紫蘇籽深加工研究進展

沙爽，張欣蕊，唐佳文，尹賀，王玥，李沖偉*

黑龍江大學生命科學學院食品科學與工程系（哈爾濱 150080）

紫蘇[Perila frutescens（L.）Brit]是一年生的紫蘇屬草本植物[1]，在戰國時期，河南、湖北、廣東、海南等地區就已開始栽培[2]。紫蘇的適應性強，分布廣，全國地區均可種植，主要分布在甘肅、寧夏、四川、山西、陜西、安徽、湖北、黑龍江和遼寧等地[3-4]，北邊地區以榨油為主，南邊地區主要以藥用為主。近年來，紫蘇因其特有的活性物質及較高的經濟價值，受到歐美及日韓等的青睞[5]，逐步開展對紫蘇大規模商業化種植和保健產品研發，現已開發出多種紫蘇產品[6]。隨著我國人們生活水平的日益提高，紫蘇籽的需求量逐年增加，紫蘇種植面積也在逐年擴大，而紫蘇籽深加工技術對于紫蘇產業的可持續發展起著至關重要的作用。目前，國內外對紫蘇葉的研究較多，但對紫蘇籽深加工的研究較少。因此，結合紫蘇籽的營養成分及保健作用，綜述了國內外紫蘇籽深加工的研究現狀，為紫蘇籽產品的開發與生產提供理論基礎和發展方向。

1 紫蘇籽營養成分及保健價值

1.1 紫蘇籽的營養成分

紫蘇籽外觀近球形，灰褐色，有特殊的草本香氣，可作為食品調料，具有除腥增鮮的作用。同時還可作為藥材治療疾病。中醫認為，紫蘇能夠清痰潤肺，具有治療風寒、潤腸通便的作用。紫蘇籽中含有較多的油脂，出油率高達50%，其中不飽和脂肪酸含量高達90%以上，主要成分為α-亞麻酸、亞油酸、油酸和花生四烯酸等[7]。其中α-亞麻酸含量最高，達60%以上，是迄今為止發現的植物種子油中α-亞麻酸含量最高的物種；其次是亞油酸15.43%、油酸12.01%；硬脂酸含量最低，為0.49%，水分含量在5.55%～7.61%之間，蛋白含量在243.46～284.10 g/kg之間，此外還有VE、VB1、谷維素、甾醇、磷脂和黃酮類物質[8]。

1.2 紫蘇籽的營養保健作用

紫蘇籽油含有的α-亞麻酸，可在體內產生二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。EPA和DHA被稱為“腦黃金”，是大腦和神經細胞的重要組成成分，也正是深海魚油的主要功能成分，深海魚油具有的所有生理功能，紫蘇籽油里的α-亞麻酸同樣具有降血脂[9-13]、抗癌[14]、抗炎[15]、防衰老、改善心腦血管疾病等功能[16]，能夠根據人體自身需要來代謝產成EPA、DHA，未來可以考慮紫蘇籽油代替深海魚油，降低魚油食用過量帶來的風險。

紫蘇籽中蛋白質的氨基酸組成比例合理，其中人體必需的8種氨基酸全都存在，并且在同類高蛋白植物中，賴氨酸（Lys）和蛋氨酸（Met）的含量均較高于其他物種[17]。有研究指出，賴氨酸在幫助人體吸收和利用其它營養物質的過程中起關鍵作用，能夠增進食欲、促進生長發育。蛋氨酸具有預防脂肪肝的能力，可利用紫蘇籽研制防治肝炎、肝硬化等肝臟疾病的藥物，還可以用來合成制作維生素。另外，蛋氨酸參與精子形成過程，并且能和飼料中的霉菌毒素結合，使其毒性大大降低，因此可以利用紫蘇餅粕作飼料來提高種蛋受精率和受精卵孵化率，以及預防動物感染霉菌疾病。

紫蘇籽含有的黃酮類物質是抑菌抗炎、防氧化[18]和抗過敏的主要活性成分，對動脈粥樣硬化、心血管病、肝臟疾病等具有良好的預防和治療效果，對過氧化脂質所引起的疾病也有一定療效。

2 紫蘇籽深加工研究進展

紫蘇在我國的種植時間很長，但對紫蘇的研究起步較晚。20世紀80年代，張玉梅等[19]首次對紫蘇籽油中脂肪酸組成及理化性質進行研究，到目前為止，對紫蘇籽的研究主要集中在提取油脂、蛋白質、多糖、黃酮類及酚酸類等功效成分方面。我國相繼從紫蘇籽粒中研制出營養保健油[20]和預防心血管病的紫蘇油膠囊，并利用其中的活性物質配制出具有各種功能的化妝品。另外，利用紫蘇籽油提取α-亞麻酸開發保健品已成為熱門課題。

目前，歐美國家非常重視紫蘇油系列產品開發，法國研制出紫蘇系列化妝品，并致力于研制能夠醫治心臟疾病的藥物。美國首先將紫蘇作為抗癌食品列入研究計劃。日韓兩國也在大力開發紫蘇油的相關保健功能，日本研發出許多具有抗癌防衰老的紫蘇類保健品，并且成功用紫蘇精油合成了提神醒腦的香水，韓國正在開展紫蘇油預防心悸昏厥的作用機制的研究。

2.1 紫蘇籽油脂的研究

早在《神農本草經》中就提到可以利用紫蘇籽榨油，并將紫蘇籽油列為上品，這是古時候專門進貢給皇家食用名貴食用油。近年來，由于紫蘇籽油營養豐富，并可代替魚油、不含芥酸等有害物質、有助于人體攝入及營養價值高而受到廣泛關注。現代人越來越重視健康保健，紫蘇油被稱為“液體黃金”，具有延緩衰老和提高記憶力的作用[21]，因此大力發展紫蘇籽油產業前景十分廣闊。

紫蘇籽中提取油脂的工藝有傳統提取工藝和新型提取工藝。傳統提取工藝一般是壓榨法和有機溶劑萃取法，但這兩種提取方法分別存在出油率低、溶劑與油脂互溶及溶劑殘留等缺點。采用新型提取工藝制備紫蘇油是大勢所趨，也是現在國內外研究的熱點。新型提取工藝包括微波輔助提取技術、超聲波輔助處理法、超臨界二氧化碳萃取法等。

潘國石等[22]采用有機溶劑萃取法得到紫蘇籽油，其出油率為40.5%。宋曙輝等[23]運用微波輔助提取技術得到紫蘇籽油，其提取率為34.8%。Gabrielle等[24]應用LPG和CO2兩種壓縮流體萃取紫蘇籽油，其最高產率為42.29%，萃取得到的油的抗氧化活性較高，在極短時間內的高產率和在高產條件下的優異抗氧化活性，可以作為紫蘇油提取的新型有效溶劑。馬娜[25]通過比較傳統有機溶劑萃取法、超聲波輔助溶劑法及超聲波輔助超臨界CO2萃取法，對紫蘇籽油進行提取優化，最終發現超聲波輔助超臨界CO2萃取法提取紫蘇籽油提取率最高，可達48%，但是此法機器成本太高且工藝復雜，不適合工廠大量生產。劉希夷等[26]通過優化超聲波提取工藝來萃取紫蘇籽油，最終得油率達56.65%，此法簡便快捷，而且提取率高，適于大規模生產。

相比而言，新型油脂提取工藝比傳統提取工藝好，不僅提高了油脂的出油率，而且不會產生溶劑殘留物質，開發前景廣闊，但是也存在成本較高、不易規模生產的缺點，所以仍有待進一步研究。

2.2 紫蘇籽蛋白質的研究

蛋白質是人體中不可或缺的功能物質，對人體的生長發育起著至關重要的作用。紫蘇籽中除了含有大量的油脂外，還含有豐富的蛋白質，紫蘇籽粕中蛋白質含量最高可達45%，高于傳統作物的蛋白質含量。目前，紫蘇蛋白的研究重點在蛋白質的提取工藝、提取方法及對提取蛋白質的純化方面。

謝超等[27]采用堿提酸沉法對紫蘇餅粕蛋白質提取進行優化，蛋白提取率為23%，純度為83.67%，并分析了氨基酸的組成和含量，得出必需氨基酸含量較高，并通過研究電泳圖上的雜帶，發現紫蘇蛋白為混合蛋白質，對未來應用紫蘇籽粕生產植物蛋白產品提供了理論參考。盛彩虹等[28]研究了堿溶酸沉法提取紫蘇分離蛋白的最佳工藝條件，蛋白提取率為24.5%，純度為91.52%，大大提高了蛋白純度。石瑋婷等[29]采用微波輔助提取紫蘇籽蛋白，超濾處理后發現對紫蘇籽蛋白的提取影響較大的因素是pH，而超濾處理可以除去多數植酸及雜質，且在處理過程中蛋白沒有變性，所以可以利用此方法來純化紫蘇蛋白。

2.3 紫蘇籽活性多糖的研究

在提取紫蘇油過程中產生的紫蘇粕仍含有較多營養和功能成分，有研究指出紫蘇多糖具有抗炎、抗氧化、保肝降酶等[30]功能，因此從紫蘇籽餅粕中提取多糖可大大提高紫蘇的附加值。

目前，常用的紫蘇籽多糖提取方法有水提取法、酸提取法和堿提取法。劉大川等[31]用熱水來提取紫蘇粕中的多糖，通過優化試驗條件，提取率可達到14.001 2%，但是提取得到的只是粗品，還含有較多雜質，需要后期再對其進行分離純化。

Zhu等[32-35]選用熱水提取紫蘇粕多糖，提取率為8.34%。之后又相繼采用堿提法和酸提法得到多糖，提取率分別為5.57%和1.42%。結果表明，水提法是三種提取方法中提取率最高的，這是因為在試驗中酸堿的量不易控制，反應時間也不好把握，所以容易造成多糖損失較多，且酸堿在多糖中的殘留有一定毒性，而水提法相對較安全，成本也較低，所以生產中多是采用水提法來生產紫蘇多糖。陳建斌等[36]采用微波法和響應面分析法（RSM）得出紫蘇純多糖的最佳水提工藝：微波功率610 W、微波提取時間1.31 min、液料比28.5∶1（mL/g），最終提取率為1.99%，這種方法快速省時，為快速提取紫蘇多糖的研究提供參考。Zhu等[37]為了獲得純化多糖，進一步分析單糖組成和結構特征，比較了多種吸附樹脂的脫蛋白和脫色效果，發現D101樹脂吸附蛋白的能力和脫色效果最好，多糖的回收率也最高。因此，D101樹脂可作為紫蘇粕多糖初步純化的樹脂。

2.4 紫蘇籽黃酮類物質的研究

黃酮在自然界中普遍存在，屬于多酚類化合物。大多數黃酮類物質具有預防心腦血管疾病、抗癌、抗氧化、防衰老等功能[38-39]。紫蘇籽黃酮類物質的主要成分是木犀草素和芹黃素，是抗炎、抗氧化、抑菌和抗過敏的主要活性物質[40]，在紫蘇中的含量較高，所以紫蘇黃酮類物質的研究價值較高。黃酮類化合物也被認為對各種慢性疾病具有保健作用[41]。

目前，國內外對紫蘇黃酮類物質的研究更多側重于從紫蘇莖葉中提取，而從紫蘇籽中提取開發黃酮類物質的研究工作較少。尹志芳等[42]用乙醇作為溶劑從紫蘇粕中提取黃酮，優化工藝后得出紫蘇粕中黃酮的最佳浸提條件：乙醇體積分數50%、提取溫度70℃、提取時間2 h、固液比1∶12（g/mL），其提取率為5.129%，但此法有機溶劑易殘留，且成本高，不適合規模生產。陳建欣等[43]利用紫外分光光度法測得紫蘇籽中黃酮含量為2.007%，該法省時易操作，且準確度較高。曹慕嵐[44]應用熱回流乙醇提取法獲得黃酮類物質，提取率高達5.214%，但是其獲得的黃酮類物質屬于粗品，純度不高，需后期再次提純。Haroon等[45]從紫蘇中分離出芹黃素，并研究了它對小鼠生理行為的影響。可以明顯看出芹黃素通過多巴胺來抑制小鼠大腦中的單胺，從而介導類抗抑郁作用，對神經退行性疾病具有顯著的保護作用，從而控制焦慮和抑郁癥狀[46]，未來可用來研制治療抑郁藥物。

2.5 紫蘇籽酚酸類物質的研究

酚酸類物質，是指在芳香烴中苯環上的氫原子被羥基取代所生成的化合物，被稱為次生代謝產物，廣泛分布于谷類、水果、草藥、蔬菜和其他可食用植物中，由于可被羥基取代的高反應性和吞噬自由基的能力，其具有較強的抗氧化功能而被廣泛應用。酚類化合物具有有益健康的特性，具有抗氧化、抗癌和抗糖尿病的作用[47]。

研究表明，紫蘇籽中酚酸類物質主要是迷迭香酸[48]，在植物組織中通常會以酯化或糖苷化的形式存在，另外最近幾年發現紫蘇種子中還含有香草酸和西咪達烏嘌呤，Zhou等[49]系統地探索了香草酸和西咪達烏嘌呤的抗氧化活性。迷迭香酸與其他天然抗氧化劑相比，具有較強的清除體內自由基的能力[50]，因此抗氧化能力強。近年來，許多研究結果都表明迷迭香酸具有抑菌抗炎、抗腫瘤、抗輻射等[51]活性功能。

張玥莉等[52]選用超聲提取技術優化工藝，提高了紫蘇籽中迷迭香酸得率0.59%，但成本較高，大規模生產比較困難。閆拯等[53]從紫蘇餅粕中提取出迷迭香酸，然后用抗壞血酸作為對照，發現抗氧化能力比抗壞血酸弱，但清除自由基能力比抗壞血酸強，因此未來可用它和其他抗氧化物質配伍使用。Lee等[54]首次對紫蘇種子中酚類物質的分布及抗氧化性能進行了研究，得出紫蘇種子的強抗氧化性與酚類物質的高含量有關，表明酚類物質可能是影響紫蘇種子品質的重要因素，紫蘇次生代謝產物對健康產品和營養保健品的開發具有潛在的價值。Tang等[55]首次采用大孔樹脂與聚酰胺樹脂相結合的方法，從食用油生產副產物紫蘇籽粕中分離出純度為95%的迷迭香酸。該方法簡單、經濟、環保，適用于迷迭香酸的大規模生產。

2.6 紫蘇籽α-亞麻酸的研究

α-亞麻酸（ALA）是大腦和神經細胞重要成分EDA和DHA的前體物質。至今為止，紫蘇是自然界中α-亞麻酸含量最高的物種，所以從紫蘇油中提取α-亞麻酸成為保健食品行業重要的研究熱點之一。α-亞麻酸提取純化的方法一般有尿素包合法、吸附分離法、低溫冷凍結晶法以及現代分子蒸餾法。

張海滿等[56]運用尿素包合法提純ALA，經兩次包合后純度可以達到87.3%，但該方法存在收率低、溶劑易殘留、包合時間長等問題。Gu等[57]應用梯度冷卻尿素包合法對從紫蘇籽油中提取α-亞麻酸工藝進行優化，最高α-亞麻酸純度在90%以上，與直接包合法相比，梯度冷卻尿素包合法是一種有效提高α-亞麻酸純度的方法。黃杰秋等[58]采用分子蒸餾技術對紫蘇油中α-亞麻酸進行分離純化，經四級分子蒸餾將α-亞麻酸純度從83.01%提高至86.04%，此法優點在于蒸餾溫度較低，可有效防止紫蘇油中的營養成分被氧化分解。

3 結語與展望

目前，國內外在食品、醫藥和化工等領域已經開發出多種紫蘇產品[59-60]。例如，在食品方面以紫蘇籽為原料制成的具有保健功能的紫蘇油、紫蘇茶、紫蘇面包、紫蘇蛋白粉等。從紫蘇蛋白粉中提取研發出高F值低聚肽保健品[61]，紫蘇果醬、紫蘇醬油、紫蘇的各種調味料也是近年來的主要研究成果。在醫藥方面，已研制出輔助降血脂的紫蘇油軟膠囊[62]、補充α-亞麻酸的紫蘇油微膠囊口含片[63]和紫蘇籽油微囊粉等[64-65]。在化工方面，已經研發出多種紫蘇系列化妝品，由于紫蘇油中不飽和甘油酯含量高，可以用來制油漆、肥皂、潤滑油等。

隨著我國紫蘇種植面積的擴大，對紫蘇深加工技術提出了更高的要求，盡管目前對紫蘇籽深加工的研究較多，但不能真正形成產業化生產。同時，在今后的研究中，應注重紫蘇籽保健功能的研發力度，注重對紫蘇籽活性成分的作用機制及穩定性的研究，充分利用紫蘇籽營養豐富、功能因子齊全的優點，提高紫蘇產品的附加值，并結合先進的加工成型技術，研制更多的健康功能產品，如開發抗衰老保健品，能夠醫治心血管疾病的藥品等。