油菜籽活性成分和功能特性的研究进展

杨 陈，汤 虎，韩 领，张 浩，张 珍，黄凤洪

(中国农业科学院油料作物研究所/油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062)

油菜籽活性成分和功能特性的研究进展

杨 陈，汤 虎，韩 领，张 浩，张 珍，黄凤洪

(中国农业科学院油料作物研究所/油料脂质化学与营养湖北省重点实验室，武汉 430062)

综述了菜籽油和菜籽粕中具有生物活性物质的化学成分和生理功效的研究进展，为进一步高效利用油菜籽，优化菜籽加工产业结构提供一定的理论依据。

油菜籽；营养成分；生物活性物质；生理功能

油菜(Brassicacampestris)是世界第二大油料作物，同时也是重要的生物柴油来源之一[1]。油菜有三大栽培品种，分别为甘蓝型油菜、白菜型油菜和芥菜型油菜。油菜对环境适应能力较强，全球各地均有分布。我国是是油菜种植面积及产量最高的国家，主要集中在长江流域，近年来的种植面积已超过900万hm2，年产量也突破了1 300万t，约占世界总量的30%[2]。油菜籽根据品质不同主要分为普通油菜籽和双低油菜籽。油菜籽作为重要的油料作物，其脂肪酸含量高达35%～45%。菜籽中的脂质成分除了一定量的不饱和脂肪酸(亚油酸 28%～30%、亚麻酸6%～14%)外，还包含少量的极性脂(包括磷脂和糖脂)、维生素和不皂化物如三烯帖醇、甾醇类等物质[3]。油菜籽中还含有丰富的植物蛋白，约占菜籽的22%～27%，主要存在于加工后的副产物菜籽粕中。菜籽蛋白为全价蛋白质，不含限制性氨基酸，与其他植物性蛋白相比，消化吸收利用率更高，因此是人类和动物的理想蛋白源之一[4]。

当前，我国油菜籽的主要加工产品是菜籽油，但油菜籽中还有许多重要的生物活性成分，因其提取制备工艺、功能功效和作用机理的研究基础薄弱，尚未得到充分开发利用。本文对菜籽油和菜籽粕中生物活性物质的化学成分和生理功效进行了论述，为进一步高效利用油菜籽，开发更多的高附加值保健食品，优化菜籽加工产业结构提供一定的理论依据。

1 油菜籽中的生物活性物质

1.1 维生素E

维生素E具有良好的抗氧化活性，依据芳香环上甲基的个数和位置，又可划分为α-、β-、γ-、δ-等4种亚型，其中α-型的生育酚生物活性最高，后三者的活性依次减弱。菜籽油中含有的维生素E主要为生育酚，其中γ型占65%、α型占35%、δ型和β型生育酚则低于1%的，三烯类生育酚则较少或难以检测[5]。油菜籽和菜籽油中的维生素E含量可达80～1 159mg/kg，α-与γ-生育酚的相对比例为0.36%～1.23%之间[6]。不同基因型油菜中的维生素E含量和相对组成也存在较大的差异，因此维生素E通常也是衡量菜籽油品质的重要指标。

油菜中的维生素E通常采用正相高效液相色谱(NP-HPLC)或者带荧光分光光度计的反相高效液相色谱(RP-HPLC)方法分析。前者适用直接分析有机溶剂萃取的油脂中的维生素E；后者对于以正己烷为分散剂，超声波提取的维生素E的分析测定有较好的效果。

1.2 甾醇

目前已知的天然植物甾醇种类高达200多种。甾醇可分为4- 甲基甾醇、2- 甲基甾醇和无甲基甾醇等，区别在于它们烷烃基上甲基的数量。纯的植物甾醇在常温下为白色粉末，无臭无味，不溶于水但可溶于多数常见的有机溶剂。油菜籽和菜籽油有含有一定量的植物甾醇(0.5%～1.0%)，其中约一半为谷甾醇、其次为菜油甾醇、少量菜籽甾醇和燕麦甾醇以及微量的豆甾醇[7]。油菜中植物甾醇以游离甾醇，酯化甾醇和糖苷的形式存在[8]。不同植物油甾醇的种类和含量往往不同，同理甾醇的含量和组成也可用来衡量菜籽油的品质。植物甾醇通常采用气相色谱(GC)和质谱(MS)或者多种技术联用来分析测定。有研究报道，采用毛细管气相色谱(CGC)联合火焰离子化检测(FID)和质谱(MS)方法分别检测到菜籽油中的含有4 590～8 070 mg/kg 的植物甾醇。

1.3 磷脂

油菜籽和菜籽毛油中含有丰富的磷脂。已知的磷脂有磷脂酰胆碱 (PC=15%～48%)、磷脂酰乙醇胺(PE=3%～19%)、磷脂酰肌醇(PI=5%～29%)、甘油磷脂酸(PA=2%～67%)，磷脂酰丝氨酸(PS=0.1%～15%)和溶血磷脂酰乙醇胺(LPE=1%～12%)[9]。甘油磷脂酸和部分磷脂酰乙醇胺以钙盐或者镁盐存在，在不同存储条件下的油菜籽里，磷脂还可以溶血化合物形式存在[9]。

从菜籽油脚中提取磷脂的方法主要有两种，一种为物理萃取法，即超临界流体(SFE-CO2)萃取，该技术利用流体在临界点附近与植物油中的磷脂有异变动从而达到磷脂分离的目的。该方法操作简便，萃取纯度较高。二是化学萃取，其操作步骤较复杂，但产率较高。包括用乙醇、丙酮、丙烷、正己烷、乙酸乙酯等有机溶剂反复萃取。

1.4 多酚

菜籽中含有1.5%～3%的多酚类物质，其多酚含量是其他油料种子的10～30倍。油菜籽产品中的多酚化合物通常为具有不饱和的羟基的苯乙烯酸和苯甲酸。菜籽中的多酚分为酚酸和单宁，前者又分为结合态的酯化酚酸(80%～99%)和游离的芥子酸(少量)，后者为可溶或不可溶的缩合单宁，主要存在于菜籽壳中。酯化酚酸是芥子酸的衍生物，包括芥子酸胆碱、芥子酸葡萄糖苷以及芥子酸脱羧产物4-乙烯基苯酚(Canolol)。其中芥子酸胆碱在菜籽油中的含量极少(0～1.9 mg/100 g)，主要存在于加工后的饼粕中[10]。菜籽粕中含有约 17～2 782 mg/100g 芥子酸胆碱，这个数值取决于油菜籽的品种、生长条件和成熟程度。Canolol 是菜籽重要的多酚化合物，在油菜籽高温加热和烘焙过程中由芥子酸脱羧转化而来。Canolol在油菜籽和菜籽毛油中的含量从0～223.1 mg/100 g 不等[11]。目前菜籽多酚提取的方法主要有溶剂萃取法和树脂吸附法。前者常用甲醇、乙醇以及丙酮酒精混合物等，萃取纯化过程相当繁琐，还需要消耗大量有机溶剂，产品回收率却很低，而利用大孔吸附树脂提取多酚，不仅吸附容量大、选择性高且成本较低而且操作简便。树脂材料具有使用寿命长、可再生、环保等特点，因而已被广泛用于食品、天然药物等领域的活性成分的分离纯化。

1.5 硫代葡萄糖苷

硫代葡萄糖苷是一大类葡萄糖衍生物，也是植物的次级代谢产物，广泛存在于白菜花科、十字花科植物的叶茎和种子中，目前已经被发现和鉴定结构的硫苷超过了百余种，菜籽中的主要硫苷多达十几种。李培武等[12]测定了中国499 份甘蓝型油菜籽硫苷组份与含量，结果表明，高硫苷、中硫苷甘蓝型油菜籽中主要组分是2-羟基-3-丁烯基硫苷(平均均值为12.36 μmol/g饼)和3-丁烯基硫苷，低硫苷甘蓝型油菜籽中主要组分是 4-羟基-3-吲哚甲基硫苷、吲哚和芳香族苯乙基硫苷。

硫苷通常被视为抗营养因子，但它本身确是无毒的，有毒害的是其降解产物异硫氰酸酯(ITC)、硫氰酸酯和腈类化合物等。此降解反应可由植物体内的芥子酶或胃肠道中的细菌酶催化发生。在完好的植物体内，硫苷与芥子酶虽共存但却相互隔离，当植物器官受损或对其进行加工时，两者就会相互接触从而发生降解反应，产成各种妨碍人体吸收、有毒害的化学物质，使得菜籽粕的综合利用率降低。

1.6 其他生物活性物质

油菜籽中还含有纤维素、植酸、黄酮、菜籽多肽和菜籽多糖等活性成分。酶解菜籽蛋白可得到活性肽，这些小肽不仅可以提供人体生长、发育所必需的各种氨基酸，同时还具有防病治病、调节人体生理机能的功效。菜籽饼粕经脱脂、脱色后经过碱法提取和多次过柱后可得到不同级别的菜籽多糖。菜籽多糖具有还原能力且能够抑制与氧化相关的酶的活性。同其它多糖类物质一样，菜籽多糖具有一定调节人体免疫力的作用。

2 油菜籽活性成分的生理功效

2.1 抗氧化活性

维生素E作为菜籽中主要的天然抗氧化剂对维持油脂风味、延长油脂储藏时间具有重大意义。菜籽中维生素E的抗氧化作用可以清除产生的氧自由基，减少脂质过氧化物的生成，降低血清丙二醛(MDA)等[13]。多酚也是重要的天然抗氧化剂。Canolol具有很强的抗氧化活性，它的抗过氧自由基能力比已知的抗氧化剂维生素C、α-生育酚、β-胡萝卜素、槲皮素、芦丁等要更强[14]。对于菜籽多酚清除过氧化氢自由基的活力，Galano等人[13]研究表明，Canolol在脂质体中的活力比在水相中高3.6倍，其能力与胡萝卜素相当，但高于蒜素和褪黑激素[14]。除此之外，Dong 等人[15]用过氧化氢诱导人体视网膜色素上皮细胞产生氧化损伤，发现Canolol 能显著保护其免受氧化伤害，因而推测其可能对氧化应激相关的视网膜病变和与年龄有关的黄斑变性有预防治疗效果。此外菜籽甾醇、磷脂和多糖也具有一定的抗氧化活性，并能通过清除氢基自由基和分解氢过氧化物来稳定和协同多酚和维生素E的抗氧化能力。

2.2 调节血脂，预防心血管疾病发生

磷脂可促使体内的脂肪乳化成细小的微粒，并通过血液输送出去，避免脂肪在肝脏内过多的积聚[16]。自20世纪50 年代人们发现植物甾醇可以有效降低血液中胆固醇的含量以来，植物甾醇就被作为药物开始在临床得以开发利用，然而游离型的植物甾醇在水、油中溶解度均不高，经修饰后的甾醇酯提高了脂溶度，更加利于消化吸收。美国食品药品管理局(FDA)的报告表明，通过每天服用1.3g的植物甾醇酯，高血脂病人的血脂水平降低了10%，从而证明植物甾醇酯可用于干预人体内血脂的升高。金青哲等[17]用菜籽甾醇酯进行动物降血脂实验，结果表明，对于健康小鼠和高脂血症小鼠，菜籽甾醇酯均可显著抑制其血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平，从而降低动脉硬化的风险，而且菜籽甾醇酯与大豆甾醇酯的效果没有明显差异。

2.3 抗肿瘤活性

菜籽多酚是潜在的肿瘤化学预防药物，研究人员给蒙古沙鼠胃部分别注射幽门螺杆菌(HP)和N-亚硝基-N-甲基脲(MNU)来诱导癌变，然后用菜籽多酚饲喂蒙古沙鼠，结果表明，菜籽多酚具有显著抑制幽门螺杆菌感染的胃炎和胃癌发生的效果[18]。该课题组后来用含菜籽多酚的饲料喂养有增生肿瘤的K19-C2mE转基因小鼠，发现Canolol能显著抑制小鼠胃部肿瘤的发生和发展[19]。菜籽多酚还可诱导人胃癌细胞SGC7901异常增生并导致细胞凋亡，使环氧合酶COX-2 的mRNA水平降低[20]。

硫苷及其降解产物具有显著的抑癌活性，能帮助预防多种癌症的发生。研究表明，其异硫氰酸酯对肺癌、食道癌、乳腺癌和直肠癌都有较好的抑制活性[21]，其抗癌机制主要通过诱导UDP-葡糖醛酸基转移酶、谷胱甘肽转硫酶(GST)等解毒酶和抑制细胞色素P450 1A等途径来达到抗癌功效[22]。除此之外，国外研究还发现，某些硫苷的降解产物也可通过诱导人B淋巴母细胞调亡而发挥抗癌的作用[23]。

研究报道，若干种甾醇衍生物能明显抑制人乳腺癌细胞系MCF-7和人肝癌细胞系HepG2的分裂和增殖，并且还能诱导癌细胞凋亡[24]。植物甾醇主要通过影响细胞膜中磷脂和蛋白质的流动、影响细胞膜上的结合酶来抑制癌细胞增殖，还可以改变细胞内的渗透压，从而诱导癌细胞凋亡[25]。

2.4 抑菌消炎、抗病毒作用

菜籽中具有抑菌活性的化学成分主要是多酚和硫苷降解物。菜籽多酚对多种微生物包括细菌、真菌、酵母菌等都具有明显的抑制作用，且在一定的抑制浓度下不会影响动植物体正常生长和发育。严奉伟[26]等研究结果表明，0.05%～0.80%的菜籽多酚溶液对这三种菌均有抑制作用，并显示浓度—效应关系[26]。硫苷本身是植物对抗虫害的一类毒素，其水解产物尤其是异硫氰酸酯对多种细菌均有较强的抑制作用，同时还具有一定的抑制病毒复制的功能[27]。菜籽饼粕的脱毒液中含有大量硫苷，它对多种蔬菜病原菌都有很强的抑制作用，因而可用做园林栽培的绿色农药[28]。

2.5 其他作用

油菜籽中的活性成分还具有抗诱变、抗辐射、抗过敏、防止衰老、增强脑力和机体免疫力等多种生理活性。菜籽多酚和硫苷具有一定抗诱变能力，Canolol 对过氧化亚硝酸盐这类诱变剂表现出较强的抗诱变能力，其效果相当于一种中枢神经系统药 (伊布硒)[29]。除此之外，由于在结构上类似类固醇激素，植物甾醇可能具有类激素活性，对减少女性乳腺癌以及男性前列腺疾病的发生有一定的积极意义。

3 结论与展望

我国是菜籽油第一消费大国，年消费量在480万t左右。每年菜籽油加工生产中约产生700万～800万t的油菜饼粕。菜籽油和菜籽粕中富含的多种功能活性成分通常具有抗氧化、抗肿瘤、抗诱变、调节血脂、抗菌消炎等生理功效，具有良好医用价值和广阔的开发前景。然而目前对油菜籽的功能活性成分的提取物大多为粗提混合物，单体化学成分的分析鉴定技术有待进一步加强和提高。同时对这些物质的植物体内合成途径和调节机制也亟需深入研究，可为基因工程、遗传育种等技术手段提高油菜籽的生物利用提供一定理论基础和依据。另一方面，系统高效地从细胞、组织、个体等各个水平评估这些活性物质的生理功效和作用机制将是未来油菜籽功能营养学的研究重点和热点领域。这些科学研究和探索将为实现油菜籽产业现代化和开发新型、高效、安全的健康食品及药品提供前瞻性的科学指导和依据。◇

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(责任编辑 刘宏)

Research Progress on Bioactive Components and Physiological Functions of Rapeseed

YANG Chen，TANG Hu ，HAN Ling，ZHANG Hao，ZHANG Zhen，HUANG Feng-hong

(Oil Crops Research Institute of Chinese Academy of Agriculture Sciences/Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition，Wuhan 430062，China)

The research advancements of bioactive compounds from rapeseed oil and rapeseed meal and their physiological functions were reviewed to provide theoretical basis for utilizating rapeseeds more sufficiently and also for optimization of the rapeseeds processing industry.

rapeseed；nutrition component；bioactivity compound；physiological function

中国农业科学院科技创新工程(项目编号：CAAS-ASTIP-2013-OCRI)；国家公益性科研院所专项资金项目(项目编号：1610172016006)。

杨陈(1987— )，女，博士，助理研究员，研究方向：功能脂质与营养。

黄凤洪(1964— )，男，博士，研究员，研究方向：植物油脂与蛋白。