紫苏籽深加工研究进展

沙爽，张欣蕊，唐佳文，尹贺，王玥，李冲伟*

黑龙江大学生命科学学院食品科学与工程系（哈尔滨 150080）

紫苏[Perila frutescens（L.）Brit]是一年生的紫苏属草本植物[1]，在战国时期，河南、湖北、广东、海南等地区就已开始栽培[2]。紫苏的适应性强，分布广，全国地区均可种植，主要分布在甘肃、宁夏、四川、山西、陕西、安徽、湖北、黑龙江和辽宁等地[3-4]，北边地区以榨油为主，南边地区主要以药用为主。近年来，紫苏因其特有的活性物质及较高的经济价值，受到欧美及日韩等的青睐[5]，逐步开展对紫苏大规模商业化种植和保健产品研发，现已开发出多种紫苏产品[6]。随着我国人们生活水平的日益提高，紫苏籽的需求量逐年增加，紫苏种植面积也在逐年扩大，而紫苏籽深加工技术对于紫苏产业的可持续发展起着至关重要的作用。目前，国内外对紫苏叶的研究较多，但对紫苏籽深加工的研究较少。因此，结合紫苏籽的营养成分及保健作用，综述了国内外紫苏籽深加工的研究现状，为紫苏籽产品的开发与生产提供理论基础和发展方向。

1 紫苏籽营养成分及保健价值

1.1 紫苏籽的营养成分

紫苏籽外观近球形，灰褐色，有特殊的草本香气，可作为食品调料，具有除腥增鲜的作用。同时还可作为药材治疗疾病。中医认为，紫苏能够清痰润肺，具有治疗风寒、润肠通便的作用。紫苏籽中含有较多的油脂，出油率高达50%，其中不饱和脂肪酸含量高达90%以上，主要成分为α-亚麻酸、亚油酸、油酸和花生四烯酸等[7]。其中α-亚麻酸含量最高，达60%以上，是迄今为止发现的植物种子油中α-亚麻酸含量最高的物种；其次是亚油酸15.43%、油酸12.01%；硬脂酸含量最低，为0.49%，水分含量在5.55%～7.61%之间，蛋白含量在243.46～284.10 g/kg之间，此外还有VE、VB1、谷维素、甾醇、磷脂和黄酮类物质[8]。

1.2 紫苏籽的营养保健作用

紫苏籽油含有的α-亚麻酸，可在体内产生二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。EPA和DHA被称为“脑黄金”，是大脑和神经细胞的重要组成成分，也正是深海鱼油的主要功能成分，深海鱼油具有的所有生理功能，紫苏籽油里的α-亚麻酸同样具有降血脂[9-13]、抗癌[14]、抗炎[15]、防衰老、改善心脑血管疾病等功能[16]，能够根据人体自身需要来代谢产成EPA、DHA，未来可以考虑紫苏籽油代替深海鱼油，降低鱼油食用过量带来的风险。

紫苏籽中蛋白质的氨基酸组成比例合理，其中人体必需的8种氨基酸全都存在，并且在同类高蛋白植物中，赖氨酸（Lys）和蛋氨酸（Met）的含量均较高于其他物种[17]。有研究指出，赖氨酸在帮助人体吸收和利用其它营养物质的过程中起关键作用，能够增进食欲、促进生长发育。蛋氨酸具有预防脂肪肝的能力，可利用紫苏籽研制防治肝炎、肝硬化等肝脏疾病的药物，还可以用来合成制作维生素。另外，蛋氨酸参与精子形成过程，并且能和饲料中的霉菌毒素结合，使其毒性大大降低，因此可以利用紫苏饼粕作饲料来提高种蛋受精率和受精卵孵化率，以及预防动物感染霉菌疾病。

紫苏籽含有的黄酮类物质是抑菌抗炎、防氧化[18]和抗过敏的主要活性成分，对动脉粥样硬化、心血管病、肝脏疾病等具有良好的预防和治疗效果，对过氧化脂质所引起的疾病也有一定疗效。

2 紫苏籽深加工研究进展

紫苏在我国的种植时间很长，但对紫苏的研究起步较晚。20世纪80年代，张玉梅等[19]首次对紫苏籽油中脂肪酸组成及理化性质进行研究，到目前为止，对紫苏籽的研究主要集中在提取油脂、蛋白质、多糖、黄酮类及酚酸类等功效成分方面。我国相继从紫苏籽粒中研制出营养保健油[20]和预防心血管病的紫苏油胶囊，并利用其中的活性物质配制出具有各种功能的化妆品。另外，利用紫苏籽油提取α-亚麻酸开发保健品已成为热门课题。

目前，欧美国家非常重视紫苏油系列产品开发，法国研制出紫苏系列化妆品，并致力于研制能够医治心脏疾病的药物。美国首先将紫苏作为抗癌食品列入研究计划。日韩两国也在大力开发紫苏油的相关保健功能，日本研发出许多具有抗癌防衰老的紫苏类保健品，并且成功用紫苏精油合成了提神醒脑的香水，韩国正在开展紫苏油预防心悸昏厥的作用机制的研究。

2.1 紫苏籽油脂的研究

早在《神农本草经》中就提到可以利用紫苏籽榨油，并将紫苏籽油列为上品，这是古时候专门进贡给皇家食用名贵食用油。近年来，由于紫苏籽油营养丰富，并可代替鱼油、不含芥酸等有害物质、有助于人体摄入及营养价值高而受到广泛关注。现代人越来越重视健康保健，紫苏油被称为“液体黄金”，具有延缓衰老和提高记忆力的作用[21]，因此大力发展紫苏籽油产业前景十分广阔。

紫苏籽中提取油脂的工艺有传统提取工艺和新型提取工艺。传统提取工艺一般是压榨法和有机溶剂萃取法，但这两种提取方法分别存在出油率低、溶剂与油脂互溶及溶剂残留等缺点。采用新型提取工艺制备紫苏油是大势所趋，也是现在国内外研究的热点。新型提取工艺包括微波辅助提取技术、超声波辅助处理法、超临界二氧化碳萃取法等。

潘国石等[22]采用有机溶剂萃取法得到紫苏籽油，其出油率为40.5%。宋曙辉等[23]运用微波辅助提取技术得到紫苏籽油，其提取率为34.8%。Gabrielle等[24]应用LPG和CO2两种压缩流体萃取紫苏籽油，其最高产率为42.29%，萃取得到的油的抗氧化活性较高，在极短时间内的高产率和在高产条件下的优异抗氧化活性，可以作为紫苏油提取的新型有效溶剂。马娜[25]通过比较传统有机溶剂萃取法、超声波辅助溶剂法及超声波辅助超临界CO2萃取法，对紫苏籽油进行提取优化，最终发现超声波辅助超临界CO2萃取法提取紫苏籽油提取率最高，可达48%，但是此法机器成本太高且工艺复杂，不适合工厂大量生产。刘希夷等[26]通过优化超声波提取工艺来萃取紫苏籽油，最终得油率达56.65%，此法简便快捷，而且提取率高，适于大规模生产。

相比而言，新型油脂提取工艺比传统提取工艺好，不仅提高了油脂的出油率，而且不会产生溶剂残留物质，开发前景广阔，但是也存在成本较高、不易规模生产的缺点，所以仍有待进一步研究。

2.2 紫苏籽蛋白质的研究

蛋白质是人体中不可或缺的功能物质，对人体的生长发育起着至关重要的作用。紫苏籽中除了含有大量的油脂外，还含有丰富的蛋白质，紫苏籽粕中蛋白质含量最高可达45%，高于传统作物的蛋白质含量。目前，紫苏蛋白的研究重点在蛋白质的提取工艺、提取方法及对提取蛋白质的纯化方面。

谢超等[27]采用碱提酸沉法对紫苏饼粕蛋白质提取进行优化，蛋白提取率为23%，纯度为83.67%，并分析了氨基酸的组成和含量，得出必需氨基酸含量较高，并通过研究电泳图上的杂带，发现紫苏蛋白为混合蛋白质，对未来应用紫苏籽粕生产植物蛋白产品提供了理论参考。盛彩虹等[28]研究了碱溶酸沉法提取紫苏分离蛋白的最佳工艺条件，蛋白提取率为24.5%，纯度为91.52%，大大提高了蛋白纯度。石玮婷等[29]采用微波辅助提取紫苏籽蛋白，超滤处理后发现对紫苏籽蛋白的提取影响较大的因素是pH，而超滤处理可以除去多数植酸及杂质，且在处理过程中蛋白没有变性，所以可以利用此方法来纯化紫苏蛋白。

2.3 紫苏籽活性多糖的研究

在提取紫苏油过程中产生的紫苏粕仍含有较多营养和功能成分，有研究指出紫苏多糖具有抗炎、抗氧化、保肝降酶等[30]功能，因此从紫苏籽饼粕中提取多糖可大大提高紫苏的附加值。

目前，常用的紫苏籽多糖提取方法有水提取法、酸提取法和碱提取法。刘大川等[31]用热水来提取紫苏粕中的多糖，通过优化试验条件，提取率可达到14.001 2%，但是提取得到的只是粗品，还含有较多杂质，需要后期再对其进行分离纯化。

Zhu等[32-35]选用热水提取紫苏粕多糖，提取率为8.34%。之后又相继采用碱提法和酸提法得到多糖，提取率分别为5.57%和1.42%。结果表明，水提法是三种提取方法中提取率最高的，这是因为在试验中酸碱的量不易控制，反应时间也不好把握，所以容易造成多糖损失较多，且酸碱在多糖中的残留有一定毒性，而水提法相对较安全，成本也较低，所以生产中多是采用水提法来生产紫苏多糖。陈建斌等[36]采用微波法和响应面分析法（RSM）得出紫苏纯多糖的最佳水提工艺：微波功率610 W、微波提取时间1.31 min、液料比28.5∶1（mL/g），最终提取率为1.99%，这种方法快速省时，为快速提取紫苏多糖的研究提供参考。Zhu等[37]为了获得纯化多糖，进一步分析单糖组成和结构特征，比较了多种吸附树脂的脱蛋白和脱色效果，发现D101树脂吸附蛋白的能力和脱色效果最好，多糖的回收率也最高。因此，D101树脂可作为紫苏粕多糖初步纯化的树脂。

2.4 紫苏籽黄酮类物质的研究

黄酮在自然界中普遍存在，属于多酚类化合物。大多数黄酮类物质具有预防心脑血管疾病、抗癌、抗氧化、防衰老等功能[38-39]。紫苏籽黄酮类物质的主要成分是木犀草素和芹黄素，是抗炎、抗氧化、抑菌和抗过敏的主要活性物质[40]，在紫苏中的含量较高，所以紫苏黄酮类物质的研究价值较高。黄酮类化合物也被认为对各种慢性疾病具有保健作用[41]。

目前，国内外对紫苏黄酮类物质的研究更多侧重于从紫苏茎叶中提取，而从紫苏籽中提取开发黄酮类物质的研究工作较少。尹志芳等[42]用乙醇作为溶剂从紫苏粕中提取黄酮，优化工艺后得出紫苏粕中黄酮的最佳浸提条件：乙醇体积分数50%、提取温度70℃、提取时间2 h、固液比1∶12（g/mL），其提取率为5.129%，但此法有机溶剂易残留，且成本高，不适合规模生产。陈建欣等[43]利用紫外分光光度法测得紫苏籽中黄酮含量为2.007%，该法省时易操作，且准确度较高。曹慕岚[44]应用热回流乙醇提取法获得黄酮类物质，提取率高达5.214%，但是其获得的黄酮类物质属于粗品，纯度不高，需后期再次提纯。Haroon等[45]从紫苏中分离出芹黄素，并研究了它对小鼠生理行为的影响。可以明显看出芹黄素通过多巴胺来抑制小鼠大脑中的单胺，从而介导类抗抑郁作用，对神经退行性疾病具有显著的保护作用，从而控制焦虑和抑郁症状[46]，未来可用来研制治疗抑郁药物。

2.5 紫苏籽酚酸类物质的研究

酚酸类物质，是指在芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物，被称为次生代谢产物，广泛分布于谷类、水果、草药、蔬菜和其他可食用植物中，由于可被羟基取代的高反应性和吞噬自由基的能力，其具有较强的抗氧化功能而被广泛应用。酚类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，紫苏籽中酚酸类物质主要是迷迭香酸[48]，在植物组织中通常会以酯化或糖苷化的形式存在，另外最近几年发现紫苏种子中还含有香草酸和西咪达乌嘌呤，Zhou等[49]系统地探索了香草酸和西咪达乌嘌呤的抗氧化活性。迷迭香酸与其他天然抗氧化剂相比，具有较强的清除体内自由基的能力[50]，因此抗氧化能力强。近年来，许多研究结果都表明迷迭香酸具有抑菌抗炎、抗肿瘤、抗辐射等[51]活性功能。

张玥莉等[52]选用超声提取技术优化工艺，提高了紫苏籽中迷迭香酸得率0.59%，但成本较高，大规模生产比较困难。闫拯等[53]从紫苏饼粕中提取出迷迭香酸，然后用抗坏血酸作为对照，发现抗氧化能力比抗坏血酸弱，但清除自由基能力比抗坏血酸强，因此未来可用它和其他抗氧化物质配伍使用。Lee等[54]首次对紫苏种子中酚类物质的分布及抗氧化性能进行了研究，得出紫苏种子的强抗氧化性与酚类物质的高含量有关，表明酚类物质可能是影响紫苏种子品质的重要因素，紫苏次生代谢产物对健康产品和营养保健品的开发具有潜在的价值。Tang等[55]首次采用大孔树脂与聚酰胺树脂相结合的方法，从食用油生产副产物紫苏籽粕中分离出纯度为95%的迷迭香酸。该方法简单、经济、环保，适用于迷迭香酸的大规模生产。

2.6 紫苏籽α-亚麻酸的研究

α-亚麻酸（ALA）是大脑和神经细胞重要成分EDA和DHA的前体物质。至今为止，紫苏是自然界中α-亚麻酸含量最高的物种，所以从紫苏油中提取α-亚麻酸成为保健食品行业重要的研究热点之一。α-亚麻酸提取纯化的方法一般有尿素包合法、吸附分离法、低温冷冻结晶法以及现代分子蒸馏法。

张海满等[56]运用尿素包合法提纯ALA，经两次包合后纯度可以达到87.3%，但该方法存在收率低、溶剂易残留、包合时间长等问题。Gu等[57]应用梯度冷却尿素包合法对从紫苏籽油中提取α-亚麻酸工艺进行优化，最高α-亚麻酸纯度在90%以上，与直接包合法相比，梯度冷却尿素包合法是一种有效提高α-亚麻酸纯度的方法。黄杰秋等[58]采用分子蒸馏技术对紫苏油中α-亚麻酸进行分离纯化，经四级分子蒸馏将α-亚麻酸纯度从83.01%提高至86.04%，此法优点在于蒸馏温度较低，可有效防止紫苏油中的营养成分被氧化分解。

3 结语与展望

目前，国内外在食品、医药和化工等领域已经开发出多种紫苏产品[59-60]。例如，在食品方面以紫苏籽为原料制成的具有保健功能的紫苏油、紫苏茶、紫苏面包、紫苏蛋白粉等。从紫苏蛋白粉中提取研发出高F值低聚肽保健品[61]，紫苏果酱、紫苏酱油、紫苏的各种调味料也是近年来的主要研究成果。在医药方面，已研制出辅助降血脂的紫苏油软胶囊[62]、补充α-亚麻酸的紫苏油微胶囊口含片[63]和紫苏籽油微囊粉等[64-65]。在化工方面，已经研发出多种紫苏系列化妆品，由于紫苏油中不饱和甘油酯含量高，可以用来制油漆、肥皂、润滑油等。

随着我国紫苏种植面积的扩大，对紫苏深加工技术提出了更高的要求，尽管目前对紫苏籽深加工的研究较多，但不能真正形成产业化生产。同时，在今后的研究中，应注重紫苏籽保健功能的研发力度，注重对紫苏籽活性成分的作用机制及稳定性的研究，充分利用紫苏籽营养丰富、功能因子齐全的优点，提高紫苏产品的附加值，并结合先进的加工成型技术，研制更多的健康功能产品，如开发抗衰老保健品，能够医治心血管疾病的药品等。