紫苏的生物学功能及其在畜牧生产中的应用

朱 丹， 文 宇， 张佩华＊

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128）

紫苏（Perilla frtaescens L.Britt），又称赤苏、白苏、红紫苏、桂荏等，为唇形科紫苏属一年生草本白花授粉植物，性温、味辛、有特异香气，是具有较高营养价值的药食、油料植物。紫苏的叶、梗及果实均可入药，具有解表散寒、降血压、抗菌、止痛、安胎、防癌和抗衰老等多种药效。研究表明，紫苏及其提取物作为饲料添加剂能改善动物生产性能、增强机体免疫力，具有低毒、低残留和改善动物产品品质等功能，为一种极具开发价值的中药饲料添加剂。

1 紫苏的营养成分

1.1 紫苏种子 紫苏种子别称紫苏籽、紫苏子，是紫苏的干燥成熟果实，含丰富的油脂，属于高碘值油，具有高干性，大多为高度不饱和甘油酯，出油率为36%～50%，油中主要含有的脂肪酸为α-亚麻酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸、花生酸和花生烯酸等，其中α-亚麻酸含量高达60%。α-亚麻酸系ω-3多不饱和脂肪酸（ω-3 PUFA）的母体是一种功能性的油脂，也是人体必需脂肪酸之一，在哺乳动物体内无法自身合成，通过食物补给可在体内经过一系列代谢生成对人类有重要作用的高活性物质二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）（蒲海燕等，2009）。 紫苏籽油（PSO）是目前发现的种子油中含α-亚麻酸最高的植物物种，具有增强免疫力、降低胆固醇等生理功效（郭烨等，2011）。Futakuchi等（2002）研究 PSO 对大鼠乳腺癌的治疗作用，证实PSO可显著降低乳腺癌的发生，原因可能是PSO阻止了PhIP-DNA的形成，从而减少癌细胞的增殖。

紫苏饼粕（PSM）是紫苏籽脱脂后的副产品，杂质少、味芳香、适口性好，脱脂后的紫苏饼粕蛋白质含量可达28%～35%，是良好的植物蛋白资源，配合饲料中的添加量可达30%以上，且能提高家畜肉中 ω-3脂肪酸的含量 （李晓鹏，2013；谢超等，2009）。石玮婷等（2013）研究表明，脱脂后的紫苏饼粕中粗蛋白质提取率为25.85%，蛋白质含量为43.01%，经超滤法处理后得到的蛋白提取率为46.90%，蛋白含量可达91.74%。张志军等（2013）采用纤维素酶法从紫苏饼粕中提取蛋白质，提取率达到38.2%，纯度达到84.5%，得率最高可达到86.5%。李晓鹏（2013）研究报道，分别采用碱溶酸沉法和纤维素酶法从紫苏饼粕中提取蛋白，紫苏蛋白提取率（提取蛋白质占饼粕总质量百分比）分别为21.36%、38.19%，纯度分别为82.32%、83.74%，得率分别为50.55%、84.60%。研究认为纤维素酶法相比碱溶酸沉法较好。

目前国内外对于紫苏饼粕的利用多用于提取蛋白质，有关其他方面的研究较少。朱建飞等（2011b）采用有机溶剂丙酮溶液浸提紫苏饼粕中的多酚，在丙酮溶液体积分数为60%，浸提固液比1∶15，浸提时间4 h，浸提温度40℃的条件下，多酚的得率为2.12%。研究报道，采用热水提取紫苏饼粕中的多糖，在液固比为35∶1，浸提时间为4 h，浸提温度为80℃的条件下，多糖得率为8.34%（朱建飞等，2011a）。采用酸液提取紫苏粕中多糖，得率为1.42%（朱建飞等，2012b）。

1.2 紫苏茎叶 紫苏茎叶主要的化学活性成分是挥发油，含量为0.3%～0.7%，挥发油中有效成分较高的是紫苏醛，可达50%以上，且含量随季节改变。还含有柠檬烯、左旋柠檬烯、β-丁香烯、紫苏醇、二氢紫苏醇、沉香醇、紫苏酮、香薷酮、白苏酮、异白苏酮和丁香油酚等成分。林硕等（2009）应用毛细管气相色谱-质谱联用法对紫苏挥发油成分进行分析，结果从紫苏叶和花挥发油中分别鉴定出12种和10种化合物，其中紫苏叶中主要成分为紫苏醛（75.88%）、柠檬烯（3.82%）、石竹烯（9.87%）和法呢烯（3.21%）；紫苏花中主要成分为紫苏醛 （49.23%）、 石竹烯 （18.53%）、 法呢烯（8.99%）、芳樟醇（11.3%）和姜黄二酮（4.55%）。冯劼等（2011）采用GC-MS对水蒸气蒸馏提取所得的紫苏叶挥发油组成成分进行分析，结果从紫苏叶挥发油中共鉴定出32种成分，其主要含有柠檬烯（18.3%）、紫苏醛（16.5%）、紫苏酮（12.4%）、芹菜脑（9.3%）和反式丁香烯（12.0%）。

紫苏叶中还含有氨基酸类、黄酮类、苷类、类胡萝卜素类、酚酸类及多种微量矿物质元素等化学成分。紫苏叶中粗蛋白质含量高达27.8%，其氨基酸的组成较全面，种类丰富且含有人体必需的8种氨基酸，且含有儿童必需的10种氨基酸（张洪等，2006）。另外，由于紫苏叶采收时期的不同，可能导致营养成分的积累有所不同。王恒等（2013）采用氨基酸自动分析法测得紫苏叶中含有17种氨基酸，其中包括7种人体必需的氨基酸。

黄酮类化合物包括2种黄酮、9种黄酮苷和5种花色苷，两种黄酮是木犀草素和芹菜素，黄酮苷主要是芹菜素-7-二葡萄糖苷、木犀草素-7-二葡萄糖苷和芹菜素-7-咖啡酰葡萄糖苷等，紫苏叶中含量较高的是芹菜素-7-咖啡酰葡萄糖苷和木犀草素-7-咖啡酰葡萄糖苷，紫苏茎中含有的黄酮类化合物大致相似，但不完全相同（李秀信等，2002）。

紫苏中含有的类胡萝卜素包括叶黄素、β-胡萝卜素、花药黄素及堇菜黄素等（Shigeaki，1985）。研究表明，兰州脱水胡萝卜中β-胡萝卜素为17.25 mg/100 g，为全国之首，而成熟紫苏叶中β-胡萝卜素是其含量的3～6倍，为104.68 mg/100 g（刘大川等，2001）。

紫苏中的酚酸类物质包括咖啡酸、迷迭香酸、阿魏酸及2-（3，5-羟苯基）-乙烯咖啡酸酯等，其中作为紫苏酚酸类主要物质的迷迭香酸已被美国FDA认可为“公共安全食品”产品（王根女，2010；苏平等，2008）。

紫苏茎叶含有多种人体所需的微量矿物质元素，包括 Ca、P、Na、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu、Co、Cr、Pb、Hg及Ni等。张洪等（2006）研究发现，紫苏叶微量元素中Fe含量为390 mg/kg，Zn为50 mg/kg，均大大超过一般植物 （Fe为 140 mg/kg，Zn为0.1 mg/kg）。王恒等（2013）采用原子吸收分光光度法测得紫苏叶中含人体必需的Fe、Zn、Mn和Cu 4种微量元素，含量分别为 780、40、90、12 mg/kg。

2 紫苏的生物学功能

2.1 抗氧化性能 生物体内的活性氧自由基，可形成体内脂质过氧化物，导致核酸、蛋白质、脂类、糖类和生物膜变性、组织破坏和老化。紫苏提取物黄酮类化合物和酚酸类物质等对清除过量活性氧自由基具有重要意义。吕晓玲等（2003）发现迷迭香酸是紫苏提取物中的主要抗氧化物质，对由亚铁离子引发的卵磷脂脂质体过氧化有一定抑制作用。冯蓉洁等（2009）采用体外抗氧化方法研究紫苏提取物DPPH的清除能力、总还原力和抗脂质体氧化能力，结果发现，紫苏提取物总黄酮及原花色素含量与自由基清除率间呈正相关性。另有报道，紫苏粕多糖（PWPS）对羟基自由基和超氧阴离子有清除作用（朱建飞等，2012a）。此外，紫苏叶花色苷的抗氧化能力高于紫苏叶水提取物，对DPPH自由基和ABTS+自由基均有良好的清除作用，能够通过抑制氢转移反应过程终止自由基链式反应，且其抗氧化性随浓度的增大而增强（蔡宁晨等，2012）。

2.2 抗炎症和抗过敏作用 研究报道，紫苏油具有较强的抗过敏作用，是因为所含的α-亚麻酸在体内代谢过程中，通过竞争酶系统，能抑制亚油酸向花生四烯酸（AA）转化，降低体内AA水平（王永奇等，2000）。冯劼等（2011）发现，紫苏叶挥发油（OPF）含有的柠檬烯、紫苏酮、紫苏醛等成分可明显减轻角叉菜胶致去肾上腺大鼠足跖肿胀，降低炎症组织前列腺素E2（PGE2）含量，抑制胸腔渗出液中蛋白含量和白细胞数，降低一氧化氮（NO）含量，但不影响正常小鼠的肾上腺重量及肾上腺中维生素C的含量。此外，黄丽等（2005）采用透明质酸酶抗过敏活性测试法研究紫苏叶的抗过敏性时发现，紫苏叶中抗过敏成分主要为黄酮类物质。郎玉英和张琦（2009）采用二甲苯致小鼠耳肿胀试验发现，紫苏总黄酮能显著降低小鼠毛细血管通透性，抑制二甲苯致小鼠耳肿胀，减轻大鼠肉芽肿，抑制气囊渗出液中蛋白质和白细胞数量，降低渗出液中丙二醛（MDA）和NO的量，降低血清中血清白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平。

2.3 抑菌作用 紫苏提取物对金黄色葡萄球菌、化脓链球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌及假结核棒状杆菌等均具有明显的抗菌活性（刘小琴等，2000）。严芳等（2010）发现，紫苏水提物（黄酮类化合物和迷迭香酸）对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌和霉菌4种供试菌有一定的抑制作用，对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑制作用强于黑曲霉和酵母菌，且抑菌活性随着有效浓度的增加而增强。程道梅等（2011）报道，紫苏茎叶的95%乙醇提取物能较好抑制常见细菌、霉菌和酵母菌，与5%以上的食盐及40%以上的蔗糖有明显协同抑菌作用，对细菌、霉菌和酵母菌的最低抑菌浓度分别为0.625%、1.25%和1.25%。紫苏挥发油成分中的紫苏醛和柠檬醛具有一定的协同抗菌能力（Honda等，1984）。紫苏提取物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有不同程度的抑制能力，且酚羟基对多酚类物质的抑制作用起决定性作用，其中邻二酚羟基的效果最佳（郭群群等，2002）。

2.4 调脂护肝作用 紫苏提取物具有调节脂质代谢、保护肝脏的功能。管日新等（2009）采用紫苏提取液与超临界CO2萃取得到的紫苏籽油配制饮料喂饮大鼠28 d后发现，紫苏保健饮料可明显降低脂代谢紊乱大鼠血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）浓度，对大鼠血清高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）促升高作用明显，并存在量效关系。刘臻等（2010）发现紫苏和蜂胶的软胶囊能显著降低高脂模型大鼠的TC和TG浓度，且差异显著（P ＜ 0.05）。王虹等（2009）报道，紫苏提取物（PE）能显著降低四氯化碳（CCl4）与乙酰氨基酸（APAP）诱导的肝损伤小鼠血清谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）活性，TG 含量，升高肝脏超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，并通过降低丙二醛（MDA）含量能明显减轻肝组织损伤程度；PE对正常小鼠血清 ALT、AST、TG无影响，研究认为迷迭香酸（RAD）可能是PE保肝最主要的有效成分。

3 紫苏在畜牧生产中的应用

3.1 在鸡生产中的应用 据王君荣等（2010）报道，在蛋种鸡基础日粮中分别添加150、250、350 mg/kg紫苏籽提取物，结果表明，紫苏籽提取物能提高蛋种鸡产蛋率、种蛋合格率、种蛋受精率和孵化率（P＜0.05），且能提高单枚蛋重和饲料转化率（P＜0.05），其中以添加250 mg/kg紫苏籽提取物效果最佳。臧素敏等（2004）在蛋鸡日粮中分别加入8%、12%、16%、20%紫苏，结果表明，日粮中添加紫苏可显著增加蛋黄脂肪中PUFA、ω-3 PUFA及 DHA含量， 改善 ω-6/ω-3、P/S比例，调节脂质代谢，其中以添加12%～16%效果较好。

谢君等（2011）研究紫苏籽提取物在肉仔鸡日粮中的饲喂效果，结果显示，紫苏籽提取物可提高21～42日龄日增重和全程日增重，降低各阶段料重比和全程料重比，提高21～42日龄和全程存活率，增重饲料成本与对照组相比降低11.86%（P＜0.01），且能提高肉仔鸡的免疫器官指数、新城疫HI抗体效价、E花环形成百分率、淋巴细胞转化率、血清IgG水平，表明紫苏籽提取物能促进肉仔鸡生长，增强免疫力，其效果与抗生素相当。杨桂芹和刘洋（2008）探讨紫苏-月见草复合提取物对肉仔鸡脂类代谢和免疫机能的影响，结果表明，在基础日粮中添加375 mg/kg紫苏-月见草复合提取物可降低血清甘油三脂和血清总胆固醇水平，比对照组分别降低5.39%和2.64%（P＜0.05），且有降低血清低密度脂蛋白、胆固醇含量的趋势（P＞0.05），肉鸡胸腺指数和法氏囊指数分别比对照组提高21.99%和17.98%（P ＜ 0.05）。

潘存霞和谢君（2011）研究紫苏籽提取物对肉鸡生产性能和鸡肉品质的影响，结果表明，紫苏籽提取物可显著提高肉鸡的日增重，降低料肉比；与对照组相比，肉鸡腿肌嫩度和胸肌嫩度分别提高6.20%和15.08%，腿肌、胸肌滴水损失分别降低了1.00%和18.60%，腿肌、胸肌水分含量分别提高了0.37%和1.74%；腿肌粗蛋白质含量提高了 4.04%（P＜0.05），胸肌粗蛋白质含量也略有提高；腿肌粗脂肪含量降低了 22.04%（P＜0.05），胸肌粗脂肪含量降低了 39.19%（P＜0.01）；腿肌、胸肌总还原性糖、肌苷酸、谷氨酸含量均显著提高。孙婷婷和徐建雄（2007）研究紫苏-月苋草复合提取物对肉种鸡生产性能和繁殖性能的影响，试验结果表明，添加0.25 g/kg紫苏-月苋草复合提取物可显著提高肉鸡育成期体重、均匀度，降低死淘率，且产蛋率和平均蛋重均有较大幅度的提高，受精率和入孵蛋健雏率分别提高1.04个百分点和5.35个百分点。

3.2 在猪生产中的应用 紫苏可显著促进猪的生长发育，提高生产性能。褚晓红等（2011）采用单因子试验，在大白×长白×杜洛克三元生长育肥猪（20 ～ 90 kg）饲料中添加 150、250、350 g/t紫苏籽提取物饲料添加剂，结果表明，猪饲料中紫苏籽提取物添加量为250、350 g/t时对猪的生长发育、肉质、免疫性能均有一定的改善作用，但各组之间差异不显著（P ＞ 0.05）。 潘存霞（2012）报道，在 30 kg左右的杜长大商品猪每千克基础日粮中添加紫苏籽提取物200 mg，结果显示，与对照组和抗生素组相比，紫苏籽提取物组育肥猪日增重分别提高 5.63%（P ＜ 0.05）和 3.50%（P ＜0.05），料肉比分别下降 7.59%（P＜0.05）和 3.85%（P＜0.05），采食量均有所降低；紫苏籽提取物组的育肥猪血清生长调节剂（GH）、胰岛素（INS）、三碘甲腺原氨酸（T3）、四碘甲腺原氨酸（T4）、尿素氮（BUN）水平均得到显著改善，表明日粮中添加紫苏籽提取物可显著提高育肥猪的生长性能。季学枫等（2003）研究紫苏-月苋草复合提取物替代猪饲粮中抗菌药物的效果，结果表明紫苏-月苋草复合提取物对后期猪 （体重65 kg以上）促生长和提高饲料转化率有积极作用。赵红梅等（2008）研究超微粉复方紫苏中草药添加剂对断奶仔猪生长性能的影响，结果表明，以紫苏等中草药为原料的饲料添加剂可增加仔猪采食量，提高日增重，降低料重比和腹泻率，其中以添加水平为0.5%效果最佳。

3.3 在反刍动物生产中的应用 近年来，紫苏在反刍动物上的应用报道较多。顾小卫（2010）研究紫苏、陈皮和艾叶对奶牛乳风味、乳品质、瘤胃内环境及血液生化指标的影响，结果表明，紫苏能显著降低奶牛干物质的采食量和乳体细胞数，明显改善奶风味；还可稳定奶牛瘤胃pH，降低氨氮（NH3-N）浓度和丁酸百分含量，提高微生物蛋白（MCP）浓度、乙酸浓度、乙酸百分含量和挥发性脂肪酸（VFA）总浓度；且能提高丙酸和丁酸的浓度以及丙酸百分含量和乙酸/丙酸比值；同时可降低血液中的总蛋白 （TP）、 球蛋白 （GLB）、 尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）、白蛋白（ALB）、碱性磷酸酶（ALP）和AST水平；提高血液中的谷丙转氨酶（ALT）、球白比（A/G）和 STLT（AST/ALT）。

徐娥和夏先林（2009）报道，采用富含 ω-3脂肪酸的紫苏油和菜油混合饲喂育肥牛。结果表明，试验组肉中脂肪和饱和脂肪酸含量分别比对照组降低13.85%和6.60%（P＜0.05），多不饱和脂肪酸含量、氨基酸总量、必需氨基酸总量和鲜味氨基酸总量分别提高8.00%、3.00%、1.50%和5.40%（P＜0.05），试验组血液中红细胞数、白细胞数分别比对照组高2.59%、0.03%（P＞0.05），总蛋白、白蛋白、球蛋白含量分别提高2.26%、1.79%、3.33%（P＞0.05），高密度脂蛋白含量增加 10.86%（P＜0.05）， 胆固醇降低 7.23%（P＞0.05），IgG 含量提高 9.97%（P ＜ 0.05）。 张文火等（2011）研究紫苏籽提取物（PSE）对育肥牛生产性能和免疫功能的影响，结果显示，在育肥牛饲粮中添加PSE使日增重和干物质采食量分别提高8.5%和3.2%，料重比下降5.8%，但与对照组相比差异不显著（P＞0.05）；总磷的表观消化率提高了56.11%（P＜0.05），而对其他养分的表观消化率无显著影响（P＞0.05）；血浆中磷和α-淀粉酶浓度及免疫球蛋白A（IgA）含量分别提高16.22%、20.92%和 4.48%（P＜0.05）；肌肉剪切力值降低13.00%（P＜0.05），胴体性状等级提升一个等级，表明饲粮中添加PSE对育肥牛生长性能未产生负面影响，可促进磷的消化，提高血中磷和α-淀粉酶浓度及IgA的含量，并改善了牛肉嫩度和胴体品质。

3.4 在水产养殖中的应用 目前紫苏在水产养殖上的应用研究报道较少。吕耀平等（2008）研究紫苏子提取物对异育银鲫 （Carassius auratus gibelio）存活、生长以及鱼体生化组成的影响，结果表明，在基础饲料中添加300 mg/kg紫苏子提取物，异育银鲫增重率最大，可达99.5%；饲料效率和蛋白质效率最高，分别为42.74%、118.72%；且脏体比最小。

3.5 其他 张爱武等（2012）研究紫苏籽对鹌鹑肉中ω-3不饱和脂肪酸富集的影响，在基础日粮中分别添加质量分数为8%、10%、12%和15%紫苏籽，结果显示，添加10%紫苏籽可显著提高35日龄和50日龄鹌鹑肉的粗脂肪含量 （P＜0.05），添加12%紫苏籽可显著提高35日龄鹌鹑肉的粗脂肪含量和50日龄鹌鹑肉的粗灰分含量（P＜0.05）；添加不同水平的紫苏籽均可显著提高35日龄和50日龄鹌鹑肉的C18∶3含量及35日龄鹌鹑肉中多不饱和脂肪酸（PUFA）和 ω-3 PUFA含量（P＜0.05），显著降低35日龄和50日龄鹌鹑肉的 ω-6 PUFA/ω-3 PUFA 值（P ＜ 0.05），表明早期投喂紫苏籽有利于PUFA和ω-3 PUFA的积累，紫苏籽的添加量以10%为宜。

4 小结

综上所述，紫苏及其提取物具有增强免疫和抗病力、促进生长、改善肉质等独特功效，且低毒、低残留，饲喂效果良好，是一种天然的中草药饲料添加剂。开发紫苏及其相关产品并将其投入畜牧生产意义重大，规模化生产更是前景广阔。同时，应进一步研究紫苏的作用机制、影响因素、适宜添加量等问题，若能完善产品的加工提取工艺和精制技术，使其活性物质成分真正进入实际生产应用中，将会不断促进紫苏产业的发展。

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