奇亞籽油化學(xué)成分、提取工藝及生理活性研究進(jìn)展

杜 潔，李 偉，楊國(guó)航，楊 寒，曹 庸

（1.廣州蓓而泰生物科技有限公司，廣東 廣州 511356；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院/廣東省天然活性物工程技術(shù)研究中心/廣東省功能食品活性物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642）

奇亞又稱奇雅子、奇亞籽，唇形科，是一種鼠尾草屬的薄荷類草本植物；原產(chǎn)于墨西哥南部和危地馬拉等北美地區(qū)，現(xiàn)廣泛種植于玻利維亞、阿根廷、厄瓜多爾等地［1］。奇亞的種子即為奇亞籽，呈橢圓形、籽粒偏小，顏色范圍由咖啡色到米黃色。奇亞籽的食用歷史久遠(yuǎn)，有記載的時(shí)間超過5 000年，早在公元前3500年一度成為阿茲特克人和瑪雅人所在的古代中美洲地區(qū)三大糧食作物之一?，F(xiàn)代研究表明，奇亞籽富含脂肪酸、蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維等多種活性物質(zhì)，具有抗氧化、降血脂、改善心血管等功效［2］，其商業(yè)價(jià)值越來越大。奇亞籽油作為奇亞籽中重要成分之一，因其富含α-亞麻酸(ALA)和亞油酸(LA)等必需脂肪酸而備受青睞。有報(bào)道指出奇亞籽油具有良好調(diào)節(jié)血脂［3］、抗氧化、促進(jìn)腫瘤凋亡［4］以及降血壓［5］等功效，是一種高品質(zhì)油脂。Ullah等［6］報(bào)道奇亞籽中油脂占種子總質(zhì)量31.34%，其中多不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸的占比分別為26.74%、1.79%和2.81%，油脂中的亞麻酸和亞油酸含量分別為54%～67%和12%～21%。大量文獻(xiàn)證明，高濃度的n-3脂肪酸能有效減低冠心病、高血壓、Ⅱ型糖尿病、自身免疫性疾病和癌癥患病的風(fēng)險(xiǎn)［7］。目前，我國(guó)奇亞籽油的研究尚屬初級(jí)階段，其化學(xué)成分、制備工藝以及生理功能仍需要深入研究。本文基于最新奇亞籽油的文獻(xiàn)調(diào)研，綜述奇亞籽油的化學(xué)成分、提取工藝和生理活性，并對(duì)奇亞籽油研究前景進(jìn)行總結(jié)和展望，為奇亞籽油的深入開發(fā)和研究提供依據(jù)。

1 奇亞籽油的化學(xué)成分

奇亞籽油富含亞麻酸和亞油酸等人體必需脂肪酸，油中還含有甾醇、生育酚、角鯊烯、類胡蘿卜素、多酚等微量元素，具有改善心血管疾病、抗氧化、調(diào)節(jié)血脂、促進(jìn)新陳代謝、調(diào)節(jié)激素水平等功效［8］。

1.1 脂肪酸組成

奇亞籽油中含有多種不飽和脂肪酸，其中α-亞麻酸和亞油酸含量最高，其次是油酸等?，F(xiàn)有研究表明不飽和脂肪酸具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化及降血脂等功能［9］。榮旭等［10］在奇亞籽中共檢測(cè)出21種脂肪酸，其中亞油酸、α-亞麻酸含量分別為22.43%和62.48%。此外，王志強(qiáng)等［11］研究表明，奇亞籽油中脂肪酸含量高的還有油酸、棕櫚酸和硬脂酸，分別為6.90%～7.80%、7.10%～7.30% 和 3.20%～3.60%，比較墨西哥、危地馬拉、秘魯和美國(guó)的奇亞籽得油率和脂肪酸組成，結(jié)果表明，不同產(chǎn)地奇亞籽得油率為25.50%～29.40%，脂肪酸組成主要是不飽和脂肪酸，其中亞麻酸含量最高，含量在60.10%～62.90%之間。相似研究［12］指出奇亞籽油中多不飽和脂肪酸含量達(dá)81.59%，其中亞麻酸含量達(dá)62.80%，亞油酸含量為18.23%。奇亞籽油是n-3和n-6脂肪酸的重要來源，因此該油可與這些化合物含量較低的其他油混合，提高復(fù)合油脂的必需脂肪酸含量，增加其潛在應(yīng)用價(jià)值。

1.2 甾醇

甾醇是奇亞籽中的一種活性成分，具有維持體內(nèi)膽固醇平衡和預(yù)防心血管疾病等作用。據(jù)報(bào)道，波蘭的奇亞籽的油脂中甾醇含量為6 653～7 665 mg/kg，平均為7 061 mg/kg。其中，β-谷甾醇含量最高、占55%，另外還含有樟腦甾醇、25-羥基-24-甲基膽固醇和豆甾醇（平均含量分別為10.80%、8.90% 和 4.20%）［13］。Magali等［14］測(cè)定了來自墨西哥哈利斯科州和錫那羅亞州奇亞籽油中的含量，分別為12 600、8 159 mg/kg；也有發(fā)現(xiàn)含量較低的，比如Ciftci等［15］檢測(cè)巴西奇亞籽油甾醇含量為4 132 mg/kg，Zanqui等［16］檢測(cè)巴西奇亞籽油中甾醇含量為3 300 mg/kg。

1.3 生育酚

奇亞籽油中生育酚含量報(bào)道差異較大，較低的有阿根廷原料來源的129 mg/kg，含量較高的有烏干達(dá)來源的735 mg/kg，平均為600 mg/kg。其中γ-生育酚含量占比達(dá)到92%，還有α-生育酚含量5%、δ-生育酚含量3%［13］。Ixtaina等［17］測(cè)定奇亞籽油中生育酚含量為238～427 mg/kg；Amato等［18］測(cè)得奇亞籽油中生育酚含量為472～510 mg/kg。生育酚是一種脂溶性的維生素，因其結(jié)構(gòu)上含有大量羥基而具有優(yōu)異抗氧化活性，是重要的抗氧化劑之一。

1.4 其他成分

奇亞籽油中的角鯊烯含量為11.08～29.86 mg/kg，平均為17.67 mg/kg，其中11.08 mg/kg含量的奇亞籽來源于巴拉圭，29.86 mg/kg含量來源于阿根廷［13］。

奇亞籽油中類胡蘿卜素的含量取決于油脂的提取方法，含量在4.10～8.40 mg/kg之間。而有關(guān)類胡蘿卜素的組成報(bào)道不多，Dabrowski等［19］利用超臨界萃取方法獲得奇亞籽油中的類胡蘿卜素，有2/3為葉黃素，約有30% β-胡蘿卜素和少量的(9Z)-Β-胡蘿卜素。

奇亞籽油中多酚含量為0.35～25.32 mg/kg，平均為9.66 mg/kg。Bodoira等［20］檢測(cè)奇亞籽油中的多酚含量為42 mg/kg，Oliveira等［21］檢測(cè)結(jié)果為20 mg/kg。前人的研究結(jié)果表明，通過改變油脂提取工藝，奇亞籽油中多酚的濃度可以在0～172 mg/kg范圍內(nèi)變化。報(bào)道的多酚物質(zhì)包括咖啡酸、綠原酸、迷迭香酸、楊梅素、槲皮素和山奈酚等［14］。

2 奇亞籽油的提取工藝

現(xiàn)階段關(guān)于奇亞籽的研究多集中于營(yíng)養(yǎng)成分和保健功能等方面，而對(duì)其油脂的研究較少［22］。目前，油脂提取的傳統(tǒng)方法包括壓榨法、溶劑浸出法、超臨界CO2萃取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法等。

2.1 壓榨法

壓榨法為傳統(tǒng)油脂分離技術(shù)，具有成本低、生產(chǎn)連續(xù)的優(yōu)勢(shì)，主要分為熱榨法和冷榨法。由于熱榨會(huì)影響油脂的品質(zhì)，目前冷榨技術(shù)更被加工者所接受［23］。Ixtaina等［17］研究了奇亞籽壓榨的得油率、脂肪酸組成、理化性質(zhì)和品質(zhì)特征。通過螺桿進(jìn)行冷榨，通過加入液氮將壓榨溫度維持在4 ℃，在該條件下，奇亞籽的得油率為20.30%～24.80%。壓榨得到的奇亞籽油脂肪酸主要為a-亞麻酸（64.50～66.70%）和亞油酸（17.50%～20.30%），結(jié)果與 Ayerza［24］所報(bào)道的一致。中小型油脂廠常選用螺桿壓榨法生產(chǎn)油脂，該方法因其成本低廉、可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)而備受青睞。作為一種傳統(tǒng)榨油方式，壓榨法生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)、工藝操作簡(jiǎn)單［25］。但壓榨法也存在一些問題，如得油率低、作業(yè)方式粗獷、勞動(dòng)強(qiáng)度大等，這些均在一定程度上限制其應(yīng)用。

2.2 溶劑浸出法

浸出法是利用溶劑相似相容的原理，通常采用6號(hào)溶劑提取油脂。原料粉碎后，油料細(xì)胞壁被破壞，溶劑能夠有效地萃取暴露出來的油脂，經(jīng)過浸出后的油脂需要后續(xù)精制。寧偉偉等［26］采用正己烷對(duì)奇亞籽餅原料進(jìn)行浸提脫脂，以脫脂后殘油率為指標(biāo)，獲得最優(yōu)工藝條件為：料液比1:6、浸出溫度45 ℃、時(shí)間75 min、浸提3次，在該條件下，平均殘油率為0.56%。溶劑浸出法是一種比壓榨法更先進(jìn)的方式，其得油率更高、品質(zhì)好及成本低廉。Ixtaina等［17］指出奇亞籽溶劑浸出法得油率比壓榨法得油率高30%。但溶劑浸出法也存在油脂中溶劑殘留、浸出的毛油需要二次精制等問題。現(xiàn)代油脂產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一整套完善的油脂提取和精制技術(shù)，企業(yè)生產(chǎn)管理良好，溶劑浸出法是一種很好的獲取油脂方式。

2.3 超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取技術(shù)原理是利用CO2流體對(duì)某些特殊物質(zhì)具有特殊的溶劑作用，利用溫度和壓力可以改變CO2的溶解能力而進(jìn)行的提取方式［27-29］。Ixtaina等［30-31］采用超臨界 CO2萃取技術(shù)從奇亞籽中提取富含omega-3脂肪酸的油脂，并測(cè)定其理化性質(zhì)。主要通過響應(yīng)面考察萃取溫度、萃取壓力和萃取時(shí)間3個(gè)因素。結(jié)果顯示萃取時(shí)間和壓力對(duì)油脂得率的影響最大。在45 MPa、80 ℃、240 min條件下，奇亞籽得油提取率為88.10%。相似研究［30］指出超臨界萃取時(shí)間和壓力對(duì)奇亞籽得油率的影響最大，45 MPa條件下提取300 min，奇亞籽最高得油提取率為92.80%。此時(shí)奇亞籽油具有高含量的α-亞麻酸（44.40%～63.40%）和亞油酸（19.60%～35.00%）。Rocha等［32］應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)萃取奇亞籽油，發(fā)現(xiàn)在40.8 MPa、80 ℃、提取10 h的條件下，奇亞籽的得油率為25%，且omega-3和omega-6的濃度在試驗(yàn)范圍內(nèi)不隨溫度和壓力的增加而降低。超臨界CO2萃取技術(shù)有效地把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來，具有萃取效率高、萃取物品質(zhì)優(yōu)異及環(huán)保等作用。但因設(shè)備一次性投入大、生產(chǎn)能力有限及成本高等特點(diǎn)，一定程度上限制了該技術(shù)的廣泛運(yùn)用。

2.4 超聲波輔助提取法

采用超聲波輔助溶劑進(jìn)行提取，利用超聲波的空化效應(yīng)和攪拌作用，加速植物細(xì)胞破裂，降低溶劑滲透到細(xì)胞的時(shí)間，提高效率。Mello等［33］采用Box-Behnken方法研究超聲輔助萃取奇亞籽油的最佳工藝，研究指出溶劑料液比和溫度對(duì)奇亞籽得油率的影響最大，最佳工藝條件下奇亞籽得油率為27.24%，此時(shí)萃取溫度50℃、料液比12:1、萃取時(shí)間40 min，且超聲前后奇亞籽油脂肪酸組成無(wú)顯著變化，但超聲波輔助提取得油率高于傳統(tǒng)工藝。Elvia等［34］指出奇亞籽提取前先進(jìn)行低溫研磨，提取時(shí)間90 min、超聲頻率40 kHz。超聲波使萃取強(qiáng)化，得油率為79.30%，而攪拌萃取得油率為69.20%。相對(duì)于傳統(tǒng)提取油脂方式，超聲波提取具有提取效率高、時(shí)間短及適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。

2.5 微波輔助提取法

微波輔助提取是一種新型的萃取技術(shù)，具有良好發(fā)展?jié)摿?。其原理主要是微波直接與目標(biāo)物作用，利用物料中不同成分的反應(yīng)差異來提高目標(biāo)物分離效率。微波輔助提取具有節(jié)能、安全及高效率等特點(diǎn)。張?chǎng)┑龋?5］以料液比、微波時(shí)間及功率為因素，采用微波輔助法提取余甘子核仁油，成功建立余甘子核仁得油率與各因素之間的數(shù)學(xué)模型。岳金霞等［22］采用響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助提取奇亞籽油工藝，研究表明料液比對(duì)奇亞籽得油率的影響最大，微波時(shí)間和功率次之。當(dāng)料液比8:1時(shí)，以石油醚和正己烷混合液（1:1）為提取溶劑，520 W功率微波處理12 min，最優(yōu)工藝條件下得油率為90.02%。微波輔助提取也有一定的局限性，這種技術(shù)會(huì)造成熱敏物質(zhì)變性失活。同時(shí)，微波處理也具有選擇性，需要進(jìn)一步完善該技術(shù)以達(dá)到最佳的輔助提取作用。

3 奇亞籽油的生理活性

2006年澳大利亞健康與醫(yī)療委員會(huì)推薦，食用油中n-6/n-3的比例為(2～4)：1時(shí)對(duì)人體最有益，奇亞籽油因其富含不飽和脂肪酸（80%以上），且脂肪酸組成比例適中，故其可作為一種潛在的理想食用油。多項(xiàng)研究［20,36］表明，奇亞籽油具有降血脂、抗氧化、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡等作用。

3.1 降血脂

不合理的飲食容易導(dǎo)致血清中膽固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯過高，血脂、血蛋白代謝出現(xiàn)問題，這是引起誘發(fā)心血管疾病的因素之一［37］?，F(xiàn)代研究表明，α-亞麻酸和亞油酸能溫和調(diào)節(jié)血脂、脂蛋白的代謝，促進(jìn)血漿脂蛋白從低密度向高密度轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到明顯的降血脂作用，防止動(dòng)脈粥樣硬化。奇亞籽可降低甘油三酯和低密度脂蛋白，間接使ω-3多不飽和脂肪酸和高密度脂蛋白含量提高［38-39］。將α-亞麻酸加入飼料中，能夠顯著降低實(shí)驗(yàn)鼠的膽固醇和甘油三酯。Sierra等［3］通過喂養(yǎng)家兔添加了10%奇亞籽油的飼料，發(fā)現(xiàn)奇亞籽油能夠抑制血管緊張素Ⅱ和去甲腎上腺素的收縮反應(yīng)，進(jìn)而改善高膽固醇血癥條件下的血管功能。α-亞麻酸是EPA和DHA前體物質(zhì)，其中EPA可降低血漿中甘油三酯，DHA降低總膽固醇［8］。因此α-亞麻酸通過降低血漿中甘油三酯和總膽固醇含量，達(dá)到調(diào)節(jié)血脂的作用。OOMEN［40］研究表明，降低血清中總膽固醇是α-亞麻酸調(diào)節(jié)血脂的最重要方式，它能刺激膽固醇以皮脂的形式從皮膚排出，也可以抑制血漿中內(nèi)源性膽固醇的生成。

3.2 抗氧化

奇亞籽油脂肪酸組成中含有較多的不飽和脂肪酸，因此具有特定的抗氧化活性；同時(shí)奇亞籽油含有少量抗氧化活性成分，如生育酚、類胡蘿卜素和甾醇等。因此，奇亞籽油具有潛在的清除體內(nèi)自由基或者延緩自由基形成的作用。正常情況下，體內(nèi)氧自由基處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)；某些病理狀態(tài)下，機(jī)體需要補(bǔ)充外源性的抗氧化活性物質(zhì)以延緩或者防止氧化損傷。Marineli等［14,36］研究了奇亞籽油的抗氧化活性，通過實(shí)驗(yàn)鑒定出奇亞籽油中含有楊梅素、槲皮素、山羊毛酚、綠原酸等強(qiáng)抗氧化成分，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示奇亞籽油喂養(yǎng)組的大鼠血漿和肝臟抗氧化能力分別提高35%和47%左右，證實(shí)奇亞籽可以改善膳食誘導(dǎo)肥胖大鼠的抗氧化能力，降低脂質(zhì)過氧化，從而降低體內(nèi)氧化應(yīng)激。生育酚被認(rèn)為是植物油的主要抗氧化劑，試驗(yàn)結(jié)果顯示，油脂的抗氧化能力與其中的多酚和生育酚總含量呈正相關(guān)［41］。相似研究［42］指出富含不飽和脂肪酸的火麻仁油具有比普通大豆油更高的抗氧化活性，這與火麻仁油中的不飽和脂肪酸和酚類關(guān)系密切。奇亞籽油含有大量不飽和脂肪酸和酚類物質(zhì)，這些都有助于提高其抗氧化能力和降低其脂質(zhì)自氧化產(chǎn)物［12］。

3.3 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡

研究表明，n-3多不飽和脂肪酸通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和脂質(zhì)過氧化等途徑，對(duì)預(yù)防腫瘤和抗擊癌癥具有一定作用［8］。富含多不飽和脂肪酸的奇亞籽油可抑制動(dòng)物腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)表明，食用添加奇亞籽油的大鼠腫瘤重量明顯減輕。奇亞籽油可降低腫瘤重量，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制有絲分裂［43］。奇亞籽油對(duì)EPA的產(chǎn)生起到促進(jìn)作用，EPA搭配血管抑制生成劑可有效提高乳腺癌細(xì)胞的凋亡率［44］。Espada等［45］提出EPA可能通過促進(jìn)半胱天冬酶活性，增加程序性細(xì)胞死亡的速率，從而具有直接的凋亡作用。Wiggins等［4］證實(shí)，奇亞籽油的主要成分亞麻酸代謝產(chǎn)生的DHA能有效影響核轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞線粒體損傷，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞凋亡，影響腫瘤細(xì)胞的產(chǎn)生和發(fā)展。

3.4 其他生理活性

α-亞麻酸能改善人體對(duì)胰島素的敏感性，有利于糖尿病的預(yù)防和改善。研究發(fā)現(xiàn)，攝入過多飽和脂肪酸會(huì)提高糖尿病患病幾率，奇亞籽油富含不飽和脂肪酸，特別是α-亞麻酸，顯著緩解糖尿病的病情和預(yù)防糖尿病發(fā)生［46］。奇亞籽油中ω-3脂肪酸能夠降低人體中甘油三酯和膽固醇水平，奇亞籽能夠顯著降低實(shí)驗(yàn)小鼠的體重，改善肥胖機(jī)體的危險(xiǎn)指標(biāo)［47］，同時(shí)可以降低血壓、預(yù)防血栓生成。奇亞籽油中的a-亞麻酸經(jīng)過人體代謝會(huì)形成DHA、EPA，能夠提高人體智力、記憶力并保護(hù)視力［48］。

4 展望

奇亞籽油作為一種新型功能性油脂，其α-亞麻酸、亞油酸含量高達(dá)80%以上，是人體補(bǔ)充n-3、n-6脂肪酸的油脂來源，奇亞籽油中還含有較多甾醇、生育酚、角鯊烯、類胡蘿卜素、多酚等活性物質(zhì)，高含量的a-亞麻酸和抗氧化物質(zhì)，使得奇亞籽油表現(xiàn)出調(diào)節(jié)血脂、抗氧化、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡等多種生理活性，因此奇亞籽油具備較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是一種具有良好潛質(zhì)的保健品資源?，F(xiàn)在市售奇亞籽油產(chǎn)品種類繁多，在食品、保健品等相關(guān)行業(yè)均有所涉及，應(yīng)用前景十分廣闊。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于奇亞籽油的研究較少，開發(fā)利用屬于初級(jí)階段。一方面受限于奇亞籽原材料的獲取，另一方面關(guān)于奇亞籽油的宣傳較少，普通大眾鮮有人知其優(yōu)異的功能特性，難以形成品牌效應(yīng)。此外，奇亞籽油在我國(guó)的制備工藝還不成熟，產(chǎn)品品質(zhì)難以保證?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)研究大多停留奇亞籽油功能研究層面，鮮有研究關(guān)注其作用機(jī)理，難以形成全方位、多層次、科學(xué)性的產(chǎn)品形象。為加快開展對(duì)奇亞籽油的資源開發(fā)，筆者認(rèn)為企業(yè)家以及研究人員可從優(yōu)質(zhì)可控的奇亞籽原料、實(shí)用性強(qiáng)的奇亞籽油加工技術(shù)以及奇亞籽油功能作用機(jī)理3個(gè)方面對(duì)奇亞籽油進(jìn)行深入探討和研究?？傊鎭喿延途哂辛己玫纳砘钚怨δ埽且环N潛在的新型功能油脂，可推廣至食品、保健品、化妝品行業(yè)，發(fā)展前景廣闊。