芝麻活性成分及产品开发的研究进展

马凤 方伟

摘 要：该文介绍了芝麻油脂、蛋白质、木脂素类化合物等活性成分的生理活性功能，综述了芝麻初加工和深加工现状，以期为芝麻的深度开发利用，延长芝麻加工产业链以及提升产业化加工附加值提供参考。

关键词：芝麻;活性成分;产品开发;研究进展

中图分类号 TS225.11文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）20-0046-04

Abstract：The paper is order to review physiological activity and function of active components such as sesame oil，protein and lignans，the pharmacological application of sesame oil，and the status of sesame preliminary processing and deep processing. It is expected to provide reference for improving the comprehensive utilization rate of sesame，extending the sesame processing industry chain and enhancing the added value of sesame industrial processing.

Key words：Sesame;Active components;Products development;Research progress

芝麻是胡麻科胡麻屬植物，既可直接食用，也可作为油料作物，与油菜、大豆和花生并称为我国4大油料作物[1]。芝麻在我国种植区域广泛，主要分布于河南、湖北及长江中下游等地区。芝麻在我国有着悠久的药食两用历史，其中食用以白芝麻较好，药用补体则以黑芝麻为宜[2]。据《神农本草经》和《本草纲目》记载，“芝麻可主治伤中虚赢、补五内、益气力、长肌肉、填精髓且久服轻身不老”。现代研究表明，芝麻具有抗氧化、延缓衰老、降低胆固醇、保护肝脏、抗癌、调节血压和免疫力等作用[3]。

目前，对于芝麻的研究主要集中在芝麻活性成分、芝麻油脂药理应用、芝麻粕综合利用以及芝麻的精深加工等方面。本文就芝麻主要活性成分及产品开发利用现状进行了综述，以期为提高芝麻的综合利用率，提升芝麻产业化加工附加值提供参考。

1 芝麻成分

芝麻中富含脂肪、蛋白质、矿物质、维生素及膳食纤维，另外还含有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚和芝麻林素酚等木脂素类活性成分[2]。

1.1 脂肪酸 芝麻油脂含量较高，约为40%～65%，是芝麻的主要组成成分，且其中含有大量的人体必需脂肪酸。芝麻的主要脂肪酸成分是亚油酸、油酸、棕榈酸及花生酸，其中含量最高的是亚油酸，其次是油酸、棕榈酸及花生酸;在总脂肪酸中，不饱和脂肪酸占74.59%，饱和脂肪酸占22.62%，油酸和亚油酸的比值为0.38[4]。由此可以看出，不饱和脂肪酸是芝麻脂肪酸的主要组成成分。不饱和脂肪酸具有预防血栓形成、防止动脉硬化、抗衰老和防病抗癌等功效，其中亚油酸是芝麻抗衰老作用的主要功能成分之一[5]。

1.2 芝麻蛋白 芝麻中的蛋白质含量约为20%～23%。在芝麻蛋白氨基酸组成中，除赖氨酸和异亮氨酸的含量低于人体需求外，其余均与FAO/WHO推荐的优质蛋白质标准非常接近，且其中必需氨基酸含量占总量的30%。此外，芝麻蛋白中还富含含硫氨基酸，特别是蛋氨酸含量高于其他植物蛋白，所以芝麻蛋白可作为蛋白质强化剂和含硫氨基酸强化剂应用于食品工业[6]。芝麻蛋白与大豆分离蛋白、酪蛋白和麻渣蛋白相比，具有较好的湿润性、吸油性、吸水性等功能性质[7]。近年来，对于芝麻蛋白的成分提取和产品开发利用的研究也在不断地深入。

1.3 木脂素 芝麻木脂素类化合物是芝麻中主要的活性成分，占芝麻籽质量的0.5%～1%，具有较强的抗氧化活性。芝麻木脂素主要包含芝麻素和芝麻林素，在制油过程会形成芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚及其异构体和低聚物等物质。5种主要木脂素的结构式如图1[8]所示：

1.3.1 芝麻素 芝麻素是芝麻成分中含量最高的一种木脂素，具有较好的生理活性。研究发现，芝麻素具有良好的抗氧化性、降低胆固醇、调节脂质代谢、稳定血压及抗肿瘤等作用[9]。郑珍玉等[10]应用MTT法、HE染色法和AnnexinV/PI双染色法检测芝麻素对人肺腺癌A549细胞株的抗增殖及细胞毒性作用，结果表明，芝麻素具有体外抗肺癌和诱导细胞凋亡的作用。韩军等[11]实验证明，芝麻素可通过降压和抗氧化应激反应抑制TGF-β1过度激活，减少ECM在肾间质的积累和纤维细胞大量增生等一系列反应，发挥对高血压肾脏纤维化的减轻作用。苏作鹏等[12]利用自体血脑出血模型证明芝麻素通过抑制炎症反应，显著减轻了脑水肿，从而保护脑出血后继发脑损伤。郭红亮等[13]通过对小鼠皮层神经元建立NMDA损伤模型，证明芝麻素对神经具有保护作用。

1.3.2 芝麻林素 芝麻林素的含量仅次于芝麻素，是芝麻的第2大木脂素类化合物。芝麻林素具有消除自由基、降低胆固醇和抗肿瘤等多种生物活性。由于芝麻林素不含酚羟基，它在体内的抗氧化作用较芝麻酚弱很多，但在一定的加热条件下，芝麻林素会逐渐转化为芝麻酚。利用这一转化特点，添加芝麻林素可增强加热条件下油脂的抗氧化性。张丽霞等[14]用添加芝麻林素的精炼大豆油煎炸土豆条，结果发现，芝麻林素可通过抑制大豆油过氧化值和黏度的增加，延长大豆油的氧化诱导时间，减缓大豆油煎炸过程中总不饱和脂肪酸含量的降低起到一定的抗氧化保护作用。王蒙等[15]利用无抗氧化剂大豆油为介质，研究加热过程芝麻林素对大豆油的抗氧化性。结果表明，芝麻林素在180℃条件下会裂解为芝麻酚，且磷酸存在时还会促使部分芝麻林素水解转化成重排芝麻素酚，进而对大豆油经高温诱导的脂质过氧化产生了较好的抑制作用。

1.3.3 芝麻酚 芝麻酚在芝麻木脂素中的比例较低，但它是芝麻油的主要香气成分和品质稳定剂，且具有较好的抑菌和抗氧化作用。研究表明，芝麻酚在日光光照条件下很稳定，可以与含Zn2+和Mg2+的食品添加剂同时使用，但不能与强氧化剂同时使用[16]。苏龙俊等[17]研究发现，芝麻酚可能通过上调p53和p21诱导G1/S期阻滞来显著抑制乳腺癌细胞MCF-7的增殖。王捷等[18]研究表明，具有抗氧化性的芝麻酚對猪精子冷冻保存有着良好的效果，且当芝麻酚的浓度为0.2g/L时的效果最佳。刘宇光等[19]研究发现，芝麻酚对O2-·自由基有清除作用，且在等质量浓度条件下，芝麻酚对O2-·自由基的清除效率高于二丁基羟基甲苯和维生素E。综上可知，芝麻酚作为一种天然抗氧化剂，在食品和医药等方面有着很大的应用潜力。

1.3.4 芝麻素酚 芝麻素酚是一种重要的脂溶性木脂素。芝麻素酚在芝麻中的含量很低，但具有良好的抗氧化性和热稳定性。在酸性条件下，芝麻林素易转化为芝麻素酚。李雪芳[20]探究磷钨酸催化芝麻林素的转化制备，利用芝麻林素为反应底物，以高效磷钨酸为催化剂，结果表明，在冷榨芝麻油中加入少量磷钨酸，低温反应后抽滤除去磷钨酸固体，可提高芝麻油中芝麻素酚的含量。利用这一转化作用，可提高产品的稳定性。

1.3.5 芝麻林素酚 芝麻林素酚在芝麻中的含量非常低，目前其研究报道还很少，但它同其他木脂素类化合物具有一样的抗氧化性，所以它在食品加工等领域的开发应用值得进一步研究。

2 芝麻产品开发

芝麻作为主要的油料作物，除了制油外，还常被制成芝麻酱、芝麻乳、芝麻糊等食品。当前，随着对芝麻研究的不断深入，更多的生物活性成分不断地被挖掘和应用，有效地促进了芝麻加工产业的发展。

2.1 芝麻油 芝麻油又称“香油”，是芝麻初加工的一种传统产品。芝麻油含有丰富的亚油酸和亚麻酸以及大量的木脂素、天然维生素E和植物甾醇等生物活性物质。根据中国食物成分表（2015）芝麻油中不饱和脂肪酸的平均含量为74.59%，而橄榄油中不饱和脂肪酸的平均含量约为80%，两者非常接近。芝麻油的风味物质比橄榄油丰富，且更符合我国消费者的传统饮食习惯。此外，芝麻油市售价格远远低于橄榄油，性价比较高。芝麻油的加工工艺除传统的水代法、压榨法、浸出法和压滤法，还有超临界CO2萃取、亚临界低温萃取、微波辅助制取、水酶法和碱提法。孙飞等[21]研究发现，在脑梗死期应用芝麻油可减轻脑组织的氧化应激反应，抑制炎症因子的释放，从而对局灶性脑缺血后脑损伤形成保护作用。尹红君[22]研究发现，芝麻油可用于有效治疗细菌性肺炎合并口腔糜烂，芝麻油中的亚油酸和ω-6不饱和脂肪酸能修复损伤的细胞膜，保护上皮细胞，减少病菌侵入，可有效降低失能老人口腔、肺部感染率和死亡率。此外，芝麻油对于压疮的治疗也有着很好的效果。吴楠[23]将三黄粉（黄连、黄芩和黄柏）加到芝麻油油膏中制成混合油膏和廉洁[24]采用醋淬海螺壳与芝麻油制成外敷调和剂，试验发现这2种混合药物对溃疡期压疮有着良好的治疗效果。这些实验表明芝麻油具有抗炎、消肿润肤、维持毛细血管的通畅性和促进炎性肌肤修复等作用。

2.2 芝麻粕 芝麻粕是芝麻榨油后的副产物，其中粗蛋白含量>45%，富含多种机体必需氨基酸，是一种优质的植物蛋白资源。芝麻粕价格低廉，常被用于动物饲料，但芝麻粕存在一定的草酸和植酸，这些抗营养因子会影响动物的生长发育，所以芝麻粕需进行微生物发酵后才用于动物饲料。芝麻粕可以替代动物饲料中一定量的豆粕，如用发酵芝麻粕代替猪饲料14.15%的豆粕，可改善肌肉中部分不饱和脂肪酸组成，提高肌肉中的丙氨酸含量，且不会影响其生长性能及肉的品质[25];用芝麻粕饲喂产蛋鸡，能降低蛋黄中胆固醇的含量，对生产健康的低胆固醇蛋品具有一定的指导意义[26]。此外，宋鹏等[27]提出用发酵芝麻粕替代草鱼饲料11.8%～23.5%的菜粕蛋白，有利于提高鱼体的生长率和饲料利用率，改善鱼的肠道形态结构和肠道菌群。此外，发酵芝麻粕用于西瓜、草莓和葡萄等农作物肥料，可显著提高农产品的品质，如提高水果糖分、维生素C含量和纤维等;将其用作烟草肥料，可提高烟草产值，使烟叶质量更佳，在此过程中不仅增加了土壤中细菌、放线菌和真菌的数量，还提高了土壤的有机质含量[28]。

2.3 复配产品 近年来，对于芝麻复配产品的工艺研究越来越多，在保留芝麻本身风味的前提下，将芝麻与其他原料搭配加工，从而提高了产品的营养价值，满足不同消费人群的需要。目前，已经较为常见的芝麻复配产品大多是将芝麻与豆类、谷物、坚果和果蔬等结合。例如，曾佩琴等[29]以具有较高优质蛋白含量的螺旋藻和黑芝麻为原料，制备出了一种黑芝麻螺旋藻复合营养乳饮料，这种复合饮料满足了能够提供某些补充功能的植物营养饮料消费趋势，开拓了芝麻复合饮料的消费市场。潘美霞等[30]以黑芝麻粉、花生粉和奶粉为主要原料，研制出一款营养丰富，口感良好的凝固型黑芝麻花生酸奶，其中添加黑芝麻对酸奶的低铁量有弥补作用。将黑芝麻与山药、红枣、大豆和花生相结合，制成不同种类复合饮料的工艺研究也已经很成熟。这些复配产品在很大程度上丰富了芝麻产品的多样化，且促进了芝麻产品消费市场的发展。

2.4 深加工产品 早在1987年，美国FDA就已确定了芝麻油在化妆品中的安全性和应用范围。在日本，芝麻油不仅可作为药用软膏的基料和各种注射针剂的稀释剂，在眼影膏、口红和保湿剂等化妆品中也有着广泛应用[31]。当前，随着对芝麻认识的逐渐深入，其深加工利用的研究越来越多。胡乔迁等[32]以芝麻蛋白为原料，利用酶解法制备蛋白肽，与氯化亚铁螯合制备芝麻蛋白肽-亚铁螯合物作为理想的铁补充剂。为新型补铁产品的开发和芝麻蛋白深加工提供了新的思路。魏晓博[33]运用碱溶酸沉的方法从芝麻粕中提取芝麻蛋白，在此基础上运用化学改性的手段对芝麻蛋白改性制得芝麻蛋白胶黏剂，作为一种新型环保的木材胶黏剂，拓宽了芝麻蛋白的应用领域。贾新彦等[34]以芝麻酚为原料，经醚化、硝化、还原和酰胺化合成了9个未见报道的新型芝麻酚酰胺衍生物，并测定其抑菌活性。结果证实这9类化合物对6种供试病原菌都有不同程度的抑制作用，其中有5个衍生物对番茄灰霉病菌的抑制率达90%以上。此研究对于新型酰胺类杀菌剂的开发有着重要的参考意义。

3 讨论与展望

综上可知，芝麻营养价值丰富，其在食品加工、农业养殖和医药保健等领域都有着很大的开发潜力。目前，对于芝麻蛋白、芝麻素、芝麻林素和芝麻酚等活性成分的提取应用和冷链芝麻油的深度应用等，大部分仍停留在实验研究阶段，尚未进行产品的市场化推广。因此，今后各地政府和高校应大力扶持开发应用这些具有较好生物活性的特色功能型芝麻产品，加强芝麻粕在食品加工方面的开发应用，提高芝麻粕的综合利用和芝麻产品的附加值。在搞好芝麻基礎加工工业研究的前提下，加大芝麻的深度开发和芝麻成分综合利用的研究及成果转化的力度，延长芝麻的加工产业链;在传统芝麻油的工艺研究基础上，进一步优化出油技术，有益于提高芝麻的出油率和油脂品质;利用芝麻的生理活性功能，研究具有新型食品特色的芝麻复配产品，使芝麻产品多样化。这些举措有利于为消费者提供更加优质的芝麻油和推动芝麻产业的总体发展，进而推动我国粮油工业发展，提升粮油加工工业的附加值。

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（责编：张宏民）