《食品科学》：西南大学李博文博士等：紫苏活性成分的功能及产业化创新：从分子机制到跨领域应用

紫苏（

Perilla frutescens

西南大学食品科学学院的李政、徐竟宏和李博文*等从紫苏活性成分的功能入手，探讨其对机体健康的调控与应用，旨在总结研究现状、识别研究空白，并为未来研究方向提供理论依据。

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1 紫苏不同活性成分的功能

紫苏的核心成分包括酚类、萜类、脂肪酸及多糖等（图1）。这些成分赋予了紫苏抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤及抗过敏等多种药理活性。紫苏的“药食同源”特性与其活性成分的多功能密不可分——既通过抗氧化、抗炎等作用满足“食养”需求，又通过调节代谢、神经保护等途径实现“药疗”功能。

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1.1 酚酸类、脂肪酸类化合物

紫苏中的酚酸类化合物（如迷迭香酸、咖啡酸）具有抗氧化、抗炎、抗过敏及抗抑郁等多重功效。迷迭香酸和咖啡酸通过清除自由基、减少活性氧生成、提高抗氧化酶活性等途径，保护细胞免受氧化损伤。在抗过敏方面，迷迭香酸和咖啡酸能够抑制过敏反应，降低炎症因子表达，因而被广泛应用于皮肤过敏、过敏性哮喘及过敏性鼻炎等疾病的治疗。迷迭香酸还可通过促进海马齿状回新生神经元增殖减少小鼠不动性行为，从而发挥抗抑郁作用。此外，迷迭香酸还表现出抗菌、抗病毒及抗肿瘤等活性。紫苏脂肪酸在代谢调节及健康效应中具有重要作用，涉及生物合成、药理功能及实际应用等方面。紫苏种子中

1.2 萜类、多糖、类黄酮化合物

紫苏中的萜类与挥发性成分（如紫苏醛、柠檬烯等）具有多种生物活性，近年来研究揭示了其在抗菌、抗炎及抗抑郁等方面的作用机制。紫苏醛（一种单萜醛）通过抑制代谢途径，从而抑制真菌生长。柠檬烯（一种单萜烯）对致病菌表现出优异的抗菌活性。紫苏醛不仅能够减轻炎症发生，还可通过增加抑郁小鼠海马脑源性神经营养因子mRNA和蛋白的表达，缓解慢性不可预测轻度应激诱导的抑郁症状。紫苏中的多糖、类黄酮等成分在免疫调节方面具有显著作用，其机制涉及抗氧化、抗炎、吞噬致病菌及调控免疫细胞活性等多个方面。如图2所示，紫苏多糖具有显著的生物活性，其对糖尿病模型小鼠的肝损伤具有改善作用，可能与其抗氧化和抗炎作用相关。

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木犀草素属于黄酮类化合物，而黄酮类化合物是类黄酮的一个子类。木犀草素表现出抗炎、抗病毒及抗肿瘤等活性。类黄酮作为紫苏中的重要活性成分，能够清除自由基、增强免疫力，并预防高血压和高血脂等疾病，同时具有抗肿瘤、抗菌及抗病毒作用。花青素作为类黄酮化合物中的一个重要亚类，在紫苏中含量较高，具有抗菌和增强免疫力的功效。

紫苏主要活性成分作用机制及实验证据总结如表1所示。

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2 紫苏生物活性物质对机体健康的调控

2.1 抗氧化防御与细胞稳态维持

如图3所示，紫苏的生物活性物质具有诸多功能。在抗衰老和抗氧化作用方面，其分子机制涉及自由基清除、抗氧化酶激活、信号通路调控及部位差异等多个方面。紫苏提取物能够显著提高抗氧化酶的活性并分解活性氧，从而保护细胞免受氧化损伤。紫苏多糖通过提升线粒体膜电位，减少活性氧的产生，进一步增强细胞对氧化应激的防御能力。此外，紫苏提取物能够减少脂质过氧化对细胞膜的破坏，延缓衰老过程。研究表明，紫苏的不同部位在抗氧化活性上存在显著差异。综合来看，紫苏通过清除自由基、增强抗氧化酶活性、抑制脂质过氧化、激活抗氧化信号通路等多靶点、多途径的协同作用，发挥显著的抗衰老和抗氧化功效。在细胞保护与修复方面，紫苏的作用机制涉及抗氧化、调节凋亡相关蛋白、保护细胞结构和功能、抗炎及神经保护等多个层面。紫苏提取物能够减少氧化应激导致的细胞形态变化和细胞活力下降，维持细胞内酶活性和代谢功能。通过上调抗凋亡蛋白、下调促凋亡蛋白的表达，紫苏能够减少神经元的氧化损伤和氧化应激引起的细胞凋亡。此外，紫苏醛通过抑制芳香烃受体激活和活性氧产生，进一步减轻氧化应激。在抗癌作用方面，紫苏的研究主要集中于细胞周期阻滞、凋亡通路激活及相关机制。紫苏提取物通过抑制细胞活力、诱导线粒体、死亡受体及内质网凋亡途径，显著抑制多种肿瘤细胞的增殖与存活。紫苏异构酮通过线粒体途径激活凋亡相关蛋白，抑制肿瘤细胞增殖。同时，紫苏提取物中的木犀草素等成分通过抑制活性氧生成及线粒体功能异常，发挥抗癌作用；紫苏花青素类化合物则可诱导人宫颈癌HeLa细胞凋亡，从而减少肿瘤细胞的迁移与侵袭能力。

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2.2 代谢与免疫的调控

紫苏在降血糖、降血脂及肠道菌群调控方面表现出显著的代谢综合征干预作用，其机制涉及脂肪代谢调控、胰岛素信号通路调节及肠道菌群结构改善等多个方面（表2）。紫苏叶提取物能够调节脂肪组织的脂质代谢，而紫苏籽油则可降低血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，同时提高高密度脂蛋白胆固醇水平。此外，紫苏籽粕中的抗氧化肽也显示出良好的降血脂活性。研究表明，紫苏油通过调节肠道菌群，改善2型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗和高血糖症状，并缓解高脂饮食诱导的肥胖和高甘油三酯血症。在免疫调节方面，紫苏的作用机制涉及抑制促炎因子表达、调节辅助性T细胞1/辅助性T细胞2平衡及增强免疫功能等多个层面。紫苏提取物对巨噬细胞炎症模型表现出显著的抗炎作用，能够减少一氧化氮生成和前列腺素E2分泌。紫苏叶提取物通过抑制促炎酶的表达显著改善结肠炎症状。此外，紫苏精油对小鼠体液免疫功能和非特异性免疫功能具有增强作用。紫苏籽油通过抑制白细胞浸润，表现出显著的抗哮喘效果；紫苏叶提取物则通过抑制炎症介质的产生，减轻肺组织病理变化。

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紫苏在抗过敏方面的作用机制主要包括抑制组胺释放、调节免疫反应及抑制炎症因子表达等。紫苏水提取物能够抑制肥大细胞介导的速发型过敏反应，缓解过敏症状。紫苏叶乙醇提取物通过干预花生四烯酸代谢途径，减轻气道炎症和高反应性。同时，紫苏叶提取物能够抑制过敏原特异性辅助型T细胞反应，抑制I型和IV型过敏反应。木犀草素和迷迭香酸等成分通过显著抑制肥大细胞和嗜酸性粒细胞的浸润，降低促过敏和促炎细胞因子的表达，从而改善过敏性鼻炎和过敏性结膜炎。此外，紫苏衍生的甲氧基黄酮衍生物能够抑制肥大细胞颗粒分泌，而酚酸类物质则可改善小鼠皮肤瘙痒及血管通透性水平，从而减轻超敏反应。紫苏精油（如紫苏醛、柠檬烯、迷迭香酸和黄酮类化合物等）对多种细菌和真菌具有广谱抑菌活性，包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及枯草芽孢杆菌等。其抑菌机制涉及抑制糖酵解途径、真菌孢子萌发和菌丝生长，并通过破坏细菌和真菌的细胞膜，导致细胞内活性氧积累，从而抑制其生长。作为一种天然植物精油，高浓度紫苏精油可显著抑制黄曲霉的孢子萌发和菌丝生长，同时对多种食品腐败菌表现出显著的抑制作用。这些特性使紫苏精油在食品防腐和医药领域具有广泛的应用潜力。

2.3 神经系统的调控作用

如表3所示，紫苏及其提取物在神经保护和认知功能改善方面表现出显著作用，其机制涉及调节神经递质传递及抑制神经元凋亡等多个方面。紫苏籽油富含

D

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2.4 紫苏成分的安全性评估与潜在毒性

挥发油是紫苏叶中的主要活性成分，根据其主要成分的不同，可分为PA型（以紫苏醛为主）、PK型（以紫苏酮为主）、PL型（以紫苏烯为主）等不同的化学型。PA型以紫苏醛和柠檬烯为主要成分，其化学成分稳定，毒性较低，是《中国药典》推荐的紫苏叶化学型。PK型以紫苏酮为主要成分，其毒性较高，具有潜在的肺毒性。动物实验表明，紫苏酮通过增加小鼠肺组织细胞中核因子活化B细胞κ轻链增强子、白细胞介素-6、结缔组织生长因子、

3 紫苏及其活性成分的产业化创新应用

3.1 紫苏产业化应用的实践

紫苏在食品、医药、化妆品及农业生物防治等领域展现出广泛的应用价值（表4），其丰富的活性成分为多功能开发提供了重要基础。在食品领域，紫苏的应用主要体现在传统烹饪和功能食品开发两个方面。紫苏叶、茎、籽常用于凉拌、腌制或作为调味料，具有去腥增香的作用。紫苏籽富含油脂，常用于制作紫苏油，并在地方特色菜肴中广泛应用于煲汤、熬粥和制作甜点。在功能食品开发方面，通过微胶囊化等技术降低紫苏油氧化，有效延长其保质期。近年来，Pickering乳液技术因其独特的固体颗粒稳定机制，在紫苏油的功能性开发中展现出潜力。研究表明，紫苏蛋白分离物可作为高效Pickering稳定剂，用于制备高内相乳液，不仅提升紫苏油的物理稳定性，还能增强其生物利用度。紫苏挥发油因其独特的香气和抗菌保鲜特性，被广泛用于烘焙食品。通过纳米递送系统对紫苏油进行封装和保护，进一步解决了其生物利用度低和易氧化的问题。紫苏籽油和紫苏挥发油在日本、韩国等国家被用作天然甜味剂。紫苏叶中的花色苷和多糖类化合物具有抗氧化、免疫调节等生物活性，因此被用于开发功能性食品。未来可着力开发更多功能性产品，如口服液、功能性饮料和保健品。

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在药理作用研究方面，紫苏提取物能够显著抑制炎症反应并发挥抗氧化作用，同时对多种癌症细胞具有抑制作用。在抗过敏方面，紫苏提取物通过减少嗜酸性粒细胞浸润，缓解过敏症状。在临床应用与前景方面，紫苏提取物在治疗溃疡性结肠炎、哮喘、过敏性鼻炎及心血管疾病等方面显示出潜力。未来需加强紫苏提取物的临床试验设计，验证其在溃疡性结肠炎、哮喘等疾病治疗中的安全性和有效性。深入挖掘其潜在活性成分药理作用的机制，如抗肿瘤和抗抑郁作用，推进其临床研究。

在化妆品领域，紫苏的应用主要基于其抗氧化、抗炎及皮肤修复功能。研究发现，紫苏叶提取物能够改善紫外线照射引起的人类真皮成纤维细胞和小鼠皮肤细胞外基质损伤。紫苏籽粉中的不皂化物可阻断紫外线诱导的细胞毒性，显著降低活性氧的产生，并减轻紫外线的损伤。紫苏挥发油通过提升表皮水分结合能力、减少黑色素生成及促进肌肤代谢，发挥美白保湿作用。此外，紫苏色素作为天然红色色素，被广泛应用于口红及唇彩等产品中。紫苏在化妆品领域的应用潜力显著，其抗氧化、抗炎及皮肤修复功能为开发天然护肤品提供了新方向。未来可进一步探索其在抗光老化和皮肤屏障修复中的分子机制。在农业生物防治领域，紫苏精油通过破坏细菌细胞膜完整性、抑制糖酵解途径等机制，对黄曲霉、粪肠球菌及金黄色葡萄球菌等细菌具有显著的抑菌作用。在驱虫活性方面，紫苏精油对赤拟谷盗、仓库储虫等储粮害虫表现出驱虫活性。整体来看，紫苏在食品、医药、化妆品及农业生物防治等领域的应用现状表明，其多功能特性源于丰富的活性成分。但目前紫苏加工主要集中在初级产品（如紫苏籽油、紫苏叶提取物）上，未形成全产业链。副产品紫苏粕中含有丰富的蛋白质和多肽，高值化利用不足，如何高效提取并利用这些成分仍是研究难点。未来研究可加强紫苏提取物在人类疾病治疗中的临床安全性和有效性；进一步开发微胶囊化、纳米递送等技术，探索Pickering乳液在不同环境条件下的稳定性，解决紫苏成分易氧化、稳定性差等问题；深化紫苏在止咳平喘、神经保护等传统功效中的分子机制研究。

3.2 精准开发的技术革新

3.2.1 多组学驱动的技术创新体系

多组学技术整合不同层面的数据，能够更全面地解析紫苏的活性成分及其作用机制，可以揭示其复杂的药效和毒性机制。紫苏基因组学与成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）编辑技术的研究进展主要集中于基因组解析、分子标记与遗传多样性、代谢通路解析及功能基因鉴定等方面。研究人员通过从头组装技术解析了其基因组结构和表达模式，并利用核糖核酸测序技术进一步阐明了紫苏的基因表达特征及不同品种间的转录组差异。此外，高通量测序技术阐明了花青素合成的分子调控机制，为紫苏品种改良提供了关键数据支持。在CRISPR编辑技术应用方面，研究人员通过农杆菌介导的遗传转化技术成功构建了转基因紫苏植株，并验证了转化子的基因表达。这一突破为紫苏功能基因的精准编辑提供了技术支撑。通过液相色谱-飞行时间质谱法，研究人员高效鉴定了紫苏叶中的化学成分，并优化了高效提取工艺。这些成果为紫苏活性成分的功能性开发提供了理论依据，未来可进一步结合人工智能技术预测新型活性分子，并探索其协同作用机制。

研究人员通过整合紫苏的两个化学变种（红色和绿色变种）的代谢物谱和基因表达，在红色和绿色变种之间观察到了花青素含量的显著差异。通过对红色和绿色叶片的mRNA进行差异显示，识别出几种编码花青素生物合成酶和推测的调节蛋白的基因。而Fukushima等又进一步利用Illumina RNA测序技术全面比较了红色和绿色紫苏叶的转录组图谱，采用标签计数比较包（该流程整合了M值的修整平均值标准化算法和基于负二项分布的差异分析模型），在红紫苏和绿紫苏中鉴定出68 个差异表达基因。如图4所示，在人工智能技术的应用拓展方面，通过开发基于深度学习的移动应用程序，能够实时预测紫苏的原生境适宜性，从而提高其所在地的可持续生产效率和生物多样性保护工作。通过构建货架期预测模型，能够准确预测紫苏在不同温度下的品质变化，为紫苏及其他鲜食药食同源农产品的保藏提供了科学依据。近红外光谱与深度学习技术的融合开创了高通量分析新范式。研究证实，一维卷积神经网络-长短期记忆网络-多尺度卷积混合模型对紫苏籽粕蛋白含量的预测精度达外部验证决定系数为0.98（相对预测偏差为8.0），有助于快速识别和选择来自不同背景的优良紫苏化学型。而一维卷积神经网络模型对钙、镁等矿物质的相对预测偏差值达1～3，为快速筛选全球资源库中的紫苏种质资源提供了有效的工具，从而有助于筛选富含矿物质的基因型，以缓解微量营养素缺乏问题。除此之外，研究者构建了基于近红外反射光谱的具有较低平均绝对误差的一维卷积神经网络预测模型，预测紫苏种质中的灰分、蛋白质、总固形物和总酚，为快速筛选营养丰富的紫苏基因型提供了技术支撑。

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通过整合转录组学和代谢组学数据，研究人员阐明了黄酮类化合物的生物合成代谢途径，并鉴定了多个差异表达基因和代谢物。在脂质代谢研究方面，紫苏种子中

3.2.2 紫苏绿色生产技术与标准化体系构建

紫苏的可持续种植技术与绿色提取工艺研究涉及光周期调控、节水栽培、植物工厂应用等多个方面。随着全球对药用植物品质稳定性需求的增加，大规模植物工厂种植已成为趋势。研究发现，通过调节光合光子通量密度和营养液电导率，可显著提升紫苏的鲜质量与干质量，实现紫苏的标准化生产。在节水栽培方面，通过优化灌溉方式（如滴灌）和种植密度管理，可显著提高紫苏产量与品质。在绿色提取方法开发方面，超临界CO2萃取技术在紫苏籽油和紫苏叶多糖提取中展现出环保、无溶剂残留的特点。而随着紫苏的活性成分提取技术的不断进步，使得活性成分的提取效率和纯度显著提高，为紫苏资源的高效利用奠定了基础。不同产地的紫苏其活性成分含量差异较大，这影响了最终产品的质量和一致性。通过智能化的排湿烘干装置，研究了紫苏茎叶在不同温度条件下的干燥特性及品质变化，为紫苏的规模化生产提供帮助。

紫苏活性成分的地理分布差异受栽培环境、气候条件及遗传多样性等多因素影响，其化学成分与生物活性的栽培依赖性为资源开发提供了重要依据。气相色谱-质谱法分析显示中国11 个地区的紫苏精油成分具有显著差异，其中赣州、凯里、遂宁和麻城等地的精油化学成分表现出明显的多态性。指纹图谱模式识别技术进一步证实，不同产地紫苏叶的化学成分存在显著差异，这为产地鉴别和品质控制提供了科学依据。Yu Daixin等利用傅里叶变换近红外光谱仪和气相色谱-质谱仪，结合化学计量学，高效鉴别和量化紫苏叶中的化学类型。在遗传多样性方面，紫苏在中国的分布范围广泛，不同地区的种质资源在形态特征和化学成分上表现出显著差异。遗传多样性分析表明，这种差异与紫苏种群的遗传背景密切相关。

从长远来看，紫苏质量控制标准体系的构建至关重要。紫苏含有多种化学成分，包括挥发油、黄酮类、酚酸类、脂肪酸、三萜类等，这些成分的种类和含量因产地、品种、加工方法等因素而异，导致其质量控制难度较大。紫苏的不同部位（如叶、茎、籽）中活性成分的种类和含量差异较大，这增加了标准化生产的复杂性。例如，紫苏叶中的迷迭香酸含量显著高于其他部位，而紫苏籽中的脂肪酸含量较高。基于超高效液相色谱指纹图谱与网络药理学整合分析，研究人员鉴定出迷迭香酸、咖啡酸等关键质量标志物，建立了紫苏叶不同部位的多成分含量测定方法，为紫苏质量控制的标准化提供了重要的理论依据。同时，紫苏代谢物数据库与生物信息学工具的研究为紫苏次生代谢产物的合成机制解析和资源开发提供了关键技术支撑。通过整合转录组学与代谢组学数据，阐明了紫苏叶中黄酮类化合物的生物合成途径。在代谢物分析与功能验证方面，通过液相色谱-串联质谱联用、气相色谱-火焰离子化检测等技术，研究人员系统鉴定了紫苏种子和叶中的代谢物。此外，发酵工艺能够显著改变其生物活性成分，为功能性成分开发提供了新思路。在实际研究方面，紫苏临床试验的伦理审查与安全性评估需综合考虑其生物活性、潜在风险及受试者权益保护，为其在医药领域的应用提供科学依据。

紫苏在不同领域的开发前景总结见表5。

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结 语

紫苏作为药食同源植物的典范，其“食养药疗”的双重价值在传统医学与现代科学的交汇中引人注目。本文阐明了紫苏活性成分（酚酸类、脂肪酸类、萜类、多糖及类黄酮）的功能，揭示了其抗氧化、抗炎、神经保护、代谢调控及免疫调节等作用。同时总结了紫苏在食品、医药及农业生物防治等领域的产业化应用。面向未来，紫苏的精准开发已迈入技术革新阶段：基因组学与CRISPR编辑技术的应用为紫苏活性成分的功能性开发提供了理论依据；高通量测序为紫苏品种改良提供了关键数据支持；纳米递送系统（如Pickering乳液）的突破性应用解决了紫苏油易氧化、生物利用度低的瓶颈；人工智能预测模型的构建为紫苏活性成分的功能解析和资源开发提供了新视角。

此外，随着紫苏可持续种植技术与绿色提取工艺的不断完善，以及质量控制标准体系的构建，紫苏的标准化、工业化生产将得到进一步推进。然而，紫苏的深度开发仍面临诸多挑战：活性成分的地理差异与栽培依赖性需通过遗传改良与环境调控技术实现标准化生产；临床转化中需完善量效关系研究与长期毒理评估体系。未来，需融合合成生物学、基因组学、人工智能预测模型与代谢组学等创新体系，推动紫苏从传统资源向精准医学与个性化营养干预的跨越。在“健康中国”与全球功能性食品浪潮中，紫苏作为一种跨越千年的药食同源植物，凭借其深厚的文化底蕴与前沿科技赋能，有望发展为兼具科学内涵与市场价值的健康产业新引擎，为人类慢性病防控与可持续发展贡献东方智慧。

作者简介

通信作者：

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李博文 讲师

西南大学食品科学学院/川渝共建特色食品重庆市重点实验室

江南大学食品科学与工程专业博士毕业。主要从事食品功能因子与代谢免疫调控研究，重点关注食品功能因子的结构、活性、作用机制以及健康功效。目前担任

iMeta、Food & Medicine Homology、Journal of Future Foods

Nutrients

Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Gut Microbes、Cellular and Molecular Life Sciences、Journal of Agricultural and Food Chemistry

iMeta、Trends in Food Science and Technology、Food Chemistry、Food Chemistry: X、Food Research International、Food Bioscience

第一作者：

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李政硕士研究生

西南大学食品科学学院，食品科学与工程专业。本科毕业于河南工业大学粮油食品学院。主要研究方向为食品功能因子与代谢免疫调控。曾获2023年河南省“互联网+”大学生创新创业大赛二等奖，第十六届河南省“桃战杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖，2023年河南省普通高等学校“三好学生”。

引文格式：

李政, 徐竟宏, 徐华健, 等. 紫苏活性成分的功能及产业化创新: 从分子机制到跨领域应用[J]. 食品科学, 2025, 46(21): 30-41. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250319-151.

LI Zheng, XU Jinghong, XU Huajian, et al. Functional properties and industrial innovations of active components from Perilla frutescens: from molecular mechanisms to cross-disciplinary applications[J]. Food Science, 2025, 46(21): 30-41.(in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250319-151.

实习编辑：普怡然 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。