紫蘇籽油提取工藝及其營養(yǎng)功效研究進展

王進勝，于阿立，孫雙艷，胡子聰

(中糧東海糧油工業(yè)<張家港>有限公司,張家港市215634)

紫蘇籽（perilla seed）為唇形科植物——紫蘇的種子，它原產于東方，在朝鮮、日本、印度尼西亞、爪哇和中國二十多個省區(qū)均有廣泛分布，其中我國是紫蘇籽的主要源產地之一。紫蘇在我國種植及應用的歷史已逾2000年，《本草綱目》中就有紫蘇入藥的記載，紫蘇籽約含30%~45%的油，是一種良好的油料作物。與玉米油、豆油和亞麻籽油相比，紫蘇籽油富含多不飽和脂肪酸α-亞麻酸（含油量的53%~62%）[1]，是植物性ω-3多不飽和脂肪酸的最佳來源之一。此外它還含有一些其他的活性成分，包括棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸、黃酮和維生素E等，在預防心腦血管疾病、降低結腸癌風險、延緩衰老、抗炎、抑菌等生理功能方面具有重要作用。同時由于紫蘇籽油中不含芥酸等對人體有毒有害的成分，具有較高的營養(yǎng)及經濟價值，在國外受到越來越多的青睞，并逐步加大對紫蘇籽油相關保健產品的研發(fā)及推廣，然而目前國內有關紫蘇籽油的研究報道還比較欠缺。本文對紫蘇籽油的提取工藝、化學成分和營養(yǎng)功效等方面進行了全面綜述，旨在為紫蘇籽油產品的開發(fā)與生產提供參考。

1 紫蘇籽油的提取技術

1.1 壓榨法

壓榨法是傳統(tǒng)的植物油脂的提取方法，通過機械外力將油脂從原料中擠壓出來。該方法具有工藝操作簡單、生產安全性高、適用范圍廣泛等優(yōu)勢，但該法會造成油料出油率低，原料的綜合利用率偏低，油料中活性成分的損失較大。壓榨法一般用于含油量較高的油料作物，且在壓榨之前對油料進行適當?shù)念A處理（如焙烤），以提高產品的出油率。紫蘇籽油通常在150℃~250℃高溫下焙烤3~30min，再使用壓榨機對熟籽進行壓榨[2]。經過高溫焙烤獲得的油與未焙烤獲得的油相比，具有更好的風味和色澤。Zhao等[3]研究焙烤對壓榨紫蘇籽油品質影響時發(fā)現(xiàn)，經過220℃焙烤5 min的紫蘇籽產油率（約50%）顯著高于未經過焙烤的紫蘇籽產油率（38.4%）。分別經過180℃、200℃、220°C焙烤的油料，其油品中總生育酚和γ-生育酚含量隨著焙烤時間的延長逐漸增加，并且發(fā)現(xiàn)焙烤處理對紫蘇籽油在60℃儲存60d期間的氧化穩(wěn)定性以及生育酚的穩(wěn)定性具有有利的影響。因此在壓榨之前，對紫蘇籽進行適當?shù)谋嚎咎幚?，選擇適宜的焙烤溫度，會使油的品質與貯藏穩(wěn)定性有明顯的提高。

1.2 溶劑浸提法

溶劑浸提法是利用有機溶劑（如正己烷、石油醚、乙酸乙酯等）浸泡或噴淋油料，從油料中將油萃取出來的一種方法。利用該法提取油脂操作簡單、成本較低、產油率高、溫度要求低，易實現(xiàn)規(guī)?；妥詣踊a，但生產的毛油中溶劑殘留量大、色澤偏深，可能對消費者健康及環(huán)境存在一定程度的隱患。馬娜[4]以石油醚作為提取溶劑，確定了溶劑法提取紫蘇籽油的最佳工藝，在溫度80℃、石油醚用量170 mL及提取時間6.4 h條件下，紫蘇籽的產油率能夠達到41%。Jung等[5]比較了正己烷浸提法、壓榨法和超臨界CO2萃取法對紫蘇籽油理化性質和氧化穩(wěn)定性的影響，結果發(fā)現(xiàn)利用正己烷浸提法能夠獲得最大的產油率（41.76%），正己烷萃取油中磷含量（130.92 mg/kg）明顯高于壓榨油（75.58 mg/kg），而在超臨界CO2萃取油中未檢測出磷，這可能就是導致超臨界CO2萃取油的氧化穩(wěn)定性明顯低于正己烷萃取油的主要原因。

1.3 水酶法

油料中的油脂一般是以脂多糖和脂蛋白兩種形式存在于細胞中，并與細胞壁中纖維素、木質素等相互聯(lián)結，構成復雜的聚合物體系。采用水酶法提取紫蘇油的原理是利用合適的酶制劑降解細胞壁，用水將反應體系調至合適范圍，待充分酶解后將油脂分離出來[6]。水酶法能夠促進油脂與粕的分離，不易造成蛋白質損失，所制備的紫蘇油純度較高、顏色澄清、營養(yǎng)品質高。袁德成[7]對利用水酶法提取紫蘇油的工藝進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)在pH9.5、溫度56.92℃、時間4.76 h條件下，按固液比1：5.37（m/V）添加1.57%堿性蛋白酶水解紫蘇籽，能夠達到最大的產油率（35.86%）。此外比較了利用該法與壓榨法和溶劑法提取的紫蘇籽油理化特性和脂肪酸組成的區(qū)別，水酶法提取的油色澤澄清透明，抗氧化能力較強，富含大量不飽和脂肪酸（87.23%）。

1.4 微波輔助提取法

微波在植物生物活性物質的提取和植物油的回收中廣泛應用，其優(yōu)勢主要在于能夠提供高的加熱效率和較好的加熱均勻性，降低設備維護成本，實現(xiàn)安全的生產加工。利用微波處理紫蘇籽，使微波能量滲透至油料中，在其內外產生較高溫度差，導致內部壓力升高，細胞結構被破壞，促使油及油中活性成分在短時間內加速滲出，明顯提高油的提取效率和品質[8]。宋曙輝等[23]利用微波輔助技術提取紫蘇籽油，并與單純的溶劑萃取法進行對比，發(fā)現(xiàn)以石油醚作為提取劑，利用微波對油料分別提取兩次，前后油料與溶劑比例為1：6和1：4，微波頻率為2450 MHz，功率70 W，兩次提取時間為3 min和2 min，紫蘇籽油的產量達到32.1%，油中亞麻酸含量（56.1%）遠高于單純的溶劑萃取油（48.9%）。

1.5 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是在溶劑萃取法基礎上發(fā)展的一項新興萃取工藝，利用超聲波的空化效應，使分子在液體界面擴散加劇，促進細胞破碎及油脂滲出。將它與傳統(tǒng)的提取技術結合使用，能夠提高提取效率。Li等[9]以正己烷作為提取劑，利用超聲波輔助提取紫蘇籽油，并確定了最佳的提取工藝，結果表明在提取溫度41℃，提取時間17 min，液固比7:1的條件下，能夠減少溶劑用量，使紫蘇籽的產油率提高到36.27%。與傳統(tǒng)的提取工藝相比，超聲波輔助提取得到的紫蘇籽油碘值高（176.688 g/100g），酸價和過氧化值低（0.773 mg/g，0.855 mmol/kg），含有豐富的植物甾醇和生育酚（3.478 mg/g，0.498 mg/g），具有較好的食用油品質和營養(yǎng)價值。

1.6 超臨界CO2萃取法

超臨界流體萃取是近十年發(fā)展形成的一種先進的物理萃取技術，將CO2作為萃取溶劑，在低溫條件下利用CO2良好的溶解性、來源豐富和無毒無害等優(yōu)勢，通過不斷調整流體密度來提取油脂[10]。這種方法克服了傳統(tǒng)壓榨法產油率低、有機溶劑殘留量高等問題，是一種綠色高效的提取方法。Pan等[11]利用超臨界CO2萃取法提取紫蘇籽油，實驗結果表明在溫度41℃、壓力24 MPa、CO2流量20 L/h的條件下，紫蘇籽的產油率最高，達到88.63%，并且通過該法提取的紫蘇籽油中不飽和脂肪酸（α-亞麻酸、油酸和亞油酸）含量高達91.94%。

2 紫蘇籽油的活性物質組成及營養(yǎng)功效

2.1 脂肪酸組成

紫蘇籽油中富含多種脂肪酸。表1列舉出利用不同方法提取得到的紫蘇籽油中脂肪酸的組成分析，由表1可以看出，紫蘇籽油中主要包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，其中亞麻酸含量最高，大多數(shù)能夠達到60%以上。α-亞麻酸作為ω-3系列多不飽和脂肪酸的前體物質，經過碳鏈延長和去飽和反應可以產生多種高活性物質（如二十碳五烯酸，EPA；二十二碳六烯酸，DHA）[12]。大量流行病學調查結果顯示，較高的ω-3多不飽和脂肪酸的膳食攝入，能夠在一定程度上降低高脂血癥人群血液中低密度脂蛋白膽固醇和總膽固醇水平，預防心血管疾病發(fā)生[13]。Chung等[14]將米糠油、紫蘇籽油、菜籽油、亞麻籽油飼喂ICR小鼠并分析其血脂譜，發(fā)現(xiàn)這些油脂均能夠使小鼠血液中低密度脂蛋白膽固醇水平顯著下降，飼喂紫蘇籽油的小鼠血液中EPA含量（245.03±62.04 μmol/L）明顯高于對照組（26.49±8.76 μmol/L），這表明紫蘇籽油能夠降低小鼠罹患心血管疾病的風險。有研究表明α-亞麻酸能夠促進活化的過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）的表達，抑制促炎細胞因子的轉錄過程，以發(fā)揮其抗炎癥的效果[15]。

表1 利用不同方法提取的紫蘇籽油脂肪酸組成 單位：%

2.2 生育酚

生育酚是一種人體必不可少的維生素，主要以α、β、γ和δ四種同分異構體存在于自然界中，其中α-生育酚作為動物體內維生素E的主要存在形式，具有最強的抗氧化活性，減弱機體內產生的氧化應激作用。而γ-生育酚在總生育酚中占比最高，在干預細胞癌變相關信號通路，抑制促癌基因表達方面起著重要作用[18]。Zhao等[3]利用高效液相色譜技術測定壓榨紫蘇籽油中生育酚含量，發(fā)現(xiàn)總生育酚為70.2±4.1 mg/100 g，其中γ-生育酚的含量為65.0±4.0 mg/100 g（占總生育酚的92.59%），α-、β-和δ-生育酚分別為3.0±0.1、0.4±0.0和1.7±0.0 mg/100 g。

2.3 植物甾醇

植物甾醇一般是以游離態(tài)或與脂肪酸、糖類等結合的狀態(tài)存在于大多數(shù)植物油中的一種生物活性成分，具有降低血液膽固醇、抗腫瘤、抗炎癥等功效，在紫蘇籽油中主要包括菜油甾醇、豆甾醇、β-香樹脂醇和β-谷甾醇。Kim等[19]評價了七種不同品種的紫蘇籽油中植物甾醇種類和含量，均存在上述植物甾醇，總甾醇含量（402.66±25.36 mg/100 g）最高的品種中的β-香樹脂醇、β-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇含量分別為0.54±0.02、385.44±25.09、10.95±0.24、5.72±0.02 mg/100 g，β-谷甾醇在植物甾醇中占比最高，其次是菜油甾醇和豆甾醇，并且紫蘇籽油是β-谷甾醇的最佳來源之一，其含量明顯高于其他植物油，如玉米油（266.3 mg/100 g）和亞麻籽油（237.5 mg/100 g）[20]。陳元堃[21]等就對β-谷甾醇的功能活性及其臨床應用進行探討，β-谷甾醇能夠抑制機體膽固醇升高，促進脂肪快速分解，有效清除活性氧，在調節(jié)肝臟腎臟疾病、心血管疾病和免疫性疾病等具有重要作用。

2.4 酚類化合物

大量研究報道了酚類化合物在預防癌癥、降低血脂方面發(fā)揮了突出作用，它們是由至少一個芳香環(huán)和一個羥基組成的一組分子，存在于所有植物油中，可分為酚酸、類黃酮和木酚素等，對植物油中的多不飽和脂肪酸的氧化穩(wěn)定性具有重要意義。其次酚類化合物對由于脂質過氧化作用導致的機體氧化損傷和清除體內自由基具有明顯效果，還能夠通過信號轉導途徑調控抑癌或致癌基因表達，具有抗腫瘤的效果。紫蘇籽油中的總酚類化合物含量一般能夠達到（1109 mg/100 g）[20]，顯著高于紅花籽油（23.14 mg/100 g）、葡萄籽油（7.58 mg/100 g）、米糠油（5.63 mg/100g）、玉米油（1.87 mg/100g）。吳嬈等[22]利用HPLC-MS技術對紫蘇籽油中的11中酚類化合物進行鑒定，其中包括香草酸（68.6 ng/g）、阿魏酸（55.7 ng/g）、芹黃素（43.3 ng/g）、咖啡酸（32.8 ng/g）等，它們是紫蘇籽油中主要的營養(yǎng)成分。

3 小結

紫蘇籽油是一種新型的小品種食用植物油，其中富含的α-亞麻酸等ω-3系列多不飽和脂肪酸對人體具有重要的益生功效，值得對其深入研究。但由于生產紫蘇籽油成本較高，市面上的產品開發(fā)較單一，國內外紫蘇籽油的總體產量較小，未來還需要開展以下方面的工作以彌補關于紫蘇籽油研究之不足：（1）深入開發(fā)或優(yōu)化紫蘇籽油提取工藝，向新型復合提取技術方向發(fā)展，以提高紫蘇籽油的產量及品質；（2）探索提高紫蘇籽油貯藏穩(wěn)定性的方法，以期為紫蘇籽油大規(guī)模工業(yè)化生產及應用提供技術支持；（3）全面拓展紫蘇籽油的應用范圍，努力將其作為膳食補充劑應于各類保健品、酸奶、面包等食品，以擴大紫蘇籽油的經濟價值。