馬鈴薯莖葉中茄尼醇研究進展

楊曉珍，劉 偉，仲乃琴，肖慶紅，鄭維平，李維東，陳 延*

（1.寧夏自治區(qū)原州區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 固原 756000；2.寧夏自治區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 銀川 750000；3.中國科學院微生物研究所，北京 100101；4.植物基因組學國建重點實驗室，北京 100101；5.寧夏自治區(qū)海原縣農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 海原 755200）

綜述

馬鈴薯莖葉中茄尼醇研究進展

楊曉珍1，劉 偉2，仲乃琴3，4，肖慶紅2，鄭維平5，李維東5，陳 延2*

（1.寧夏自治區(qū)原州區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 固原 756000；2.寧夏自治區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 銀川 750000；3.中國科學院微生物研究所，北京 100101；4.植物基因組學國建重點實驗室，北京 100101；5.寧夏自治區(qū)海原縣農業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 海原 755200）

馬鈴薯莖葉中含有豐富的茄尼醇，近年來從馬鈴薯廢棄莖葉中分離純化茄尼醇的研究得到廣泛關注。介紹了當前對馬鈴薯莖葉中茄尼醇分析、提取和純化方法的研究現(xiàn)狀。提出了在馬鈴薯莖葉中提取并純化高純度茄尼醇的利用中所存在的問題。展望了馬鈴薯廢棄莖葉提取純化高純度茄尼醇的開發(fā)應用前景與發(fā)展趨勢。馬鈴薯莖葉提取純化高純度茄尼醇是將馬鈴薯莖葉廢棄物資源化利用的重要途徑，有利于擴展馬鈴薯的產業(yè)鏈，對中國農業(yè)的發(fā)展和資源的綜合利用具有重要的意義。

馬鈴薯；莖葉；茄尼醇；提取；純化

馬鈴薯是中國重要的農作物之一，其營養(yǎng)豐富［1］，并可作為淀粉工業(yè)原料［2］，在中國得到大面積推廣，其產量和種植面積均居世界第一［3］。近年來，對馬鈴薯的研究日益增多，在營養(yǎng)價值［4，5］、廢渣處理［6］、淀粉加工［7，8］、品種培育［9-11］和病蟲害防治［12-14］等方面均取得了極大進展。但是其種植后產生的莖葉廢棄物的處理一直是舉步維艱，雖然部分可作為青貯飼料［15，16］，但是大部分仍然被廢棄，既造成了大量植物資源的浪費，也產生了極大的環(huán)境危害。因此，對馬鈴薯莖葉資源化利用的研究與開發(fā)具有極大的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)代植物化學研究表明，馬鈴薯莖葉中含有豐富的茄尼醇（Solanesol）［17］，其含量僅次于煙葉。因此，從馬鈴薯莖葉中提取分離茄尼醇，特別是高純度的茄尼醇產品，有望成為馬鈴薯莖葉資源化的重要途徑之一。

茄尼醇是一種全反式結構的半萜烯醇化合物，其純品為白色或者乳黃色蠟狀固體，熔點為33.0～42.5℃［18］。茄尼醇廣泛存在于高等植物、哺乳動物和微生物體內，在茄科植物煙葉、馬鈴薯葉、茄子和番茄中含量較高［19］。茄尼醇在植物體內主要以游離態(tài)和結合態(tài)存在，前者主要存在于植物細胞的線粒體內，而后者主要以有機酸類物質結合成酯的形式存在。茄尼醇是一種重要的醫(yī)藥中間體，具有極高的產業(yè)附加價值。由茄尼醇衍生得到的多種化合物具有豐富的藥理和生物活性，其中很多已經得到商業(yè)化應用［20］。茄尼醇本身具有抗菌、消炎、抗腫瘤和抗氧化等多種生理活性作用，可以直接用于抗氧化保健品和化妝品的生產中。同時茄尼醇也是合成泛醌類藥物輔酶Q10和維生素K2的主要原料［21，22］。隨著國內外制藥工業(yè)中輔酶Q10需求量大幅增長，對高純度茄尼醇的需求量也逐年增加，當前高純度茄尼醇供不應求，具有非常廣闊的市場前景。

由于茄尼醇是長鏈的不飽和脂肪醇，含有多個雙鍵，所以人工合成難度大，目前工業(yè)生產主要是從植物中分離提取。由于煙葉中茄尼醇含量較高［23］，所以一般生產均以煙葉為原料。但使用煙葉來生產茄尼醇，其原料與制煙行業(yè)形成競爭，且生產成本過高。中國雖然是煙草大國，每年煙草產量居世界第2位，煙草采收和加工剩余物的數量較大，但是隨著煙草加工業(yè)的技術進步，許多煙草加工剩余物被重新加以利用，因此煙草剩余物越來越緊缺。同時，隨著中國對煙草工業(yè)規(guī)模的限制，煙草種植規(guī)模也不斷縮小，這也為以煙草為原料分離制備茄尼醇帶來了原料和成本壓力。因此，開發(fā)新的茄尼醇生產原料勢在必行。

馬鈴薯莖葉中含有豐富的茄尼醇，雖然含量低于煙葉中的含量，但是馬鈴薯莖葉作為一種農業(yè)剩余物尚未被規(guī)?；谩Ｖ袊邱R鈴薯種植大國，產量居世界首位。由于馬鈴薯莖葉資源豐富，價格低廉，以馬鈴薯莖葉作為原料分離制備具有高經濟價值的茄尼醇，是提高馬鈴薯產業(yè)附加值的一條較好的途徑。本文對國內外近年來從馬鈴薯莖葉中分離純化茄尼醇的研究進展予以綜述，為更好地研究茄尼醇提供參考和借鑒。

1 馬鈴薯莖葉中茄尼醇分析方法

沈建偉等［24］應用液相色譜法建立了馬鈴薯莖葉提取物中茄尼醇含量的測定方法，該方法以甲醇和乙醇為流動相，等度洗脫，流速為1.0 mL/min，平均回收率為98.2%，RSD值為1.32%，具有良好的精密度和準確性，適用于茄尼醇產品中茄尼醇含量的測定。楊玲娟等［25］建立了反相高效液相色譜法測定馬鈴薯莖葉中茄尼醇的分析方法，并采用微波輻射法進行樣品前處理，大大提高了樣品的提取效率并減少了提取溶劑消耗，該方法以甲醇和乙醇為流動相，等度洗脫，流速為1.0 mL/min，茄尼醇保留時間為8.75 min，平均加樣回收率為99.04%，RSD值為1.87%。高敏等［26］采用高效液相色譜法測定了不同馬鈴薯品種莖葉中茄尼醇含量，該方法以乙腈和異丙醇為流動相，等度洗脫，流速為1.5 mL/min，茄尼醇保留時間為7.312 min，加樣回收率為99.5%～103.3%，RSD值為2.8%。通過對東北地區(qū)不同品種馬鈴薯莖葉的檢測，結果表明不同品種間茄尼醇含量差別較大，而在同一植株中，茄尼醇含量由高到低依次為葉、側莖、主莖、根。馬君義等［27］采用反相高效液相色譜法建立了測定馬鈴薯莖葉中茄尼醇的方法，該方法以甲醇和乙醇為流動相，等度洗脫，流速為1.0 mL/min，茄尼醇保留時間為6.73 min，平均回收率為96.56%，RSD值為1.32%。該課題組的研究也表明馬鈴薯葉中茄尼醇含量高于莖中，并且皂化能使結合態(tài)茄尼醇游離出來，從而增加茄尼醇的含量。同時通過比較分析可知，馬鈴薯莖葉中茄尼醇含量與海拔、緯度、產地、品種和氣候條件等因素有關，并且原材料的堆放時間、存貯條件等也對其有影響。賈海紅等［28］建立了快速、簡便的薄層掃描法測定馬鈴薯莖葉提取物中茄尼醇含量，該方法樣品回收率為92.6%～97.1%，RSD值為2.17%～2.59%。侯雨佳等［29］比較了不同生育期馬鈴薯莖葉中茄尼醇含量的變化，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)蕾前期略高于盛花期，盛花期之后含量逐漸增加，收獲期時含量達到最高。同時對不同品種馬鈴薯莖葉茄尼醇含量也做了對比，發(fā)現(xiàn)在同一塊地的不同馬鈴薯品種間，莖葉中茄尼醇含量變化范圍為0.29%～0.79%（DW），差別也很明顯，表明馬鈴薯品種是導致莖葉中茄尼醇含量不同的重要因素之一。

2 馬鈴薯莖葉中茄尼醇提取方法

馬君義等［30］比較了石油醚、醋酸乙酯和乙醇3種溶劑對馬鈴薯莖葉中茄尼醇的提取效率，結果表明，3種溶劑提取時，所得提取物的提取率由高到低依次為醋酸乙酯、乙醇和石油醚；不同溶劑提取所得提取物中茄尼醇含量由高到低依次為乙醇、石油醚、醋酸乙酯；盡管以乙醇為溶媒的提取率較醋酸乙酯低，但所含有效成分茄尼醇的含量卻較高，因此，在茄尼醇的工業(yè)化生產中應以馬鈴薯葉作為提取材料，以乙醇作為提取溶劑。葛巖濤［31］以馬鈴薯莖葉為原料，考察了不同溶劑、攪拌、浸泡和萃取等條件對馬鈴薯莖葉中茄尼醇提取率的影響，最終確定最佳提取條件為采用6號溶劑油，在35℃下攪拌2.5 h，之后萃取8 h，整個工藝提取浸膏中茄尼醇含量可達到3.1%～5.3%。馬君義等［32］研究了采用微波輔助法從馬鈴薯莖葉中提取茄尼醇的工藝方法。與傳統(tǒng)的索氏提取法相比，采用微波輻射輔助提取可以將提取時間縮短為20 min，并且提取溫度也大幅度降低，避免了茄尼醇的受熱分解，提取效率較傳統(tǒng)方法也大幅度提高，具有較好的應用前景。馬君義等［33］還應用正交試驗法對微波輔助提取馬鈴薯莖葉中茄尼醇的工藝進行了優(yōu)化，最終確定最佳的提取條件為以95%乙醇為提取溶劑，料液比為1∶8，提取時間20 min，提取溫度65℃，微波輻照功率為450 W，在此條件下馬鈴薯莖葉中茄尼醇提取率為94.19%。該方法提取效率高，操作重復性好，工藝穩(wěn)定。

3 馬鈴薯莖葉中茄尼醇純化方法

胡江涌等［34］采用高速逆流色譜法從馬鈴薯莖葉提取物中分離純化得到高純度茄尼醇。篩選正己烷-甲醇兩相溶劑系統(tǒng)，以上相為固定相，下相為流動相，轉速800 r/min，流速1.5 mL/min，通過高速逆流色譜分離可以得到純度98.7%的高純度茄尼醇。陳桐等［35］采用柱色譜法從馬鈴薯莖葉提取物中分離純化茄尼醇。以200～300目硅膠為填料，流動相流速為2.0 mL/min，洗脫劑以石油醚∶乙酸乙酯（v:v）=20∶1、15∶1、9∶1進行梯度洗脫，洗脫劑流速2.0 mL/min，得到茄尼醇餾分的質量分數達到85.37%，然后用無水乙醇重結晶后純度達到97.47%。賈海紅等［28］將馬鈴薯莖葉用乙醚浸提，皂化后使用水-乙醚體系萃取，將乙醚提取液回收溶劑后采用分子蒸餾法分離出茄尼醇粗品，然后通過丙酮結晶后得到茄尼醇純品。該課題組采用此法純化得到茄尼醇純品，并建立了應用薄層掃描法測定馬鈴薯莖葉提取物中茄尼醇含量的方法。

4 結束語

中國是馬鈴薯種植大國，每年產生的大量馬鈴薯莖葉被廢棄，從中提取茄尼醇是將廢棄馬鈴薯莖葉資源化利用的重要途徑?，F(xiàn)有研究表明，雖然馬鈴薯莖葉中茄尼醇含量較煙葉中低，但是部分品種中含量較高，可以作為茄尼醇生產的原料。但是，中國在馬鈴薯莖葉中茄尼醇的代謝，馬鈴薯莖葉提取茄尼醇原料供應體系和通過生物、基因等方法調控茄尼醇含量的基礎理論和農業(yè)措施等方面的研究還比較薄弱，與日本、美國等國家相比存在很大差距。目前，從馬鈴薯莖葉中提取分離高純度茄尼醇的研究正在逐漸成為新的熱點，合理利用馬鈴薯莖葉資源，可以顯著提高馬鈴薯種植的附加值，變廢為寶，減少對環(huán)境的污染，有利于提高農產品的附加值，并實現(xiàn)對“三農”的支持。

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Research Progress of Solanesol in Potato Stems and Leaves

YANG Xiaozhen1，LIU Wei2，ZHONG Naiqin3，4，XIAO Qinghong2，ZHENG Weiping5，LI Weidong5，CHEN Yan2*
（1.Yuanzhou Agricultural Comprehensive Development Office，Guyuan，Ningxia 756000，China；2.Ningxia Agricultural Comprehensive Development Office，Yinchuan，Ningxia 750000，China；3.Institute of Microbiology，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China；4.State Key Laboratory of Plant Genomics，Beijing 100101，China；5.Haiyuan Agricultural Comprehensive Development Office，Haiyuan，Ningxia 755200，China）

Potato stems and leaves are fairly good sources of solanesol.The research of separation and purification of solanesol from abandoned potato stems and leaves gets much attention in recent years.The current research status of analysis，extraction and purification methods of solanesol in potato stems and leaves were introduced.The problems of extraction and purification of highly purified solanesol from abandoned potato stems and leaves were pointed out. Meanwhile，the future development and application and development trend were prospected.Extraction and purification of highly purified solanesol from potato stems and leaves are important ways to utilize the abandoned potato stems and leaves.It is favorable for extending the potato industry chain and bears substantial significance to agricultural development and comprehensive utilization of resources.

potato；stem and leaf；solanesol；extraction；purification

S532

A

1672－3635（2016）05-0308-04

2015-12-02

寧夏農業(yè)綜合開發(fā)科技推廣項目（NTKJ2015-06-01）。

楊曉珍（1975-），女，高級工程師，從事現(xiàn)代農業(yè)綜合技術示范推廣工作。

陳延，研究員，主要從事現(xiàn)代農業(yè)綜合技術集成與推廣，E-mail:nxcztcy@sina.com。