桑葉活性成分的含量及其提取工藝研究進展

王梓歡，田 剛*，王 莉，彭效明，居瑞軍

(1.平頂山學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，河南 平頂山 467000；2.北京石油化工學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，北京 大興區(qū) 102617)

據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》記載，桑葉可入藥，具有疏風(fēng)、潤肺、清肝明目等功效。目前，桑葉已被國家藥典明確為一種藥食兩用物質(zhì)?，F(xiàn)代研究表明，桑葉中含有的多種生物活性成分，其中生物堿1-脫氧野尻霉素(1-DNJ)、黃酮和多糖的藥用價值較高，在降糖、降壓、抗氧化、抗菌、抗病毒和抑制癌細胞增殖等方面具有一定功效[1]。

生物堿1-DNJ通過抑制二糖分解酶活性，減少代謝過程中二糖在體內(nèi)分解為單糖，二糖只有轉(zhuǎn)化為單糖人體才能吸收，進而達到降血糖的功效[2]。桑葉中所含黃酮類化合物的種類較多，如蘆丁、槲皮素、異槲皮素、槲皮苦素和二氫山奈素等，它們除了具有較強的抗氧化作用外，在降血脂、降血壓和抗癌防癌，也表現(xiàn)出一定作用。桑葉多糖類主要由多單糖和二糖構(gòu)成，通過對α-葡萄糖苷酶的抑制，促進β細胞分泌胰島素，起到降血糖的作用。此外，桑葉中的多酚類物質(zhì)也具有很好的抗氧化活性。

因此，圍繞桑葉中生物活性成分的提取、分離、純化、檢測等方面受到很多關(guān)注。顯然，桑葉原料中所含天然活性成分的含量的高低是判斷其是否有提取利用價值的前提，因此本文首先對有關(guān)桑葉中生物成分的含量的研究報道進行了概述，然后分別綜述了其活性成分1-DNJ、黃酮、多糖提取工藝的相關(guān)研究進展，以期為桑葉中生物活性成分的開發(fā)利用提供參考。

1 桑葉中生物活性成分含量的研究進展

1.1 影響桑葉中生物活性成分含量的因素

桑葉中生物活性成分的含量與產(chǎn)地、樹種、采摘時間、采摘部位等因素有關(guān)。陳松等[3]先后檢測了云南12個桑樹品種所產(chǎn)桑葉的1-DNJ含量，其最高為4.070 mg/g，最低為0.829 mg/g，相差近5倍。桑葉采摘月份不同，1-DNJ含量也有差異，據(jù)歐陽臻等[4]對江蘇省同種桑葉的研究結(jié)果，5月份的桑葉中1-DNJ含量最低，7到8月間時含量最高，然后又有降低。魯慧等[5]發(fā)現(xiàn)桑葉多糖含量亦隨采摘季節(jié)變化，對新疆和田地區(qū)的21個桑葉品種桑葉多糖和1-DNJ含量研究結(jié)果顯示，10月中下旬桑葉多糖和1-DNJ含量最高，這與傳統(tǒng)中醫(yī)典籍中記載的桑葉于“霜后采摘者質(zhì)佳”相一致。張俊等[6]檢測了湖南省15個桑樹品種的生物堿含量，發(fā)現(xiàn)總生物堿和1-DNJ含量與桑樹品種和桑葉的葉位有關(guān)，15個品種桑葉片均表現(xiàn)出從上位葉到下位葉的總生物堿和1-DNJ含量依次降低的趨勢。對不同批次不同產(chǎn)地桑葉的分析研究表明，不同批次和產(chǎn)地的1-DNJ、桑葉多糖和桑葉黃酮含量有明顯差異，冬季桑葉片的多糖含量最高，而1-DNJ的含量似與季節(jié)關(guān)系不大，進而推測桑樹品種、種植地的大氣候與小環(huán)境、采摘時節(jié)、采摘部位等對桑葉中活性成分含量可能都有一定影響。

這些研究結(jié)果為桑葉原料的選擇提供了依據(jù)，選擇桑葉原料不僅需要考慮桑樹品種、采摘時間，也應(yīng)該考慮到當(dāng)?shù)赝寥罋夂虻纫蛩?，以及采摘部分對不同組分含量變化的影響。但也應(yīng)看到，這些影響并特別無一致性的規(guī)律，因此無論對于桑葉資源的種植還是開發(fā)利用而言，建立相應(yīng)的桑葉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系十分必要。

1.2 桑葉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究進展

我國桑樹資源豐富，品種多、分布廣，建立和完善的桑葉質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)體系，鑒別桑葉中的活性成分并確定其含量，對于桑葉資源的篩選、開發(fā)利用十分重要。國家藥典中僅對桑葉中的黃酮類化合物蘆丁限定了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這一單一指標(biāo)尚不能滿足桑葉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制要求。因此相關(guān)研究者提出了可參考的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。朱衛(wèi)敏[7]建立了新疆藥桑的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，主要活性成分質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：異槲皮苷≥0.2mg/g，蘆丁≥0.3mg/g，綠原酸≥0.4mg/g，紫云英苷≥0.4mg/g，1-DNJ≥9.0μg/g，γ-氨基丁酸≥15.0μg/g。劉龍[8]通過對24 個批次桑葉中有害重金屬、灰分、水分、醇溶性浸出物的研究，初步建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：As < 2.0 mg/kg，Hg < 0.2mg/kg，Pb < 5.0 mg/kg，Cd < 2.0 mg/kg，葉片含水率不大于10.0%，總灰分不大于5.0%，酸不溶性灰分不大于5.0%，醇溶性浸出物不小于5.5%，為選擇桑葉原料時提供了可參考的輔助性指標(biāo)。

東莎莎等[9]首先建立了含21個峰的桑葉HILIC特征指紋圖譜，然后對10批不同產(chǎn)地的桑葉進行了檢測，并與指紋圖譜比對，發(fā)現(xiàn)圖譜中同一地區(qū)桑葉的指紋峰差別較小，而不同地區(qū)樣品的指紋峰存在較為明顯差異。這些研究結(jié)果說明，采用HILIC特征指紋峰圖譜或HPLC指紋圖譜作為桑葉真?zhèn)舞b別及質(zhì)量鑒別是可行的。然而。完整的桑葉質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)并沒有完全建立，以生物堿、黃酮、多糖為主指標(biāo)的指紋圖譜比對數(shù)據(jù)庫仍需要補充完善。

2 桑葉中生物活性成分的提取工藝研究進展

2.1 桑葉中生物堿的提取工藝研究進展

桑葉中生物堿屬于多羥基哌啶類化合物，極性較大，常用乙醇水溶液為溶劑進行提取。其中，1-脫氧野尻霉素(1-DNJ)的結(jié)構(gòu)和降糖作用機制已十分明確，是提取的重要目標(biāo)成分之一。李宇亮等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在使用乙醇水溶液提取1-DNJ過程中，加稀的無機酸如硫酸、鹽酸等能夠提高1-DNJ的提取率。溶液呈弱酸性時能夠更好溶解堿性1-DNJ，因而使提取率增加。對比分析他們的研究條件與結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所加酸的量與乙醇水溶液的濃度有一定關(guān)系，提取時所用乙醇水溶液濃度高，加酸量可以減小，同時可保證較高提取率；使用30%左右的乙醇溶液并加一定量鹽酸提取效果比較好。胡瑞君等[11]、賀勝等[12]研究了微波和/或超聲輔助提取桑葉中1-DNJ的提取效果，結(jié)果表明：與傳統(tǒng)水浸提法相比，微波和/或超聲輔助提取時效率較高，達到相同提取率耗時更短，普遍在1 h以內(nèi)。對比分析他們的提取條件和結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微波輔助比超聲波輔助可能更有優(yōu)勢，一是提取時間大幅減少，微波處理時間一般在5 min以內(nèi)，超聲波輔助提取時間在50 min左右；二是微波使用功率低，微波功率400 W即有較好效果，超聲波800 W以上時提取效果較好，這是由于微波與超聲波在提取時對桑葉的作用機制不同造成的。

2.2 桑葉中黃酮的提取工藝研究進展

桑葉中黃酮類化合物有一定極性，傳統(tǒng)采用熱水或堿水溶液浸提。采用堿水提取時可以抑制生物堿在水溶液中的溶解度。甲醇、乙醇等有機溶劑與水組成的混合溶液常作為提取溶劑，通過水和有機溶劑的比例變化，能夠調(diào)節(jié)溶劑極性，達到較好的提取效果。提取過程中有超聲和/或微波輔助效果較好。賈福懷等[13]對比了超聲輔助乙醇提取一次，水提取一次；浸泡后-加堿溶液超聲輔助提??；沸水直接提取等3種方法后，發(fā)現(xiàn)超聲醇提-水提法獲得黃酮含量最高可達17.02 mg/g；沸水直接提取得到的多糖含量最高，為24.37 mg/g，加堿溶液時，兩種成分含量均為下降，黃酮和多糖的含量分別為8.46 mg/g和11.42 mg/g。原愛紅[14]等在采用乙醇水溶液為溶劑，100 ℃提取20 min，得到桑葉多糖、黃酮、生物堿三種活性成分質(zhì)量的歸一化比例為：24%～27%、53%～61%和15%～20%。近年來，一些提取新技術(shù)被用于桑葉黃酮的提取，其中酶輔助提取法和超臨界CO2流體萃取法提取效果較好，但酶輔助提取法存在生產(chǎn)周期過長的問題，總提取效率不高；超臨界CO2流體幾乎沒有極性，需要與攜帶劑(常用乙醇)共同作用才能較好提取桑葉黃酮[15]。

綜上所述，大規(guī)模提取時采用溶劑浸提比較簡便，在外加超聲波或微波輔助能達到比較理想的提取效果，一次性可將桑葉黃酮、多糖和生物堿提取得到，由于得到的成分較多，后續(xù)的分離純化工藝十分重要。如能將提取得到的混合物直接制備成相關(guān)的保健食品、藥品應(yīng)用，有利于降低生產(chǎn)成本，但前提條件是能夠證明提取混合物可能達到降糖、降壓或某方面的功效，這方面的研究目前較少。

2.3 桑葉中多糖的提取工藝研究進展

在提取桑葉中的多糖時，水是最常用的溶劑。水提時，使用超聲波、微波、酶解等一種或多種輔助手段，可以達到更好的提取效果。綜合來看，由于多糖水溶性較好，主要以水作為提取溶劑，提取溫度一般在60～90 ℃，液料比在15～10∶1，超聲波或/和微波輔助時所用功率也較低，一般在200 W以內(nèi)，有超聲波或/和微波輔助時提取時間一般在10 min左右。酶法提取桑葉多糖的工藝一個優(yōu)點是桑葉多糖的得率較高，最高可達14.32%[16]；此外，酶法聯(lián)合超聲波雙輔助的情況下，提取率和原料利用率均得到了提高。

3 結(jié)語

我國桑樹資源豐富，在開發(fā)利用時，因桑葉中的主要生物活性成分生物堿、黃酮和多糖含量與桑樹品種、生長環(huán)境、采摘時間、采摘部位等因素有較大關(guān)系，故必須首先要建立或應(yīng)用相應(yīng)的質(zhì)量檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)，對原料桑葉進行鑒定，確保品質(zhì)合格，再進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，才能獲得較好效益。

溶劑提取法是獲得桑葉中生物堿、黃酮和多糖的常用方法，常用溶劑為水和乙醇，該法操作簡單，大規(guī)模操作較為容易實現(xiàn)，生產(chǎn)過程成本相對較低，但由于所用溶劑一般采用精餾回收，因此如何降低過程能耗是一個重要問題。采用輔助手段如超聲波、微波、酶解等，小試實驗結(jié)果比較理想，均可在較為溫和的條件下獲得良好的提取效果，但在規(guī)模應(yīng)用方面的報道很少，輔助設(shè)備的投資成本較高可能是一個制約因素。超臨界流體萃取也存在規(guī)?；瘧?yīng)用時投資成本高的問題，而且最常用的超臨界CO2流體在沒有攜帶劑存在時，提取效果并不理想；采用超臨界CO2流體以外的其他超臨界流體萃取桑葉中活性成分的報道很少，如果能夠選擇一種無毒害的物質(zhì)，且在不外加攜帶劑情況下，直接桑葉中生物活性物質(zhì)帶出并分離，將是一種有價值的方法。