紫苏籽主要营养成分含量分析

沈 奇，王仙萍，杨 森，商志伟，杜才富

(贵州省农业科学院 油菜研究所，贵州 贵阳 550008)

【研究意义】紫苏[Perillafrutescens(L.)]，唇形科紫苏属一年生草本植物，是我国传统的药食兼用植物[1-2]。紫苏籽口感酥脆，具香味，常用于制作一些传统甜点、糯食和面点的馅料，或用于煮粥和煲汤[2]。《中国药典》记载：归肺经、降气化痰、止咳平喘和润肠通便；用于痰壅气逆、咳嗽气喘和肠燥便秘[3]。紫苏籽中主要包括脂肪、蛋白、纤维素、灰份及无氮浸出物[4-5]。其中，紫苏籽粗脂肪α-亚麻酸含量约占脂肪酸成分的60 %～70 %，是陆生植物中α-亚麻酸含量最高的物种之一。紫苏籽油具有促进视力及大脑发育，提高记忆力，降低胆固醇、高血脂和动脉硬化等功效，对心脑血管疾病有良好的预防及辅助治疗效果[6-9]。紫苏籽蛋白质含量与花生相当，氨基酸种类齐全，包括8种人体必需氨基酸，各必需氨基酸含量与鸡蛋相当，是优质的蛋白质食品[5，10]。因此，紫苏籽是一种优良功能食品原料。【前人研究进展】紫苏脂肪及蛋白含量是紫苏籽中的主要营养成分，也是紫苏材料鉴选及品种选育中重要品质指标。对来源于贵州部分地区的30份紫苏材料进行含油量及脂肪酸成分分析结果发现，其含油量变幅为34.136 %～49.151 %，α-亚麻酸含量变幅为60.337 %～68.541 %[11]。商志伟等[12]的研究表明，200份紫苏含油量变幅为20.29 %～50.73 %，α-亚麻酸含量变幅为45.49 %～68.80 %。商志伟等[5，10]测定的紫苏新品种奇苏2号和奇苏3号籽粒总蛋白质含量分别为16.5 %和20.02 %，粗纤维分别为29.5 %和31.7 %。【本研究切入点】可见，不同紫苏种质资源中主要营养成分变幅均较大。但目前对其种质资源脂肪、蛋白及各成分组成的相关性的系统研究报道较少。【拟解决的关键问题】因此，对来自于不同区域、遗传多样性显著的132份紫苏籽粒主要营养成分进行检测，分析紫苏主要营养成分的多样性、营养成分间的相关性及分布规律，以期为紫苏材料创新及品质育种提供支撑数据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

田间试验于2016年3月于贵州省农业科学院油菜研究所试验田进行，室内试验于2017年7月于贵州省农业科学院油菜研究所生物技术与品质分析实验室进行。

1.2 试验材料

试验材料：2010-2016年收集的国内外紫苏资源共132份(表1)。对收集到的紫苏种子按采集地进行整理和编号备用。

试验仪器：索式脂肪抽提仪为瑞士福斯2055型，凯式定氮仪为瑞士福斯2300型，气相色谱仪为美国安捷抡Agilent 6890N型，色谱柱为 DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm) 毛细管柱，籽粒脂肪酸成分检测器为FID氢离子火焰检测器，水分测定仪为德国Sartorius MA150。

1.3 试验方法

供试材料于2016年3月下旬分别同时播种，5月上旬按行窝距50 cm×30 cm移栽定苗，每穴1株，每个材料种植3行，正常水肥管理。收获期每个材料随机取3株进行单独脱粒，对籽粒含油量、蛋白质含量、脂肪酸成分及含水量进行分析。

1.3.1 含油量 含油量采用索式抽提法，参照GB/T 14488.1-2008进行测定。样品粉碎后于105 ℃烘2 h，在干燥器中冷却后准确称取0.5 g置于滤纸筒中。将浸提杯置于105 ℃烘2 h，取出后冷却称重。将已称重的浸提杯和滤纸筒装入仪器。加入浸提溶液正己烷80 mL，设定程序，浸提、淋洗、溶剂回收和干燥分别运行20、40、10和10 min。浸提温度315 ℃，仪器按设置程序自动完成以上步骤。

含油量(干基)(%)=浸提物的重量/样品重×100

1.3.2 蛋白质含量 蛋白质采用凯氏定氮法，依照GB/T 5009.5-2010进行测定。称取均匀混合样品1 g至干燥的消化管中，加入0.20 g硫酸铜、6.0 g硫酸钾和20 mL浓硫酸，220 ℃加热消化。消化液澄清透明后，冷却定容，以空白试验为对照计算样品蛋白质含量。

1.3.3 脂肪酸成分 籽粒脂肪酸采用气相色谱法，参照GB/T 17377-2008进行测定。样品处理后加入1∶1石油醚∶乙醚，再加入0.5 mol/L的氢氧化钠-甲醇混合溶液5 mL，混匀后放置30 min，加入去离子水2 mL，静置2 h后，取1 μl上柱。色谱柱的柱温为190 ℃，恒温20 min；进样口温度250 ℃，不分流进样；载气流速：氮气(99.995 %)1 mL/min，柱压 108.94 kPa；FID氢离子火焰检测器，温度240 ℃；进样量为1 μl。

表1 试验所用紫苏材料及其来源地

表2 紫苏籽主要营养成分含量

1.3.4 含水量 由于种子中含水量直接影响营养成分检测结果，因此对紫苏种子含水量进行检测。籽粒含水量测定采用直接干燥法，参照GB/T 5009.3-2016进行测定。准确称取种子5 g，加热105 ℃至恒重后计算种子含水量。

1.4 数据统计分析

采用SPSS 16.0对数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 紫苏籽主要营养成分的含量

高含油量是紫苏品质育种主要关注指标。从表2看出，紫苏籽粒含油量最高为53.71 %，最低为20.24 %，均值为40.99 %。蛋白质也是紫苏籽重要的营养成分，其含量最高为27.60 %，最低为10.86 %，均值为20.39 %。脂肪酸成分中α-亚麻酸含量最高，均值为50.16 %，最高为73.06 %，最低为39.10 %，变异系数较大，为8.93 %；α-亚麻酸是紫苏油特色营养成分，也是品质育种中主要关注指标。油酸及亚油酸含量次之，分别为21.19 %及16.43 %；棕榈酸含量为7.25 %；硬脂酸含量最低，为2.80 %。紫苏种子含水量为4.99 %，变幅为3.16 %～7.99 %，变异系数为4.27。

2.2 紫苏籽主要营养成分间的相关性

相关性分析结果(表3)显示，紫苏籽粒的含油量与蛋白质和硬脂酸间均呈极显著正相关，与含水量间呈极显著负相关。脂肪酸成分中，棕榈酸与硬脂酸间相关不显著；油酸与棕榈酸和硬脂酸间，亚油酸与棕榈酸、硬脂酸和油酸间均呈极显著正相关；α-亚麻酸与棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸间均呈极显著负相关。蛋白质与亚油酸间呈极显著负相关。含水量与含油量、硬脂酸和油酸间均呈极显著负相关；与α-亚麻酸间呈极显著正相关。

根据紫苏籽粒成分间相关性，对含油量与蛋白质含量，α-亚麻酸与亚油酸含量及α-亚麻酸与油酸含量成分建立回归方程，以明确紫苏籽粒主要成分间线性关系，并了解紫苏籽粒营养积累及物质分配的规律。从图1看出，蛋白质(Y1)与含油量(X1)间关系为Y1=0.1841X1+12.843(R2=0.6421)；α-亚麻酸(Y2)与亚油酸(X2) 间关系为Y2=-2.1788X2+85.95(R2=0.8539)；α-亚麻酸(Y3)与油酸(X3) 间关系为Y3=-1.3181X3+78.092(R2=0.8754)。

表3 紫苏籽主要营养成分的相关系数

注：**表示两两间相关性达1 %的极显著水平。

Note: ** indicates significance of correlation atP< 0.01 level.

图1 紫苏籽3对主要营养指标间的相关性Fig.1 Correlations between three pairs of nutrients in Perilla frutescen seeds

2.3 紫苏籽的主要营养成分频率

按遗传多样性规律将供试紫苏主要营养成分分为14级，其中，含油量及蛋白质含量呈双峰分布。含油量的2个峰值分别出现在28.37 %～31.16 %及47.89 %～50.68 %；其中含油量超过50 %的材料有 17份，超过53 %的材料有3份。蛋白质含量的2个峰值分别出现在18.87 %～20.27 %及23.06 %～24.45 %；蛋白质含量超过25 %的材料有10份，超过27 %的材料有2份。α-亚麻酸、亚油酸和油酸呈正态分布，峰值分别出现在47.51 %～51.31 %、17.72 %～18.69 %和22.71 %～24.68 %；α-亚麻酸含量超过60 %的材料有 8份，超过70 %的材料有2份。硬脂酸和棕榈酸呈双峰分布。含水量主要集中在4.31 %～4.71 %。根据种子寿命和安全贮藏的要求，油料作物种子安全含水量需小于8 %。供试材料中最高含水量为7.99 %，均在安全含水量范围(图2)。

3 讨 论

α-亚麻酸含量是紫苏油脂中的重要营养成分。在紫苏资源评价及品种选育中，含油量及α-亚麻酸含量一直是主要关注指标，有较多的报道。而对紫苏籽粒中蛋白质含量的分析及报道较少[1-2，11-13]。课题组之前对紫苏蛋白及氨基酸成分的分析发现，紫苏必须氨基酸，尤其是谷物限制氨基酸赖氨酸含量较高，是一种非常优质的蛋白[5,10]。因此，除了对紫苏资源中的脂肪酸成分含量进行评估，还对蛋白质含量进行评价，为品质育种优选材料。

品质指标间相关性分析对理解其品质成分累积变化及品质改良利用均有重要意义。油料作物中关于种子蛋白及脂肪含量的普遍认识是其呈显著负相关关系。刘萌娟等[14-15]对陕西、东北等地大豆品种资源分析发现，蛋白质与脂肪含量呈极显著负相关。Mahmood等[16-19]对芥菜型及甘蓝型油菜分析均得出，油脂含量与蛋白质含量呈显著负相关。胡晓辉等[20-21]对花生分析得出，油脂含量与蛋白质含量呈负相关关系。梅鸿献等[22-23]对209 份芝麻种质资源分析得出，芝麻脂肪与蛋白质含量呈极显著负相关。试验结果显示，紫苏含油量及蛋白质含量间却呈极显著正相关。说明紫苏中油脂及蛋白质可能有着独特的累积规律，值得进一步研究。对脂肪酸成分间相关性分析结果表明，紫苏种子中α-亚麻酸含量与其他脂肪酸成分(棕榈酸，硬脂酸、油酸和亚油酸)均呈极显著负相关，亚油酸与棕榈酸、硬脂酸和油酸间均呈极显著正相关。该结果与沈奇等[24]的分析一致。进一步建立含油量与蛋白质含量，α-亚麻酸与亚油酸含量及α-亚麻酸与油酸含量成分的回归方程，明确了紫苏籽粒主要成分间线性关系，有利于了解紫苏籽粒营养积累及物质分配的规律。籽粒蛋白质及含油量间的关系涉及的光合作用形成的碳源及能量间分配，回归方程决定系数受各因素影响较大，有待进一步优化。α-亚麻酸与亚油酸和油酸间的关系涉及脂肪酸代谢成分间的分配，回归方程拟合度较高。此外，种子含水量增加会影响其他有效成分测定的相对含量，紫苏籽粒含水量与含油量和蛋白质含量间均呈负相关，其中与含油量间呈极显著负相关；但是紫苏种子含水量与α-亚麻酸含量却呈极显著正相关。紫苏种子极易失活，推测应与α-亚麻酸含量较高较易氧化有直接关系[25-26]。因此，在紫苏种子收获和保藏时，更应注意含水量的控制。

对供试的紫苏材料含油量及蛋白质含量频率分布的分析发现，二者均呈双峰分布。紫苏种群中主要有原变种及回回苏两大类群构成。原变种植株高大、籽粒大且松软、硬度低、含油量及蛋白含量均较高。回回苏植株略小、叶片主要有褶皱、籽粒较小且硬度高、含油量及蛋白含量均较低[27-28]。供试的紫苏涵盖两大类群，因此在频率分布上呈双峰分布。但α-亚麻酸含量在2个类群间并无明显区别。由于原变种在紫苏种子大小、含油量及蛋白含量方面较回回苏均占优势，因此在紫苏育种改良中原变种类群材料改良更易获得高油高蛋白的目标性状。

图2 紫苏籽主要营养成分的频率分布Fig.2 Frequency distribution of main nutrients in Perilla frutescen seeds

4 结 论

对来源于国内外132份紫苏材料籽粒主要营养成分的分析结果显示，含油量、蛋白质及脂肪酸组成等主要品质指标的变异范围较大，遗传多样性较丰富。紫苏籽粒油脂含量与蛋白质含量间呈极显著正相关，暗示其可能存在着独特合成代谢规律，值得进一步研究。从品种遗传改良方面看，其中筛选获得17份材料含油量超过50 %，3份超过53 %；10份材料蛋白质含量超过25 %，2份超过27 %；8份材料α-亚麻酸含量超过60 %，2份超过70 %。紫苏品质育种可对这些优良材料加以应用。该研究丰富了紫苏资源多样性的研究内容，也为紫苏材料创新及品质育种奠定了一定的基础。