紅薯葉莖中黃酮的提取工藝研究

徐洪宇

(吉林化工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，吉林吉林 132022)

紅薯，也被稱為甘薯、地瓜等，屬于旋花科的一年生草本植物，原產(chǎn)地為美洲熱帶地區(qū)，隨著殖民非洲和新大陸的發(fā)現(xiàn)被傳播到世界各地。16世紀(jì)末期紅薯引進入中國，因其高產(chǎn)、便于栽培并且具有較高的抗病蟲害性逐漸成為我國廣泛種植的品種。我國近幾年已經(jīng)成為世界最大的紅薯產(chǎn)地，紅薯是我國除水稻、玉米、小麥以外最高產(chǎn)的主要糧食作物。通過研究發(fā)現(xiàn)紅薯的根莖葉當(dāng)中均含有豐富的糖類、纖維素、維生素、果膠、微量元素等成分，同時含有黃酮類化合物、多糖和綠原酸等活性成分，具有提升免疫力、提升抗病能力、利尿通便、抗衰老、抗菌等功能[1]。因紅薯的特性影響，人們多食用紅薯根部分，而紅薯葉莖很少被充分利用，其多作為家畜的飼料或者直接丟棄，這不僅是資源的浪費更容易造成環(huán)境污染等問題。近期研究證明黃酮類化合物具有一定的活性作用，如抗癌、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化自由基、提升心血管的系統(tǒng)活性、保護肝臟活性以及抗炎鎮(zhèn)痛等。另外黃酮類化合物還具有降血脂、降血壓、提升機體免疫力和抗衰老的藥理活性，可以被應(yīng)用在醫(yī)藥、化妝品以及保健等領(lǐng)域[2]。

1 紅薯葉莖中黃酮類化合物的藥理活性

1.1 防癌抗癌

植物類黃酮化合物的防癌抗癌功能始終是研究的熱點課題，其抗腫瘤的功能性主要表現(xiàn)為：①抑制腫瘤細(xì)胞的增生，對腫瘤細(xì)胞具有毒性作用，對正常細(xì)胞沒有影響；②誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，其中的芹菜（苷）配基及藤黃菌素能夠促進細(xì)胞的凋亡，另外甘草查爾酮-A也能夠抑制腫瘤細(xì)胞和白血病細(xì)胞的增生，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。

1.2 抗心血管疾病

黃酮類化合物具有較強的抗氧化活性，具有較強的抗心血管疾病活性。其能夠降血脂、降血壓、降膽固醇、抑制血栓、擴張冠狀動脈等。黃酮磷脂復(fù)合物能夠有效增加機體抗氧化酶活性，降低自由基氧化的應(yīng)激反應(yīng)對血管內(nèi)皮細(xì)胞造成的損傷，減少內(nèi)皮源性心血管活性物質(zhì)素含量，緩解機體因心肌缺血再灌注而導(dǎo)致的血管內(nèi)皮細(xì)胞受損。

1.3 調(diào)節(jié)免疫

人體用以抵御疾病的重要系統(tǒng)就是免疫系統(tǒng)，加強免疫系統(tǒng)功能主要是加強免疫監(jiān)視、免疫自穩(wěn)以及免疫防御等方面。研究證明黃酮類化合物能夠提升機體單核巨噬細(xì)胞的吞噬能力，對免疫功能有明顯的增強效果，對機體免疫力能夠起到調(diào)節(jié)作用。

1.4 抗病毒

黃酮類化合物能夠抑制多種病毒，研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物能夠有效抑制皰疹病毒、乙肝病毒等，與黃酮醇能夠起到協(xié)同抗病毒的作用。

2 紅薯葉莖中黃酮的提取工藝

2.1 水提法

傳統(tǒng)的水提法指的是煎煮法，將紅薯葉莖加水煮出汁。另外還有通過浸泡的方法將汁提取出來，該方法至今仍然在使用，且具有操作安全、成本低、耗時較短、提取率高。但該種方法提取出來的物質(zhì)中雜質(zhì)較多、保質(zhì)期短、不易保存、不易過濾和進一步濃縮[3]。通過實驗研究能夠發(fā)現(xiàn)水提法的浸泡時間、料液比例、提取時間以及提取溫度對黃酮類化合物的提取率有直接的影響，無法被廣泛應(yīng)用在紅薯葉莖的黃酮類化合物提取生產(chǎn)當(dāng)中。

2.2 有機溶液提取法

黃酮類化合物最常見的提取方法是有機溶劑提取法。實驗中常見溶劑為乙醇C2H6O、甲醇CH3OH、乙醚C2H5OC2H5和乙酸乙酯C4H8O2等。在生產(chǎn)中，鑒于安全因素，同行采用乙醇C2H6O進行化合物的提取。通過研究可以得到料液比例和乙醇C2H6O的濃度、提取時間和提取溫度都會影響到黃酮類化合物的提取率。其中最為關(guān)鍵的影響因素是料液比例和乙醇C2H6O的體積濃度，需要注意的是，避免出現(xiàn)雜質(zhì)過多、提取不完整、回收困難和成本提高等問題。

2.3 酶提取法

酶的選擇性較強，可以針對不同的植物選擇適合的酶進行黃酮類化合物的提取。紅薯葉莖的總黃酮量會隨著酶用量的增加而提升，酶解時間在90 min、溫度為50 ℃時，總黃酮量與酶用量呈正比，但酶用量超過0.6%以后，總黃酮提取量沒有明顯的增加趨勢。由此可見，酶用量達到一定值時，酶解較為完全，當(dāng)濃度過高時，反應(yīng)速度不會隨著酶濃度增加而提升，出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，綜合考慮后得出采用酶提取法對紅薯葉莖的黃酮類化合物提取時，酶用量應(yīng)當(dāng)控制在0.6%以下。

2.4 超臨界萃取技術(shù)

超臨界流體萃取法的溶劑主要為超臨界流體，可以從植物的固體或者液體當(dāng)中萃取出有效成分并且將其分離出來。超臨界流體的萃取法具備了萃取與分離的雙重功能，物料并無相變的過程，能夠有效節(jié)能、流程更加簡單、無有機溶劑的殘留、具有較高的萃取效率、產(chǎn)品質(zhì)量有保障并且無環(huán)境污染。但缺點在于設(shè)備成本較高，國內(nèi)應(yīng)用較少。最常見的超臨界流體為二氧化碳。采用超臨界流體萃取的過程中萃取的溫度、壓力以及流量等因素會對萃取率產(chǎn)生較大的影響。該種技術(shù)在植物活性物質(zhì)提取方面廣泛被應(yīng)用，但因成本較高并沒有大范圍投入使用，且提取溫度通常較低，黃酮類化合物不易發(fā)生水解或者氧化，后續(xù)可以進行更為深入的研究。

3 輔助提取手段

3.1 微波輔助

微波輔助提取技術(shù)也可以稱為微波萃取技術(shù)，不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在微波場中對微波的吸收能力各不相同，通過微波使細(xì)胞內(nèi)的溫度升高，破壞細(xì)胞，讓細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)能夠自由流出并溶解到周圍的溶劑當(dāng)中。該方法的優(yōu)勢在于快速高效、無污染、耗材耗能較少，能夠被廣泛應(yīng)用在藥材類植物的提取方面。采用微波輔助提取時應(yīng)當(dāng)注意微波功率、提取時間、料液比例以及乙醇的濃度等各項因素，都會對黃酮類化合物的提取率產(chǎn)生一定的影響。另外，微波輔助提取技術(shù)的時間較短，是十分理想的紅薯葉莖黃酮類化合物提取輔助方法[4]。

3.2 超聲波輔助

超聲波輔助提取技術(shù)主要是采用超聲波的空化、粉碎、振動、攪拌等方法對植物活性物質(zhì)進行提取，通過使用超聲波破壞細(xì)胞壁，達到將內(nèi)容物融入到溶液當(dāng)中的目的[5]。這種提取法具有時間短、效率高、溫度低、適用性高、簡單操作、藥液雜質(zhì)少等優(yōu)點，設(shè)備的保養(yǎng)和維護也具有便捷性，適合應(yīng)用在紅薯葉莖的黃酮類化合物提取當(dāng)中。

4 結(jié)語

近幾年我國科學(xué)技術(shù)得到了快速發(fā)展，加快對黃酮類化合物的相關(guān)提取工藝的研究，如采用高新技術(shù)和先進生產(chǎn)工藝進行黃酮類化合物的提取，如生物技術(shù)、熱反應(yīng)技術(shù)、干燥技術(shù)、微膠囊包埋技術(shù)、超微粉碎技術(shù)、膜分離技術(shù)、電磁技術(shù)以及超臨界萃取技術(shù)等。我國對紅薯葉莖中的黃酮類化合物提取技術(shù)仍然需要不斷提升和完善，并將黃酮類化合物應(yīng)用在醫(yī)藥、食品以及化妝品的開發(fā)當(dāng)中，在造福人類的同時，帶動經(jīng)濟的發(fā)展。