洋葱生物活性及产品开发研究进展

许悦，王丽虹，刘阳，*

（1.武昌理工学院生命科学学院，生物多肽糖尿病药物湖北省协同创新中心，湖北省生物多肽糖尿病药物工程技术研究中心，湖北武汉430223；2.武汉工程大学环境生态与生物工程学院，湖北武汉430073）

洋葱（Allium cepa Linn）系百合目百合科葱属二年生草本植物，按鳞茎差异可分为普通洋葱、分蘖洋葱（Allium Cepa var.Agrogatum Don）和顶球洋葱（Allium Cepa var.viviparum Merg）[1]，在我国分布广泛，其中福建、山东、甘肃、内蒙古、新疆等地为主要产地。洋葱既可食用也可药用，食用部分为地下的肥大鳞茎，洋葱鳞茎硕大肥美，柔嫩多汁，味浓辛辣，适于烹调，少生食[2]。同时，洋葱不仅富含钾、VC、叶酸、锌、硒、纤维质等营养素，更有两种特殊的营养物质[3]：前列腺素A和槲皮素，使洋葱具有预防肿瘤、降低血糖、降低血压、扩张血管、维护心血管健康等保健功效[4]。

1 洋葱活性成分

1.1 含硫化合物

洋葱粗提取物中的一大类是挥发油[5]，含硫化合物是挥发油的主要组分。Wermes C等采用溶剂提取法鉴定了5种洋葱中的含硫化合物：1，1-丙二硫醇、双-（1-硫烷基丙基）-硫醚、1-甲基硫烷基-1-丙硫醇、1-丙基硫烷基-1-丙硫醇、1-烯丙基硫烷基-1-丙硫醇[6]，这5种化合物可在低浓度下赋予洋葱特殊的辛辣气味。近年Kato M等用20 Gy的氖离子照射洋葱种子，使蒜氨酸酶活性降低，表现出低水平洋葱催泪因子产生，以非转基因途径研发出无泪、非刺激性洋葱[7]。

1.2 类黄酮类化合物

类黄酮类是洋葱发挥降血糖、降血脂、抑菌等活性的主要活性成分，不同品种洋葱所含类黄酮有明显差异，表现为：红皮洋葱＞紫皮洋葱＞白皮洋葱[8]。洋葱鳞茎中含大量黄酮类、黄酮醇类及花色素类化合物。黄酮类主要有 5，7，4’-三羟黄酮、3，5，7，3’，4’，5’-六羟黄酮以及黄铜苷类等化合物。FU Qinqin等[9]采用超临界CO2萃取首次从葱白中分离得到4种黄酮类化合物：（+）-儿茶素、（-）-表儿茶素、黄芪素和 3-O-β-D（2-O-β-D-吡喃葡萄糖基）-吡喃葡萄糖苷。

黄酮醇类的主要化合物为槲皮素。槲皮素是洋葱中的一种重要化合物，能扩张血管，降低心脑血管疾病的风险。Eun Young Ko等使用简单的高效液相色谱-二极管阵列检测法分析洋葱甲醇提取物，从样品中分离出槲皮素、245.98 mg/100 g槲皮素-4'-O-葡萄糖苷和155.83 mg/100 g槲皮素-3，4'-O-二葡糖苷[10]。并利用大鼠富含血小板的血浆比较槲皮素和槲皮素葡糖苷的抗聚集作用。结果表明，槲皮素和槲皮素葡萄糖苷都具有强大的抗血小板和抗氧化活性，槲皮素具有高效的抑制血小板聚集作用，而槲皮素葡糖苷显示出较强的抗氧化活性，摄入富含这些黄酮醇的洋葱作为膳食补充剂和功能性食品可以预防血栓形成，预防心血管和氧化应激相关的疾病。Beesk Nina等[11]使用高效液相色谱-二极管阵列检测法对16个洋葱品种不同鳞茎部位的总黄酮进行比较，其含量分布表现为：中层＞外鳞＞内层，槲皮素-3，4'-O-二葡糖苷是内层主要的类黄酮，中间层中的槲皮素-3，4'-O-二葡糖苷和槲皮素-4'-O-葡萄糖苷是等量的，外层槲皮素-4'-O-葡萄糖苷为主要类黄酮。

花色素类主要包括花青素、花葵素及二者与葡萄糖组成的葡糖苷，如花翠素3，5-二糖苷、花青素3，5-二糖苷、花青素-3-糖苷和花青素3-（6'-丙二酰基）-吡喃葡萄糖苷[12]。

1.3 苯丙素酚类化合物

洋葱鳞茎和大多葱属植物中存在苯丙素酚类化合物，根和叶中则微量存在，包含对-羟基桂皮醛、邻-羟基桂皮醛、反式香豆酸、芥子酸、咖啡酸、阿魏酸、反式阿魏酸等单体及其衍生物[13]。咖啡酸、阿魏酸为洋葱抗氧化作用的主要活性单体酚，使新鲜洋葱具有铁还原能力和 ABTS+·、DPPH·清除能力[14]。

1.4 甾体皂苷类化合物

甾体皂苷是存在于洋葱鳞茎中的重要活性成分，主要有螺甾烷醇、呋甾烷醇与葡萄糖、鼠李糖等组成的单糖苷至多糖苷[15]。洋葱糖苷混合物的酸水解产物中可分离出：（25R）-螺甾-1，4-二烯-3-酮-2，6-二醇、（25R）-螺甾-1，4-二烯-3-酮-2-醇、（25R）-螺甾-4-烯-3-酮-2-醇。螺甾烷型和呋甾烷型可由红外光谱法（infrared spectroscopy，IR）或核磁共振碳谱法（13C nuclear magnetic resonance，13CNMR）区分，天然存在的苷元只有螺甾烷型，甾体皂苷类是合成甾体激素及其相关药物的主要原料。葱属植物中的甾体皂苷类使葱属植物具有抗真菌、抗肿瘤、降血糖、降血脂等生物活性[16]。

1.5 前列腺素类

前列腺素（prostaglandin，PG）是一种激素类化合物，由不饱和脂肪酸组成，对人体内分泌、生殖、呼吸、心血管、泌尿及神经系统起着重要作用[17]。前列腺素在体内由花生四烯酸所合成，主要包含PGA、PGB、PGE、PGF等，不同类型的前列腺素功能不同，如PGE能舒张支气管平滑肌，减小通气阻力，PGF效果则相反。自PG被首次从洋葱中分离、纯化后，近年洋葱中PG的分离、纯化、药理作用及生物活性被广泛研究，洋葱中的PG不仅可参与植物生殖活动及细胞通透性的调控，还具有和动物前列腺素一样的降低血压的作用[18]。

1.6 含氮化合物

现代营养学认为洋葱含有丰富的氨基酸。洋葱中游离或结合氨基酸达18种之多，是氮元素主要来源，此外含硫氨基酸、生物碱、核苷酸也为洋葱提供氮。含硫氨基酸包括S2甲基半胱氨酸亚砜、S2烯丙基半胱氨酸亚砜、S2丙基半胱氨酸亚砜等。蛋白质氨基酸包括精氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、酪氨酸、赖氨酸等游离氨基酸[19]。

S-1-丙烯基-1-半胱氨酸亚砜[20]是洋葱最丰富的风味前化合物，其含量决定了洋葱的辛辣程度，而不是总硫、总糖或总游离氨基酸。

1.7 维生素

大量的临床总结和医学研究证明，洋葱和许多同属植物具有很高的生物药用价值，是一种集营养、调理和保健于一身的特色蔬菜，在营养食疗上被推崇为多功能的降脂降压抗癌的营养保健食品，被誉为“菜蔬中的皇后”。洋葱营养价值极高[21]，VA、VB、VC在洋葱中大量富集，是不可多得的保健食品。

1.8 硒

洋葱富含硒元素，对癌症有预防作用[22]。现代医学研究表明洋葱含有微量的硒元素，血清硒水平与癌症发病率呈负相关关系，硒能消除体内自由基，增强细胞的活力和新陈代谢，具有抗癌效果，是一种特效抗癌辅助剂。另外，硒是许多抗氧化酶的重要组成部分，可有效对抗许多药物的毒性和副作用。硒的另一功能是使人体产生大量的谷胱甘肽[23]，谷胱甘肽能输送氧气用于细胞呼吸、解毒、辐射防护、保肝、抗过敏、改善某些病程和症状、养颜护肤、延缓衰老。洋葱对硒的富集作用比其他类蔬菜水果明显，因而受大众喜爱。

2 洋葱的生物活性

2.1 预防心血管类疾病

洋葱中富含的PGA可降低心肌缺血等心血管疾病的发病率[24]。PGA能扩张血管、降低血液黏度、减少外周血管阻力、增加冠状动脉血流，从而降低血压、防止血栓形成。它还能拮抗儿茶酚胺在人体内的作用，促进钠盐的代谢，从而降低血压。

洋葱中高水平黄酮类化合物——槲皮素，可降低血压并促进健康的内皮功能的恢复。在一项调查中[25]，槲皮素能显著降低高血压患者的日间和夜间收缩压，摄取槲皮素使高血压患者收缩压在24 h内下降了3.6 mmHg。此外，在高血压组中，血管生物活性标志物，如血清内皮素-1、可溶性内皮衍生的黏附分子、不对称二甲基精氨酸、血管紧张素转换酶活性、内皮功能、氧化参数和葡萄糖代谢随时间推移而降低。总之，调查提示槲皮素具有心脏保护作用，但主要机制尚不清楚。

2.2 抑菌作用

洋葱有很强的杀菌能力，能有效抵抗流感病毒，预防感冒。测试洋葱水提取物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌的生物活性，大部分菌群表现出显著的生长抑制作用，尤其可作为抗胃肠道相关感染的替代天然药物[26]。

新鲜洋葱汁中蒜素类化合物具有适度杀菌作用，蒜素和二硫化合物可以与类似半胱氨酸的具有巯基的化合物反应，抑制其与蛋白结合，遏制细菌繁殖。这种植物杀菌素经过呼吸道、泌尿道、汗腺排出时，能刺激这些位置的细胞，所以又有祛痰、利尿、发汗以及抑菌防腐等作用。

2.3 抗氧化作用

类黄酮化合物含有能保护人体免受自由基损伤的酚羟基，同时抑制超氧阴离子的产生，具有抗氧化作用[27]。洋葱中的槲皮素和花青素具有较强的抗氧化活性，不同黄酮类化合物对自由基的清除作用不同，这与羟基取代的数目和方式有关，槲皮素中4′-羟基活性最高，最有可能参与自由基的清除。经试验证实：硒元素、蛋白和多肽[28]、多糖[29]也具有体外抗氧化活性。

洋葱提取物具有改善食品品质、延长储藏期限的潜质，用作食品添加剂具有抗氧化作用，抗氧化作用与添加剂量成正比，但由于洋葱的特殊风味，储藏过程中不宜过多添加。鲜品洋葱抗氧化活性受储藏方式及储藏温度影响，因此在储藏期间建议控制低温环境以达到较好的抗氧化化活性。

2.4 降低血脂、血糖

洋葱有降血脂的功效。对于实验室高血脂大鼠，洋葱提取物可降低其血清总胆固醇、甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇水平，具有辅助降血脂作用[30]。洋葱具有类似于磺脲类口服降血糖药的功效，能刺激胰岛素的合成和释放，促进脂肪代谢，预防动脉粥样硬化[31]。刘阳等[32]通过动物实验发现：洋葱多肽和蛋白对II型糖尿病小鼠有降血糖和辅助降血脂作用。对于老年人常见的“三高”、糖尿病、血管硬化、冠心病、血黏度高等病症，洋葱都能起到很好的保健作用。

2.5 预防肿瘤

洋葱中的硒和槲皮素能有效预防肿瘤。血液中硒的含量与癌症的发生率呈负相关，硒是一种抗氧化剂，其抗癌作用具有多重毒理性，诱导肿瘤细胞氧化和程序性凋亡，调节机体免疫功能和谷胱甘肽过氧化物酶活性，阻断癌细胞分裂增殖的信号传递和能量供应，抑制肿瘤新生血管的生成[33]。

洋葱中的槲皮素具有抑制细胞增殖、抑制癌细胞黏附和抑制癌细胞基因表达的作用。肿瘤细胞发生上皮间质转化时，肿瘤细胞随即发生侵袭和迁移，槲皮素能显著抑制缺氧诱导的人肝癌Hep G2细胞的上皮间质转化，抑制致癌细胞活性，防止癌细胞生长[34]。

2.6 抗血小板凝聚

抗血小板凝聚药物的主要作用机制可归结为：拮抗血小板膜蛋白受体、影响核苷酸系统、抑制血小板内含释放物和影响花生四烯酸代谢4个方面。洋葱的体内抗血小板作用主要依赖于腺苷、蒜素、类黄酮等，黄酮类化合物对血小板聚集有一定抑制作用，其中槲皮素的抑制作用最强。槲皮素可阻断环加氧酶-1和血栓素A2合酶活性，抑制聚集诱导分子和血栓素A2来抑制血小板聚集。研究表明，洋葱是血小板细胞信号传导和血栓形成的膳食抑制剂，葱汁对体内二磷酸腺苷、凝血酶、花生四烯酸诱导的血小板聚集都有较强的抑制活性[35]。因此，洋葱有望成为抗心血管疾病药物的一种安全的替代品。

3 洋葱产品开发

3.1 脱水洋葱

洋葱鳞茎含水约90%，长期储存易腐烂发芽，不利于长途运输或增加运输成本，工业上常对洋葱进行脱水后外销。真空冷冻干燥[36]能有效对新鲜洋葱进行干燥，使洋葱含水量控制在5%以内的同时不破坏洋葱的颜色、香气和风味。首先将新鲜洋葱置于低温环境冻结，然后将其置于密闭容器内，利用真空泵和制冷机建立真空、低温的密闭环境，当真空泵开始工作时，鲜洋葱中的水分由于压强差从固态直接升华为气态而被除去，此过程洋葱一直处于密闭、低温、缺氧的环境中，洋葱中的营养成分被很好的保存下来，尤其热敏性及易氧化的成分。

3.2 洋葱粉、洋葱片

脱水洋葱可进一步加工制成洋葱粉、洋葱片、风味洋葱片，加工品风味佳且易于储存，可最大限度保存洋葱的营养成分，食用方便，老少皆宜。除传统的晒干、烘干等方法，上述的真空冷冻干燥法是目前果蔬干燥最行之有效的方法，干品的水份含量可有效控制在5.0%以内，加工产品在运输、运输过程中无霉变、腐烂。以新鲜洋葱为原料，经加入7%食盐水中护色15 min，5%食盐水煮沸去辛味等加工，制成风味洋葱片[37]。风味洋葱片色泽淡红色，风味独特，营养丰富，尤其适合小孩和老年人食用。

3.3 洋葱酱

新鲜洋葱经清洗破碎、调酸加热、酶解浓缩、封口杀菌可制成洋葱酱成品，洋葱酱保存了洋葱风味和营养，作调味品可去除鱼、肉制品的腥臭味。洋葱酱的制作工艺较为复杂，成品应进行可溶性固体检查和微生物检查，严格控制质量标准，方可投入市场。

3.4 洋葱酒

目前洋葱酒产品有：山药洋葱酒、糯米洋葱酒、富黄酮洋葱酒、洋葱葡萄酒。山药洋葱酒采用酶法制备洋葱汁，发酵生产山药洋葱酒，发酵工艺将洋葱原有辛辣风味去除，所得发酵制品营养丰厚，风味独特。孙彩霞等[38]以新鲜紫皮洋葱为原料，采用超声复合酶法提取洋葱中黄酮类物质，制备富黄酮提取液，并以其为发酵液进行富黄酮洋葱酒发酵。试验进一步探讨了糖度、发酵时间、装液量、接种量、pH值、洋葱粉添加量对富黄酮洋葱酒发酵过程中黄酮增长率及酒精度的影响，确定了最佳发酵工艺，所得富黄酮洋葱酒色泽微黄、清澈透明、口感醇正。家庭酿洋葱葡萄酒工艺简单，口感较差，有效成分不明确，微生物指标得不到有效控制。目前企业酿造洋葱葡萄酒主要分三类：浸渍型洋葱葡萄酒、勾兑型洋葱葡萄酒、发酵型洋葱葡萄酒。

3.5 洋葱醋、洋葱饮料

“家有二两醋，不用去药铺”，醋具有多种保健功效：防治高血压及动脉硬化[39]、健胃消食等，多种保健醋饮料已投入市场。洋葱醋是集洋葱和醋保健功能为一体的新型调味料，洋葱醋中磷酸、琥珀酸、焦谷氨酸等非挥发性有机酸[40]含量多余同类产品，因此具有广泛复杂的呈味性，风味独特。利用价格低廉的洋葱制成的洋葱醋和洋葱醋饮料营养丰富，功能诸多，为洋葱产品的开发开辟了新的途径，具有巨大的市场潜力。

3.6 洋葱精油微胶囊

洋葱具有多种药用价值，但其相应药物制剂却开发利用少。洋葱精油微胶囊的研究始于近几年，洋葱精油的微胶囊化技术[41]是将洋葱粉、液体提取物或挥发油封装在微胶囊中，形成固体颗粒产品。所得成品缓解了洋葱的刺激性，增加了精油的稳定性，保证了储藏稳定性及市场接受度。洋葱精油可由蒸馏、萃取、超临界CO2萃取技术等获得，经喷雾干燥法或流化床包涂法进行包埋。洋葱精油微囊化改变了精油的存在状态、避免精油与空气热源接触而丧失活性、控制精油的质量与体积、掩蔽不良风味和气味，所得成品需进行水分、溶解度、堆密度、包埋率检查。

4 展望

目前，在中国常见的洋葱主要是新鲜食品，加工水平限于脱水和简单加工的洋葱片、洋葱干、洋葱粉、洋葱酱等。深加工产品较少，其一是洋葱的特殊风味限制了深加工洋葱的发展，二是洋葱本身价格便宜，深加工耗费的成本一般高于洋葱本身的价值，三是工业化生产规范有待标准化，产品质量参差不齐。

在欧美国家，人们已经意识到了洋葱的重要生物活性，洋葱黄酮胶囊、洋葱方便食品等已相继面世，这些产品既有保健功能，又方便可口。因此，我国学者今后一方面对洋葱活性成分和药理作用继续进行系统研究，另一方面还应深入开发以洋葱为主要原料的药品和健康产品，积极挖掘洋葱的药用和食用价值，提高洋葱产品的附加值，推动产业产品结构升级，将产生良好的社会和经济效益。