甜菜叶价值化：超声辅助提取生物活性物质与蛋白质的优化策略及其可持续应用前景

本综述系统探讨了超声辅助提取（UAE）技术在甜菜叶高值化利用中的应用，通过响应面法（RSM）优化提取参数，显著提高了蛋白质（Bradford法测定）和总黄酮（TFC）的提取效率。研究证实UAE作为一种绿色、高效的技术，在降低能耗与溶剂用量的同时，可实现农业副产物的资源化利用，为功能性食品及制药原料开发提供新策略。

　　

引言

甜菜叶作为制糖工业的副产物，富含蛋白质、多酚、黄酮及抗氧化剂等生物活性成分，但其潜在价值尚未被充分开发。传统提取方法存在能耗高、溶剂使用量大、易导致热敏性成分降解等问题。超声辅助提取（UAE）技术通过声空化效应产生的微射流和局部热点，有效破坏细胞壁，提高目标化合物的溶出效率，成为一种更具可持续性的绿色提取策略。

材料与方法

研究使用土耳其Kayseri ?eker工厂提供的甜菜叶，经粉碎后取500–1000 μm粒径的样品进行实验。提取过程采用Q700型超声仪，以去离子水为溶剂，系统考察超声振幅（50%–100%）、处理时间（3–9分钟）和料液比（1:50与3:50）对提取效果的影响。蛋白质含量分别通过Bradford法和Lowry法测定，总多酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）则分别采用Folin–Ciocalteu法和铝离子络合法进行定量。实验设计采用多水平因子设计，并利用STATGRAPHICS Centurion软件进行响应面分析（RSM）。

结果与讨论

pH与电导率

所有提取液的pH值介于6.21–6.90之间，呈近中性至弱酸性。电导率结果表明，高料液比（3:50）结合较长提取时间及中高振幅条件更有利于离子性成分的溶出。

蛋白质提取效率

Bradford法测得的蛋白质含量（21.91–94.6 mg/g d.m.）显著高于Lowry法，可能与多酚类物质对Lowry法的干扰有关。超声振幅、处理时间和料液比对蛋白得率均有显著影响，其中低料液比（1:50）条件下蛋白质提取效果最佳，说明该比例有利于质量传递与目标物溶解。

多酚与黄酮提取行为

TPC范围在1.9–6.1 mg没食子酸当量/g d.m.，而TFC则在2.1–5.7 mg槲皮素当量/g d.m.。振幅提高显著促进黄酮类物质的释放，而料液比对多酚和黄酮提取的影响呈现复杂交互作用。值得注意的是，在多数样本中TFC数值高于TPC，这与二者使用不同标准品（槲皮素与没食子酸）定量有关，不宜直接比较。

提取工艺优化

基于RSM的统计分析表明，Bradford蛋白质含量和TFC的模型具有较高的预测可靠性（R2分别为0.9697和0.6738），超声振幅是影响TFC的唯一显著因素。模型预测在9分钟、100%振幅、料液比1:50时蛋白质和TFC得率最高，分别为92.07 mg/g d.m.和5.18 mg/g d.m.，与实验值（94.6 mg/g d.m.和4.71 mg/g d.m.）高度吻合。

不同提取方法对比

优化UAE（OUS）在蛋白质、多酚和黄酮提取方面均优于热提取（OTS）和冷提取（CS）。尤其Bradford蛋白得率在OUS中达到94.6 mg/g d.m.，显著高于OTS（32.57 mg/g d.m.）和CS（11.46 mg/g d.m.）。表明UAE在细胞破坏和目标物释放方面具明显优势。

傅里叶变换红外光谱分析

FTIR光谱显示三种方法提取物在官能团组成上高度相似，主要吸收峰包括O–H伸缩振动（3600–3200 cm^?1）、C–H伸缩振动（2980–2850 cm^?1）、C＝O伸缩振动（1730–1745 cm^?1）以及酰胺I带和芳香C＝C振动（1650–1600 cm^?1）。差异可能源于样品在KBr中分散均匀度不同，而非提取物组成本质区别。

结论

本研究通过响应面法优化了UAE提取甜菜叶中生物活性物质的工艺条件，证实其在蛋白质和黄酮提取方面的高效性与可持续性。UAA技术表现出去溶剂化、低能耗和短时高效的优势，为农业副产物高值化利用提供了可靠途径。未来需进一步开展模型验证、提取物生物活性评价及工艺放大研究。