利用蒌叶叶片中的植物化学物质推动纳米技术进步与可持续应用

《South African Journal of Botany》：Harnessing phytochemicals from Piper betle L. leaves for nanometric advancements with sustainable applications

　　

- 蒌叶（Piper betle L.）叶片是合成纳米颗粒时一种可持续且环保的还原剂，因其富含植物化学成分的理化特性而广为人知。
- 蒌叶叶片中所含的生物活性物质，如黄酮类和酚类化合物，使得金属及金属氧化物纳米颗粒的绿色合成成为可能，且无需使用有害化学物质。
- 以蒌叶叶片为灵感的纳米结构在纳米尺度应用方面被研究的内容包括：抗菌性能、生物肥料化作用、酶促活性、染料降解以及抗肿瘤活性。
- 该策略不仅为传统合成技术提供了一种经济且环保的替代方案，还与当前绿色纳米技术在防污领域日益增长的关注相契合。利用蒌叶叶片介导的纳米颗粒应用，为长期修复技术提供了一条可行途径。

**引言**

蒌叶（Piper betle L.）是胡椒科（Piperaceae）的一种多年生常绿芳香攀缘藤本植物，广泛分布于南亚和东南亚地区。它原产于印马地区，尤其是印度次大陆，后来通过历史贸易和文化交流传播至缅甸、泰国等更多国家。该植物具有悠久的民族植物学价值，两千多年来一直被用于传统医学、宗教仪式，以及以嚼槟榔（paan）形式作为咀嚼刺激物（Thu和Trinh，2025；Chibber，1913）。蒌叶是一种雌雄异株的攀援植物，叶片具有光泽，呈心形，具网状脉，且有独特香气。不同栽培品种和地理区域的叶片在形态和辛辣程度上有所不同（Chibber，1913；Singh等，2022）。叶片中富含多种生物活性植物化学物质，包括酚类、黄酮类、生物碱、单宁、萜类以及丁香酚、丁香酚、羟基丁香酚和丁香基苯甲醇等精油成分，赋予其强效的抗氧化、抗菌、还原和催化特性（Sonphakdi等，2024）。由于其独特的植物化学成分组成，蒌叶叶片近年来在绿色纳米技术领域受到广泛关注，被用作制备纳米颗粒时经济且环保的还原剂、封端剂和稳定剂（Omran等，2022；Periyanayagam等，2012）。这种植物介导的方法通过减少有害废物的产生、降低能源消耗并提供更安全环保的合成途径，与可持续纳米技术的原则相一致。利用蒌叶叶片提取物制备的银、金、氧化锌和氧化镁纳米颗粒展现出优异的抗菌、抗氧化、催化和表面活性特性，能够降解重金属、工业染料和有机污染物（Rani和Rajasekharreddy，2011；Punuri等，2012；Ramachandran等，2016）。蒌叶叶片介导的纳米颗粒由于成本低廉、在热带地区广泛可得、易于制备提取物且具有出色的功能性能，是先进材料科学、生物医学应用、废水处理和环境修复领域具有前景的可扩展和可持续平台（Alamgir，2017；Tarmale等，2024）。随着药品、病原微生物、染料和重金属造成的环境负担日益加重，开发可持续的修复方案已成为迫切需求。绿色纳米颗粒合成利用从植物中提取的植物化学物质作为还原剂、稳定剂和封端剂，提供了一种环境可接受的替代方案。蒌叶因其生物活性成分，尤其是促进纳米颗粒生成和稳定的羟基丁香酚、丁香酚和丁香酚，是一种有前景的植物资源。蒌叶介导的Ag、Au、ZnO、MgO和Fe?O?纳米颗粒在废水修复、传感、催化、光催化和抗菌应用方面展现出广阔前景（Srinivasan等，2018；Khan等，2020；Nguyen等，2021；Gomathi等，2023），（Tran等，2021）。纳米颗粒在环境中的性能受吸附、氧化还原反应、催化降解和活性氧物种生成控制等机制的影响。然而，植物化学成分含量的差异和环境稳定性仍是主要挑战。因此，为环境修复开发可靠且可持续的蒌叶介导纳米颗粒，需要优化、物理化学表征、机理研究、毒理学评估和生命周期分析（Kanalli等，2025；Prodhan等，2021）。

各种树叶含有多种植物化学物质，被广泛应用于开发具有多种应用的金属纳米颗粒。Sahu等（2025）对红茶在纳米技术领域的作用进行了批判性综述。Ansari和Sharma（2025）总结了从楝树（Azadirachta indica）和印度洋参（Gymnema sylvestre）合成的各类纳米材料及其在诊治不同疾病方面的应用。Muhaimin等（2023）综述了由辣木（Moringa oleifera）提取物制备的纳米颗粒，包括合成、表征和用途。尽管已有大量关于蒌叶介导纳米颗粒的文献，但据我们所知，迄今尚未有综述文章涵盖蒌叶的纳米尺度应用。Deora等（2026）合成了负载在蒌叶叶片上的铜基纳米颗粒用于环境修复；此外，文献中还报道了许多涉及蒌叶启发型纳米颗粒的分析和生物应用。上述观察促使我们撰写了一篇关于蒌叶叶片纳米尺度应用的综述文章。本综述的重点是从蒌叶叶片到纳米材料的转变。科学界对蒌叶日益增长的关注源于其深厚的传统用途、复杂的植物化学成分组成和广泛的生物活性特性的独特结合（Biswas等，2022）。尽管蒌叶长期以来被用于亚洲多种文化中，应用于烹饪、药物和其他民族植物学用途，但越来越多的证据表明，其重要性超越了这些传统用途。叶片富含多种生物活性物质，如酚类化合物和挥发性成分，已知具有多样的药理作用。这种多样化的化学组成使蒌叶成为创制高价值产品的有前景的天然资源。然而，关于蒌叶的研究分散在多个领域，大多数研究仅集中在特定的植物化学成分、提取技术、生物功能或实际应用上。因此，整合这些发现对于更好地理解该植物植物化学成分组成、提取与加工方法、作用机制和已观察到的生物效应之间的联系至关重要。此外，蒌叶品种差异、地理来源、生长条件、提取方法以及所用实验模型的差异，都可能显著影响其化学成分和生物活性特性（Carsono等，2022；Das等，2016）。因此，对这些因素进行批判性综合对于理解已报道结果的可重复性、局限性及实际相关性至关重要。本综述的目的不仅仅是总结蒌叶的传统和药用应用，而是提供一个统一的科学视角，阐述蒌叶为何具有作为生物资源的显著价值。本综述特别关注将其植物化学成分与其生物学作用联系起来、评估现有实验数据、指出局限性和不确定领域，并探讨未来研究和实际应用的前景。这种方法有助于弥合传统知识与蒌叶经过科学验证的用途之间的鸿沟，同时强调其作为生物活性化合物可持续提供者的潜力（Nagori等，2011；Wardani等，2024）。

**各章节摘要**

**蒌叶叶片的类型**

孟加拉蒌叶（Bangla Piper betle L. leaf）气味浓郁、质地厚实、酚类含量丰富，主要产自孟加拉国和印度东部，适用于宗教仪式和治疗用途。印度蒌叶（Desi Piper betle L. leaf）味道温和、厚度适中，常用作嚼槟榔，在印度广泛种植。南印度蒌叶（Kapoori Piper betle L. leaf）质地柔软、香气宜人、辛辣味较淡，因其精油浓度高，是制作甜味嚼槟榔的热门选择。

**蒌叶叶片的化学成分**

蒌叶叶片的植物化学成分组成丰富，包含多种有益的次级代谢产物，如图1所示。这些代谢产物的含量因栽培品种、产地、成熟度和提取技术不同而有所差异，但总体组成基本稳定。叶片的抗氧化、抗菌和药用特性主要归因于其富含的高浓度酚类化合物，如羟基丁香酚、丁香酚……

**蒌叶叶片的起源**

蒌叶叶片已在南亚和东南亚的热带地区种植了数千年。根据历史、植物学和语言学数据，印度次大陆——尤其是现今的印度、孟加拉国和斯里兰卡地区——似乎是其早期驯化的发源地。随后，通过贸易网络、传统医学和文化交流，该植物向东传播至缅甸、泰国、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾。在……

**蒌叶叶片的药用和医药应用**

蒌叶叶片由于其富含生物活性植物化学物质，尤其是羟基丁香酚、丁香酚和丁香基苯甲醇等酚类化合物，具有显著的抗氧化活性，能够清除活性氧物种，因而具有极大的药用前景。此外，叶片提取物具有显著的抗炎特性，能够降低细胞因子产生并促进组织再生，对病原微生物具有广谱的抗菌和抗真菌活性，……

**从蒌叶叶片制备纳米颗粒的流程**

**槟榔叶启发型纳米颗粒合成流程图：**

叶片提取物 + 水（1:3）→ 80°C加热45分钟 → 冷却（6小时）→ 加入0.1M醋酸锌 → 搅拌（11–12小时）→ 室温老化（24小时）→ 放入马弗炉（7小时）→ 获得固态ZnO → 用研钵和研杵研磨 → 400°C退火 → 得到ZnO纳米颗粒（Rajesh等，2016）。

0.02M醋酸锌 + 叶片提取物 → 搅拌（10分钟）+ 加入NaOH → 搅拌（2小时，室温）→ 离心

**抗菌性能**

采用传统的琼脂扩散实验，评估了BZnONP包衣丝纤维对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（S. aureus，MTCC 87，印度昌迪加尔）的抗菌活性。为建立处于活跃生长状态的培养物，将单个金黄色葡萄球菌菌落接种到100 mL无菌Luria-Bertani（LB）培养基（pH 7.4）中，在37°C、180 rpm振荡条件下孵育18至24小时，如图5所示。将培养物均匀涂布于……以形成均匀的细菌菌落。

**蒌叶叶片的循环经济方法**

循环经济理念不同于传统的生产—消费—废弃线性模式，强调通过减少废物、材料再利用和资源回收来实现可持续的资源管理。当应用于植物基资源时，这一策略通过多种增值过程鼓励生物量的有效利用。蒌叶叶片丰富的植物化学成分组成，包括抗氧化剂、酚类化合物和精油，使其成为……

**植物化学物质的作用**

蒌叶叶片中发现的大多数生物活性成分为酚类化合物。羟基丁香酚、丁香酚、丁香基苯甲醇和丁香酚是主要的酚类化合物，赋予该植物抗氧化、抗菌和抗炎特性。蒌叶叶片除基本的酚类外，还含有槲皮素、山柰酚和儿茶素等重要的黄酮类化合物。这些黄酮类化合物对植物的药理和药用潜力至关重要，并大大……

**溶菌酶的水凝胶形成与生物降解**

参照已发表的方法（Do等，2023）进行了修改，制备了温敏性CS/GP/BLE水凝胶。将BLE用吐温80溶于蒸馏水中，而壳聚糖（CS）和β-甘油磷酸（GP）溶液则分别配制。将CS与BLE（Piper betle L.叶片提取物）混合并冷却至4°C后，将预冷的GP逐滴加入。所得混合物在37°C孵育以引发凝胶化。BLE以不同剂量添加……

**未来展望**

尽管利用蒌叶叶片提取物绿色合成纳米颗粒已取得显著进展，但仍存在若干重要的研究空白需要填补。蒌叶叶片中某些植物化学物质，如黄酮类、生物碱和萜类，在纳米颗粒还原、封端和稳定途径中的分子水平参与机制仍未得到充分阐明（Khoirotin，2023）。此外，重复性……

**结论**

蒌叶（Piper betle L.）是一种多年生常绿芳香藤本植物，属于胡椒科，在南亚和东南亚具有重要的民族植物学、药用和文化价值。它原产于印马地区，尤其是印度次大陆。其在传统医学、宗教仪式以及作为咀嚼刺激物（嚼槟榔/paan）中的应用历史超过两千年。蒌叶是一种雌雄异株的攀援植物，叶片具有光泽、呈心形，富含……

**资金支持**

马尼帕尔大学斋浦尔分校2025–26年度种子基金（Endowment Fund）加强种子计划。

**出版同意书**

所有参与者均同意发表。

**参与同意书与伦理审批**

所有参与者已审阅本文并同意提交。他们是本文的作者。我们的研究未涉及任何人体分析。

**CRediT作者贡献声明**

Priyadarshni Nathawat：撰写——初稿。Ankita Doi：撰写——审阅与编辑。

Mainak Ganguly：撰写——审阅与编辑，监督，概念构思。利益冲突声明作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能会影响本论文所报告的工作。Priyadarshni Nathawat|Ankita Doi|Mainak Ganguly