紫蘇籽深加工研究進(jìn)展

沙爽，張欣蕊，唐佳文，尹賀，王玥，李沖偉*

黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程系（哈爾濱 150080）

紫蘇[Perila frutescens（L.）Brit]是一年生的紫蘇屬草本植物[1]，在戰(zhàn)國時(shí)期，河南、湖北、廣東、海南等地區(qū)就已開始栽培[2]。紫蘇的適應(yīng)性強(qiáng)，分布廣，全國地區(qū)均可種植，主要分布在甘肅、寧夏、四川、山西、陜西、安徽、湖北、黑龍江和遼寧等地[3-4]，北邊地區(qū)以榨油為主，南邊地區(qū)主要以藥用為主。近年來，紫蘇因其特有的活性物質(zhì)及較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，受到歐美及日韓等的青睞[5]，逐步開展對紫蘇大規(guī)模商業(yè)化種植和保健產(chǎn)品研發(fā)，現(xiàn)已開發(fā)出多種紫蘇產(chǎn)品[6]。隨著我國人們生活水平的日益提高，紫蘇籽的需求量逐年增加，紫蘇種植面積也在逐年擴(kuò)大，而紫蘇籽深加工技術(shù)對于紫蘇產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。目前，國內(nèi)外對紫蘇葉的研究較多，但對紫蘇籽深加工的研究較少。因此，結(jié)合紫蘇籽的營養(yǎng)成分及保健作用，綜述了國內(nèi)外紫蘇籽深加工的研究現(xiàn)狀，為紫蘇籽產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和發(fā)展方向。

1 紫蘇籽營養(yǎng)成分及保健價(jià)值

1.1 紫蘇籽的營養(yǎng)成分

紫蘇籽外觀近球形，灰褐色，有特殊的草本香氣，可作為食品調(diào)料，具有除腥增鮮的作用。同時(shí)還可作為藥材治療疾病。中醫(yī)認(rèn)為，紫蘇能夠清痰潤肺，具有治療風(fēng)寒、潤腸通便的作用。紫蘇籽中含有較多的油脂，出油率高達(dá)50%，其中不飽和脂肪酸含量高達(dá)90%以上，主要成分為α-亞麻酸、亞油酸、油酸和花生四烯酸等[7]。其中α-亞麻酸含量最高，達(dá)60%以上，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的植物種子油中α-亞麻酸含量最高的物種；其次是亞油酸15.43%、油酸12.01%；硬脂酸含量最低，為0.49%，水分含量在5.55%～7.61%之間，蛋白含量在243.46～284.10 g/kg之間，此外還有VE、VB1、谷維素、甾醇、磷脂和黃酮類物質(zhì)[8]。

1.2 紫蘇籽的營養(yǎng)保健作用

紫蘇籽油含有的α-亞麻酸，可在體內(nèi)產(chǎn)生二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。EPA和DHA被稱為“腦黃金”，是大腦和神經(jīng)細(xì)胞的重要組成成分，也正是深海魚油的主要功能成分，深海魚油具有的所有生理功能，紫蘇籽油里的α-亞麻酸同樣具有降血脂[9-13]、抗癌[14]、抗炎[15]、防衰老、改善心腦血管疾病等功能[16]，能夠根據(jù)人體自身需要來代謝產(chǎn)成EPA、DHA，未來可以考慮紫蘇籽油代替深海魚油，降低魚油食用過量帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

紫蘇籽中蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例合理，其中人體必需的8種氨基酸全都存在，并且在同類高蛋白植物中，賴氨酸（Lys）和蛋氨酸（Met）的含量均較高于其他物種[17]。有研究指出，賴氨酸在幫助人體吸收和利用其它營養(yǎng)物質(zhì)的過程中起關(guān)鍵作用，能夠增進(jìn)食欲、促進(jìn)生長發(fā)育。蛋氨酸具有預(yù)防脂肪肝的能力，可利用紫蘇籽研制防治肝炎、肝硬化等肝臟疾病的藥物，還可以用來合成制作維生素。另外，蛋氨酸參與精子形成過程，并且能和飼料中的霉菌毒素結(jié)合，使其毒性大大降低，因此可以利用紫蘇餅粕作飼料來提高種蛋受精率和受精卵孵化率，以及預(yù)防動(dòng)物感染霉菌疾病。

紫蘇籽含有的黃酮類物質(zhì)是抑菌抗炎、防氧化[18]和抗過敏的主要活性成分，對動(dòng)脈粥樣硬化、心血管病、肝臟疾病等具有良好的預(yù)防和治療效果，對過氧化脂質(zhì)所引起的疾病也有一定療效。

2 紫蘇籽深加工研究進(jìn)展

紫蘇在我國的種植時(shí)間很長，但對紫蘇的研究起步較晚。20世紀(jì)80年代，張玉梅等[19]首次對紫蘇籽油中脂肪酸組成及理化性質(zhì)進(jìn)行研究，到目前為止，對紫蘇籽的研究主要集中在提取油脂、蛋白質(zhì)、多糖、黃酮類及酚酸類等功效成分方面。我國相繼從紫蘇籽粒中研制出營養(yǎng)保健油[20]和預(yù)防心血管病的紫蘇油膠囊，并利用其中的活性物質(zhì)配制出具有各種功能的化妝品。另外，利用紫蘇籽油提取α-亞麻酸開發(fā)保健品已成為熱門課題。

目前，歐美國家非常重視紫蘇油系列產(chǎn)品開發(fā)，法國研制出紫蘇系列化妝品，并致力于研制能夠醫(yī)治心臟疾病的藥物。美國首先將紫蘇作為抗癌食品列入研究計(jì)劃。日韓兩國也在大力開發(fā)紫蘇油的相關(guān)保健功能，日本研發(fā)出許多具有抗癌防衰老的紫蘇類保健品，并且成功用紫蘇精油合成了提神醒腦的香水，韓國正在開展紫蘇油預(yù)防心悸昏厥的作用機(jī)制的研究。

2.1 紫蘇籽油脂的研究

早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就提到可以利用紫蘇籽榨油，并將紫蘇籽油列為上品，這是古時(shí)候?qū)ｉT進(jìn)貢給皇家食用名貴食用油。近年來，由于紫蘇籽油營養(yǎng)豐富，并可代替魚油、不含芥酸等有害物質(zhì)、有助于人體攝入及營養(yǎng)價(jià)值高而受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代人越來越重視健康保健，紫蘇油被稱為“液體黃金”，具有延緩衰老和提高記憶力的作用[21]，因此大力發(fā)展紫蘇籽油產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊。

紫蘇籽中提取油脂的工藝有傳統(tǒng)提取工藝和新型提取工藝。傳統(tǒng)提取工藝一般是壓榨法和有機(jī)溶劑萃取法，但這兩種提取方法分別存在出油率低、溶劑與油脂互溶及溶劑殘留等缺點(diǎn)。采用新型提取工藝制備紫蘇油是大勢所趨，也是現(xiàn)在國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。新型提取工藝包括微波輔助提取技術(shù)、超聲波輔助處理法、超臨界二氧化碳萃取法等。

潘國石等[22]采用有機(jī)溶劑萃取法得到紫蘇籽油，其出油率為40.5%。宋曙輝等[23]運(yùn)用微波輔助提取技術(shù)得到紫蘇籽油，其提取率為34.8%。Gabrielle等[24]應(yīng)用LPG和CO2兩種壓縮流體萃取紫蘇籽油，其最高產(chǎn)率為42.29%，萃取得到的油的抗氧化活性較高，在極短時(shí)間內(nèi)的高產(chǎn)率和在高產(chǎn)條件下的優(yōu)異抗氧化活性，可以作為紫蘇油提取的新型有效溶劑。馬娜[25]通過比較傳統(tǒng)有機(jī)溶劑萃取法、超聲波輔助溶劑法及超聲波輔助超臨界CO2萃取法，對紫蘇籽油進(jìn)行提取優(yōu)化，最終發(fā)現(xiàn)超聲波輔助超臨界CO2萃取法提取紫蘇籽油提取率最高，可達(dá)48%，但是此法機(jī)器成本太高且工藝復(fù)雜，不適合工廠大量生產(chǎn)。劉希夷等[26]通過優(yōu)化超聲波提取工藝來萃取紫蘇籽油，最終得油率達(dá)56.65%，此法簡便快捷，而且提取率高，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

相比而言，新型油脂提取工藝比傳統(tǒng)提取工藝好，不僅提高了油脂的出油率，而且不會(huì)產(chǎn)生溶劑殘留物質(zhì)，開發(fā)前景廣闊，但是也存在成本較高、不易規(guī)模生產(chǎn)的缺點(diǎn)，所以仍有待進(jìn)一步研究。

2.2 紫蘇籽蛋白質(zhì)的研究

蛋白質(zhì)是人體中不可或缺的功能物質(zhì)，對人體的生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。紫蘇籽中除了含有大量的油脂外，還含有豐富的蛋白質(zhì)，紫蘇籽粕中蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)45%，高于傳統(tǒng)作物的蛋白質(zhì)含量。目前，紫蘇蛋白的研究重點(diǎn)在蛋白質(zhì)的提取工藝、提取方法及對提取蛋白質(zhì)的純化方面。

謝超等[27]采用堿提酸沉法對紫蘇餅粕蛋白質(zhì)提取進(jìn)行優(yōu)化，蛋白提取率為23%，純度為83.67%，并分析了氨基酸的組成和含量，得出必需氨基酸含量較高，并通過研究電泳圖上的雜帶，發(fā)現(xiàn)紫蘇蛋白為混合蛋白質(zhì)，對未來應(yīng)用紫蘇籽粕生產(chǎn)植物蛋白產(chǎn)品提供了理論參考。盛彩虹等[28]研究了堿溶酸沉法提取紫蘇分離蛋白的最佳工藝條件，蛋白提取率為24.5%，純度為91.52%，大大提高了蛋白純度。石瑋婷等[29]采用微波輔助提取紫蘇籽蛋白，超濾處理后發(fā)現(xiàn)對紫蘇籽蛋白的提取影響較大的因素是pH，而超濾處理可以除去多數(shù)植酸及雜質(zhì)，且在處理過程中蛋白沒有變性，所以可以利用此方法來純化紫蘇蛋白。

2.3 紫蘇籽活性多糖的研究

在提取紫蘇油過程中產(chǎn)生的紫蘇粕仍含有較多營養(yǎng)和功能成分，有研究指出紫蘇多糖具有抗炎、抗氧化、保肝降酶等[30]功能，因此從紫蘇籽餅粕中提取多糖可大大提高紫蘇的附加值。

目前，常用的紫蘇籽多糖提取方法有水提取法、酸提取法和堿提取法。劉大川等[31]用熱水來提取紫蘇粕中的多糖，通過優(yōu)化試驗(yàn)條件，提取率可達(dá)到14.001 2%，但是提取得到的只是粗品，還含有較多雜質(zhì)，需要后期再對其進(jìn)行分離純化。

Zhu等[32-35]選用熱水提取紫蘇粕多糖，提取率為8.34%。之后又相繼采用堿提法和酸提法得到多糖，提取率分別為5.57%和1.42%。結(jié)果表明，水提法是三種提取方法中提取率最高的，這是因?yàn)樵谠囼?yàn)中酸堿的量不易控制，反應(yīng)時(shí)間也不好把握，所以容易造成多糖損失較多，且酸堿在多糖中的殘留有一定毒性，而水提法相對較安全，成本也較低，所以生產(chǎn)中多是采用水提法來生產(chǎn)紫蘇多糖。陳建斌等[36]采用微波法和響應(yīng)面分析法（RSM）得出紫蘇純多糖的最佳水提工藝：微波功率610 W、微波提取時(shí)間1.31 min、液料比28.5∶1（mL/g），最終提取率為1.99%，這種方法快速省時(shí)，為快速提取紫蘇多糖的研究提供參考。Zhu等[37]為了獲得純化多糖，進(jìn)一步分析單糖組成和結(jié)構(gòu)特征，比較了多種吸附樹脂的脫蛋白和脫色效果，發(fā)現(xiàn)D101樹脂吸附蛋白的能力和脫色效果最好，多糖的回收率也最高。因此，D101樹脂可作為紫蘇粕多糖初步純化的樹脂。

2.4 紫蘇籽黃酮類物質(zhì)的研究

黃酮在自然界中普遍存在，屬于多酚類化合物。大多數(shù)黃酮類物質(zhì)具有預(yù)防心腦血管疾病、抗癌、抗氧化、防衰老等功能[38-39]。紫蘇籽黃酮類物質(zhì)的主要成分是木犀草素和芹黃素，是抗炎、抗氧化、抑菌和抗過敏的主要活性物質(zhì)[40]，在紫蘇中的含量較高，所以紫蘇黃酮類物質(zhì)的研究價(jià)值較高。黃酮類化合物也被認(rèn)為對各種慢性疾病具有保健作用[41]。

目前，國內(nèi)外對紫蘇黃酮類物質(zhì)的研究更多側(cè)重于從紫蘇莖葉中提取，而從紫蘇籽中提取開發(fā)黃酮類物質(zhì)的研究工作較少。尹志芳等[42]用乙醇作為溶劑從紫蘇粕中提取黃酮，優(yōu)化工藝后得出紫蘇粕中黃酮的最佳浸提條件：乙醇體積分?jǐn)?shù)50%、提取溫度70℃、提取時(shí)間2 h、固液比1∶12（g/mL），其提取率為5.129%，但此法有機(jī)溶劑易殘留，且成本高，不適合規(guī)模生產(chǎn)。陳建欣等[43]利用紫外分光光度法測得紫蘇籽中黃酮含量為2.007%，該法省時(shí)易操作，且準(zhǔn)確度較高。曹慕嵐[44]應(yīng)用熱回流乙醇提取法獲得黃酮類物質(zhì)，提取率高達(dá)5.214%，但是其獲得的黃酮類物質(zhì)屬于粗品，純度不高，需后期再次提純。Haroon等[45]從紫蘇中分離出芹黃素，并研究了它對小鼠生理行為的影響?？梢悦黠@看出芹黃素通過多巴胺來抑制小鼠大腦中的單胺，從而介導(dǎo)類抗抑郁作用，對神經(jīng)退行性疾病具有顯著的保護(hù)作用，從而控制焦慮和抑郁癥狀[46]，未來可用來研制治療抑郁藥物。

2.5 紫蘇籽酚酸類物質(zhì)的研究

酚酸類物質(zhì)，是指在芳香烴中苯環(huán)上的氫原子被羥基取代所生成的化合物，被稱為次生代謝產(chǎn)物，廣泛分布于谷類、水果、草藥、蔬菜和其他可食用植物中，由于可被羥基取代的高反應(yīng)性和吞噬自由基的能力，其具有較強(qiáng)的抗氧化功能而被廣泛應(yīng)用。酚類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，紫蘇籽中酚酸類物質(zhì)主要是迷迭香酸[48]，在植物組織中通常會(huì)以酯化或糖苷化的形式存在，另外最近幾年發(fā)現(xiàn)紫蘇種子中還含有香草酸和西咪達(dá)烏嘌呤，Zhou等[49]系統(tǒng)地探索了香草酸和西咪達(dá)烏嘌呤的抗氧化活性。迷迭香酸與其他天然抗氧化劑相比，具有較強(qiáng)的清除體內(nèi)自由基的能力[50]，因此抗氧化能力強(qiáng)。近年來，許多研究結(jié)果都表明迷迭香酸具有抑菌抗炎、抗腫瘤、抗輻射等[51]活性功能。

張玥莉等[52]選用超聲提取技術(shù)優(yōu)化工藝，提高了紫蘇籽中迷迭香酸得率0.59%，但成本較高，大規(guī)模生產(chǎn)比較困難。閆拯等[53]從紫蘇餅粕中提取出迷迭香酸，然后用抗壞血酸作為對照，發(fā)現(xiàn)抗氧化能力比抗壞血酸弱，但清除自由基能力比抗壞血酸強(qiáng)，因此未來可用它和其他抗氧化物質(zhì)配伍使用。Lee等[54]首次對紫蘇種子中酚類物質(zhì)的分布及抗氧化性能進(jìn)行了研究，得出紫蘇種子的強(qiáng)抗氧化性與酚類物質(zhì)的高含量有關(guān)，表明酚類物質(zhì)可能是影響紫蘇種子品質(zhì)的重要因素，紫蘇次生代謝產(chǎn)物對健康產(chǎn)品和營養(yǎng)保健品的開發(fā)具有潛在的價(jià)值。Tang等[55]首次采用大孔樹脂與聚酰胺樹脂相結(jié)合的方法，從食用油生產(chǎn)副產(chǎn)物紫蘇籽粕中分離出純度為95%的迷迭香酸。該方法簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，適用于迷迭香酸的大規(guī)模生產(chǎn)。

2.6 紫蘇籽α-亞麻酸的研究

α-亞麻酸（ALA）是大腦和神經(jīng)細(xì)胞重要成分EDA和DHA的前體物質(zhì)。至今為止，紫蘇是自然界中α-亞麻酸含量最高的物種，所以從紫蘇油中提取α-亞麻酸成為保健食品行業(yè)重要的研究熱點(diǎn)之一。α-亞麻酸提取純化的方法一般有尿素包合法、吸附分離法、低溫冷凍結(jié)晶法以及現(xiàn)代分子蒸餾法。

張海滿等[56]運(yùn)用尿素包合法提純ALA，經(jīng)兩次包合后純度可以達(dá)到87.3%，但該方法存在收率低、溶劑易殘留、包合時(shí)間長等問題。Gu等[57]應(yīng)用梯度冷卻尿素包合法對從紫蘇籽油中提取α-亞麻酸工藝進(jìn)行優(yōu)化，最高α-亞麻酸純度在90%以上，與直接包合法相比，梯度冷卻尿素包合法是一種有效提高α-亞麻酸純度的方法。黃杰秋等[58]采用分子蒸餾技術(shù)對紫蘇油中α-亞麻酸進(jìn)行分離純化，經(jīng)四級分子蒸餾將α-亞麻酸純度從83.01%提高至86.04%，此法優(yōu)點(diǎn)在于蒸餾溫度較低，可有效防止紫蘇油中的營養(yǎng)成分被氧化分解。

3 結(jié)語與展望

目前，國內(nèi)外在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域已經(jīng)開發(fā)出多種紫蘇產(chǎn)品[59-60]。例如，在食品方面以紫蘇籽為原料制成的具有保健功能的紫蘇油、紫蘇茶、紫蘇面包、紫蘇蛋白粉等。從紫蘇蛋白粉中提取研發(fā)出高F值低聚肽保健品[61]，紫蘇果醬、紫蘇醬油、紫蘇的各種調(diào)味料也是近年來的主要研究成果。在醫(yī)藥方面，已研制出輔助降血脂的紫蘇油軟膠囊[62]、補(bǔ)充α-亞麻酸的紫蘇油微膠囊口含片[63]和紫蘇籽油微囊粉等[64-65]。在化工方面，已經(jīng)研發(fā)出多種紫蘇系列化妝品，由于紫蘇油中不飽和甘油酯含量高，可以用來制油漆、肥皂、潤滑油等。

隨著我國紫蘇種植面積的擴(kuò)大，對紫蘇深加工技術(shù)提出了更高的要求，盡管目前對紫蘇籽深加工的研究較多，但不能真正形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，在今后的研究中，應(yīng)注重紫蘇籽保健功能的研發(fā)力度，注重對紫蘇籽活性成分的作用機(jī)制及穩(wěn)定性的研究，充分利用紫蘇籽營養(yǎng)豐富、功能因子齊全的優(yōu)點(diǎn)，提高紫蘇產(chǎn)品的附加值，并結(jié)合先進(jìn)的加工成型技術(shù)，研制更多的健康功能產(chǎn)品，如開發(fā)抗衰老保健品，能夠醫(yī)治心血管疾病的藥品等。