基于響應面法優化紫蘇籽肽提取工藝及其生物活性研究

摘要：紫蘇籽肽是從紫蘇籽中提取的一種活性肽，具有多種生物活性和保健功能。紫蘇籽肽富含多肽和多酚類化合物，具有抗氧化、抗疲勞、抗菌等作用，對人體健康有益。紫蘇籽肽可以用于食品、藥品、保健品等領域，是一種具有廣闊應用前景的天然活性物質。目前的提取工藝中，存在一定程度的紫蘇籽肽損失，提取率較低，影響了紫蘇籽肽的有效利用。另外，由于工藝條件和操作技術的不同，提取得到的紫蘇籽肽質量存在一定的波動，難以保證穩定的產品質量。該研究基于此，通過正交試驗和響應面法優化紫蘇籽肽提取工藝，結果表明，最佳提取工藝為料液比例1∶23、堿提pH值10.5、堿提溫度50 ℃和堿提時間22.3 min，在此加工條件下，紫蘇籽肽提取率為54.11%。通過研究提取工藝，可以更好地開發和利用紫蘇籽肽的功能，為人們提供更多健康產品選擇。

關鍵詞：紫蘇籽肽；提取工藝；開發和利用；生物活性

中圖分類號：TS201.1文獻標志碼：A文章編號：1000-9973（2025）03-0168-05

Optimization of Extraction Technology of Perilla Seed Peptide Based on

Response Surface Method and Study on Its Bioactivity

ZHANG Qian， MA Qi-run

（Zhengzhou Business University， Zhengzhou 451200， China）

Abstract： Perilla seed peptide is an active peptide extracted from perilla seeds， which has multiple bioactivities and health care functions. Perilla seed peptide is rich in polypeptides and polyphenols， has antioxidation， anti-fatigue， anti-bacteria and other effects， and is beneficial to human health. Perilla seed peptide can be used in food， medicine， health care products and other fields， and is a natural active substance with broad application prospects. At present， there is a certain degree of perilla seed peptide loss in extraction technology， and the extraction rate is low， which affects the effective utilization of perilla seed peptide. In addition， due to the differences of technology conditions and operating techniques， there are certain fluctuations in the quality of the extracted perilla seed peptide， making it difficult to ensure stable product quality. Based on this， in this study， the perilla seed peptide extraction technology is optimized by orthogonal test and response surface method. The results show that the optimal extraction technology is solid-liquid ratio of 1∶23， alkali extraction pH value of 10.5， alkali extraction temperature of 50 ℃ and alkali extraction time of 22.3 min. Under these processing conditions， the extraction rate of perilla seed peptide is 54.11%. By studying the extraction technology， the functions of perilla seed peptide can be better developed and utilized， which has provided more healthy product choices for people.

Key words： perilla seed peptide; extraction technology; development and utilization; bioactivity

收稿日期：2024-10-14

基金項目：2023年鄭州市社會科學調研課題（ZSLX20230685）

作者簡介：張千（1984—），男，講師，研究方向：生物活性。

紫蘇是一種常見的調味料，其葉片和種子都被廣泛用于烹飪。紫蘇籽具有獨特的香味和藥用價值，因此在調味品中被廣泛應用^[1-2]。紫蘇籽可以用于調制各種調味料，如紫蘇籽油、紫蘇籽粉等，為食物增添香味的同時，也具有一定的藥用價值^[3-4]。紫蘇籽可以用于提取紫蘇籽油^[5-6]。紫蘇籽油是一種富含不飽和脂肪酸和維生素E的植物油，具有抗氧化、抗炎、抗菌等多種功效。紫蘇籽油可以代替其他食用油用于烹飪中，為食物增添獨特的香味和口感，同時也可以保護心血管健康，提高免疫力，預防疾病。紫蘇籽可以用于制作紫蘇籽粉^[7]，紫蘇籽粉是將紫蘇籽研磨成粉末狀的調味料，具有獨特的香氣和味道，可用于調制各種調味料和醬料，如紫蘇籽醋、紫蘇籽醬等，為食物增添香味的同時，也具有一定的保健功效，如促進消化、緩解胃部不適等。紫蘇籽還可以用于制作紫蘇籽醋，紫蘇籽醋是將紫蘇籽與醋混合發酵而成的調味料，具有獨特的酸甜味和香味，用于調制各種涼菜和拌飯，為食物增添鮮美的味道，同時也具有一定的保健功效，如調節血糖、降血脂等^[8-9]。總之，紫蘇籽在調味品中的應用非常廣泛，不僅可以增添食物的香味和口感，而且具有一定的藥用價值。隨著人們對健康飲食的重視，相信紫蘇籽在調味品中的應用將會越來越受到關注，并有望成為一種備受歡迎的調味料。

紫蘇籽肽是一種來源于紫蘇籽的活性肽，近年來由于其具有多種生物活性和保健功能而受到了廣泛關注^[10]。紫蘇籽肽的應用主要集中在食品、藥品和保健品等領域。在食品行業，紫蘇籽肽被廣泛用作功能性食品添加劑。紫蘇籽肽具有抗氧化、抗疲勞、抗菌等多種功能，可以增加食品的營養價值和功能性，延長食品的保質期，提高食品的品質和口感，受到了食品行業的青睞^[11-12]。目前，市場上已經出現許多以紫蘇籽肽為主要原料的功能性食品，如紫蘇籽肽飲料、紫蘇籽肽營養棒等，受到了消費者的歡迎^[13]。在藥品領域，紫蘇籽肽被用于開發和生產抗疲勞、抗氧化、抗菌等方面的藥品。研究表明^[14]，紫蘇籽肽具有調節免疫功能、改善神經系統功能、減輕疲勞等作用，對一些慢性疲勞綜合征、免疫系統功能低下等疾病有一定的輔助治療作用。紫蘇籽肽含有豐富的多肽和多酚類化合物，可以提高人體的抗氧化能力，增強免疫功能，改善體質，延緩衰老，對健康有著積極的作用。目前，市場上有許多以紫蘇籽肽為主要原料的保健品，如紫蘇籽肽膠囊和紫蘇籽肽片等，深受消費者喜愛^[15]。

紫蘇是一種資源豐富的植物，具有多種生物活性成分。通過研究紫蘇籽肽提取工藝，可以更好地利用紫蘇籽資源，提高其附加值，促進紫蘇籽產業的發展。研究紫蘇籽肽提取工藝具有重要意義，不僅可以充分利用紫蘇籽資源，開發紫蘇籽肽的功能，提高提取效率和純度，而且可以促進科學研究和技術創新，推動相關領域的發展。

1材料與方法

1.1試驗材料與試劑

紫蘇籽粕、氫氧化鈉、石油醚和鹽酸。

1.2試驗儀器

超聲波清洗儀、pH測試儀、鼓風干燥箱、分光光度計、低速離心機、粉碎機和電子天平。

1.3試驗方法

1.3.1紫蘇籽肽提取工藝

紫蘇籽粕→去雜質和過篩→按照一定料液比例混合→調節pH值→超聲提取→離心→蛋白質沉淀→真空冷凍干燥→低溫保存。

1.3.2紫蘇籽肽提取率計算

根據徐亞等^[16]和姜黎等^[17]研究中的考馬斯亮藍法對紫蘇籽肽提取率進行計算。

1.3.3單因素試驗

控制料液比例為1∶20、堿提時間為20 min、堿提pH值為10、堿提溫度為50 ℃，分別對紫蘇籽肽提取工藝進行研究，單因素試驗方案見表1。

1.3.4響應面優化試驗

根據單因素試驗，分析料液比例、堿提pH值和堿提時間對紫蘇籽肽提取率的影響并進行優化，紫蘇籽肽提取工藝的正交試驗因素水平見表2。

2結果和討論

2.1主要成分測定

根據凱氏定氮法、蒽酮比色法、高溫灼燒法、GB 5009.124—2016以及GB/T 22729—2008中的方法對紫蘇籽肽中的成分進行測定，發現紫蘇籽肽中的總蛋白質含量為86.45%，總游離氨基酸含量為5.38%，小肽含量為75.38%，灰分含量為6.47%，分子質量低于1 000 g/mol的短肽含量為78.89%，含有豐富的營養物質。

2.2單因素試驗

2.2.1堿提時間對紫蘇籽肽提取率的影響

由圖1可知，隨著堿提時間的增加，紫蘇籽肽提取率先升高后降低。當堿提時間低于20 min時，紫蘇籽肽提取率隨著堿提時間的增加而升高，延長堿提時間會使紫蘇籽肽提取率升高，因為更長的時間可以增加提取劑與樣品中目標化合物的接觸時間，有利于其溶解和轉移。當堿提時間大于20 min時，紫蘇籽肽提取率開始不斷降低，這是由于長時間堿提會導致蛋白質降解，進而影響紫蘇籽肽提取率。綜合考慮，以20 min作為最佳的堿提時間。

2.2.2堿提pH值對紫蘇籽肽提取率的影響

堿提pH值對紫蘇籽肽提取率的影響見圖2。堿提pH值會影響蛋白質的溶解度和結構，從而影響紫蘇籽肽提取率。

由圖2可知，隨著堿提pH值的增加，紫蘇籽肽提取率先升高后降低，當堿提pH值為10時，紫蘇肽提取率最高，為48%。當堿提pH值小于10時，隨著堿提pH值的增加，紫蘇籽肽提取率不斷升高；當堿提pH值大于10時，紫蘇籽肽提取率隨著堿提pH值的增加而不斷減少。綜合考慮，以10作為最佳的堿提pH值。

2.2.3堿提溫度對紫蘇籽肽提取率的影響

由圖3可知，當堿提溫度不斷升高時，紫蘇籽肽提取率先升高后降低。當堿提溫度為50 ℃時，紫蘇籽肽提取率最高，為39%。當堿提溫度低于50 ℃時，紫蘇籽肽提取率隨著堿提溫度的升高而升高，這是因為溫度升高可以增加溶劑的活性，加快反應速率，有利于目標化合物的溶解和轉移。當堿提溫度高于50 ℃時，隨著溫度的升高，紫蘇籽肽提取率持續降低，這是由于過高的溫度會導致蛋白質變性和降解，從而降低提取率。綜合考慮，以50 ℃作為最佳的堿提溫度。

2.2.4料液比例對紫蘇籽肽提取率的影響

由圖4可知，隨著料液比例的增加，紫蘇籽肽提取率呈現先升高后降低的趨勢。當料液比例低于1∶20時，隨著料液比例的增加，紫蘇籽肽提取率不斷升高，這是由于料液比例增加使得蛋白和溶劑間的接觸面積增大，進而使紫蘇籽肽提取率增加。當料液比例大于1∶20時，紫蘇籽肽提取率開始降低。綜合考慮，以1∶20作為最佳的料液比例。

2.3響應面優化提取工藝

根據單因素試驗，以料液比例（A）、堿提pH值（B）和堿提時間（C）3個因素為自變量，以紫蘇籽肽提取率（Y）為指標，進行響應面試驗，響應面試驗設計及結果見表3。

通過軟件Design Expert對表3中的數據進行分析，得到紫蘇籽肽提取率（Y）與料液比例（A）、堿提pH值（B）和堿提時間（C）的回歸模型。回歸方程為Y=50.23+0.23A+1.32B+1.45C－0.035AB+1.53AC－1.44BC－2.31A2－0.68B2－2.23C2。

由表4可知，模型的P值=0.000 2，影響極顯著；失擬項的P值=0.892，影響不顯著，說明方程的擬合效果較好。決定系數R2=0.982 1，說明該模型能夠解釋超過98%的響應值變化，A、B和C 3個影響因素的均方分別為1.78，10.23，15.89，表明3個因素對紫蘇籽肽提取率影響的主次順序為Cgt;Bgt;A。

由圖5可知，料液比例和堿提pH值之間的交互作用不顯著，堿提pH值和堿提時間之間的交互作用影響極顯著，它們之間的等高線和響應面坡度較陡。堿提時間和料液比例的交互作用對紫蘇籽肽提取率的影響極顯著，它們之間的等高線和響應面坡度較陡。

利用Design Expert軟件分析3個因素對紫蘇籽肽提取率的影響，發現當料液比例為1∶23，堿提pH值為10.5，堿提溫度為50 ℃，堿提時間為22.3 min時，紫蘇籽肽提取率最高，為54.11%。

2.4紫蘇籽肽生物活性研究現狀

紫蘇籽肽是從紫蘇籽中提取的一種活性肽，近年來引起了人們的廣泛關注。許多研究表明，紫蘇籽肽具有顯著的抗疲勞活性，有助于緩解人體疲勞狀態，提高人體的運動能力和適應力^[18]。

首先，紫蘇籽肽能夠提高人體的抗氧化能力。研究發現，紫蘇籽肽中含有豐富的多酚類化合物，具有較強的抗氧化作用，可以清除體內的自由基，減少氧化應激對人體的損傷，從而減輕疲勞感^[19]。

其次，紫蘇籽肽還具有調節神經系統功能的作用。先前相關的試驗表明，紫蘇籽肽可以調節神經遞質的釋放，提高神經傳導速度，增強神經系統對疲勞的調節能力，從而改善人體的疲勞狀態。此外，紫蘇籽肽還能夠增強人體的免疫功能。相關研究發現^[20]，紫蘇籽肽可以提高人體免疫細胞的活性，增強免疫細胞的殺菌能力，從而提高人體抵抗疲勞和疾病的能力。

綜上所述，紫蘇籽肽具有顯著的抗疲勞活性，可以通過提高抗氧化能力、調節神經系統和增強免疫功能等途徑，緩解人體的疲勞狀態，提高人體的運動能力和適應力。因此，紫蘇籽肽有望成為一種有效的抗疲勞營養補充劑，為人們提供更好的健康保障。

3小結

紫蘇籽肽中含有豐富的營養和功能成分，為了滿足人們對健康和營養的需求，同時開發利用紫蘇籽這種資源的潛力，利用正交試驗和響應面法對紫蘇籽肽提取工藝進行研究分析，得到最佳提取工藝為料液比例1∶23、堿提pH值10.5、堿提溫度50 ℃、堿提時間22.3 min。研究該加工工藝為促進紫蘇籽產業的發展、推動紫蘇籽及其相關產品在市場上的應用提供了參考，為紫蘇籽產業發展注入新活力。

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