童　丹, 韓黎明

(甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū) 定西師范高等專(zhuān)科學(xué)校,甘肅 定西 743000)

綜述與專(zhuān)論

馬鈴薯莖葉中茄尼醇提取技術(shù)研究進(jìn)展

童丹, 韓黎明

(甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū) 定西師范高等專(zhuān)科學(xué)校,甘肅 定西 743000)

摘要：從馬鈴薯莖葉中提取茄尼醇是其資源化利用的有效途徑。國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別采用溶劑提取、皂化、結(jié)晶等步驟從馬鈴薯葉中提取茄尼醇，采用微波輔助萃取、超臨界CO2萃取、反相超臨界CO2萃取、溶劑與分子蒸餾技術(shù)組合提取、纖維素酶和脂肪酶雙酶偶聯(lián)的酶解技術(shù)從馬鈴薯莖葉廢棄物中提取、純化茄尼醇，并對(duì)茄尼醇進(jìn)行了抗衰老、抗氧化、抑菌活性、免疫組化研究。本文綜述了利用馬鈴薯莖葉提取茄尼醇主要途徑、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、相關(guān)技術(shù)及科技成果，為開(kāi)展相關(guān)研究提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯莖葉；資源化利用；茄尼醇；生產(chǎn)技術(shù)；發(fā)明專(zhuān)利；科技成果

馬鈴薯(Solanum tuberosum.L)是全球第四大糧食作物。馬鈴薯莖葉是馬鈴薯種植的地上部分，每種植1 hm2馬鈴薯可產(chǎn)出15 t莖葉，資源量大，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，具有較高的利用價(jià)值。但是因?yàn)轳R鈴薯莖葉龍葵素含量高、適口性差、含糖少、水分多、難于保存、不易青貯等本身存在的一些限制性因素，導(dǎo)致其可利用性有限，長(zhǎng)期以來(lái)未能得到合理利用，造成資源浪費(fèi)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于馬鈴薯莖葉利用的研究較少，利用處理方法主要為青貯和有效成分研究，從馬鈴薯莖葉中提取茄尼醇是其資源化的重要途徑。

茄尼醇(Solanesol，分子式為 C45H74O)屬長(zhǎng)鏈半萜烯醇化合物，又稱(chēng)九聚異戊二烯伯醇，具有獨(dú)特的鏈狀隔離多烯結(jié)構(gòu)。茄尼醇具有抗菌、消炎、抗?jié)兒椭委熜难芗膊〉茸饔?，可以做為很多藥物合成的重要原料，在生物化學(xué)中有著非常重要的作用。在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用廣泛，是泛醌類(lèi)藥物中間體不可替代的成分，是合成維生素K2的側(cè)鏈和輔酶Q10以及合成抗過(guò)敏藥物、抗?jié)兯幬?、降血脂藥物和抗癌藥?抗癌增效劑SBD)不可替代的天然原料。目前世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家已生產(chǎn)和應(yīng)用的輔酶Q10，依賴高純度的茄尼醇作原料。日本每年生產(chǎn)輔酶Q10 100多t，需要茄尼醇150 t以上。歐洲、北美及其他地區(qū)都有不同規(guī)模的輔酶Q10生產(chǎn)，同樣要求純度高、價(jià)格低廉的茄尼醇。質(zhì)量分?jǐn)?shù)在95 %以上的茄尼醇的市場(chǎng)價(jià)格快速上漲。茄尼醇主要存在于茄科植物中，如煙葉、茄子葉、馬鈴薯葉、桑葉等，其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，除由植物葉片中提取之外，化學(xué)合成方法十分繁瑣，難以工業(yè)化合成。從植物莖葉中提取，是當(dāng)前獲得茄尼醇的最低廉、最簡(jiǎn)單、最快捷的方法。國(guó)際上茄尼醇精制技術(shù)基本上由日本和美國(guó)公司壟斷，其高純度茄尼醇制備工藝為世界領(lǐng)先水平，但相關(guān)報(bào)道極少。國(guó)內(nèi)茄尼醇精制工藝的研究相對(duì)落后，效率低下，產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿市場(chǎng)需求，云南、山東等省曾先后建立了若干茄尼醇粗品廠(含量在20%以下)，但工藝落后，消耗煙葉和有機(jī)溶劑的量十分龐大，對(duì)環(huán)境造成很大污染，不利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)內(nèi)高純度茄尼醇生產(chǎn)技術(shù)落后，探索新的節(jié)能、環(huán)保、高效的工藝技術(shù)及生產(chǎn)原料生產(chǎn)茄尼醇具有良好的應(yīng)用前景。

1馬鈴薯莖葉成分研究

關(guān)于馬鈴薯莖葉成分研究，Toyoda等首次從馬鈴薯莖葉中分離出了合成輔酶Q10的重要原料25個(gè)碳的萜化合物茄尼醇。Karim等對(duì)不同品種馬鈴薯的地上與地下部分中氨基酸等成分進(jìn)行了分析比較。Lyon等用高效液相色譜分析了馬鈴薯莖葉提取物中的綠原酸的含量。Lewis等報(bào)道了馬鈴薯葉和花中的色素，黃酮類(lèi)以及酚酸等物質(zhì)的分析研究。Szafranek研究了各種馬鈴薯葉的倍半萜分布及含量。Nikolic等研究了馬鈴薯莖葉中茄堿的酶促轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)。Im等利用色譜質(zhì)譜技術(shù)測(cè)定了馬鈴薯莖葉中酚類(lèi)化合物的含量，其中綠原酸及其異構(gòu)體含量占總含量的96%～98%。高敏等采用高效液相色譜法對(duì)我國(guó)東北地區(qū)茄科植物廢棄物馬鈴薯、茄子、番茄和辣椒的葉片中茄尼醇進(jìn)行了定性和定量分析。馬君義等、楊玲娟等、沈建偉等分別通過(guò)柱色譜法從馬鈴薯葉的提取物中分離提純了茄尼醇，并以HPLC、RP-HPLC法測(cè)定了茄尼醇的含量，確定了茄尼醇的柱色譜優(yōu)化條件。侯雨佳等利用HPLC研究了馬鈴薯葉中茄尼醇含量與生育期及品種的關(guān)系。呂萌等利用酶解方法提取馬鈴薯莖葉中油脂。羅愛(ài)花等用乙醇-乙酸法提取，利用HPLC法測(cè)定了不同馬鈴薯品種莖葉中的α-茄堿含量。

陸占國(guó)等采用頂空-固相微萃取(HS-SPME)、水蒸汽蒸餾法、超聲波輔助-溶劑(乙醚)萃取法、微波輔助-溶劑萃取法等不同方法對(duì)成熟期前期、成熟期馬鈴薯莖葉的揮發(fā)性成分進(jìn)行萃取，得到了以芳香族化合物和倍半萜為主要成分的馬鈴薯莖葉揮發(fā)精油，得率為0.5%(W/W)。并用氣相-質(zhì)譜法(GC-MS)對(duì)獲得的精油進(jìn)行了成分分析，檢測(cè)出81種成分，以Halo法測(cè)定精油的抗菌活性。該揮發(fā)油對(duì)亞硝酸鈉具有明顯的清除作用，對(duì)致癌物質(zhì)N-二甲基亞硝胺(NDMA)的生成具有明顯的阻礙作用，對(duì)DPPH自由基具有顯著的消除作用，對(duì)幾種常見(jiàn)微生物具有明顯的抑菌活性?？芍苯幼鳛橄懔显鲜褂?，也可以作為抗氧化劑以及致癌物質(zhì)生成的阻礙劑。

2馬鈴薯莖葉中茄尼醇提取技術(shù)研究

國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別采用溶劑提取、皂化、結(jié)晶等步驟從馬鈴薯葉中提取茄尼醇，采用微波輔助萃取、超臨界CO2萃取、反相超臨界CO2萃取、溶劑與分子蒸餾技術(shù)組合提取、纖維素酶和脂肪酶雙酶偶聯(lián)的酶解技術(shù)從馬鈴薯莖葉廢棄物中提取、純化茄尼醇。

2.1溶劑法

王發(fā)森等用溶劑從馬鈴薯葉中得到馬鈴薯葉的提取物，經(jīng)皂化得到非皂化物，然后用不同溶劑分相，經(jīng)短的硅膠柱分離富集茄尼醇，最后用重結(jié)晶法進(jìn)行純化制備茄尼醇。夏士朋以馬鈴薯葉和廢棄煙葉為原料，以6#溶劑油為提取劑，采用多級(jí)罐式提取工藝流程，提取液經(jīng)濃縮回收溶劑得浸膏，即茄尼醇粗品，然后將粗品進(jìn)行皂化反應(yīng)，使用不同比例的甲醇-丙酮混合溶劑進(jìn)行兩次除雜精制，最后通過(guò)乙腈兩次重結(jié)晶，得到90%以上高純度的茄尼醇產(chǎn)品。扈建民使用溶劑從馬鈴薯葉中提取茄尼醇，包括溶劑反復(fù)提取、堿性物質(zhì)溶液皂化、分離得茄尼醇粗品、粗品溶劑溶解、層析法純化五個(gè)步驟。周長(zhǎng)新〗介紹了一種從煙葉、馬鈴薯葉、桑葉及蠶砂中提取高純度茄尼醇的方法，茄尼醇以低極性有機(jī)溶劑提取，適當(dāng)濃縮后直接加一定濃度的醇?jí)A皂化，經(jīng)過(guò)冷卻除去雜質(zhì)再經(jīng)分步冷凍結(jié)晶即可得到高純度的茄尼醇。

2.2萃取法

祖元?jiǎng)偟冗x用馬鈴薯莖葉為原料，采用勻漿萃取、脂肪酶水解，對(duì)射流空化等技術(shù)對(duì)馬鈴薯莖葉中的茄尼醇進(jìn)行高效提取，再通過(guò)對(duì)射流空化液液萃取、聚酰胺固相萃取、連續(xù)中壓柱層析、重結(jié)晶等方法進(jìn)一步純化茄尼醇，制備出90%以上的茄尼醇精品。Asahina等報(bào)道了一種從馬鈴薯葉中提取茄尼醇的工藝，采用有機(jī)溶劑萃取馬鈴薯葉中的脂肪物質(zhì)，再將萃取液中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)，皂化脂肪物質(zhì)，萃取分離皂化與非皂化物，對(duì)非皂化物進(jìn)行分子蒸餾，在180～240℃下收集含茄尼醇部分，并采用分步結(jié)晶法對(duì)其進(jìn)一步提煉制得茄尼醇。6 000 g干燥馬鈴薯葉片經(jīng)上述操作后茄尼醇總收量為90g，得率為15%。

2.3微波法

Chen等進(jìn)行了微波輔助提取馬鈴薯莖葉中茄尼醇的優(yōu)化研究。陳桐等以干燥馬鈴薯葉為原料，經(jīng)微波提取、動(dòng)態(tài)皂化、硅膠柱色譜分離結(jié)合重結(jié)晶，可制得97.0%以上高純度茄尼醇。并用高效液相色譜法和反相高效液相色譜法測(cè)定其含量。不同溶劑提取所得樣品含量有差異，用乙醇提取馬鈴薯莖葉中的茄尼醇效果較好。張繼等系統(tǒng)進(jìn)行了高含量茄尼醇馬鈴薯品種的篩選，以乙酸乙酯和95 %乙醇為溶媒，利用綠色、節(jié)能、高效的微波輔助萃取技術(shù)提取并結(jié)合反相超臨界CO2萃取技術(shù)純化茄尼醇，采用動(dòng)態(tài)皂化、大孔樹(shù)脂柱色譜分離純化與結(jié)晶、重結(jié)晶等工藝獲得了純度大于95%的高純度茄尼醇，形成了可供產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)高純度茄尼醇的成套技術(shù)資料。

2.4超微回流提取法

胡江涌采用超微回流提取方法提取馬鈴薯葉中的茄尼醇，用高速逆流色譜(HSCCC)對(duì)粗提物中的茄尼醇進(jìn)行分離純化。

2.5索氏提取法

馬君義等分別以石油醚、乙醇、醋酸乙酯為為溶媒，采用索氏提取法提取、微波輔助萃取，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了從馬鈴薯莖葉中提取茄尼醇的最佳料液比、提取時(shí)間、提取溫度及微波功率。

3茄尼醇抗氧化、抑菌活性研究

陳保漢采用瓊脂擴(kuò)散法和兩倍稀釋法考察了茄尼醇對(duì)多種標(biāo)準(zhǔn)菌株和臨床分離菌株的抗菌活性。茄尼醇對(duì)被測(cè)菌株中的大腸埃希氏菌(E. Coli)、銅綠假單胞菌(P.Aeruginosa)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、草分枝桿菌(Mycobacterium phlei)具有顯著的抗菌活性，而對(duì)枯草桿菌(Bacillus subtilis)和環(huán)狀芽孢桿菌(Bacillus circulans Jordan)活性較弱。

張繼等進(jìn)行了茄尼醇的抗衰老、抗氧化以及免疫組化實(shí)驗(yàn)研究，藥理研究以小白鼠為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，通過(guò)建立動(dòng)物模型，灌服茄尼醇，進(jìn)行了相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定分析。在茄尼醇的體外抗氧化實(shí)驗(yàn)研究中，主要考察了清除超氧陰離子、清除羥自由基和抑制脂質(zhì)過(guò)氧化作用的檢測(cè)；在茄尼醇對(duì)D-半乳糖致衰老小鼠的的抗衰老實(shí)驗(yàn)研究中，主要通過(guò)誘餌迷宮測(cè)定小白鼠的行為能力以及肝臟、大腦和血清中的超氧化物歧化酶(SOD)，丙二醛(MDA)，一氧化氮(NO)等指標(biāo)考察其抗衰老作用；免疫組織化學(xué)的研究方面，主要進(jìn)行了小白鼠大腦海馬區(qū)的細(xì)胞凋亡基因Bax，Bcl-2以及C-fos表達(dá)的研究，以上研究結(jié)果表明茄尼醇具有較強(qiáng)的抗衰老、抗氧化能力，該研究擴(kuò)大了茄尼醇的應(yīng)用范圍。

4結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)雖然是世界上馬鈴薯種植生產(chǎn)大國(guó)，但馬鈴薯綜合利用水平卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。由于缺乏綜合利用意識(shí)及技術(shù)水平的限制，大量副產(chǎn)物被遺棄或僅是在很低水平上的回收利用，造成資源浪費(fèi)。

馬鈴薯莖葉中含有豐富的有用物質(zhì)，具有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。馬鈴薯莖葉提取茄尼醇研究已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都展開(kāi)了大量的研究，但在研究的深度和廣度上我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大差距，具體表現(xiàn)在研究成果，特別是市場(chǎng)上相關(guān)產(chǎn)品還很少，許多制備技術(shù)還在實(shí)驗(yàn)或者中試階段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步研究。

隨著我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的速度和規(guī)模提升，馬鈴薯莖葉利用問(wèn)題必將得到我國(guó)馬鈴薯科學(xué)研究者的高度重視。將馬鈴薯莖葉進(jìn)行有效的回收處理，并通過(guò)提取茄尼醇等深加工技術(shù)，不僅可以變廢棄物為有用資源，還可以帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同地解決環(huán)境污染問(wèn)題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，研究及應(yīng)用前景十分廣闊。對(duì)馬鈴薯莖葉進(jìn)行低成本、環(huán)境友好的高效生物轉(zhuǎn)化，是今后馬鈴薯資源化利用的主要方向。

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The Research Progress on the Solanesol Extraction Technique from Potato Stems and Leaves

TONG Dan, HAN Li-ming

(DingxiCampus,GansuUniversityofTraditionalChineseMedicine/DingxiTeachersCollege,DingxiGansu743000)

Abstract:Extracting solanesol from potato stems and leaves is an effective way of resourceful utilization. Domestic and overseas scholars used the methods of solvent extraction, saponification and crystallization ect. to extract the solanesol. They also used microwave-assisted extraction, supercritical CO2 extraction, reversed supercritical CO2 extraction, combination of solvent and molecular distillation extraction and the link-coupled enzymolysis of cellulose and lipase to extract and purify solanesol from the castoff of potato stems and leaves. They both made some research of anti-aging, antioxidation, bacteriostatic activity and immunohistochemistry about the solanesol. The main ways, domestic and overseas research status, the related techniques and scientific and technological achievements of solanesol extraction from potato stems and leaves were summarized in this paper, so as to provide reference for concerned studies.

Key words:potato stems and leaves; resourceful utilization; solanesol; manufacturing techniques; scientific and technological achievements

[收稿日期]2015-09-17

[基金項(xiàng)目]甘肅省高等學(xué)校研究生導(dǎo)師項(xiàng)目(121901)。

[作者簡(jiǎn)介]童丹(1975-)，女，甘肅會(huì)寧人，碩士，講師，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)及馬鈴薯質(zhì)量檢測(cè)。

[中圖分類(lèi)號(hào)]S 859.79

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-6704(2016)01-0036-04