紫苏活性成分及其生物功能的研究进展

曹娅 张金龙 王强

摘 要：对紫苏各种活性物质的种类及其抗氧化、抗炎抑菌、抗肿瘤、抗过敏、调节糖脂代谢等功能进行综述，对紫苏的研究方向进行展望，为紫苏的开发利用提供科学依据。

关键词：紫苏;活性成分;生理功能

紫苏是我国传统的药食同源调味香料[1]，在我国分布广泛，种植历史悠久[2]。目前的研究将紫苏分为5个变种，即紫苏、白苏、野生紫苏、耳齿紫苏和回回苏，其中紫苏作经济植物[3]，在饮食、医药、化妆品等方面均有应用，饮食中常用作调味品可去腥、增味、提鲜等，深受人们喜爱[4]。紫苏叶、茎、籽均可入药或食用，具有解表散寒、行气和胃、抗炎解毒、镇咳平喘、祛痰等功效，长期食用还可预防和治疗心血管疾病[5]。紫苏不仅富含丰富的营养物质，同时含有多种生物活性成分，如挥发油类、黄酮类、酚酸类、萜类、花色苷类及多糖类化合物等[6-10]。紫苏的功能作用主要包括抗氧化、抗炎抑菌、抗肿瘤、抗过敏、抗抑郁等[11-25]。

1 挥发油类

1.1 挥发油的种类

紫苏中的挥发油类是形成紫苏特异香气的重要来源，其成分主要包括萜类、芳香族及脂肪族等多种化合物[26]。通过GC/MS技术对紫苏中挥发油成分进行分析鉴定，发现其主要成分是紫苏醛、紫苏烯、紫苏酮等，而倍半萜类含量相对较少[27-28]。研究表明，紫苏品种、采收部位、采收时间与生长环境等不同，挥发油的成分含量会有很大差异。Lin等[30]比较了中国与日本紫苏中挥发油的成分，结果显示，两者的主要成分均为紫苏醛、柠檬烯，不同的是日本紫苏中紫苏醛含量较高，柠檬烯含量较低。与之不同，杨军辉等[29]通过HSGC/MS测定不同采收期的紫苏叶，均未检测出紫苏醛。紫苏籽与紫苏茎叶中挥发油差异也较大，籽中侧柏酮含量占65%，茎叶中2 -己酰基呋喃为主要成分。温带环境下对紫苏进行检测发现其主要成分为紫苏醛、柠檬烯，而寒带环境中的紫苏主要成分为紫苏酮[28，30]。

1.2 功能作用

1.2.1 抗炎作用 紫苏对耳炎、特应性皮炎、肝炎、结肠炎等均具有有效的抑制作用。通过急性炎症动物模型发现，2 μL /kg与1 μL /kg紫苏叶挥发油均能显著抑制小鼠二甲苯耳廓肿胀、大鼠蛋清足肿胀，还可减轻小鼠棉球肉芽肿重量，表现出良好的抗炎作用[31]。Lee等[32]发现，紫苏油可以减轻小鼠体内的基质金属蛋白酶（MMP）-9、白细胞介素（IL）-31表达，增强T-bet活性，抑制2，4-二硝基氟苯诱导的特异性皮炎，降低皮肤组织的嗜酸性粒细胞水平。紫苏油通过促炎酶的表达、核factor-kappa B （NF-κB）和转录激活3 （STAT3）的抑制活性，可以改善葡聚糖硫酸鈉诱导的鼠结肠炎[33]。紫苏的抗炎作用机制主要包括调控固有免疫细胞的活性和功能及免疫球蛋白、调控炎症细胞因子和辅助性T细胞平衡、调控ROS和NO水平以及调控组胺和花生四烯酸代谢物等[34-36]。

1.2.2 抑菌作用 紫苏挥发油是其抗菌作用的主要成分。Guo等[37]研究发现，紫苏挥发油对金黄色葡萄球菌与大肠杆菌具有较强的抑菌作用，最低抑菌浓度（MIC）分别是500、1 250 μg /mL;对毛霉菌、黄青霉菌的MIC为62.5 μg /mL，对金黄色葡萄球菌的MIC为0.2～0.4 mL/mL[38]。紫苏挥发油不仅可以抑制细菌、真菌的生长，还可以抑制毒素的产生，紫苏挥发油可有效减少金黄色葡萄球菌中α-毒素，肠毒素A和B、中毒性休克综合征金黄色葡萄球菌毒素1（TSST-1）等，β-内酰胺类抗生素联合使用可用于治疗金黄色葡萄球菌感染疾病[39]。

1.2.3 抗肿瘤作用 流行病学研究发现，紫苏挥发油与乳腺癌、人肺癌、肝癌、皮肤癌等肿瘤疾病发病率的降低密切相关。袁芃等[40]通过体外实验发现，20 mg/mL紫苏挥发油处理72 h，对人肺癌LTEP-a-2细胞的抑制效果最佳，抑制率为85%。Osakabe等[41]通过小鼠皮肤癌模型发现，2.0 mg/mL小鼠的紫苏挥发油可通过抑制炎症反应与清除活性氧自由基两种途径，对小鼠皮肤癌发挥抗癌作用。Wang等[42]以紫苏中的异麦草酮研究了对Huh-7肝癌细胞的抗癌作用，发现10 nmol/L的异麦草酮使细胞活性降低了1.5倍，肿瘤的体积及重量降低了2.1倍，并推测其抗癌机制是通过阻断PI3K / Akt信号通路。紫苏挥发油中含有香茅醇和丁香油酚等成分，香茅醇通过抑制周期蛋白依赖性激酶2的活性与表达，引起G1期阻滞，从而抑制人乳腺癌MCF-7细胞的增殖，丁香油酚则可通过提高乳腺癌细胞对化疗的敏感性从而达到抗癌作用[43]。

1.2.4 抗氧化作用 紫苏不同部位（叶、茎和籽）的挥发油均具有一定的抗氧化能力，其中以紫苏叶挥发油清除DPPH·的能力较强，紫苏籽精油清除·OH的能力较强[19，44]。Tian等[45]研究了不同地区的紫苏挥发油的抗氧化性，发现10 mg/mL浓度的平凉紫苏挥发油对DPPH·的抑制率为94.8%，IC50为0.064 2 mg/mL，抗氧化性最强。Wang等[46]研究发现，紫苏挥发油不同成分表现出不同的的清除率，但均对·OH具有较强的清除作用，是对照组的1.1～1.9倍。

2 黄酮类化合物

2.1 黄酮类化合物的种类

黄酮类化合物是紫苏中的重要组成成分，包括木犀草素、木犀草素-7-O-葡萄糖苷、紫苏异酮、芹菜素、芹菜素-7-O-葡萄糖苷、5-羟基-6，7-二甲氧基黄酮、野黄芩苷等，具有抗炎、抑菌、抗氧化、抗肿瘤、抗过敏等作用，近年来被广泛应用于医药、食品等领域[16-19，47-51]。

2.2 功能作用

2.2.1 抗氧化作用 黄酮类化合物具有保护人体免受自由基损伤的抗氧化作用[52]。紫苏叶中的黄酮对·OH和DPPH·均有较好的清除效果，IC50分别为0.130、0.032 mg/mL[53]。木犀草素是紫苏黄酮中的重要成分，能显著清除DPPH·，IC50为43.52 μg/mL，还能抑制亚油酸催化氧化大豆脂氧合酶-1的活性，IC50为5.0 μmol/L[54-55]。该化合物能显著逆转过氧化氢诱导的原代皮层神经元细胞毒性，作用机制是降低ROS的产生，并阻止了ROS损伤引起的原代神经元中线粒体、过氧化氢酶和谷胱甘肽活性的降低[56]。

2.2.2 抗炎作用 郎玉英等[57]发现，400 mg/kg紫苏总黄酮对二甲苯诱发的小鼠耳肿胀、棉球诱发大鼠肉芽肿的抑制率分别是对照组的1.62、1.46倍，其作用机制是通过抑制IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症介质生成。目前已经明确的黄酮抗炎成分有木犀草素、紫苏异酮。Jin等[58]通过紫苏异酮可使脂多糖（LPS）刺激的 RAW 264.7细胞中，NO水平呈剂量依赖性降低，20 μmol/L紫苏异酮使NO降低了11倍。Ueda等[47]通过给小鼠灌胃发现，0.5 mg的木犀草素处理3 h，小鼠耳肿胀度降低了1.12倍;通过对LPS诱导的小鼠腹腔注射0.2 mg/kg的木犀草素，小鼠的存活率增加了48%[59]。木犀草素作用机制是通过抑制血清TNF-α和细胞间黏附分子1（ICAM-1）表达，还可抑制细胞中NF-κB和MAPK的活化，抑制PGE2、NO和IL-6等产生，减弱炎症反应[60-61]。

2.2.3 抑菌作用 紫苏中黄酮类化合物对细菌、真菌均具有良好的抑菌作用，在食品中常用作保鲜剂。张蕾蕾[16]通过比较乙醇、白醋两种方法提取紫苏中黄酮类物质对寿司携带菌的抑菌作用，结果发现，两者对大肠杆菌的MIC分别是65、50 μg/mL，对匍枝根霉的MIC分别为55、45 μg/mL，白醋提取的黄酮类物质具有较高的抑菌活性，抑制率可到81.7%。孙也评[62]首次在紫苏中分离出5-羟基-6，7-二甲氧基黄酮，并发现对金黄色葡萄球菌、变形链球菌、枯草芽孢杆菌均具有良好的抗菌活性，MIC为32～64 μg/mL。郭群群等[63]发现，1 mg/mL的木犀草素对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌环直径分别为24、16 mm，具有良好的抗菌作用。

2.2.4 抗过敏 黄丽等[48]通过透明质酸酶抗过敏活性试验，将紫苏中的抗过敏成分为AA、BB和CC三个部位，对透明质酸酶抑制率分别为85%、70.6%、91.2%，并发现AA中主要含花色素类物质，BB和CC主要为黄酮和黄酮醇类物质。Ueda等[47]通过对小鼠致敏前3 h口服1 mg/小鼠的木犀草素，发现耳重量降低了1.12倍，木犀草素可抑制恶唑酮诱导的过敏性耳水肿。

2.2.5 降血糖血脂作用 周达等[64]通过四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠模型，发现300 mg/（kg·d）的紫苏黄酮能显著降低小鼠的血糖水平，降糖率达到26.0%。此外，研究发现，50 mg/kg的紫苏总黄酮使血糖的浓度降低了63.5%，同时显著降低血清总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）含量，具有较好的降血糖、降血脂作用[65]。

3 酚酸类化合物

3.1 酚酸類化合物的种类

紫苏中含有丰富的酚酸类化合物，目前从紫苏中分离的酚酸类主要是迷迭香酸、咖啡酸、原儿茶醛等，还含有少量的阿魏酸等[66-68]。

3.2 功能作用

3.2.1 抗氧化作用 酚酸类成分具有抑制超氧离子的产生和低密度脂蛋白氧化、增加抗氧化酶mRNA和蛋白表达水平等作用[69]。Zhou等[70]发现，10 μg /mL紫苏中迷迭香酸对DPPH·的清除率为88.3%。紫苏中的迷迭香酸可通过增加细胞活力和抑制脂质过氧化来防止氧化应激[71]。Lee等[72]以阿尔茨海默氏小鼠为模型，发现迷迭香酸对氧化应激的保护作用与抑制NO和丙二醛（MDA）水平有关，0.25 mg/（kg·d）的迷迭香酸使NO、MDA的表达分别降低了1.45、1.47倍。Osakabe等[73]发现，迷迭香酸能够保护LPS诱导的小鼠肝损伤，是通过抑制超氧化物歧化酶、亚硝酸盐的活性，而非抑制TFN的产生。迷迭香酸可通过减少细胞内ROS的生成、激活C-Jun氨基末端激酶和细胞外信号调节激酶，进而抑制阿霉素诱导的H9c2心肌细胞凋亡[74]。

3.2.2 抗过敏作用 紫苏酚酸类物质因具有抗过敏作用被广泛应用于皮肤过敏、过敏性哮喘、过敏性鼻炎等疾病。Makino等[75]通过I型过敏小鼠模型，发现2.5%迷迭香酸、1.6%芹菜素-7-O-葡萄糖苷酸可显著抑制小鼠耳部被动皮肤过敏反应，抑制率分别为41%、32%。Sanbongi等[76]研究发现，迷迭香酸可显著抑制室内尘螨过敏原致过敏性哮喘，1.5 mg/d 迷迭香酸可抑制小鼠肺内IL-4、IL-5及嗜酸性粒细胞因子蛋白的表达，分别降低了1.65、1.67、1.81倍，还可抑制过敏原IgG1的表达，具有较强的抗过敏作用。此外，迷迭香酸可抑制季节性过敏性鼻结膜炎，作用机制可通过抑制多形核白细胞浸入鼻孔，减少嗜中性粒细胞和嗜酸性粒细胞数量，从而达到抗过敏作用[77]。

3.2.3 抗抑郁作用 抑郁症的患病率在10%～15%，已经成为主要的疾病[78]。目前主要的治疗方式是口服化学药物，近年来抗抑郁食品的治疗方法逐步受到重视。Ito等[79]通过小鼠抑郁动物模型，发现4.0 mg/kg的迷迭香酸使增殖细胞标记物脱氧尿苷增加了1.5倍，推测迷迭香酸是通过海马齿状回新生细胞的增殖产生发挥抗抑郁作用。Takeda等[80]研究发现，2.0 mg/kg迷迭香酸和4 mg/kg的咖啡酸在小鼠强迫游泳实验中，显著缩短了小鼠的静止时间分别为1.6、1.8倍，但没有影响自发的运动行为，在此基础上，研究了紫苏对条件性恐惧的应激反应，发现1 mg/kg迷迭香酸与4 mg/kg咖啡酸对小鼠防卫性冻结行为持续时间显著降低了2.12、2.4倍，但均未影响自发的运动活动[81]，由此推测咖啡酸和迷迭香酸除了通过抑制单胺转运体和单胺氧化酶外，还可能通过其他机制产生类似抗抑郁的活性。

3.2.4 抗炎抑菌作用 Rocha等[82]通过大鼠足水肿模型发现，25 mg/kg迷迭香酸处理6 h可减少60%水肿，并发现其抗炎机制是通过激活NF-jB通路，抑制MMP-9的激活，减少促炎细胞因子的释放。Napapan等[83-84]通过大鼠胃溃疡模型，发现迷迭香酸通过抑制中粒细胞润湿、降低COX-2和PGE2的表达，在胃黏膜中发挥了强大的抗炎活性，研究结果与Ghimire的基本一致。周丹等[85]研究发现，紫苏中酚类化合物对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等多种细菌均具有抑菌活性，2 mg/mL的酚类物质对鼠伤寒沙门氏菌的抑菌效果最好，MIC为0.25 mg/mL。

4 萜类化合物

4.1 萜类化合物的种类

萜类化合物是由异戊二烯为基本结构单元的化合物及其衍生物，主要分为单萜类、半倍萜、三萜类化合物[86-87]。紫苏中含有丰富的萜类化合物，单萜类主要有紫苏醛、紫苏烯、芳樟醇[66-68]，半倍萜类主要有杜松醇、α-荜澄茄油烯，三萜类化合物有齐墩果酸、熊果酸等[20-21]。萜類化合物有许多的生理活性，如抗炎抑菌、抗癌、镇定、降血糖等。

4.2 功能作用

4.2.1 抗炎作用 紫苏中的单萜类化合物具有一定的抗炎作用。BannoN等[88]通过实验从紫苏中提取了9种三萜类化合物，并发现均能显著抑制12-O-十四烷酰-13-乙酸酯诱导的小鼠耳肿胀，半数抑制剂量为0.09～0.3 mg。Xu等[89]发现，36 mg/kg的紫苏醛能够减轻大鼠大脑皮质的脑缺血/再融合损伤，表明其神经保护作用与Akt / JNK途径调节炎症反应相关，炎症细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α分别降低了2.89、1.64、1.79倍。通过葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型发现，喂养100 mg/kg紫苏醛可抑制结肠促炎细胞因子基因和MMP-9的表达，使结肠损伤减少了35.3%[90]。通过人角质形成细胞模型发现，紫苏醛不仅能够激活细胞核因子E2相关因子2（NRF2）和血红素加氧酶1（HO1）抗氧化途径，还能抑制苯并芘（BaP）诱导的ROS产生和芳香烃受体（AHR）活化并抑制BaP/AHR介导的CCL2趋化因子的释放，因此紫苏醛对治疗炎症性疾病或氧化应激相关疾病具有潜在的作用[91]。

4.2.2 抑菌作用 魏磊等[92]从紫苏叶中提取得到三萜类化合物37.90 mg/g，并发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及铜绿假单胞菌的抑菌MIC分别为0.48、0.97、0.97 mg/mL。Kang等[93]发现，紫苏醛具有广谱的抗细菌和抗真菌活性，其中对高大毛霉、产黄青霉的抑菌效果较好，MIC为250 μg/mL，与化合物聚乙二醇联合使用可发挥协同作用。此外，通过对樱桃番茄腐败真菌的研究发现，0.4 mL/L的紫苏醛可使黑曲霉、米曲霉、链孢霉和黄曲霉的生长分别延迟2、3、4、6 d，对菌丝产生的抑制率为70.7%～92.3%，同时0.5 mL/L紫苏醛还能够抑制孢子的萌发，IC50分别为0.190、0.191、0.228、0.254 mg/mL[94]。张嫚[95]通过对甘薯采后黑斑病的研究发现，紫苏醛对甘薯长喙壳菌的最低抑菌浓度为0.25 μL/mL，抑菌率可达67%，作用机制是通过促进细胞内Ca2+、ROS的积累，进而线粒体膜电位发生去极化，线粒体损伤，导致病菌凋亡。

4.2.3 抗抑郁 Ito等[96]通过强迫游泳实验与抗抑郁实验发现，吸入紫苏醛会通过嗅觉神经系统表达抗抑郁作用，而不是通过皮肤吸收。Ji等[97]以LPS诱导的小鼠类抑郁为模型，研究了抑郁行为与抗炎活性的关系，发现60 mg/kg的紫苏醛可降低尾部悬挂测试与强迫游泳实验静止时间，分别降低了1.36、1.27倍，并发现其IL-6、TNF-α降低了1.75、1.46倍，前额皮质5-羟色胺、去甲肾上腺素增加了1.75、1.27倍，因此紫苏醛的抗抑郁活性可能与抗炎作用有关。多项研究表明，紫苏叶中的紫苏醛对慢性不可预测轻度应激诱导的抑郁小鼠有抗抑郁作用，可恢复蔗糖偏好下降、减少静止时间而不影响运动活动，并发现其抗抑郁作用是通过增加海马脑源性神经因子mRNA和蛋白的表达[98-99]。

5 其他组分

5.1 花色苷类化合物

丰富的花色苷类化合物和花青素是紫苏颜色的主要来源，也是紫苏显著的抗氧化、抗癌等作用的物质基础。于海鑫等[100]采用微波辅助法从紫苏叶中提取得到56.51 mg/100 g的花色苷提取物，对DPPH·、ABTS+·和O-2·的清除率分别为40.4%、52.7%、43.7%。蔡宁晨等[101]通过对比紫苏叶花色苷与紫苏叶水提物的抗氧化活性发现，紫苏叶花色苷具有较强的铁离子还原/抗氧化能力、DPPH·和ABTS+·清除能力，抗氧化能力比紫苏叶水提物高出2倍，推测作用机制与抑制氢转移反应过程终止自由基链式反应有关。紫苏花色苷的粗提物和纯化物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌的抑制圈直径分别为10.28、11.14、13.26和5.86、10.29、10.33 mm，MIC分别为3.125、1.563、1.563和6.25、3.125、3.125 mg/mL，紫苏花色苷具有一定的抑菌作用但活性不是很强，且花色苷粗提物的抑菌效果优于纯化物[102]。

5.2 多糖类化合物

紫苏叶中除了含有挥发油、黄酮类、酚酸类等功能性成分外，多糖也是其重要的组成部分。吕长鑫等[103]采用纤维素酶解法从紫苏叶中提取多糖得率为17.9 mg/g，并发现多糖具有免疫调节作用。Kwon等[104]以小鼠腹膜巨噬细胞为模型，体内试验发现紫苏粗多糖刺激IL-6和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子的产生，体外试验发现纯化多糖使NO和TNF-6的水平升高，增强了体外吞噬活性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有吞噬作用。张丽红[105]从紫苏中提取得到390.44 μg/mL叶多糖，对·OH、O-2·、DPPH·、ABTS+·、NO-2的清除率分别为42.03%、51.3%、83.68%、98.68%、99.05%，具有较好的抗氧化能力。

5.3 甾体化合物

目前已经从紫苏叶中分离出来的甾体化合物有20-异戊烷-孕甾-3β，14p-二醇、β-谷甾醇、胡萝卜苷、菜油甾醇及豆甾醇等，具有一定的抗氧化活性和镇静等作用[62，106-107]。李会珍等[108]采用超声波辅助法从不同品种的紫苏中提取紫苏甾醇，结果发现，ZB-1品种的甾醇含量最高为2.68 mg/mL，对DPPH·、·OH的抗氧化能力最强，IC50分别为22.37、8.70 mg/mL。研究发现，0.75 mg/kg的豆甾醇可延长以戊巴比妥诱导的小鼠的睡眠时间，是对照组的1.12倍;0.75 mg/kg的豆甾醇与2.5 mg/kg的紫苏醛可使小鼠的睡眠时间提高1.43倍，其镇静作用来源于豆甾醇与紫苏醛的协同作用[106]。

6 结论

目前，对紫苏中挥发油类、黄酮类、酚酸类及萜类化合物的提取鉴定及其抗炎抑菌、抗氧化、抗肿瘤等生物学活性作用研究较多，对于多糖类化合物、花色苷类化合物和甾体化合物等方面的研究尚有不足。此外，对于紫苏不同组分的研究主要集中于提取物和富集部位，对于具体成分的作用机理有待于进一步的深入开展。紫苏作为药食同源的调味香料，通过饮食途径改善人体健康是其发挥功能作用的重要途径，因此深入开展功能组分研究意义重大。作为一种食品，在功能成分研究的基础上，进一步进行多形式食品的开发也是紫苏未来研究的重要内容，对提高紫苏的利用具有重要意义。◇

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Research Advancement on Bioactive Constituents and Physiological Function of Perilla frutescens

CAO Ya，ZHANG JIN-long，WANG Qiang

（College of Cuisine and Restaurant Management，Xinjiang Vocational University，Urumqi 830000，China）

Abstract：The physiological function of bioactive constituents in Perilla frutescens，including antioxidant，anti-inflammatory，antibacterial，antitumor，antiallergy activities，regulation of glucose and lipid metabolism were reviewed，and the prospects for their application were discussed to provide theoretical basis for further development and utilization of Perilla frutescens in the future.

Keywords：Perilla frutescens;bioactive constituent;physiological function