紫蘇活性成分及其生物功能的研究進展

曹婭 張金龍 王強

摘 要：對紫蘇各種活性物質的種類及其抗氧化、抗炎抑菌、抗腫瘤、抗過敏、調節糖脂代謝等功能進行綜述，對紫蘇的研究方向進行展望，為紫蘇的開發利用提供科學依據。

關鍵詞：紫蘇;活性成分;生理功能

紫蘇是我國傳統的藥食同源調味香料[1]，在我國分布廣泛，種植歷史悠久[2]。目前的研究將紫蘇分為5個變種，即紫蘇、白蘇、野生紫蘇、耳齒紫蘇和回回蘇，其中紫蘇作經濟植物[3]，在飲食、醫藥、化妝品等方面均有應用，飲食中常用作調味品可去腥、增味、提鮮等，深受人們喜愛[4]。紫蘇葉、莖、籽均可入藥或食用，具有解表散寒、行氣和胃、抗炎解毒、鎮咳平喘、祛痰等功效，長期食用還可預防和治療心血管疾病[5]。紫蘇不僅富含豐富的營養物質，同時含有多種生物活性成分，如揮發油類、黃酮類、酚酸類、萜類、花色苷類及多糖類化合物等[6-10]。紫蘇的功能作用主要包括抗氧化、抗炎抑菌、抗腫瘤、抗過敏、抗抑郁等[11-25]。

1 揮發油類

1.1 揮發油的種類

紫蘇中的揮發油類是形成紫蘇特異香氣的重要來源，其成分主要包括萜類、芳香族及脂肪族等多種化合物[26]。通過GC/MS技術對紫蘇中揮發油成分進行分析鑒定，發現其主要成分是紫蘇醛、紫蘇烯、紫蘇酮等，而倍半萜類含量相對較少[27-28]。研究表明，紫蘇品種、采收部位、采收時間與生長環境等不同，揮發油的成分含量會有很大差異。Lin等[30]比較了中國與日本紫蘇中揮發油的成分，結果顯示，兩者的主要成分均為紫蘇醛、檸檬烯，不同的是日本紫蘇中紫蘇醛含量較高，檸檬烯含量較低。與之不同，楊軍輝等[29]通過HSGC/MS測定不同采收期的紫蘇葉，均未檢測出紫蘇醛。紫蘇籽與紫蘇莖葉中揮發油差異也較大，籽中側柏酮含量占65%，莖葉中2 -己酰基呋喃為主要成分。溫帶環境下對紫蘇進行檢測發現其主要成分為紫蘇醛、檸檬烯，而寒帶環境中的紫蘇主要成分為紫蘇酮[28，30]。

1.2 功能作用

1.2.1 抗炎作用 紫蘇對耳炎、特應性皮炎、肝炎、結腸炎等均具有有效的抑制作用。通過急性炎癥動物模型發現，2 μL /kg與1 μL /kg紫蘇葉揮發油均能顯著抑制小鼠二甲苯耳廓腫脹、大鼠蛋清足腫脹，還可減輕小鼠棉球肉芽腫重量，表現出良好的抗炎作用[31]。Lee等[32]發現，紫蘇油可以減輕小鼠體內的基質金屬蛋白酶（MMP）-9、白細胞介素（IL）-31表達，增強T-bet活性，抑制2，4-二硝基氟苯誘導的特異性皮炎，降低皮膚組織的嗜酸性粒細胞水平。紫蘇油通過促炎酶的表達、核factor-kappa B （NF-κB）和轉錄激活3 （STAT3）的抑制活性，可以改善葡聚糖硫酸鈉誘導的鼠結腸炎[33]。紫蘇的抗炎作用機制主要包括調控固有免疫細胞的活性和功能及免疫球蛋白、調控炎癥細胞因子和輔助性T細胞平衡、調控ROS和NO水平以及調控組胺和花生四烯酸代謝物等[34-36]。

1.2.2 抑菌作用 紫蘇揮發油是其抗菌作用的主要成分。Guo等[37]研究發現，紫蘇揮發油對金黃色葡萄球菌與大腸桿菌具有較強的抑菌作用，最低抑菌濃度（MIC）分別是500、1 250 μg /mL;對毛霉菌、黃青霉菌的MIC為62.5 μg /mL，對金黃色葡萄球菌的MIC為0.2～0.4 mL/mL[38]。紫蘇揮發油不僅可以抑制細菌、真菌的生長，還可以抑制毒素的產生，紫蘇揮發油可有效減少金黃色葡萄球菌中α-毒素，腸毒素A和B、中毒性休克綜合征金黃色葡萄球菌毒素1（TSST-1）等，β-內酰胺類抗生素聯合使用可用于治療金黃色葡萄球菌感染疾病[39]。

1.2.3 抗腫瘤作用 流行病學研究發現，紫蘇揮發油與乳腺癌、人肺癌、肝癌、皮膚癌等腫瘤疾病發病率的降低密切相關。袁芃等[40]通過體外實驗發現，20 mg/mL紫蘇揮發油處理72 h，對人肺癌LTEP-a-2細胞的抑制效果最佳，抑制率為85%。Osakabe等[41]通過小鼠皮膚癌模型發現，2.0 mg/mL小鼠的紫蘇揮發油可通過抑制炎癥反應與清除活性氧自由基兩種途徑，對小鼠皮膚癌發揮抗癌作用。Wang等[42]以紫蘇中的異麥草酮研究了對Huh-7肝癌細胞的抗癌作用，發現10 nmol/L的異麥草酮使細胞活性降低了1.5倍，腫瘤的體積及重量降低了2.1倍，并推測其抗癌機制是通過阻斷PI3K / Akt信號通路。紫蘇揮發油中含有香茅醇和丁香油酚等成分，香茅醇通過抑制周期蛋白依賴性激酶2的活性與表達，引起G1期阻滯，從而抑制人乳腺癌MCF-7細胞的增殖，丁香油酚則可通過提高乳腺癌細胞對化療的敏感性從而達到抗癌作用[43]。

1.2.4 抗氧化作用 紫蘇不同部位（葉、莖和籽）的揮發油均具有一定的抗氧化能力，其中以紫蘇葉揮發油清除DPPH·的能力較強，紫蘇籽精油清除·OH的能力較強[19，44]。Tian等[45]研究了不同地區的紫蘇揮發油的抗氧化性，發現10 mg/mL濃度的平涼紫蘇揮發油對DPPH·的抑制率為94.8%，IC50為0.064 2 mg/mL，抗氧化性最強。Wang等[46]研究發現，紫蘇揮發油不同成分表現出不同的的清除率，但均對·OH具有較強的清除作用，是對照組的1.1～1.9倍。

2 黃酮類化合物

2.1 黃酮類化合物的種類

黃酮類化合物是紫蘇中的重要組成成分，包括木犀草素、木犀草素-7-O-葡萄糖苷、紫蘇異酮、芹菜素、芹菜素-7-O-葡萄糖苷、5-羥基-6，7-二甲氧基黃酮、野黃芩苷等，具有抗炎、抑菌、抗氧化、抗腫瘤、抗過敏等作用，近年來被廣泛應用于醫藥、食品等領域[16-19，47-51]。

2.2 功能作用

2.2.1 抗氧化作用 黃酮類化合物具有保護人體免受自由基損傷的抗氧化作用[52]。紫蘇葉中的黃酮對·OH和DPPH·均有較好的清除效果，IC50分別為0.130、0.032 mg/mL[53]。木犀草素是紫蘇黃酮中的重要成分，能顯著清除DPPH·，IC50為43.52 μg/mL，還能抑制亞油酸催化氧化大豆脂氧合酶-1的活性，IC50為5.0 μmol/L[54-55]。該化合物能顯著逆轉過氧化氫誘導的原代皮層神經元細胞毒性，作用機制是降低ROS的產生，并阻止了ROS損傷引起的原代神經元中線粒體、過氧化氫酶和谷胱甘肽活性的降低[56]。

2.2.2 抗炎作用 郎玉英等[57]發現，400 mg/kg紫蘇總黃酮對二甲苯誘發的小鼠耳腫脹、棉球誘發大鼠肉芽腫的抑制率分別是對照組的1.62、1.46倍，其作用機制是通過抑制IL-6和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎癥介質生成。目前已經明確的黃酮抗炎成分有木犀草素、紫蘇異酮。Jin等[58]通過紫蘇異酮可使脂多糖（LPS）刺激的 RAW 264.7細胞中，NO水平呈劑量依賴性降低，20 μmol/L紫蘇異酮使NO降低了11倍。Ueda等[47]通過給小鼠灌胃發現，0.5 mg的木犀草素處理3 h，小鼠耳腫脹度降低了1.12倍;通過對LPS誘導的小鼠腹腔注射0.2 mg/kg的木犀草素，小鼠的存活率增加了48%[59]。木犀草素作用機制是通過抑制血清TNF-α和細胞間黏附分子1（ICAM-1）表達，還可抑制細胞中NF-κB和MAPK的活化，抑制PGE2、NO和IL-6等產生，減弱炎癥反應[60-61]。

2.2.3 抑菌作用 紫蘇中黃酮類化合物對細菌、真菌均具有良好的抑菌作用，在食品中常用作保鮮劑。張蕾蕾[16]通過比較乙醇、白醋兩種方法提取紫蘇中黃酮類物質對壽司攜帶菌的抑菌作用，結果發現，兩者對大腸桿菌的MIC分別是65、50 μg/mL，對匍枝根霉的MIC分別為55、45 μg/mL，白醋提取的黃酮類物質具有較高的抑菌活性，抑制率可到81.7%。孫也評[62]首次在紫蘇中分離出5-羥基-6，7-二甲氧基黃酮，并發現對金黃色葡萄球菌、變形鏈球菌、枯草芽孢桿菌均具有良好的抗菌活性，MIC為32～64 μg/mL。郭群群等[63]發現，1 mg/mL的木犀草素對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑菌環直徑分別為24、16 mm，具有良好的抗菌作用。

2.2.4 抗過敏 黃麗等[48]通過透明質酸酶抗過敏活性試驗，將紫蘇中的抗過敏成分為AA、BB和CC三個部位，對透明質酸酶抑制率分別為85%、70.6%、91.2%，并發現AA中主要含花色素類物質，BB和CC主要為黃酮和黃酮醇類物質。Ueda等[47]通過對小鼠致敏前3 h口服1 mg/小鼠的木犀草素，發現耳重量降低了1.12倍，木犀草素可抑制惡唑酮誘導的過敏性耳水腫。

2.2.5 降血糖血脂作用 周達等[64]通過四氧嘧啶誘導的糖尿病小鼠模型，發現300 mg/（kg·d）的紫蘇黃酮能顯著降低小鼠的血糖水平，降糖率達到26.0%。此外，研究發現，50 mg/kg的紫蘇總黃酮使血糖的濃度降低了63.5%，同時顯著降低血清總膽固醇（TC）和甘油三酯（TG）含量，具有較好的降血糖、降血脂作用[65]。

3 酚酸類化合物

3.1 酚酸類化合物的種類

紫蘇中含有豐富的酚酸類化合物，目前從紫蘇中分離的酚酸類主要是迷迭香酸、咖啡酸、原兒茶醛等，還含有少量的阿魏酸等[66-68]。

3.2 功能作用

3.2.1 抗氧化作用 酚酸類成分具有抑制超氧離子的產生和低密度脂蛋白氧化、增加抗氧化酶mRNA和蛋白表達水平等作用[69]。Zhou等[70]發現，10 μg /mL紫蘇中迷迭香酸對DPPH·的清除率為88.3%。紫蘇中的迷迭香酸可通過增加細胞活力和抑制脂質過氧化來防止氧化應激[71]。Lee等[72]以阿爾茨海默氏小鼠為模型，發現迷迭香酸對氧化應激的保護作用與抑制NO和丙二醛（MDA）水平有關，0.25 mg/（kg·d）的迷迭香酸使NO、MDA的表達分別降低了1.45、1.47倍。Osakabe等[73]發現，迷迭香酸能夠保護LPS誘導的小鼠肝損傷，是通過抑制超氧化物歧化酶、亞硝酸鹽的活性，而非抑制TFN的產生。迷迭香酸可通過減少細胞內ROS的生成、激活C-Jun氨基末端激酶和細胞外信號調節激酶，進而抑制阿霉素誘導的H9c2心肌細胞凋亡[74]。

3.2.2 抗過敏作用 紫蘇酚酸類物質因具有抗過敏作用被廣泛應用于皮膚過敏、過敏性哮喘、過敏性鼻炎等疾病。Makino等[75]通過I型過敏小鼠模型，發現2.5%迷迭香酸、1.6%芹菜素-7-O-葡萄糖苷酸可顯著抑制小鼠耳部被動皮膚過敏反應，抑制率分別為41%、32%。Sanbongi等[76]研究發現，迷迭香酸可顯著抑制室內塵螨過敏原致過敏性哮喘，1.5 mg/d 迷迭香酸可抑制小鼠肺內IL-4、IL-5及嗜酸性粒細胞因子蛋白的表達，分別降低了1.65、1.67、1.81倍，還可抑制過敏原IgG1的表達，具有較強的抗過敏作用。此外，迷迭香酸可抑制季節性過敏性鼻結膜炎，作用機制可通過抑制多形核白細胞浸入鼻孔，減少嗜中性粒細胞和嗜酸性粒細胞數量，從而達到抗過敏作用[77]。

3.2.3 抗抑郁作用 抑郁癥的患病率在10%～15%，已經成為主要的疾病[78]。目前主要的治療方式是口服化學藥物，近年來抗抑郁食品的治療方法逐步受到重視。Ito等[79]通過小鼠抑郁動物模型，發現4.0 mg/kg的迷迭香酸使增殖細胞標記物脫氧尿苷增加了1.5倍，推測迷迭香酸是通過海馬齒狀回新生細胞的增殖產生發揮抗抑郁作用。Takeda等[80]研究發現，2.0 mg/kg迷迭香酸和4 mg/kg的咖啡酸在小鼠強迫游泳實驗中，顯著縮短了小鼠的靜止時間分別為1.6、1.8倍，但沒有影響自發的運動行為，在此基礎上，研究了紫蘇對條件性恐懼的應激反應，發現1 mg/kg迷迭香酸與4 mg/kg咖啡酸對小鼠防衛性凍結行為持續時間顯著降低了2.12、2.4倍，但均未影響自發的運動活動[81]，由此推測咖啡酸和迷迭香酸除了通過抑制單胺轉運體和單胺氧化酶外，還可能通過其他機制產生類似抗抑郁的活性。

3.2.4 抗炎抑菌作用 Rocha等[82]通過大鼠足水腫模型發現，25 mg/kg迷迭香酸處理6 h可減少60%水腫，并發現其抗炎機制是通過激活NF-jB通路，抑制MMP-9的激活，減少促炎細胞因子的釋放。Napapan等[83-84]通過大鼠胃潰瘍模型，發現迷迭香酸通過抑制中粒細胞潤濕、降低COX-2和PGE2的表達，在胃黏膜中發揮了強大的抗炎活性，研究結果與Ghimire的基本一致。周丹等[85]研究發現，紫蘇中酚類化合物對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、鼠傷寒沙門氏菌等多種細菌均具有抑菌活性，2 mg/mL的酚類物質對鼠傷寒沙門氏菌的抑菌效果最好，MIC為0.25 mg/mL。

4 萜類化合物

4.1 萜類化合物的種類

萜類化合物是由異戊二烯為基本結構單元的化合物及其衍生物，主要分為單萜類、半倍萜、三萜類化合物[86-87]。紫蘇中含有豐富的萜類化合物，單萜類主要有紫蘇醛、紫蘇烯、芳樟醇[66-68]，半倍萜類主要有杜松醇、α-蓽澄茄油烯，三萜類化合物有齊墩果酸、熊果酸等[20-21]。萜類化合物有許多的生理活性，如抗炎抑菌、抗癌、鎮定、降血糖等。

4.2 功能作用

4.2.1 抗炎作用 紫蘇中的單萜類化合物具有一定的抗炎作用。BannoN等[88]通過實驗從紫蘇中提取了9種三萜類化合物，并發現均能顯著抑制12-O-十四烷酰-13-乙酸酯誘導的小鼠耳腫脹，半數抑制劑量為0.09～0.3 mg。Xu等[89]發現，36 mg/kg的紫蘇醛能夠減輕大鼠大腦皮質的腦缺血/再融合損傷，表明其神經保護作用與Akt / JNK途徑調節炎癥反應相關，炎癥細胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α分別降低了2.89、1.64、1.79倍。通過葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導的結腸炎小鼠模型發現，喂養100 mg/kg紫蘇醛可抑制結腸促炎細胞因子基因和MMP-9的表達，使結腸損傷減少了35.3%[90]。通過人角質形成細胞模型發現，紫蘇醛不僅能夠激活細胞核因子E2相關因子2（NRF2）和血紅素加氧酶1（HO1）抗氧化途徑，還能抑制苯并芘（BaP）誘導的ROS產生和芳香烴受體（AHR）活化并抑制BaP/AHR介導的CCL2趨化因子的釋放，因此紫蘇醛對治療炎癥性疾病或氧化應激相關疾病具有潛在的作用[91]。

4.2.2 抑菌作用 魏磊等[92]從紫蘇葉中提取得到三萜類化合物37.90 mg/g，并發現其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及銅綠假單胞菌的抑菌MIC分別為0.48、0.97、0.97 mg/mL。Kang等[93]發現，紫蘇醛具有廣譜的抗細菌和抗真菌活性，其中對高大毛霉、產黃青霉的抑菌效果較好，MIC為250 μg/mL，與化合物聚乙二醇聯合使用可發揮協同作用。此外，通過對櫻桃番茄腐敗真菌的研究發現，0.4 mL/L的紫蘇醛可使黑曲霉、米曲霉、鏈孢霉和黃曲霉的生長分別延遲2、3、4、6 d，對菌絲產生的抑制率為70.7%～92.3%，同時0.5 mL/L紫蘇醛還能夠抑制孢子的萌發，IC50分別為0.190、0.191、0.228、0.254 mg/mL[94]。張嫚[95]通過對甘薯采后黑斑病的研究發現，紫蘇醛對甘薯長喙殼菌的最低抑菌濃度為0.25 μL/mL，抑菌率可達67%，作用機制是通過促進細胞內Ca2+、ROS的積累，進而線粒體膜電位發生去極化，線粒體損傷，導致病菌凋亡。

4.2.3 抗抑郁 Ito等[96]通過強迫游泳實驗與抗抑郁實驗發現，吸入紫蘇醛會通過嗅覺神經系統表達抗抑郁作用，而不是通過皮膚吸收。Ji等[97]以LPS誘導的小鼠類抑郁為模型，研究了抑郁行為與抗炎活性的關系，發現60 mg/kg的紫蘇醛可降低尾部懸掛測試與強迫游泳實驗靜止時間，分別降低了1.36、1.27倍，并發現其IL-6、TNF-α降低了1.75、1.46倍，前額皮質5-羥色胺、去甲腎上腺素增加了1.75、1.27倍，因此紫蘇醛的抗抑郁活性可能與抗炎作用有關。多項研究表明，紫蘇葉中的紫蘇醛對慢性不可預測輕度應激誘導的抑郁小鼠有抗抑郁作用，可恢復蔗糖偏好下降、減少靜止時間而不影響運動活動，并發現其抗抑郁作用是通過增加海馬腦源性神經因子mRNA和蛋白的表達[98-99]。

5 其他組分

5.1 花色苷類化合物

豐富的花色苷類化合物和花青素是紫蘇顏色的主要來源，也是紫蘇顯著的抗氧化、抗癌等作用的物質基礎。于海鑫等[100]采用微波輔助法從紫蘇葉中提取得到56.51 mg/100 g的花色苷提取物，對DPPH·、ABTS+·和O-2·的清除率分別為40.4%、52.7%、43.7%。蔡寧晨等[101]通過對比紫蘇葉花色苷與紫蘇葉水提物的抗氧化活性發現，紫蘇葉花色苷具有較強的鐵離子還原/抗氧化能力、DPPH·和ABTS+·清除能力，抗氧化能力比紫蘇葉水提物高出2倍，推測作用機制與抑制氫轉移反應過程終止自由基鏈式反應有關。紫蘇花色苷的粗提物和純化物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌的抑制圈直徑分別為10.28、11.14、13.26和5.86、10.29、10.33 mm，MIC分別為3.125、1.563、1.563和6.25、3.125、3.125 mg/mL，紫蘇花色苷具有一定的抑菌作用但活性不是很強，且花色苷粗提物的抑菌效果優于純化物[102]。

5.2 多糖類化合物

紫蘇葉中除了含有揮發油、黃酮類、酚酸類等功能性成分外，多糖也是其重要的組成部分。呂長鑫等[103]采用纖維素酶解法從紫蘇葉中提取多糖得率為17.9 mg/g，并發現多糖具有免疫調節作用。Kwon等[104]以小鼠腹膜巨噬細胞為模型，體內試驗發現紫蘇粗多糖刺激IL-6和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子的產生，體外試驗發現純化多糖使NO和TNF-6的水平升高，增強了體外吞噬活性，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等具有吞噬作用。張麗紅[105]從紫蘇中提取得到390.44 μg/mL葉多糖，對·OH、O-2·、DPPH·、ABTS+·、NO-2的清除率分別為42.03%、51.3%、83.68%、98.68%、99.05%，具有較好的抗氧化能力。

5.3 甾體化合物

目前已經從紫蘇葉中分離出來的甾體化合物有20-異戊烷-孕甾-3β，14p-二醇、β-谷甾醇、胡蘿卜苷、菜油甾醇及豆甾醇等，具有一定的抗氧化活性和鎮靜等作用[62，106-107]。李會珍等[108]采用超聲波輔助法從不同品種的紫蘇中提取紫蘇甾醇，結果發現，ZB-1品種的甾醇含量最高為2.68 mg/mL，對DPPH·、·OH的抗氧化能力最強，IC50分別為22.37、8.70 mg/mL。研究發現，0.75 mg/kg的豆甾醇可延長以戊巴比妥誘導的小鼠的睡眠時間，是對照組的1.12倍;0.75 mg/kg的豆甾醇與2.5 mg/kg的紫蘇醛可使小鼠的睡眠時間提高1.43倍，其鎮靜作用來源于豆甾醇與紫蘇醛的協同作用[106]。

6 結論

目前，對紫蘇中揮發油類、黃酮類、酚酸類及萜類化合物的提取鑒定及其抗炎抑菌、抗氧化、抗腫瘤等生物學活性作用研究較多，對于多糖類化合物、花色苷類化合物和甾體化合物等方面的研究尚有不足。此外，對于紫蘇不同組分的研究主要集中于提取物和富集部位，對于具體成分的作用機理有待于進一步的深入開展。紫蘇作為藥食同源的調味香料，通過飲食途徑改善人體健康是其發揮功能作用的重要途徑，因此深入開展功能組分研究意義重大。作為一種食品，在功能成分研究的基礎上，進一步進行多形式食品的開發也是紫蘇未來研究的重要內容，對提高紫蘇的利用具有重要意義。◇

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Research Advancement on Bioactive Constituents and Physiological Function of Perilla frutescens

CAO Ya，ZHANG JIN-long，WANG Qiang

（College of Cuisine and Restaurant Management，Xinjiang Vocational University，Urumqi 830000，China）

Abstract：The physiological function of bioactive constituents in Perilla frutescens，including antioxidant，anti-inflammatory，antibacterial，antitumor，antiallergy activities，regulation of glucose and lipid metabolism were reviewed，and the prospects for their application were discussed to provide theoretical basis for further development and utilization of Perilla frutescens in the future.

Keywords：Perilla frutescens;bioactive constituent;physiological function