紅薯葉莖中黃酮的提取工藝研究

徐洪宇

(吉林化工學院生物與食品工程學院，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，原產地為美洲熱帶地區，隨著殖民非洲和新大陸的發現被傳播到世界各地。16世紀末期紅薯引進入中國，因其高產、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。我國近幾年已經成為世界最大的紅薯產地，紅薯是我國除水稻、玉米、小麥以外最高產的主要糧食作物。通過研究發現紅薯的根莖葉當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、提升心血管的系統活性、保護肝臟活性以及抗炎鎮痛等。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，可以被應用在醫藥、化妝品以及保健等領域[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為：①抑制腫瘤細胞的增生，對腫瘤細胞具有毒性作用，對正常細胞沒有影響；②誘導腫瘤細胞死亡，其中的芹菜（苷）配基及藤黃菌素能夠促進細胞的凋亡，另外甘草查爾酮-A也能夠抑制腫瘤細胞和白血病細胞的增生，誘導細胞死亡。

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激反應對血管內皮細胞造成的損傷，減少內皮源性心血管活性物質素含量，緩解機體因心肌缺血再灌注而導致的血管內皮細胞受損。

1.3 調節免疫

人體用以抵御疾病的重要系統就是免疫系統，加強免疫系統功能主要是加強免疫監視、免疫自穩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節作用。

1.4 抗病毒

黃酮類化合物能夠抑制多種病毒，研究發現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中雜質較多、保質期短、不易保存、不易過濾和進一步濃縮[3]。通過實驗研究能夠發現水提法的浸泡時間、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，無法被廣泛應用在紅薯葉莖的黃酮類化合物提取生產當中。

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，避免出現雜質過多、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，當濃度過高時，反應速度不會隨著酶濃度增加而提升，出現飽和現象，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，酶用量應當控制在0.6%以下。

2.4 超臨界萃取技術

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、產品質量有保障并且無環境污染。但缺點在于設備成本較高，國內應用較少。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生較大的影響。該種技術在植物活性物質提取方面廣泛被應用，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生水解或者氧化，后續可以進行更為深入的研究。

3 輔助提取手段

3.1 微波輔助

微波輔助提取技術也可以稱為微波萃取技術，不同結構的物質在微波場中對微波的吸收能力各不相同，通過微波使細胞內的溫度升高，破壞細胞，讓細胞內的物質能夠自由流出并溶解到周圍的溶劑當中。該方法的優勢在于快速高效、無污染、耗材耗能較少，能夠被廣泛應用在藥材類植物的提取方面。采用微波輔助提取時應當注意微波功率、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生一定的影響。另外，微波輔助提取技術的時間較短，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進行提取，通過使用超聲波破壞細胞壁，達到將內容物融入到溶液當中的目的[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、藥液雜質少等優點，設備的保養和維護也具有便捷性，適合應用在紅薯葉莖的黃酮類化合物提取當中。

4 結語

近幾年我國科學技術得到了快速發展，加快對黃酮類化合物的相關提取工藝的研究，如采用高新技術和先進生產工藝進行黃酮類化合物的提取，如生物技術、熱反應技術、干燥技術、微膠囊包埋技術、超微粉碎技術、膜分離技術、電磁技術以及超臨界萃取技術等。我國對紅薯葉莖中的黃酮類化合物提取技術仍然需要不斷提升和完善，并將黃酮類化合物應用在醫藥、食品以及化妝品的開發當中，在造福人類的同時，帶動經濟的發展。