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中国精品科技期刊2020

薯类茎叶化学成分与生物活性研究进展

邢颖, 薛文婧, 徐怀德, 王栋

邢颖,薛文婧,徐怀德,等. 薯类茎叶化学成分与生物活性研究进展[J]. 食品工业科技,2022,43(7):457−466. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021040182.
引用本文: 邢颖,薛文婧,徐怀德,等. 薯类茎叶化学成分与生物活性研究进展[J]. 食品工业科技,2022,43(7):457−466. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021040182.
XING Ying, XUE Wenjing, XU Huaide, et al. Research Progress on Chemical Constituents and Biological Activities of Stems and Leaves of Potato[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(7): 457−466. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021040182.
Citation: XING Ying, XUE Wenjing, XU Huaide, et al. Research Progress on Chemical Constituents and Biological Activities of Stems and Leaves of Potato[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(7): 457−466. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021040182.

薯类茎叶化学成分与生物活性研究进展

基金项目: 运城学院学科群学科研究项目(XK-2019004);山西省重点学科建设经费资助(FSKSC);运城学院2020年度应用研究项目(CY-2020015)。
详细信息
    作者简介:

    邢颖(1988−),女,硕士,讲师,研究方向:果蔬贮藏与加工,E-mail:xingyingnice@163.com

  • 中图分类号: TS255.1

Research Progress on Chemical Constituents and Biological Activities of Stems and Leaves of Potato

  • 摘要: 薯类茎叶是附加值高的植物资源。薯类茎叶中含有蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分,同时还含有多酚、多糖、茄尼醇等活性成分,具有抗肿瘤、抗菌、降血糖、抗氧化、免疫调节等多种功能作用。本文综述了常见薯类茎叶营养成分、活性成分及生物活性,旨在提高对薯类茎叶重要性的认识,以期对常见薯类茎叶的有效利用和产业化提供参考。
    Abstract: Potato stems and leaves are plant resources of high additional value. Potato stems and leaves contain not only some nutritional ingredients, such as protein, dietary fiber, vitamins, minerals, but also some active ingredient, such as phenolic compounds, polysaccharides, solanesol. Therefore, they have good antitumor, antibacterial, hypoglycemic, antioxidant activity and immunoregulation. The expositions of the nutrition and active ingredients, biological activities of common potato stems and leaves are to raise the awareness of the importance of potato stems and leaves, which provides some references for the effective utilization and industrialization of common potato stems and leaves.
  • 薯类植物指具有可食用块根或地下茎的一类陆生作物。常见的薯类有甘薯、马铃薯、木薯、薯蓣(山药)、芋类等,根据块根的颜色又可将甘薯大致分为白薯、红薯和紫薯。我国甘薯和马铃薯的种植面积和产量均居首位[1]。薯类作物营养价值高,其淀粉、膳食纤维、矿物质和维生素等含量丰富[2]。薯类主要食用部位是块根和块茎,而地上茎叶部分常被忽视,作为薯类的副产品,我国每年有大量的薯类茎叶被直接丢弃在田间,造成资源和空间的浪费,同时也污染了环境。

    研究表明薯类茎叶中同样含有丰富的营养成分,如蛋白质、矿物质、膳食纤维和维生素等,也含有多种活性成分,如酚酸类、黄酮类及多糖等,在抗肿瘤、抗氧化、提高免疫力、预防心脑血管等方面有着重要的作用[3-4]。本文对常见薯类茎叶营养成分、活性成分及生物活性进行了总结,以期为常见薯类茎叶的深入研究和产业化提供参考和依据。

    甘薯叶中蛋白质含量约为3.2%~4.1%,比甘薯块根高,茎尖粗蛋白含量高于常见蔬菜,如菠菜、韭菜、油菜、芹菜、黄瓜、白菜、冬瓜、南瓜等,且其氨基酸模式与WHO推荐的基本一致[5-6]。木薯鲜叶中粗蛋白的含量达到了7%,且其氨基酸种类齐全,其中,必需氨基酸含量占总氨基酸含量的46%,因此,木薯叶中的蛋白质是木薯叶的主要利用对象之一[7]。经加工去除大部分氢氰酸后可作为日常蔬菜食用[8],在非洲和亚洲某些无法轻易获得蛋白质的地区,木薯叶是人类和家畜获取蛋白质的重要来源[9]

    膳食纤维可根据在水中溶解度的不同分为不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维,不溶性膳食纤维可加快肠道蠕动,可溶性膳食纤维可调节肠道菌群[10-11]。研究表明,甘薯茎叶中可溶性膳食纤维的含量为5.77%~6.83%[12]。高超[7]对木薯叶、菠菜叶及生菜叶中的纤维含量进行对比,发现木薯叶中纤维含量远远高于菠菜叶和生菜叶。

    甘薯茎叶中维生素C含量是柑橘的二倍多,维生素B1和维生素B2含量高于一些常见的蔬菜,例如冬瓜、芹菜、白菜、黄瓜等[5]。胡萝卜素是一种功能活性物质,对预防眼部疾病有重要作用,且能转化成维生素A,菜用甘薯茎叶含有的胡萝卜素比胡萝卜高2.8倍[12]。SIQUEIRA等[13]研究发现木薯叶粉中的β-胡萝卜能促进小鼠肝脏中维生素A的合成。同时,木薯叶中还含有VB1、VB2、VB3及VC等维生素[14]。常见薯类茎叶中丰富的维生素使其更具营养价值。

    矿物质对于构成人体组织和维持正常生理功能有重要作用。孟辉等[15]采用微波消解法处理样品,以ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)法对比了甘薯、甘薯茎及甘薯叶中的钙、镉、铁、钾、镁、锰、锌等10种元素的含量,发现甘薯茎、叶中富含各种微量元素。雷碧瑶等[16]对7种甘薯茎尖常量元素进行检测,发现茎尖中钾、铜、镁和铁的含量均高于常见蔬菜,且不同品种甘薯茎叶的矿物质含量相差较大,这可能与种植土壤所含元素含量高低及不同品种薯类对不同微量元素的吸收能力差异较大有关。SANTIAGO等[17]对不同采收时期(八月下旬、九月上旬、九月下旬)甘薯叶中矿物质的含量进行了分析,研究表明八月下旬采收的甘薯叶中Na、P、Fe、Mn、Mg及Se含量最高;九月下旬采收的甘薯叶中K含量最高;而Ca、Zn及Cu含量在三个采收期中差异不大。木薯叶中同样含有丰富的矿物质,其中,钙的含量为429.2~571.3 mg/100 g,铜的含量为32.6~50.9 mg/100 g,钾的含量为668.7~951.8 mg/100 g,镁的含量为141.4~160 mg/100 g,同时还含有锌、锰等矿物质[18]。缺少矿物质会导致机体产生许多问题,在日常饮食中加入一些薯类茎叶食品可以在丰富食品种类的同时补充多种矿物质。

    植物中的多酚类物质由于其生理活性广泛且安全性高等特点在食品及化妆品行业中应用广泛[19]。酚类物质是含有酚羟基的植物次生代谢产物,主要包括酚酸、黄酮及花色苷类等[20]。酚酸类是指结构中含有酚类官能团的有机酸,主要以游离或结合的形式存在,广泛存在于果蔬、豆类等植物中[21]。黄酮类化合物泛指两个苯环(A环与B环)通过中央三碳相互联结而成的一系列化合物,在植物体内常与糖结合形成苷类或者以游离状态存在[22]。花色苷属于天然色素,在植物中常以糖苷键形式存在[23]。有关不同薯类茎叶中酚类物质的研究见表1

    表  1  不同薯类茎叶中的酚类物质
    Table  1.  The phenolic compounds of different stems and leaves of potato
    薯类分类名称品种参考文献
    甘薯叶酚酸1-咖啡酰奎尼酸西蒙一号,浙薯75[25,30]
    3-咖啡酰奎尼酸浙菜薯726,西蒙一号[25,30]
    隐绿原酸西蒙一号[25]
    3,5-二咖啡酰奎宁酸尚薯19,Poongwonmi,浙薯75,西蒙一号[17,25-26,30]
    异绿原酸尚薯19,Poongwonmi,浙薯75,西蒙一号[17,25-26,30]
    4,5-二咖啡酰奎宁酸浙薯75,浙菜薯726,西蒙一号[25-30,36]
    5-O-咖啡奎宁酸尚薯19,西蒙一号[17,25]
    绿原酸尚薯19,西蒙一号[17,25]
    3,4,5-三咖啡酰奎宁酸尚薯19,浙菜薯726,西蒙一号[17,25,36]
    3-咖啡酰-4-阿魏酰奎宁酸浙薯75[30]
    咖啡酸尚薯19,浙薯75,西蒙一号[17,25-26]
    咖啡酸乙酯西蒙一号[25]
    原儿茶醛西蒙一号[25]
    7-羟基香豆素西蒙一号[25]
    秦皮甲素西蒙一号[25]
    甘薯叶黄酮槲皮素-3-O-葡萄糖苷浙菜薯726[36]
    山奈酚-3-O-葡萄糖苷浙菜薯726[36]
    异槲皮苷尚薯19、西蒙一号[17,25]
    槲皮素尚薯19、西蒙一号[17,25]
    芦丁西蒙一号[25]
    金丝桃苷西蒙一号[25]
    黄芪苷西蒙一号[25]
    山柰酚西蒙一号[25]
    香叶木素西蒙一号[25]
    棕矢车菊素西蒙一号[25]
    5,7-二羟黄酮西蒙一号[25]
    柳穿鱼黄素西蒙一号[25]
    紫云英苷西蒙一号[25]
    白杨素西蒙一号[25]
    木樨草苷浙菜薯726[36]
    花色苷矢车菊素3-槐糖苷5-葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    花青素3-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰基槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-p-香豆基磷酸-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    花青素3-阿魏酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-p-香豆素-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    芍药素3-阿魏酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    花青素3-二咖啡酰槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰-p-香豆油苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    花青素3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5葡萄糖苷accession S-1467[29]
    芍药素3-二咖啡酰槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰基-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰-对-香豆素-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    木薯叶黄酮儿茶素华南9号,华南205号[32]
    二氢黄酮甙华南9号,华南205号[32]
    穗花杉双黄酮华南9号,华南205号[32]
    芦丁华南9号,华南205号,
    华南5号
    [2732]
    山奈酚华南9号,华南205号[32]
    槲皮素华南9号,华南205号[32]
    clovin华南5号[29]
    杨梅素-3-O-芸香糖苷华南5号[27]
    洋槐甙华南5号[27]
    金丝桃甙华南5号[27]
    烟花甙华南5号[27]
    水仙苷华南5号[27]
    薯蓣叶酚酸5-O-咖啡酰奎宁酸淮山药[35]
    阿魏酰奎宁酸淮山药[35]
    迷迭香酸淮山药[35]
    迷迭香酸甲酯淮山药[35]
    咖啡酰奎宁酸甲酯淮山药[35]
    香豆酰奎宁酸甲酯淮山药[35]
    咖啡酰莽草酸甲酯淮山药[35]
    对香豆酰奎宁酸淮山药[35]
    咖啡酰莽草酸淮山药[35]
    咖啡酸淮山药[35]
    薯蓣叶酚酸对香豆酰奎宁酸淮山药[35]
    薯蓣叶黄酮芦丁淮山药[13]
    槲皮素淮山药[13]
    山奈酚淮山药[13]
    山奈酚-3-O-芦丁糖苷淮山药[13]
    异鼠李素-3-O-芦丁糖苷淮山药[13]
    马铃薯叶酚酸5-阿魏酰奎尼酸Daisy[34]
    5-对香豆酰基奎宁酸Daisy[34]
    龙胆酸Daisy[34]
    1-咖啡酰奎尼酸Daisy[34]
    3-咖啡酰奎尼酸Daisy[34]
    咖啡酰苹果酸Daisy[34]
    对-香豆基苹果酸Daisy[34]
    3,4-二乙酰氧基苯甲酸Daisy[34]
    5-O-对羟基苯甲酰基奎尼酸Daisy[34]
    黄酮槲皮素Daisy[34]
    芦丁Daisy[34]
    山奈酚芸香苷Daisy[34]
    山奈酚Daisy[34]
    七叶树素Daisy[34]
    2-苯基乙基-D-芸香糖苷Daisy[34]
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    甘薯茎叶中酚类物质的研究较多。ZHANG等[24]研究发现甘薯叶乙酸乙酯萃取物共鉴定出37种化合物,其中,20种酚酸、12种类黄酮物质,且甘薯叶中的酚酸类物质主要为咖啡酰奎尼酸衍生物。LUO等[25]对甘薯叶中的酚酸类和黄酮类物质进行了鉴定,其中,酚酸类共分析出13种化合物,三种二咖啡奎宁酸是主要化合物,占60.3%;黄酮类物质共鉴定出10种,其中黄芪素是主要成分,占28.1%。JANG等[26]研究了6个甘薯品种叶,同样发现4种酚酸中3,5-二咖啡酰奎宁酸在所有品种中含量最高。LIU等[27]研究表明甘薯叶的黄酮类物质包括11种,主要有黄芪素、槲皮素、异槲皮苷等。甘薯叶中花色苷的鉴定主要以紫甘薯叶花色苷的鉴定为主,紫薯叶中的花色苷类主要包括矢车菊素苷类和芍药素苷类,其酰基化修饰主要包括咖啡酰、对香豆基、阿魏酸酯和对羟基苯甲酰基[28]。VISHNU等[29]对紫甘薯块茎和茎叶中的花色苷研究发现叶片中的花色苷衍生物含量远高于块茎中。

    有关木薯叶酚类化合物的研究主要集中在黄酮提取及鉴定方面。木薯叶中的黄酮类物质主要包括儿茶素、二氢黄酮苷、芦丁、山奈酚、槲皮素、clovin等[30-33]。张振文等[34]对木薯叶中的花青素提取工艺进行了优化,以酸性甲醇为提取溶剂得到木薯叶花青素含量为158.78 mg/hg。但有关木薯酚酸类和花色苷组分鉴定的相关研究还未见报道。

    薯蓣叶酚类化合物的研究主要包括酚酸类和黄酮类化合物的鉴定。酚酸类物质主要包括5-O-咖啡酰奎宁酸、阿魏酰奎宁酸、迷迭香酸、迷迭香酸甲酯、咖啡酰奎宁酸甲酯、香豆酰奎宁酸甲酯、对香豆酰奎宁酸、咖啡酰莽草酸、咖啡酸及对香豆酰奎宁酸等物质;黄酮类物质主要包括芦丁、槲皮素、山奈酚、山奈酚-3-O-芦丁糖苷及异鼠李素-3-O-芦丁糖苷等物质[35]。薯蓣叶尤其是紫色薯蓣叶其可食部分及表皮的色泽取决于花色苷,有关块茎中的花色苷有提取优化方面的研究[36],其他方面如花色苷的鉴定及活性分析方面还有待研究。

    CELIA等[37]对马铃薯叶中的有机酸、氨基酸、酚酸、类黄酮及其他活性物质进行了鉴定,奎宁酸及其衍生物占提取物中活性化合物的45%以上,主要为1-咖啡酰奎宁酸、3-咖啡酰奎宁酸、5-对香豆酰奎宁酸及5-阿魏酰奎宁酸等;黄酮类物质主要为芦丁、槲皮素、山奈酚芸香苷、山奈酚等物质。

    薯类茎叶的研究主要集中在甘薯茎叶方面,尤其是甘薯茎叶中酚酸类物质的研究较多,而其余的包括木薯、薯蓣及马铃薯茎叶的研究相对较少。甘薯、木薯及马铃薯叶中均含有咖啡酰奎尼酸类衍生物;黄酮类物质如芦丁、槲皮素及山奈酚均存在于甘薯、木薯、薯蓣及马铃薯叶中;花色苷鉴定的有关研究主要集中在甘薯叶中,尤其是紫甘薯茎叶中,其余薯类茎叶花色苷的研究还未见报道。

    多糖又称多聚糖,是由单糖(分子量>10)脱水而成的大分子聚合物,是重要的生物分子[38]。有关薯类茎叶中多糖的研究主要集中在甘薯茎叶中,其他薯类茎叶中多糖的研究还未见报道,而且甘薯茎叶多糖的研究以多糖的提取和鉴定为主。江雪[39]对紫甘薯叶中多糖的提取和纯化研究表明,其最佳提取条件为:提取时间2 h,提取温度70 ℃,料液比1:30,提取次数两次;聚酰胺吸附蛋白最佳时间为17.5 h。王和才等[40]采用微波辅助提取对紫薯茎叶中的多糖提取进行了优化,得到多糖的提取率为9.184%。刘露等[41]对“南薯88”茎叶中的多糖进行了分离纯化及鉴定,研究表明其多糖主要由半乳糖和甘露糖组成。也有相关研究报道,甘薯蔓(叶柄藤)中的多糖主要由D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖及L-鼠李糖构成[42]。其他薯类茎叶如薯蓣、马铃薯及木薯茎叶中多糖的提取、鉴定及功能还有待研究。

    茄尼醇是45碳长链半萜烯醇化合物,主要存在于马铃薯、番茄、烟草及胡椒的茎叶中。茄尼醇可以用于制作辅酶Q10、抗溃疡药物等,有很好的抑菌、抗癌和止血等功能[43-44]。有关马铃薯茎叶中茄尼醇的研究主要集中在提取及测定方面。王秉鹏等[45]马铃薯茎叶内茄尼醇的提取溶剂为乙醇,改进提取方法后,使茄尼醇提取率高达96.85%,提取试剂也能够被反复利用,极大地减少了茄尼醇的合成成本。马铃薯茎叶中茄尼醇的提取方法还有萃取法[46]、微波法酶法[47]、超微回流提取法[48]和索氏提取法等[49]。有关马铃薯茎叶中茄尼醇的HPLC测定方法研究较多,沈建伟等[50]以甲醇和乙醇为流动相对HPLC测定方法进行了分析;TAO等[51]以正己烷为提取溶剂,甲醇和异丙醇为流动相对HPLC测定进行了研究。茄尼醇的结构独特,合成过程困难,茄尼醇大多数是从烟叶中获得,马铃薯茎叶中含有的茄尼醇(0.1%~1%)和烟草中的茄尼醇(0.3%~3%)相差不大,用马铃薯茎叶合成茄尼醇拓宽了马铃薯叶的应用范围[45]

    近年来,癌症病发率急剧上升,而医学界主要以手术和放射性疗法为主,对人体损害严重,尚未发现有效的治疗手段,因此具有抗肿瘤活性且低毒的天然活性产物成为研究抗肿瘤的热点课题[52]。罗丽萍等[53]甘薯茎叶黄酮对瘤株和动物肿瘤的抑制作用,结果显示甘薯茎叶黄酮尤其对人早幼粒白血病细胞瘤株效果最佳,甘薯茎叶黄酮对S180荷瘤小鼠的S180肉瘤生长也有明显的抑制作用。钟伟[54]以广菜4号为例,研究红薯叶萃取液对肝癌细胞和乳腺癌细胞的毒性和抑制增殖作用,结果表明红薯叶原液和提取物对肝癌细胞和乳腺癌细胞均有一定的抑制作用,随着红薯叶提取物浓度的增大,肝癌细胞和乳腺癌细胞的增殖率逐渐降低。紫甘薯茎叶中花青素可诱导细胞凋亡,因此,对结肠癌和子宫颈癌细胞有较高的抗增殖活性,且其抗增殖活性与花青素的糖苷配基及酰化作用相关[29]。有关薯蓣叶提取物抗肿瘤活性也有相关研究。周丽[35]使用不同浓度淮山药叶乙醇提取物对3种肿瘤细胞(肺腺癌细胞、结肠癌细胞、乳腺癌细胞)和1种正常细胞进行24 h细胞培养试验,结果表明提取物对肿瘤细胞的活性作用均始于50 mg/L,浓度为100 mg/L时对上述3种肿瘤细胞的抑制率分别是43%、16%和14%,此浓度下对正常细胞的抑制率仅为7%,提取物对正常细胞的影响很小,浓度超过200 mg/L才会对正常细胞产生抑制作用。淮山药茎叶丙酮提取物中的部分化合物对人乳腺癌MCF-7和人肝癌HepG2细胞的增殖具有显著的抑制作用[55]。因此,甘薯、薯蓣及淮山药等茎叶中提取液对不同癌细胞有一定抑制作用,主要作用成分为黄酮、花青素等。

    外界病原菌对机体的入侵常会导致机体产生炎症反应,干扰机体代谢稳态,因此活性成分的抗菌作用在维持机体代谢稳态中发挥重要作用。有关薯类茎叶的抑菌消炎方面的研究比较多。马翊等[56]研究了番薯藤水、醇提取物对痤疮丙酸杆菌的抑制作用,结果表明其提取物的石油醚和正丁醇部分的抑菌作用较强,可作为潜在的抗痤疮植物化妆品原料。徐洪宇等[30]对甘薯叶粗提物的抑菌活性及用其处理冷却肉后的保鲜效果做了研究,发现用1%乙酸乙酯萃取甘薯叶后,提取物能够抑制脂肪氧化和微生物生长,冷却肉的保质期得以延长。甘薯叶乙醇提取物中含有类黄酮、单宁、类固醇及多酚类物质,其对痢疾志贺菌具有一定的抑制作用,且抑制作用与提取物浓度在10%~20% w/v存在明显的剂量浓度关系[57]。王世宽等[58]研究甘薯叶绿原酸对5种菌种的抑制作用,发现添加了甘薯叶绿原酸之后,5种菌种活力都有所减弱,其中对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌效果更好,并通过实验将薯叶绿原酸应用于发酵香肠的防腐剂。延永等[59]研究表明红薯叶总黄酮提取物对金黄葡糖球菌和大肠杆菌抑制作用强,在高剂量条件下抑菌率最高,分别达到108.66%、115.89%,最小抑菌浓度分别为5.02、10.05 mg/mL,具有较好的抑制活性。李兵等[60]用木薯叶乙酸乙酯萃取液对金黄色葡萄球菌及其耐药株、宋内氏痢疾杆菌、绿脓杆菌做抗菌性试验,4种菌种的抑菌圈直径分别为16.58、11.02、5.48、4.22 mm(判定标准:15≤d≤19 mm为高敏),结果表明木薯叶乙酸乙酯萃取液中含有抑菌功能性成分,其对金黄色葡萄球菌为高敏感有较高的抑菌作用。因此,甘薯、木薯茎叶中的活性成分可以抑制病原菌的生长,在食品保鲜方面有一定的作用。

    薯类茎叶中膳食纤维、酚酸类和黄酮类等物质的存在使其具有良好的降血糖作用。

    甘薯的任何部分包括茎叶都富含膳食纤维,摄入膳食纤维后,可增加食物在体内停留时间,人对葡萄糖的吸收作用会减弱,进餐后血糖水平上升速度减慢,有利于控制血糖尤其对糖尿病人有利[6]

    α-葡萄糖苷酶的活性与肠道吸收葡萄糖的有效性、速度及程度有关,因此抑制α-葡萄糖苷酶可降低所摄入碳水化合物释放葡萄糖的速率[61-62]。研究表明与抗坏血酸、儿茶素及阿卡波糖相比,甘薯叶酚酸类提取物和黄酮类提取物具有更强的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制作用[25];刘冉等[63]研究发现,甘薯叶提取物可以明显降低α-葡萄糖酶活性,但与多酚及黄酮的含量无显著性差异。这可能是由于甘薯叶提取对α-葡萄糖苷酶的抑制作用不仅取决于黄酮、多酚含量,而且与多糖、有机酸、萜类等活性成分有关。同时甘薯叶降血糖作用除了与抑制α-葡萄糖苷酶有关外,还与促进肝糖原和肌糖原的合成,改善糖尿病的血脂异常、促进胰岛素分泌、改善胰岛素敏感性等因素相关[64]。研究表明60%乙醇洗脱红薯叶黄酮对四氧嘧啶诱导的糖尿病鼠的肾损伤有一定的修复作用,同时能够改善肾脏细胞凋亡途径中的重要调节基因Bcl-2(抑制凋亡)和Bax(促进凋亡)的表达,恢复肾细胞的正常糖、脂代谢,预防糖尿病并发症的发生[65]。同类研究也有相关报道,发现红薯叶黄酮可通过增强PDX-1(胰腺生长发育的重要调控因子)、MafA(胰岛素基因转录的有效活化剂)活性,增强PPARγ(过氧化物酶体增殖激活受体)蛋白含量的表达来降低血糖,改善胰岛素抵抗[66]。因此,利用薯类茎叶中活性成分研发降血糖药物及保健品具有广阔的前景。

    薯类茎叶中的黄酮、多酚、多糖及原花青素等活性物质均有一定的抗氧化活性,且其的抗氧化活性受品种、部位、采收期及加工方式等因素的影响。靳艳玲等[67]对菜叶型、淀粉型、鲜食型、紫薯等4种类型18个品种甘薯的叶、藤、皮及肉4个部位的抗氧化活性进行了分析,结果表明4个类型中紫薯各部位的抗氧化活性高于其他类型;4个部位中叶的抗氧化活性较高;且抗氧化活性与多酚含量呈极显著正相关,与黄酮含量呈显著正相关。不同品种薯尖(福薯7-6、福薯18、宁菜、7001)的叶、茎尖、柄及茎4个部位的DPPH·、·OH、超氧阴离子清除力及总还原力存在一定差异,其中品种7001的叶和茎部位的抗氧化活性最强[68]。SANTIAGO等[17]研究发现甘薯茎叶(尚薯19号)的抗氧化活性与采收期有关,在第三个采收期(9月21号)的甘薯茎叶DPPH·、ABTS+·清除率及还原力最强。甘薯叶的抗氧化活性受烹饪方法的影响,煮沸和微波处理过程中甘薯叶的抗氧化活性分别降低63.82%、32.35%,而蒸煮、烘烤和油炸之后的甘薯叶抗氧化活性分别会提高81.40%、30.09%及85.82%,这可能与烹饪过程中细胞壁的改变相关[69]。王定美等[70]对9个木薯品种在120、180、240 d 3个植龄下叶片总黄酮及抗氧化能力进行了分析,研究表明240 d植龄下,木薯叶乙醇提物抗氧化活性与黄酮含量有显著的相关性。研究表明木薯叶提取液可通过调节细胞蛋白表达,提高其总抗氧化能力,降低活化氧含量,减少活化氧堆积,减少细胞凋亡,从而实现对H2O2诱导的人母神经母细胞瘤细胞氧化损伤的保护作用[71]

    薯类茎叶还具有增强免疫、辐射损伤保护、肝损伤保护、预防高血脂等作用。高荫榆等[72]采用碳粒廓清实验研究甘薯茎叶多糖对小鼠的非特异性免疫作用,采用血清溶血素测定法研究甘薯茎叶多糖对小鼠特异性体液免疫调节的作用,结果表明甘薯茎叶多糖可提高单核巨噬细胞吞噬能力,同时可增强小鼠的非特异性和特异性免疫功能。红薯茎叶中的多糖可激活T细胞、B细胞及巨噬细胞的增殖来调控免疫活性,尤其是在40 mg/mL的质量浓度下对3种细胞的增殖效果达到最佳[41]。江雪[39]研究了在137Cs γ-射线单次辐射下,紫薯叶多糖对小鼠辐射损伤的保护机制,研究表明与辐照模型相比,紫薯叶多糖可通过调节免疫系统和抗氧化酶活性起到辐射损伤的保护作用。陶东川[73]通过动物实验发现紫甘薯叶总黄酮可降低小鼠血清中的谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性,升高白蛋白和总蛋白含量;同时还能升高小鼠肝匀浆中超氧化物歧化酶的活性,降低丙二醛的含量,因此对CCl4所致的慢性肝损伤小鼠有一定保护作用。甘薯藤(叶、茎、柄、藤)能显著降低高脂血症大鼠血清中TC(总胆固醇)、TG(甘油三酯)、LDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)含量及AI(动脉硬化系数),提高HDL-C(高密度脂蛋白)含量,对于预防脂肪肝的发生具有很好的预防作用[74]。紫甘薯叶富含元素钾,具有体外抗肾结石作用,可用于治疗肾结石病[75]

    常见的薯类茎叶富含各种营养成分(氨基酸、膳食纤维、维生素及矿物质)及活性成分(酚类物质、多糖及茄尼醇),具有抗肿瘤、抗菌、降血糖、抗氧化、免疫调节等功能,因此在食品、保健方面具有广阔的应用发展前景,现有的薯类茎叶产品有保健醋、茶、饮料等产品。但目前仍存在一些需要解决的问题:其一、有关活性物质的研究受限于该物质的高效制备技术瓶颈,后续还需继续优化分离纯化方法,为其活性研究打下技术基础;其二、生物活性研究多为体外或体内的动物模型,但由于生物体的复杂性,薯类茎叶活性物质作为药物使用的安全性还需进一步研究;其三、常见薯类茎叶的产品开发还处于初级阶段,现有的主要是甘薯叶开发产品,其他常见薯类茎叶(木薯叶、马铃薯叶及薯蓣叶)还有待开发利用。

  • 表  1   不同薯类茎叶中的酚类物质

    Table  1   The phenolic compounds of different stems and leaves of potato

    薯类分类名称品种参考文献
    甘薯叶酚酸1-咖啡酰奎尼酸西蒙一号,浙薯75[25,30]
    3-咖啡酰奎尼酸浙菜薯726,西蒙一号[25,30]
    隐绿原酸西蒙一号[25]
    3,5-二咖啡酰奎宁酸尚薯19,Poongwonmi,浙薯75,西蒙一号[17,25-26,30]
    异绿原酸尚薯19,Poongwonmi,浙薯75,西蒙一号[17,25-26,30]
    4,5-二咖啡酰奎宁酸浙薯75,浙菜薯726,西蒙一号[25-30,36]
    5-O-咖啡奎宁酸尚薯19,西蒙一号[17,25]
    绿原酸尚薯19,西蒙一号[17,25]
    3,4,5-三咖啡酰奎宁酸尚薯19,浙菜薯726,西蒙一号[17,25,36]
    3-咖啡酰-4-阿魏酰奎宁酸浙薯75[30]
    咖啡酸尚薯19,浙薯75,西蒙一号[17,25-26]
    咖啡酸乙酯西蒙一号[25]
    原儿茶醛西蒙一号[25]
    7-羟基香豆素西蒙一号[25]
    秦皮甲素西蒙一号[25]
    甘薯叶黄酮槲皮素-3-O-葡萄糖苷浙菜薯726[36]
    山奈酚-3-O-葡萄糖苷浙菜薯726[36]
    异槲皮苷尚薯19、西蒙一号[17,25]
    槲皮素尚薯19、西蒙一号[17,25]
    芦丁西蒙一号[25]
    金丝桃苷西蒙一号[25]
    黄芪苷西蒙一号[25]
    山柰酚西蒙一号[25]
    香叶木素西蒙一号[25]
    棕矢车菊素西蒙一号[25]
    5,7-二羟黄酮西蒙一号[25]
    柳穿鱼黄素西蒙一号[25]
    紫云英苷西蒙一号[25]
    白杨素西蒙一号[25]
    木樨草苷浙菜薯726[36]
    花色苷矢车菊素3-槐糖苷5-葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    花青素3-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰基槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-p-香豆基磷酸-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    花青素3-阿魏酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[28]
    芍药素3-p-香豆素-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    芍药素3-阿魏酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    花青素3-二咖啡酰槐糖苷-5葡糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    花青素3-咖啡酰-p-香豆油苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    花青素3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰-阿魏酰槐糖苷-5葡萄糖苷accession S-1467[29]
    芍药素3-二咖啡酰槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰基-对羟基苯甲酰基槐糖苷-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号,accession S-1467[28-29]
    芍药素3-咖啡酰-对-香豆素-5葡萄糖苷福薯23号,福薯317号[29]
    木薯叶黄酮儿茶素华南9号,华南205号[32]
    二氢黄酮甙华南9号,华南205号[32]
    穗花杉双黄酮华南9号,华南205号[32]
    芦丁华南9号,华南205号,
    华南5号
    [2732]
    山奈酚华南9号,华南205号[32]
    槲皮素华南9号,华南205号[32]
    clovin华南5号[29]
    杨梅素-3-O-芸香糖苷华南5号[27]
    洋槐甙华南5号[27]
    金丝桃甙华南5号[27]
    烟花甙华南5号[27]
    水仙苷华南5号[27]
    薯蓣叶酚酸5-O-咖啡酰奎宁酸淮山药[35]
    阿魏酰奎宁酸淮山药[35]
    迷迭香酸淮山药[35]
    迷迭香酸甲酯淮山药[35]
    咖啡酰奎宁酸甲酯淮山药[35]
    香豆酰奎宁酸甲酯淮山药[35]
    咖啡酰莽草酸甲酯淮山药[35]
    对香豆酰奎宁酸淮山药[35]
    咖啡酰莽草酸淮山药[35]
    咖啡酸淮山药[35]
    薯蓣叶酚酸对香豆酰奎宁酸淮山药[35]
    薯蓣叶黄酮芦丁淮山药[13]
    槲皮素淮山药[13]
    山奈酚淮山药[13]
    山奈酚-3-O-芦丁糖苷淮山药[13]
    异鼠李素-3-O-芦丁糖苷淮山药[13]
    马铃薯叶酚酸5-阿魏酰奎尼酸Daisy[34]
    5-对香豆酰基奎宁酸Daisy[34]
    龙胆酸Daisy[34]
    1-咖啡酰奎尼酸Daisy[34]
    3-咖啡酰奎尼酸Daisy[34]
    咖啡酰苹果酸Daisy[34]
    对-香豆基苹果酸Daisy[34]
    3,4-二乙酰氧基苯甲酸Daisy[34]
    5-O-对羟基苯甲酰基奎尼酸Daisy[34]
    黄酮槲皮素Daisy[34]
    芦丁Daisy[34]
    山奈酚芸香苷Daisy[34]
    山奈酚Daisy[34]
    七叶树素Daisy[34]
    2-苯基乙基-D-芸香糖苷Daisy[34]
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-25
  • 网络出版日期:  2022-01-29
  • 刊出日期:  2022-03-31

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