芝麻活性成分及產(chǎn)品開發(fā)的研究進(jìn)展

馬鳳 方偉

摘 要：該文介紹了芝麻油脂、蛋白質(zhì)、木脂素類化合物等活性成分的生理活性功能，綜述了芝麻初加工和深加工現(xiàn)狀，以期為芝麻的深度開發(fā)利用，延長(zhǎng)芝麻加工產(chǎn)業(yè)鏈以及提升產(chǎn)業(yè)化加工附加值提供參考。

關(guān)鍵詞：芝麻;活性成分;產(chǎn)品開發(fā);研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) TS225.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 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，也可作為油料作物，與油菜、大豆和花生并稱為我國(guó)4大油料作物[1]。芝麻在我國(guó)種植區(qū)域廣泛，主要分布于河南、湖北及長(zhǎng)江中下游等地區(qū)。芝麻在我國(guó)有著悠久的藥食兩用歷史，其中食用以白芝麻較好，藥用補(bǔ)體則以黑芝麻為宜[2]。據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》記載，“芝麻可主治傷中虛贏、補(bǔ)五內(nèi)、益氣力、長(zhǎng)肌肉、填精髓且久服輕身不老”?，F(xiàn)代研究表明，芝麻具有抗氧化、延緩衰老、降低膽固醇、保護(hù)肝臟、抗癌、調(diào)節(jié)血壓和免疫力等作用[3]。

目前，對(duì)于芝麻的研究主要集中在芝麻活性成分、芝麻油脂藥理應(yīng)用、芝麻粕綜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產(chǎn)品開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，以期為提高芝麻的綜合利用率，提升芝麻產(chǎn)業(yè)化加工附加值提供參考。

1 芝麻成分

芝麻中富含脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素及膳食纖維，另外還含有芝麻素、芝麻林素、芝麻酚、芝麻素酚和芝麻林素酚等木脂素類活性成分[2]。

1.1 脂肪酸 芝麻油脂含量較高，約為40%～65%，是芝麻的主要組成成分，且其中含有大量的人體必需脂肪酸。芝麻的主要脂肪酸成分是亞油酸、油酸、棕櫚酸及花生酸，其中含量最高的是亞油酸，其次是油酸、棕櫚酸及花生酸;在總脂肪酸中，不飽和脂肪酸占74.59%，飽和脂肪酸占22.62%，油酸和亞油酸的比值為0.38[4]。由此可以看出，不飽和脂肪酸是芝麻脂肪酸的主要組成成分。不飽和脂肪酸具有預(yù)防血栓形成、防止動(dòng)脈硬化、抗衰老和防病抗癌等功效，其中亞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 芝麻中的蛋白質(zhì)含量約為20%～23%。在芝麻蛋白氨基酸組成中，除賴氨酸和異亮氨酸的含量低于人體需求外，其余均與FAO/WHO推薦的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)非常接近，且其中必需氨基酸含量占總量的30%。此外，芝麻蛋白中還富含含硫氨基酸，特別是蛋氨酸含量高于其他植物蛋白，所以芝麻蛋白可作為蛋白質(zhì)強(qiáng)化劑和含硫氨基酸強(qiáng)化劑應(yīng)用于食品工業(yè)[6]。芝麻蛋白與大豆分離蛋白、酪蛋白和麻渣蛋白相比，具有較好的濕潤(rùn)性、吸油性、吸水性等功能性質(zhì)[7]。近年來(lái)，對(duì)于芝麻蛋白的成分提取和產(chǎn)品開發(fā)利用的研究也在不斷地深入。

1.3 木脂素 芝麻木脂素類化合物是芝麻中主要的活性成分，占芝麻籽質(zhì)量的0.5%～1%，具有較強(qiáng)的抗氧化活性。芝麻木脂素主要包含芝麻素和芝麻林素，在制油過(guò)程會(huì)形成芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚及其異構(gòu)體和低聚物等物質(zhì)。5種主要木脂素的結(jié)構(gòu)式如圖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種木脂素，具有較好的生理活性。研究發(fā)現(xiàn)，芝麻素具有良好的抗氧化性、降低膽固醇、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、穩(wěn)定血壓及抗腫瘤等作用[9]。鄭珍玉等[10]應(yīng)用MTT法、HE染色法和AnnexinV/PI雙染色法檢測(cè)芝麻素對(duì)人肺腺癌A549細(xì)胞株的抗增殖及細(xì)胞毒性作用，結(jié)果表明，芝麻素具有體外抗肺癌和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。韓軍等[11]實(shí)驗(yàn)證明，芝麻素可通過(guò)降壓和抗氧化應(yīng)激反應(yīng)抑制TGF-β1過(guò)度激活，減少ECM在腎間質(zhì)的積累和纖維細(xì)胞大量增生等一系列反應(yīng)，發(fā)揮對(duì)高血壓腎臟纖維化的減輕作用。蘇作鵬等[12]利用自體血腦出血模型證明芝麻素通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)，顯著減輕了腦水腫，從而保護(hù)腦出血后繼發(fā)腦損傷。郭紅亮等[13]通過(guò)對(duì)小鼠皮層神經(jīng)元建立NMDA損傷模型，證明芝麻素對(duì)神經(jīng)具有保護(hù)作用。

1.3.2 芝麻林素 芝麻林素的含量?jī)H次于芝麻素，是芝麻的第2大木脂素類化合物。芝麻林素具有消除自由基、降低膽固醇和抗腫瘤等多種生物活性。由于芝麻林素不含酚羥基，它在體內(nèi)的抗氧化作用較芝麻酚弱很多，但在一定的加熱條件下，芝麻林素會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為芝麻酚。利用這一轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，添加芝麻林素可增強(qiáng)加熱條件下油脂的抗氧化性。張麗霞等[14]用添加芝麻林素的精煉大豆油煎炸土豆條，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，芝麻林素可通過(guò)抑制大豆油過(guò)氧化值和黏度的增加，延長(zhǎng)大豆油的氧化誘導(dǎo)時(shí)間，減緩大豆油煎炸過(guò)程中總不飽和脂肪酸含量的降低起到一定的抗氧化保護(hù)作用。王蒙等[15]利用無(wú)抗氧化劑大豆油為介質(zhì)，研究加熱過(guò)程芝麻林素對(duì)大豆油的抗氧化性。結(jié)果表明，芝麻林素在180℃條件下會(huì)裂解為芝麻酚，且磷酸存在時(shí)還會(huì)促使部分芝麻林素水解轉(zhuǎn)化成重排芝麻素酚，進(jìn)而對(duì)大豆油經(jīng)高溫誘導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生了較好的抑制作用。

1.3.3 芝麻酚 芝麻酚在芝麻木脂素中的比例較低，但它是芝麻油的主要香氣成分和品質(zhì)穩(wěn)定劑，且具有較好的抑菌和抗氧化作用。研究表明，芝麻酚在日光光照條件下很穩(wěn)定，可以與含Zn2+和Mg2+的食品添加劑同時(shí)使用，但不能與強(qiáng)氧化劑同時(shí)使用[16]。蘇龍俊等[17]研究發(fā)現(xiàn)，芝麻酚可能通過(guò)上調(diào)p53和p21誘導(dǎo)G1/S期阻滯來(lái)顯著抑制乳腺癌細(xì)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(duì)豬精子冷凍保存有著良好的效果，且當(dāng)芝麻酚的濃度為0.2g/L時(shí)的效果最佳。劉宇光等[19]研究發(fā)現(xiàn)，芝麻酚對(duì)O2-·自由基有清除作用，且在等質(zhì)量濃度條件下，芝麻酚對(duì)O2-·自由基的清除效率高于二丁基羥基甲苯和維生素E。綜上可知，芝麻酚作為一種天然抗氧化劑，在食品和醫(yī)藥等方面有著很大的應(yīng)用潛力。

1.3.4 芝麻素酚 芝麻素酚是一種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熱穩(wěn)定性。在酸性條件下，芝麻林素易轉(zhuǎn)化為芝麻素酚。李雪芳[20]探究磷鎢酸催化芝麻林素的轉(zhuǎn)化制備，利用芝麻林素為反應(yīng)底物，以高效磷鎢酸為催化劑，結(jié)果表明，在冷榨芝麻油中加入少量磷鎢酸，低溫反應(yīng)后抽濾除去磷鎢酸固體，可提高芝麻油中芝麻素酚的含量。利用這一轉(zhuǎn)化作用，可提高產(chǎn)品的穩(wěn)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，目前其研究報(bào)道還很少，但它同其他木脂素類化合物具有一樣的抗氧化性，所以它在食品加工等領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用值得進(jìn)一步研究。

2 芝麻產(chǎn)品開發(fā)

芝麻作為主要的油料作物，除了制油外，還常被制成芝麻醬、芝麻乳、芝麻糊等食品。當(dāng)前，隨著對(duì)芝麻研究的不斷深入，更多的生物活性成分不斷地被挖掘和應(yīng)用，有效地促進(jìn)了芝麻加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.1 芝麻油 芝麻油又稱“香油”，是芝麻初加工的一種傳統(tǒng)產(chǎn)品。芝麻油含有豐富的亞油酸和亞麻酸以及大量的木脂素、天然維生素E和植物甾醇等生物活性物質(zhì)。根據(jù)中國(guó)食物成分表（2015）芝麻油中不飽和脂肪酸的平均含量為74.59%，而橄欖油中不飽和脂肪酸的平均含量約為80%，兩者非常接近。芝麻油的風(fēng)味物質(zhì)比橄欖油豐富，且更符合我國(guó)消費(fèi)者的傳統(tǒng)飲食習(xí)慣。此外，芝麻油市售價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于橄欖油，性價(jià)比較高。芝麻油的加工工藝除傳統(tǒng)的水代法、壓榨法、浸出法和壓濾法，還有超臨界CO2萃取、亞臨界低溫萃取、微波輔助制取、水酶法和堿提法。孫飛等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在腦梗死期應(yīng)用芝麻油可減輕腦組織的氧化應(yīng)激反應(yīng)，抑制炎癥因子的釋放，從而對(duì)局灶性腦缺血后腦損傷形成保護(hù)作用。尹紅君[22]研究發(fā)現(xiàn)，芝麻油可用于有效治療細(xì)菌性肺炎合并口腔糜爛，芝麻油中的亞油酸和ω-6不飽和脂肪酸能修復(fù)損傷的細(xì)胞膜，保護(hù)上皮細(xì)胞，減少病菌侵入，可有效降低失能老人口腔、肺部感染率和死亡率。此外，芝麻油對(duì)于壓瘡的治療也有著很好的效果。吳楠[23]將三黃粉（黃連、黃芩和黃柏）加到芝麻油油膏中制成混合油膏和廉潔[24]采用醋淬海螺殼與芝麻油制成外敷調(diào)和劑，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這2種混合藥物對(duì)潰瘍期壓瘡有著良好的治療效果。這些實(shí)驗(yàn)表明芝麻油具有抗炎、消腫潤(rùn)膚、維持毛細(xì)血管的通暢性和促進(jìn)炎性肌膚修復(fù)等作用。

2.2 芝麻粕 芝麻粕是芝麻榨油后的副產(chǎn)物，其中粗蛋白含量>45%，富含多種機(jī)體必需氨基酸，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。芝麻粕價(jià)格低廉，常被用于動(dòng)物飼料，但芝麻粕存在一定的草酸和植酸，這些抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，所以芝麻粕需進(jìn)行微生物發(fā)酵后才用于動(dòng)物飼料。芝麻粕可以替代動(dòng)物飼料中一定量的豆粕，如用發(fā)酵芝麻粕代替豬飼料14.15%的豆粕，可改善肌肉中部分不飽和脂肪酸組成，提高肌肉中的丙氨酸含量，且不會(huì)影響其生長(zhǎng)性能及肉的品質(zhì)[25];用芝麻粕飼喂產(chǎn)蛋雞，能降低蛋黃中膽固醇的含量，對(duì)生產(chǎn)健康的低膽固醇蛋品具有一定的指導(dǎo)意義[26]。此外，宋鵬等[27]提出用發(fā)酵芝麻粕替代草魚飼料11.8%～23.5%的菜粕蛋白，有利于提高魚體的生長(zhǎng)率和飼料利用率，改善魚的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和腸道菌群。此外，發(fā)酵芝麻粕用于西瓜、草莓和葡萄等農(nóng)作物肥料，可顯著提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，如提高水果糖分、維生素C含量和纖維等;將其用作煙草肥料，可提高煙草產(chǎn)值，使煙葉質(zhì)量更佳，在此過(guò)程中不僅增加了土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，還提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量[28]。

2.3 復(fù)配產(chǎn)品 近年來(lái)，對(duì)于芝麻復(fù)配產(chǎn)品的工藝研究越來(lái)越多，在保留芝麻本身風(fēng)味的前提下，將芝麻與其他原料搭配加工，從而提高了產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，滿足不同消費(fèi)人群的需要。目前，已經(jīng)較為常見的芝麻復(fù)配產(chǎn)品大多是將芝麻與豆類、谷物、堅(jiān)果和果蔬等結(jié)合。例如，曾佩琴等[29]以具有較高優(yōu)質(zhì)蛋白含量的螺旋藻和黑芝麻為原料，制備出了一種黑芝麻螺旋藻復(fù)合營(yíng)養(yǎng)乳飲料，這種復(fù)合飲料滿足了能夠提供某些補(bǔ)充功能的植物營(yíng)養(yǎng)飲料消費(fèi)趨勢(shì)，開拓了芝麻復(fù)合飲料的消費(fèi)市場(chǎng)。潘美霞等[30]以黑芝麻粉、花生粉和奶粉為主要原料，研制出一款營(yíng)養(yǎng)豐富，口感良好的凝固型黑芝麻花生酸奶，其中添加黑芝麻對(duì)酸奶的低鐵量有彌補(bǔ)作用。將黑芝麻與山藥、紅棗、大豆和花生相結(jié)合，制成不同種類復(fù)合飲料的工藝研究也已經(jīng)很成熟。這些復(fù)配產(chǎn)品在很大程度上豐富了芝麻產(chǎn)品的多樣化，且促進(jìn)了芝麻產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)的發(fā)展。

2.4 深加工產(chǎn)品 早在1987年，美國(guó)FDA就已確定了芝麻油在化妝品中的安全性和應(yīng)用范圍。在日本，芝麻油不僅可作為藥用軟膏的基料和各種注射針劑的稀釋劑，在眼影膏、口紅和保濕劑等化妝品中也有著廣泛應(yīng)用[31]。當(dāng)前，隨著對(duì)芝麻認(rèn)識(shí)的逐漸深入，其深加工利用的研究越來(lái)越多。胡喬遷等[32]以芝麻蛋白為原料，利用酶解法制備蛋白肽，與氯化亞鐵螯合制備芝麻蛋白肽-亞鐵螯合物作為理想的鐵補(bǔ)充劑。為新型補(bǔ)鐵產(chǎn)品的開發(fā)和芝麻蛋白深加工提供了新的思路。魏曉博[33]運(yùn)用堿溶酸沉的方法從芝麻粕中提取芝麻蛋白，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用化學(xué)改性的手段對(duì)芝麻蛋白改性制得芝麻蛋白膠黏劑，作為一種新型環(huán)保的木材膠黏劑，拓寬了芝麻蛋白的應(yīng)用領(lǐng)域。賈新彥等[34]以芝麻酚為原料，經(jīng)醚化、硝化、還原和酰胺化合成了9個(gè)未見報(bào)道的新型芝麻酚酰胺衍生物，并測(cè)定其抑菌活性。結(jié)果證實(shí)這9類化合物對(duì)6種供試病原菌都有不同程度的抑制作用，其中有5個(gè)衍生物對(duì)番茄灰霉病菌的抑制率達(dá)90%以上。此研究對(duì)于新型酰胺類殺菌劑的開發(fā)有著重要的參考意義。

3 討論與展望

綜上可知，芝麻營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，其在食品加工、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖和醫(yī)藥保健等領(lǐng)域都有著很大的開發(fā)潛力。目前，對(duì)于芝麻蛋白、芝麻素、芝麻林素和芝麻酚等活性成分的提取應(yīng)用和冷鏈芝麻油的深度應(yīng)用等，大部分仍停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，尚未進(jìn)行產(chǎn)品的市場(chǎng)化推廣。因此，今后各地政府和高校應(yīng)大力扶持開發(fā)應(yīng)用這些具有較好生物活性的特色功能型芝麻產(chǎn)品，加強(qiáng)芝麻粕在食品加工方面的開發(fā)應(yīng)用，提高芝麻粕的綜合利用和芝麻產(chǎn)品的附加值。在搞好芝麻基礎(chǔ)加工工業(yè)研究的前提下，加大芝麻的深度開發(fā)和芝麻成分綜合利用的研究及成果轉(zhuǎn)化的力度，延長(zhǎng)芝麻的加工產(chǎn)業(yè)鏈;在傳統(tǒng)芝麻油的工藝研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化出油技術(shù)，有益于提高芝麻的出油率和油脂品質(zhì);利用芝麻的生理活性功能，研究具有新型食品特色的芝麻復(fù)配產(chǎn)品，使芝麻產(chǎn)品多樣化。這些舉措有利于為消費(fèi)者提供更加優(yōu)質(zhì)的芝麻油和推動(dòng)芝麻產(chǎn)業(yè)的總體發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)糧油工業(yè)發(fā)展，提升糧油加工工業(yè)的附加值。

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（責(zé)編：張宏民）