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琉璃苣油研究进展

2012-01-26张广伦张卫明肖正春

中国野生植物资源 2012年1期
关键词:亚麻酸亚油酸琉璃

张广伦,张卫明,肖正春

(南京野生植物综合利用研究院,江苏南京210042)

琉璃苣(Borago officinalis L.)又名星星花(starflower),为紫草科(Boraginaceae)琉璃苣属(Borago)草本植物,原产于地中海沿岸和小亚细亚,后引入欧洲和北美、南美广泛栽培。幼嫩茎叶脆而多汁,有黄瓜香味,用作蔬菜。花通常蓝色,有很高的观赏价值,并可制作糖果、蜜饯或加入色拉、果汁饮料中。琉璃苣在欧洲用作厨用香草和药草已有数百年历史,用于治疗抑郁症、风湿、月经不调和湿疹等,并有美容作用。现代研究表明,琉璃苣油有高含量的γ-亚麻酸,可用作月见草代用品,有防治心血管疾病、防治糖尿病、癌症,抗衰老、增强免疫、抗菌消炎等多种药理作用和保健功能。

我国从20世纪90年代开始引种琉璃苣,最初作为花卉栽培,现作为蔬菜和特种油料植物栽培已在黑龙江、甘肃等多个省市获得成功。本文对其油的研究作了综述,以便更好地开发利用琉璃苣资源。

1 植物学特性

1.1 形态特征

琉璃苣为1年生草本植物,茎直立,分枝,高60~100 cm。有白色半透明的刚毛,长1~3 mm。单叶互生,粗糙。基部叶有叶柄,叶卵圆形或长椭圆形,叶缘有波纹,与茎连接处有2个小突起,长120~150 mm,;上部叶片无柄或具短柄,倒披针形,长小于100 mm,叶缘锯齿状。羽状网脉。蝎尾状聚伞花序。花紫色,下垂,每朵花5枚花瓣,5枚萼片,基部联合,上部分离,花冠呈星状。萼片宿存,通常红褐色,有时绿色。雄蕊5,黑色,突出。花粉浅黄色。雌蕊不显著,绿色。子房上位,4裂。花直径20~25 mm。种子一端扁平,着生在花托上,另一端稍尖,黑色,长8 mm。小坚果4枚,深褐色至黑色,密生锚状刺,成熟时,少数未成熟时自然散落到地上。千粒重15 g左右。另有粉红色和白色花两个品种。根为直根系[1-2]。

1.2 生物学特性

琉璃苣分布范围较广,南北半球都有它的踪迹。在海拔260~4 500 m的地方均可生长。土壤pH值4.8~8.3,以排水良好为宜。喜光,不耐风吹,遇到大风易倒伏。可自然播种。种子发芽适温为15~21℃,生长适温为16~25℃。整个生育期100 d左右。花期7月。

2 化学成分

琉璃苣种子油主要含棕榈酸(C16∶0)10.0%、硬脂酸 (C18∶0)5.1%、油酸 (C18∶1)20.3%、亚油酸(C18∶2)37.5%、γ-亚麻酸(C18∶3)19.4% 和花生酸(C20∶0)4.1%等脂肪酸,其中不饱和脂肪酸占多数,含量高达75%以上[3]。γ-亚麻酸的含量为19.4%(有的报道高达24%),明显高于另外两种γ-亚麻酸来源植物:月见草(Oenothera spp.)(含油量20%左右,GLA占油的8% ~10%)和黑穗醋栗(Ribes nigrum)(种子含油16%,GLA占油的13.22%)。可见,琉璃苣是GLA的理想来源。纯净的琉璃苣油澄清,浅绿到深绿色,有清淡的油脂特征气味,相对密度0.92,标准大气压下沸点 240℃,闪点>200℃。CAS注册号:84012-16-8,EINECS:281-661-4。

3 琉璃苣油的药理作用和生理功能

正常情况下,膳食中有适量的亚油酸,正常人就能合成足量的GLA供机体需要。然而,当GLA合成减少或消耗增大时,便表现出GLA不足症状。合成GLA的酶Δ6-脂肪酸去饱和酶活性可因衰老、紧张、糖尿病以及一些传染病而降低活性,使得GLA的合成减少;癌症和炎症等因素可使细胞分裂加快,GLA氧化分解代谢加速,从而导致机体GLA的缺乏。在此情况下,补充适量GLA是必要的。γ-亚麻酸对动物细胞十分重要,是人体必需脂肪酸,能维持细胞膜的结构和功能,调节胆固醇的合成与运输,防止皮肤水分散失,是合成前列腺素、血栓素、白三烯的前体。

琉璃苣油对机体主要有以下方面的药理作用和生理功能:(1)防治心血管疾病。GLA能降低血压、降低血清胆固醇和三酰甘油含量。(2)防治糖尿病。(3)防治癌症。琉璃苣油有治疗癌症的效果。其种子油富含GLA,能抑制乳腺癌、结肠癌、前列腺癌、肝癌、肺癌、皮肤癌、子宫癌、胰腺癌等细胞的生长,并可使神经胶质瘤患者病情得到改善。(4)缓解经前综合症。(5)治疗皮肤病。GLA对湿疹样皮炎、皮肤角化不全、创伤愈合不良等都有缓解作用。(6)抗衰老作用。GLA进入机体内首先被氧化而减轻细胞脂质过氧化损伤。琉璃苣提取物含有清除自由基的活性成分,具有抗氧化活性。(7)调节免疫。(8)保护肝脏。GLA能改善体内酒精代谢,促进乙醇分解,同时促进酒精损伤患者肝功能的回复。另外,GLA可使肝脏中性脂肪降低,对脂肪肝起到预防和治疗作用。(9)抗菌消毒。(10)美容作用[4]。

4 琉璃苣中γ-亚麻酸的生物合成及影响其含量的因素

4.1 琉璃苣中γ-亚麻酸的生物合成

Stymene等研究证实琉璃苣种子γ-亚麻酸是在子叶中合成的[5]。把整个发育子叶与14C油酸和14C亚油酸一起培养。显示γ-亚麻酸是由油酸-亚油酸-亚麻酸依次去饱和形成的。发育子叶的微粒体(主要为内质网和高尔基体)膜制备物中含催化亚油酸转变成γ-亚麻酸的活性Δ6-脂肪酸去饱和酶,以细胞色素B5为电子供体,并含有N-末端结构域。进一步研究表明,该酶作用的底物是位于微粒体卵磷脂sn-2位点的亚油酸,而不像动物那样,利用酰基-CoA中的亚油酸。可见,琉璃苣γ-亚麻酸是由位于内质网的Δ6-脂肪酸去饱和酶催化作用下,由油酸、亚油酸转化而来。生物技术中常利用亚油酸含量高的油料作物或野生植物导入Δ6-脂肪酸去饱和酶基因,来提高γ-亚麻酸产量。

4.2 栽培条件对γ-亚麻酸含量的影响

El-Hafid等研究了播种、收获日期,氮肥使用量对琉璃苣γ-亚麻酸等指标的影响。结果晚播的种子产量显著下降,产量减少11 kg/hm2。相反,晚播收获的种子油中γ-亚麻酸含量升高。氮肥施用量为20~40 kg/hm2时种子产量最高,γ-亚麻酸含量则受氮肥影响不大。收获迟的种子产量低,但γ-亚麻酸含量高[6]。至于磷、钾肥对琉璃苣中γ-亚麻酸含量的影响目前还未见报道。

5 琉璃苣油的加工

琉璃苣油加工方法主要有压榨法和超临界CO2萃取法。

5.1 冷榨法

压榨油工艺目前在国内基本用于花生油、橄榄油、坚果油、芝麻油等高档油品。琉璃苣油中多不饱和脂肪酸(PUFA)含量达60%以上,这些多不饱和脂肪酸在种子内部时由于含油组织中生育酚和其他几种酚类化合物的存在,性质相对稳定。一旦压榨出来,则易于氧化。因此,压榨需在低温条件下进行。采用冷榨法,压榨饼还可用作食品或医药工业的原料。

主要工艺流程如下[7]:

琉璃苣籽→清理→破碎→蒸坯→压榨→过滤→琉璃苣油

(1)清理。琉璃苣籽常有叶、泥砂等杂质,必须机械或人工去杂,否则会影响油的质量和出油率。

(2)破碎。琉璃苣籽果皮和种皮、种仁很难分开,一般不进行剥壳处理,可用机械或石碾将其碾碎,以有利于改变物料的形状,破坏细胞结构,便于蒸坯。

(3)蒸坯。将碾好后的生坯均匀平铺在蒸笼屉上,湿润后再蒸。在湿、热作用下,料坯纤维变软,蛋白质变性,有利于压榨。为使油不被氧化,应避免长时间高温蒸坯。

(4)压榨。入榨料坯温度不高于40℃,采用动力螺旋压榨机压榨。

(5)过滤。压榨出来的毛油含有一定量的渣,需过滤去除。滤渣可掺入生坯中进行二次压榨。

压榨后的琉璃苣油应及时装入密闭容器中,添加适量的抗氧化剂在干燥处低温、避光贮存。冷榨法保留了琉璃苣的丰富营养,无化学溶剂污染,不含化学防腐物质,保证产品的营养和美味,符合环保绿色消费潮流,但缺点是出油率低,仅有77%左右。

琉璃苣籽纤维成分中含有29%的纤维素、5.6%的果胶。Soto等试验采用低温冷榨前进行酶解的办法,可提高油的收率8%,达到84%。步骤是:种子粉碎—热处理(沸水中15 min)—酶解(45℃,湿度20%,酶用量为每100 g粉碎种子0.25 g,酶解9 h)—真空炉中干燥—油压机压榨(49 MPa,20 min)。所用的酶为1∶1的纤维素酶-果胶酶复合酶[8]。

有机溶剂萃取法存在溶剂回收难和产品有溶剂残留问题,一般不宜用于琉璃苣油的生产。超临界CO2流体萃取能较好地保留油脂中的易受热分解的成分,产品纯度、收率都比较高,是值得研究应用的新方法。

5.2 超临界CO2萃取法

Kotnik等采用超临界CO2在半连续流动装置萃取琉璃苣,CO2流速为3.5 g/min,颗粒大小为1 125 μm。最佳提取条件为31.5 kPa,40℃,可得到含 γ-亚麻酸16.89%的琉璃苣油,油的得率接近于使用正己烷作溶剂的得率,达到30.97%[9]。

任飞等考察了萃取压力、萃取温度、时间和CO2流量对琉璃苣籽出油率的影响。其最佳工艺条件为:萃取压力 25 MPa,温度 45℃,时间 2.5 h,CO2流量45 L/h,在此条件下,出油率达28.08%。油中γ-亚麻酸含量达 18.78%[10]。

琉璃苣种子油主要为含C16~C20脂肪酸的三酰甘油(含量95%),其余部分为磷脂、生育酚、黄酮类、甾醇类、游离脂肪酸、单酰甘油和二酰甘油。高纯度的γ-亚麻酸在生物制剂和医药等行业是必需的。采用改进的低温溶剂结晶法可得到γ-亚麻酸纯度为99%的琉璃苣油[11]。

总之,琉璃苣油富含γ-亚麻酸,具有诸多营养保健功能。目前,国内已有厦门、杭州、济南的多家公司生产琉璃苣油,主要用作原料药或医药中间体。按照有机食品的要求种植、加工生产琉璃苣油是开发这一高档油品的有效途径。工厂化加工还是以低温冷榨法较为合适,能够保持其中的营养,同时该法有进一步改进以提高出油率的余地。目前,制约琉璃苣油生产的主要因素是种子产量偏低,国外产量300 ~600 kg/hm2,国内产量大致相当[12]。这跟琉璃苣野性强、容易掉粒有关,掉落的种子可达总产量的50%。因此,培育不易掉粒的琉璃苣品种是当务之急。另一方面,研究收集成熟种子的方法也很重要,国内已着手这方面的研究,并有相关专利。随着研究开发的不断深入,琉璃苣这一资源将会为更多人的健康服务。

[1]Stephen M.Common Borage.[EB/OL].[2010-12-18].www.MaltaWildPlants.com/Malta(2002-2010).

[2]饶璐璐.具有黄瓜香味的琉璃苣[J].北京农业,1998(6):20-21.

[3]马丽艳,王国山,石文婷,等.琉璃苣种子的营养成分分析[J].农产品加工· 创新版,2010(7):18-20.

[4]周梅,阚建全.特种油料植物玻璃苣开发利用[J].粮食与油脂,2005(4):16-17.

[5]Stymne S,Stobart A K.Biosynthesis of γ-linolenic acid in cotyledons and microsomal preparations of the developing seeds of common borage(Borago officinalis)[J].Biochem J,1986,240:385-393.

[6]El-Hafid R,Blade S F,Hoyano Y.Seeding date and nitrogen fertilization effects on the performance of borage(Borage officinalis L.)[J].Industrial Crops and Products,2002,16(3):193-199.

[7]张广伦,肖正春.γ-亚麻酸植物资源及开发利用[J].中国野生植物资源,1997,16(2):5-10.

[8]Soto C,Chamy R,Zuniga M E.Enzymatic hydrolysis and pressing conditions effect on borage oil extraction by cold pressing[J].Food Chemistry,2007,102:834-840.

[9]Kotnik P,Skerget M,Knez Z.Supercritical carbon dioxide extraction of borage seed oil[J].European Journal of Lipid Science and Technology,2006,108:569.

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[11]Ju Y H,Chen T C.High-purity γ-linolenic acid from borage oil fatty acids[J].JAOCS,2002,79(1):29-32.

[12]张传文,王静江.琉璃苣栽培技术[J].现代化农业,2008(11):24-25.

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