芡欧鼠尾草的研究进展

龚雪，周长凤，肖培根，姚霞，李旻辉，，5，6，*

（1.包头医学院，内蒙古包头014040；2.内蒙古自治区中医药研究所，内蒙古呼和浩特010110；3.北京协和医学院中国医学科学院药用植物研究所，北京100193；4.中国中药有限公司，北京100195；5.内蒙古自治区特色药用植物培育与保护工程技术研究中心，内蒙古包头014040；6.内蒙古自治区特色道地药材资源保护与利用重点实验室，内蒙古包头014040）

芡欧鼠尾草（Salvia hispanica L.）为唇形科鼠尾草属植物，又名奇亚，英文名为chia，原产于墨西哥和危地马拉等北美洲地区，有着悠久的食用历史和种植历史[1]。据考证，芡欧鼠尾草的食用历史可追溯到公元前3 500年，是阿兹特克人（Aztec）和玛雅人（Maya）的四大主食之一[2]。在哥伦布发现美洲之前，芡欧鼠尾草是墨西哥等地仅次于玉米和大豆的第三大粮食作物[1]。芡欧鼠尾草仅生长在墨西哥及北美洲地区海拔约1 200 m的高原荒漠地带，我国无芡欧鼠尾草的分布记录[3]。目前，人们对芡欧鼠尾草的开发利用主要集中于种子——奇亚籽。奇亚籽在很多发达国家受都到青睐，是美国食品药品监督管理局认证的安全食品，也是欧盟立法确认的面包添加成分[1]。其富含优质蛋白、可溶性膳食纤维、维生素、脂肪酸、矿物质元素及多种抗氧化化合物，对肥胖症、心血管疾病、糖尿病等具有显著防预和治疗作用[4-8]。2014年奇亚籽被我国正式批准（国家卫生和计划生育委员会2014年第10号文件）为新食品原料，奇亚籽在中国有很大的发展空间，具有很高的研究价值。本文对芡欧鼠尾草的生物学特性、化学成分、活性功能研究、毒理学评价以及应用前景进行总结与分析，为芡欧鼠尾草的综合开发利用提供参考依据。

1 生物学特性

1.1 形态学特征

芡欧鼠尾草高1.5 m～2.3 m。枝干为四棱形、有分枝，具短小白色绒毛。叶相互背离生长，叶柄最长可达40 mm。叶片密被短小白色绒毛，叶缘呈锯齿状，叶长80 mm～100 mm，宽40 mm～60 mm。花成簇生长在枝条末端或叶腋处的花穗上，花苞尖端长且锋利。花萼呈管状，体积较大且表面有条状花纹，表面有白色细毛。花萼由三片萼芽组成，其中一片的宽度等于其他两片的总和。花冠呈管状，蓝色，有四个雄蕊，其中两个体积较大且没有繁殖能力。子房为平圆形，柱头分成两半[9]。

奇亚籽较小（长1.87 mm、宽1.21 mm、厚0.88 mm），为长椭圆形，4个一组[10]，表面光滑有光泽，有棕色、灰色、暗红色和白色4种颜色，带深色网纹，或不规则斑点，成熟后不易脱落。种仁黄色，腹沟明显。种子千粒重在1.2 g～1.4 g，并且由于自身含有多种抗氧化成分，可在清洁、干净的环境下保存数年[1]。

1.2 生殖生物学特性

芡欧鼠尾草为一年生草本植物，属畏寒植物，花期一般在7月～8月。生长周期因地域和海拔高度不同而有所差异，通常在100 d～150 d。主要通过鸟媒传粉。植株喜光，属短日照开花植物，在阴暗处不能生长。芡欧鼠尾草适生性很强，无论在贫脊或肥沃、酸性或碱性、干燥或湿润的土壤中均能生长[1，11]。

2 化学成分研究

国内外对奇亚籽的化学成分研究较多，主要集中于脂肪酸类、酚酸类及黄酮类化合物。除此之外奇亚籽还富含蛋白质、水不溶性膳食纤维、维生素及矿质元素[1，11-14]。以上成分使得芡欧鼠尾草有具有调节血脂、血糖、血压，预防心脑血管疾病，抗氧化以及辅助减肥等诸多功能，显示其在营养保健品、食品及工业等方面有着巨大的开发价值。

2.1 脂肪酸

奇亚籽的脂质部分主要由不饱和脂肪酸组成，含量较高的是亚油酸（6.23 g/100 g，占22.43%）和α-亚麻酸（17.35 g/100 g，占 62.48%），尤其 α-亚麻酸（属n-3系列多不饱和脂肪酸）含量特别丰富。α-亚麻酸和亚油酸被认为是人体必需的营养素。除此之外奇亚籽还含有肉豆蔻酸、二十四碳烷酸、花生酸、山嵛酸、十七碳烷酸、十七碳-烯酸、硬脂酸、棕榈油酸等成分[1，15-17]。

2.2 酚酸类

奇亚籽中含有多种以游离形式或者通过糖苷键结合于多糖之上具有抗氧化活性的酚类化合物，主要包括绿原酸、山奈酚、杨梅素、黄烷醇类、槲皮素、咖啡酸等[18]。Martinez-Cruz等[19]的研究显示奇亚籽中酚酸和异黄酮含量最高的是迷迭香酸和原儿茶酸乙酯。Reyescaudillo等[8]研究证明，奇亚籽的粗提物具有与抗氧化剂Trolox相当的抗氧化活性，并表明奇亚籽是一种重要的天然抗氧化剂，可用于生产具有商业用途的强效抗氧化剂。

2.3 黄酮类

Martinez-Cruz等[20]的研究首次在奇亚籽中检测到了黄豆黄素、染料木苷、黄豆黄苷和染料木素，并提出奇亚籽可以作为大豆异黄酮的食物来源。此外，奇亚籽还含有荭草素、柚皮素、牡荆素等黄酮类物质[1，6，12，17-22]。

2.4 蛋白质

奇亚籽中含有常见的18种氨基酸，包括9种必需氨基酸和9种非必需氨基酸。必需氨基酸包括苯丙氨酸、苏氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、色氨酸、赖氨酸、组氨酸，其中组氨酸为婴儿必需氨基酸。非必需氨基酸包括天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸[1]。

2.5 维生素、矿物质及膳食纤维

奇亚籽也是B族维生素的优质来源。主要有维生素 C、硫胺素（VB1）、核黄素（VB2）、烟酸（VB3）、叶酸、维生素A、维生素E，其中烟酸含量较高。此外，奇亚籽中矿物质含量丰富，钙、磷、钾、镁的质量分数相对较高。奇亚籽草富含可溶性膳食纤维，水结合力、阳离子交换力、吸水力均优于亚麻籽、香草、麦麸等，且营养价值也相对较高[1，11-14]。奇亚籽化合物成分表见表1，奇亚籽中脂肪酸类化合物的化学结构图见图1，奇亚籽中酚酸类化合物的化学结构图见图2，奇亚籽中黄酮类化合物的化学结构图见图3。

表1 奇亚籽化合物成分表Table 1 Ingredient list of chia compounds

3 药理活性研究

3.1 降脂减肥

大量体外实验以及人群实验证明[2，23-24]，奇亚籽具有降脂活性。目前认为奇亚籽调节血脂的主要物质基础是n-3系脂肪酸。食用奇亚籽可以降低胆固醇、血浆甘油三酯和低密度脂蛋白，而使血浆ω-3多不饱和脂肪酸和高密度脂蛋白水平升高。Rossi等[23]证实，奇亚籽能显著改善血脂代谢紊乱，抑制血清中游离脂肪酸、甘油三酯、葡萄糖含量及肝脏组织中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、乙酰辅助酶A羧化酶和脂肪酸合成酶活力的升高。Chicco等[2]的研究结果表明用奇亚籽喂食SD大鼠（SD大鼠为大鼠的一个品系，广泛用于药理、毒理、药效及药物非临床研究质量管理规范实验。）明显减少了在SD大鼠身上的内脏脂肪并增强了胰岛素功能。除此之外，奇亚籽中的可溶性膳食纤维可溶解于水中，吸水膨胀后形成一种胶状物质。这类物质可以调节血糖浓度、降低胆固醇含量、刺激肠道蠕动，有利于粪便排出，因此更容易产生饱腹感，对肥胖病人有利，可作为减肥食品[1]。

图1 奇亚籽中脂肪酸类化合物的化学结构Fig.1 Chemical structure of fatty acid compounds in chia

图2 奇亚籽中酚酸类化合物的化学结构Fig.2 Chemical structure of phenolic acid compounds in chia

图3 奇亚籽中黄酮类化合物的化学结构Fig.3 Chemical structure of flavonoids compounds in chia

3.2 抗氧化

研究表明[25]，奇亚籽提取物具有明显的抗氧化作用，可作为一种潜在的天然抗氧化剂。MARINELI R S等[26]通过奇亚籽醇提物对总抗氧化能力检测，β-胡萝卜素-亚油酸体系（β-carotene-linoleic acid model system，β-CLAMS），以及磷脂脂质体脂质过氧化3个体外抗氧化活性评价模型进行抗氧化评价，奇亚籽醇提物能够以浓度依赖的方式清除ABTS+自由基，均能显著抑制亚油酸自由基引起的β-胡萝卜素漂白。相启森等用[27]芡欧鼠尾草的两种种子即白奇亚籽和黑奇亚籽验证了其在体外的抗氧化活性。结果也证实了奇亚籽提取物能够以浓度依赖的方式清除DPPH·和ABTS+自由基，且白奇亚籽提取物对DPPH·和ABTS+自由基的清除能力显著高于黑奇亚本籽提取物；两种奇亚籽提取物均能显著抑制亚油酸自由基引起的β-胡萝卜素漂白。此外，两种奇亚籽提取物均能够有效抑制自由基诱导的亚油酸过氧化和牛血清白蛋白氧化降解。

3.3 降血糖

Vuksan等[28]经研究证实，在食用加入奇亚籽烘培的面包后，受试者的餐后血糖显著降低，且存在剂量反应关系，并认为奇亚籽的降血糖作用与其含有丰富的膳食纤维有关。目前，膳食纤维降血糖的作用机制已经较为明确：膳食纤维能够减缓碳水化合物的消化与吸收；膳食纤维可以延长α-淀粉酶对淀粉的酶解时间；膳食纤维吸水后形成的凝胶会阻碍肠液中葡萄糖的吸收和扩散。奇亚籽降血糖机制还与其能够增加糖耐量和增加热休克蛋白HSP70和HSP25表达有关，目前有很多研究[28-29]证实，热休克蛋白HSP25和HSP70在增加糖耐量、促进胰岛素信号传导以及增加骨骼肌对胰岛素敏感性等方面发挥了非常重要的调节作用。

3.4 降血压

有研究表明[30]，高血压患者每天食用35 g奇亚籽，12周后动态血压下降。Vuksan等[31]经研究发现，糖尿病患者在每天常规治疗的基础上加用（37±4.0）g的奇亚籽，12周后，加用奇亚籽组比对照组的收缩压降低了（6.3 ± 4.0）mmHg（P＜0.001），并认为奇亚籽的降血压作用与其成分中富含的ω-3多不饱和脂肪酸、膳食纤维、镁及植物蛋白的共同作用有关。此外，Segura-Campos等[32]发现奇亚籽蛋白粗提物经过碱性蛋白酶和复合风味酶分步酶解制备的蛋白水解物具有血管紧张素转化酶抑制活性。

3.5 抗菌

诸多研究表明[33]，奇亚籽的油提取物可使皮肤含水量增加并用于治疗皮肤瘙痒及神经器官性皮炎。这可能与奇亚籽油中富含的n-3系列多不饱和脂肪酸有关。α-亚麻酸和亚油酸在体内不能合成，必需脂肪酸的缺失将引起生长趋缓、皮炎，补充亚油酸和α-亚麻酸可预防和改变这些症状[34]。

4 毒理学评价

李淑琴等[35]采用小鼠急性毒性试验和遗传毒性试验（Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验、小鼠精子畸形试验）对奇亚籽进行研究。结果显示，奇亚籽对雌雄小鼠经口最大耐受剂量均大于22.5 g/kg，属无毒级物质，并且奇亚籽在无论在基因水平还是细胞水平上均不具有遗传毒性。

5 应用前景

5.1 功能性保健产品

根据科学研究，奇亚籽不会引起不良过敏反应以及抗营养和毒性作用。奇亚籽在国外除了单独食用外，还被用作一种食品添加剂添加于谷物棒、饼干、面条、面包、零食和酸奶等中以提高其营养价值[1]。根据氨基酸评分分析，奇亚籽中必需氨基酸含量非常丰富，且其组成比较均衡，基本符合人体需求，是补充氨基酸的良好来源[1，15]。此外，FAO/WHO[36]建议饮食中 ω-3/ω-6的比值至少在0.1～0.2，比值越高对人体越有益。奇亚籽油的ω-3/ω-6的比值为2.79，略低于亚麻籽油的（4.00），但高于南瓜籽油的（0.01）、松籽油的（0.33）[37]，可以看出奇亚籽油是一种值得开发的营养价值很高的功能性油脂。

5.2 新型护肤产品

奇亚籽富含多不饱和脂肪酸。有研究表明[11]，ω-3和ω-6多不饱和脂肪酸被发现在防止皮肤水分流失、维护角质层表皮屏障、中断表皮黑色素生成等方面具有很好的生物学功能。李晓娇[38]利用四因素三水平正交试验对奇亚籽洁面皂、护肤水、面霜、面膜进行总分综合评价分析后通过对奇亚籽护肤产品进行抑菌性、刺激性和急性毒理等试验以及砷铅汞以及微生物的检测，对奇亚籽相关护肤品的功效及质量安全进行了评价。结果显示，奇亚籽香皂对黑曲霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌均有较好的抑菌作用。奇亚籽护肤水、面霜等相关护肤产品具有良好的美白功效及保湿功效。奇亚籽护肤品具有较好的安全性和稳定性，有毒物质含量及微生物检测均符合标准。

5.3 减肥产品添加剂

奇亚籽固体组合物可作为一种功能食品，在保证健康的前提下，合理地控制能量的摄入与消耗，建立热量供需负平衡，使机体没有多余的能量积累，同时动员体内脂肪分解释放能量供机体需要从而达到减重的目的。其具有以身体健康为前提、营养均衡、合理控制能量和消耗、建立能量负平衡、保护肝脏、调节肝脏代谢、动员脂肪分解释放能量等优点[1，39-40]。

5.4 饲料添加剂

有研究表明[41-42]，将奇亚籽添加到饲料中，能够提高动物的机体免疫力，促进动物对营养物质的消化吸收，提高动物制品中n-3多不饱和脂肪酸含量并显著改善产品的感官的品质[43-44]。

5.5 害虫防治

芡欧鼠尾草的叶子中能提取出一种精油，该种精油具有以下主要成分：β-石竹烯（β-caryophyllene）、兰桉醇（globulol）、γ-衣兰油烯（γ-muroleno）、β-蒎烯（βpinene）、α-蛇麻烯（α-humoleno）等，这些成分有显著的驱虫作用[1，45]。

6 总结与讨论

芡欧鼠尾草属被子植物门，双子叶植物纲，唇形目，唇形科，鼠尾草属。其种子奇亚籽具有悠久的食用历史，在发达国家备受青睐。近年来，随着人们对营养健康食品的追求及保健意识的不断增强，芡欧鼠尾草因其具有的医疗及食品保健功能逐渐成为国内外食品研究领域的热点。

目前，国内外学者对芡欧鼠尾草的研究主要集中在奇亚籽的化学成分、药理活性等方面。现有研究表明，奇亚籽富含优质蛋白、脂肪酸、多种抗氧化化合物，可溶性膳食纤维、矿物质及维生素，具有降脂减肥、抗氧化、降血糖、降血压、抗炎等药理作用，具有良好的食品开发潜质。芡欧鼠尾草在中国作为一种新的食品原料有着很大的发展空间。奇亚籽油可作为功能性食用植物油进行开发；奇亚籽可作为食品添加剂添加于饼干、面包、酸奶等中以提高食品营养价值，并因其富含的多不饱和脂肪酸、可溶性膳食纤维可在新型护肤产品及减肥产品方面进行开发；奇亚籽还可作为饲料添加剂以提高动物制品的脂肪酸含量及品质。此外，芡欧鼠尾草叶子提取物所含的具有驱虫作用的成分，可在虫害防治方面进行开发。但芡欧鼠尾草的药效学基础及作用机制还不是很明确，并且缺乏规模的流行病学调查资料和人体试验等方面的数据支持，还需进一步进行系统深入的研究。同时，芡欧鼠尾草的毒理学研究相对较少，因此也急需对其进行进一步的毒理学研究。

随着人们对芡欧鼠尾草不断的深入研究和开发利用，需求量逐年增长。目前，中国无芡欧鼠尾草的分布记录，其市场来源主要依靠国外进口，价格较为昂贵，限制了其作为普通食物被人们广泛应用。因此，芡欧鼠尾草的引种栽培及规模化生产技术研究等方面应受到重视，以满足芡欧鼠尾草的市场需求。同时，也为其之后的深入研究和开发利用提供原材料保障。

综上所述，鉴于芡欧鼠尾草具有多种潜在的促进健康作用，对芡欧鼠尾草进行化学成分、活性功能评价等方面的深入系统性的研究，为芡欧鼠尾草在医疗与食品保健方面的开发利用奠定理论基础和提供科学依据。