛的开发潜力[4]，所含生物活性成分赋予其多种功能，如调节免疫功能、抗肿瘤作用、降低血糖、抗氧化特性，以及抗菌活性等[5]。因此，番薯茎叶被广泛应用于制作面膜、复合茶、保健醋、饮料、蛋糕、香肠等产品。

2 提取工艺流程

近年来，广大科研工作者对番薯茎叶中活性成分的提取进行了深入研究，主要包括预处理、提取、分离、浓缩精制等步骤，具体见图1。

图1 番薯茎叶中活性成分的提取工艺过程图

在图1步骤中，对生物活性物质收率影响最为显著的是提取环节。该环节涉及提取原料和提取方法的选择。为了提高提取率，科研工作者在此领域投入了大量的精力。常见的提取溶剂包括水和有机溶剂，水主要用于提取番薯茎叶中的多糖等成分，而有机溶剂几乎覆盖了番薯茎叶中所有的生物活性成分。有机溶剂种类包括乙醇、甲醇、醚类等。在提取过程中，由于提取的有效活性成分多用于食品，因此研究者更倾向于选择安全性较高的乙醇。提取过程受多种因素的影响，包括提取温度、乙醇体积分数、料液比、提取时间等，这些因素对提取结果产生重要影响[6]。目前，部分文献着重探索这些影响因素，旨在获得更高效的提取方法。

3 提取方法

在食品和制药工业中，安全高效地提取有效成分是一项重要的课题。不同的提取方法对活性化合物的提取率、纯度、化学结构和生物活性具有关键影响，因此应根据活性分子的理化性质选择适合的提取方法。对于番薯茎叶而言，常规的提取方法包括浸渍法、渗漉提取法、煎煮法、回流提取法等，这些方法具有操作方便、成本低等优点，但也存在着溶剂消耗大、提取时间长、提取选择性低等缺点。为了获得更高的提取率，科研工作者对提取工艺进行了优化，并引入了一系列新技术，研究开发了微波法、超声波法、酶解法、超高压提取法、响应面法等。研究表明，这些辅助技术的应用对番薯茎叶中活性物质的提取工艺起到了较好的优化作用。

3.1 黄酮类化合物的提取方法

番薯茎叶中的黄酮类化合物包括槲皮素、异檞皮素、木犀草素、杨梅素、山柰酚等，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤等多种生物活性作用[3]。目前常用于提取黄酮类化合物的方法包括：醇提法、超声波提取法、响应面法、微波法、双水相法、超高压提取法等[5]。关于黄酮类化合物在番薯茎叶中的含量分布，研究表明其顺序为：叶>叶柄>茎[7]。对此，刘伟等[8]用液相萃取法考察了不同提取剂、提取时间等因素对番薯叶中黄酮类化合物提取率的影响，结果显示，60%乙醇-水溶液的在提取中表现最佳。另一方面，徐艳[9]采用超声波乙醇浸提法，在最佳工艺条件下，即：温度为 40 ℃、乙醇体积分数70%、料液比 1∶40 g/mL、时间 30 min，番薯茎叶总黄酮的得率为2.65%。李盼盼[10]、任美燕[11]等则通过单因素和响应面试验，优化了黄酮的超声提取工艺模型，与实际情况拟合良好。韦学丰等[12]在居家条件下尝试用微波炉优化番薯叶黄酮的提取工艺，结果显示，微波功率及时间、乙醇体积分数、料液比例对黄酮提取率有影响。此外，刘汉文等[13]采用超声微波协同法进行番薯叶黄酮提取，其提取率比仅采用微波法高。而王永徐等[14]则采用乙磷酸氢二钾-乙醇为双水相，利用超声辅助技术成功提取番薯叶中的黄酮类化合物。另有学者联合醇提法、超高压提取法和正交实验法进行研究，结果表明此方法能够提高黄酮类化合物的提取量和提取率[15]。

3.2 绿原酸的提取

绿原酸是一种苯丙素类化合物，具有抗菌消炎、抗氧化、抗衰老、兴奋中枢神经系统等药用价值[16]。番薯茎叶中的绿原酸主要为咖啡酰奎宁酸衍生物[17]。研究发现，番薯茎叶中绿原酸的含量分布为：叶>茎>叶柄[18]，且绿原酸的含量与采收季节有关，最佳采收时间段为9月[19]。对于绿原酸的提取，常用的方法包括醇提法、超声波法、响应面法、酶解法、双水相法等。例如，向昌国的研究显示，醇提法和超声波法的联用可以采用更低浓度的乙醇，有效地缩短提取时间，为多个方法协同应用提供了科学依据[20]；何春玫的研究对番薯叶绿原酸提取工艺进行了优化，结果显示，乙醇浓度、溶液pH、提取温度及提取时间对提取率有较大影响[21]；王丽萍等在实验中确认酶解法联合超声波法有利于提高番薯茎叶中绿原酸的提取率[22]；蒋益花等研究了微波协同乙醇-磷酸氢二钾双水相萃取方法，发现绿原酸提取率受液料比、提取时间、乙醇浓度和微波功率的影响较大，具有较高的选择性[23]；谢仁有等通过优化超声波提取番薯叶中绿原酸的工艺条件以提高得率，结果表明，乙醇浓度>料液比>温度>超声时间对提取效果影响较大，其最佳提取工艺与蒋益花所用方法不同[24]；李光等研究表明，当乙醇体积分数30%、料液比为 1∶20 g/mL、pH=5.0时是提取绿原酸的最佳条件[19]。单长松等采用响应面法优化番薯茎叶中绿原酸的提取工艺，最佳提取工艺条件为：提取时间 25 min、温度为 64.5 ℃、料液比为 1∶35(g/mL)、乙醇体积分数为45%，实际得率达到 3.4421 mg/g[25]

3.3 多糖的提取

多糖由数个单糖分子聚合而成的大分子物质，具有免疫调节、抗肿瘤、保护肝脏等多种生物学功能。番薯茎叶多糖主要由葡萄糖、木糖、甘露糖等单糖组成的吡喃型多糖[26]。多糖的提取常用酶解法、超声波法、响应面法等。苯酚-硫酸法测定番薯茎叶多糖含量的结果显示为：叶片>叶柄>茎[5，27]。李松昂等采用超声辅助酶法提取番薯叶多糖，通过纤维素酶降解处理并利用超声波促进相关成分的溶出，然后通过响应面法优化料液比、加酶量、超声功率和超声时间等提取工艺条件，使番叶多糖得率达到预测值的99.5%，分离后获得均一无杂质的多糖[28]。吴香梅等在单因素试验的基础上，采用双水相法+超声波法+响应面法试验设计优化提取工艺，分析各变量对黄酮及多糖提取率的影响，结果表明多方法协同作用提升了实验效果[29]。刘莉等运用酸水解法结合微波法[30]或超声波法[31]对番薯叶水溶性膳食纤维的提取进行观察，发现微酸的提取液结合微波法或超声波法可以缩短提取周期。另有针对甘薯茎尖的研究发现，添加酶及不同的添加量对茎尖中水溶性膳食纤维的提取产生影响[32]。

4 结语

番薯茎叶作为一种具有较高经济价值的资源，综合提取其生物活性成分是提高番薯产业链附加值的重要途径。从总结中看出，提取方法由单一性向多样性发展，现在多采用Box-Behnken实验设计，分析各自变量交互作用对活性物质得率的影响，建立多元二次方程与效应值的预测模型，通过回归方程寻求最优提取工艺条件。相比传统技术，该方法具有溶剂用量少、提取时间短、温度控制精准、提取率高等优点。

本文综述了番薯茎叶中活性成分的提取工艺现状与发展。目前，该提取工艺正逐步走向成熟，然而未来仍需关注安全、高效、高产、低成本等方面的研究，以提高番薯茎叶的经济效益。随着技术的不断进步，番薯茎叶的应用领域将得到有效拓展，为相关产业的发展提供有力支持，进而推动番薯茎叶在医药、食品、化妆品等领域的开发利用，并提高农业附加值。