三种芽菜生物活性物质及其抗氧化能力分析

王挺进，陈浩，王峥嵘，向珣

（浙江大学农业与生物技术学院，杭州，310058）

随着社会经济的发展、生活水平的提高，健康越来越被人们所重视，蔬菜的营养品质成为市场的又一热点。芽苗类蔬菜易栽培、生产周期短，在生产过程中无需使用农药和化肥，是无污染、无公害的绿色食品，同时芽菜鲜嫩适口，含有多种对人体有益的营养物质，包括抗氧化物质、维生素、花青素以及芥子油苷等，深受广大消费者的青睐。

芽菜除常见的豆类芽菜外，还包括很多十字花科蔬菜芽菜。目前国内市场十字花科蔬菜芽菜以萝卜芽菜为代表。芥子油苷（Glucosinolate，GS）是一类含氮、硫的植物次生代谢产物，主要分布于十字花科植物。芥子油苷通常作为重要的风味物质存在，随着研究的深入，人们发现芥子油苷还与人体健康有密切的关系[1]。在完整的植物体中，芥子油苷贮藏在液泡中，黑芥子酶主要存在细胞质中，二者之间有一道天然的物理屏障。在植物组织受到破坏时（如蔬菜加工、烹饪过程中），两者得以接触而发生水解反应，产生一系列挥发性或非挥发性的生物活性物质，如异硫氰酸盐、硫氰酸盐、腈等，可用于抗癌药剂、生物杀虫剂或风味调和剂原料。根据氨基酸侧链的不同，GS分为脂肪族芥子油苷（Aliphatic glucosinolates，AGS）、 吲 哚 族 芥 子 油 苷 （Indole glucosinolate，IGS）、芳香族芥子油苷等。其中 3-甲基亚磺酰丙基芥子油苷（Glucoiberin，GIB）、2-丙烯基芥子油苷 （Sinigrin，SIN）、4-甲硫丁基芥子油苷（Glucoerucin，GER），4-甲 基 硫 氧 丁 基 芥 子 油 苷（Glucoraphanin，GRA），对于膀胱癌、结肠癌和肺癌等具有很强的抗癌功效。十字花科蔬菜芽菜还富含叶绿素、维生素C、花青素等生物活性物质。叶绿素有造血、提供维生素、解毒、抗病等多种食疗功效。花青素是自然界中一类广泛存在于植物内的水溶性天然色素，属类黄酮化合物，具有强有力的抗氧化性，能够有效清除自由基，减少自由基对机体的损害[2，3]。维生素是维持人体正常生命活动不可缺少的一种营养物质，但是人体无法自身合成，只能从食物中摄取。研究表明，人体所需90%以上的维生素C来自蔬菜、水果，因此维生素C是衡量蔬菜品质的一项重要指标。大量的临床实验表明，食用富含叶绿素、维生素C、花青素、芥子油苷等生物活性物质可以延缓衰老，降低患许多疾病的风险，对人体具有重要的保健功效[4，5]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用市售潍县萝卜种子、大笋迟花芥蓝种子、碧玉青花菜种子。

①材料消毒 将所选萝卜、芥蓝、青花菜种子（每种约850粒）分装于3个50 mL离心管中，先用蒸馏水冲洗2次，再加入0.7%的次氯酸钠溶液消毒0.5 h，然后用蒸馏水冲洗8次。

②育苗培养 将萝卜、芥蓝、青花菜种子分别均匀播种于育苗纸上，加入适量蒸馏水至恰好浸润育苗纸，于25℃光照培养室中培养，光暗周期16 h/8 h，光照强度20 000 lx，相对湿度80%。定期观察芽菜长势，补充蒸馏水至浸润育苗纸。

③取样 待芽菜播种后7 d开始取样，从根茎交接处剪断，取地上部为试验材料。将3种芽菜分别混匀，液氮速冻后保存于-80℃冰箱中，部分鲜样制成冻干粉，保存于-40℃冰箱中，以备进行芥子油苷、维生素C、花青素、叶绿素含量和抗氧化能力等检测。

1.2 叶绿素测定

各取3种芽菜鲜样 0.2 g，剪碎后至于2 mL离心管中提取。将提取液倒入光径1 cm的比色皿中，用分光光度计测定645、663、652、470 nm 下 的吸光度值，以80%丙酮为空白对照。

1.3 芥子油苷测定

3种芽菜各取冻干粉 0.02 g，加入6 mL沸腾的 ddH2O，100℃沸水浴 10 min，7000r/min离心5 min，取上清液 4 mL，-20℃保存待用。取1 mL上清液纯化（DEAE-Sephadex）， 再用醋酸吡啶溶液淋洗5 mL，将芥子油苷吸附在柱上、洗脱，即得脱硫芥子油苷纯化样品。高效液相色谱（HPLC）分析，以1 mmol/L、20 μL ONPG为内标计算芥子油苷的含量。

1.4 维生素C的提取与HPLC分析

3种芽菜各取鲜样0.2 g，参照Pellegrin等[6]方法，用维生素C的标准品制作标准曲线，通过标准曲线计算3种芽菜的维生素C含量。

1.5 花青素的提取与测定

3种芽菜各取冻干粉0.02 g，参照Teng等[7]的方法，用分光光度计测定其在A530、A657下的吸收值后计算。设定当吸光度A530为0.1时的花青素浓度为1个单位（unit），以此来计算花青素的相对含量。相对花青素含量=A530-1/4×A657。

1.6 FRAP法测定抗氧化能力

各取3种芽菜鲜样0.2 g，参照Benzie等[8]方法，以提取物空白液为对照。FRAP值通过七水硫酸亚铁标准曲线计算，以达到同样吸光度所需的硫酸亚铁的毫摩尔数表示。

图1 播种7 d后的3种芽菜地上部分

图2 播种7 d后的3种芽菜苗

1.7 统计分析

运用Microsoft Excel软件计算各组平均值和标准差，采用SPSS软件的方差分析（ANOVA）比较品种间各组分含量的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 育苗培养

播种7 d后，3种芽菜在生长速度和整齐度存在明显的差别（图1、2），其中萝卜芽菜生长最快，地上部分平均长度4.5 cm，已经出现明显的倒伏；芥蓝芽菜长势最为健壮，且种子发芽率高、整齐度一致，有较高的观赏性，地上部分平均长度2.5 cm；青花菜芽菜长势较差，部分种子刚刚露白，整齐度较差，地上部分平均长度1.5 cm。

2.2 生物活性物质测定

①叶绿素、维生素C、花青素含量比较 青花菜芽菜叶绿素含量最高，为1.291 mg/g（FW）。芥蓝芽菜叶绿素含量最低，为1.114 mg/g（FW），但3种芽菜叶绿素含量并没显著差异（图3）。在花青素的含量方面（图4），青花菜芽菜含量最高，为42.17 units/g（DW），芥蓝芽菜次之，萝卜芽菜含量最少，青花菜芽菜与其余2种芽菜花青素含量存在显著差异（P=0.05）。从维生素 C 含量来看（图 5），芥蓝芽菜含量最高，为18.945 1 mg/g（DW），萝卜芽菜与青花菜芽菜基本相同，芥蓝与后两者之间维生素C含量差异显著（P=0.05）。

②芥子油苷含量比较 对萝卜、芥蓝、青花菜芽菜中11种不同芥子油苷组分进行检测（表1、2），结果显示，不同种类芽菜在芥子油苷种类丰度上表现出明显差异：在芥蓝芽菜中检测到11种芥子油苷（GS）；在青花菜芽菜中检测到7种GS；萝卜芽菜GS种类最少，仅检测到4种。不同芽菜AGS种类存在显著差异：芥蓝芽菜AGS种类最丰富，检测到7种；萝卜芽菜AGS种类最少，仅1种；青花菜芽菜4种。3种芽菜IGS种类差异不显著，芥蓝芽菜检测到4种IGS、萝卜和青花菜均含有3种IGS。

3种芽菜中GS大多以AGS形式存在，其中芥蓝芽菜中 GNA 含量最多，为 33.39 μmol/g（DW），且4种抗癌活性组分均检测到，SIN含量最高，为16.718 μmol/g（DW）；萝卜芽菜中 GER 含量最高，为125.96 μmol/g（DW），也是检测到的唯一抗癌活性GS；青花菜芽菜中抗癌活性组分GRA含量最多，为17.604 μmol/g（DW），4种抗癌活性 GS 仅 GIB 没有检测到。

图3 3种芽菜叶绿素含量

图4 3种芽菜花青素相对含量

图5 3种芽菜维生素C含量

总GS中，抗癌活性GS所占比例分别为：芥蓝芽菜37%、萝卜芽菜95%、青花菜芽菜72%。GER 3种芽菜均检测到，萝卜芽菜中GER含量极高，为125.96 μmol/g（DW），且是其检测到的唯一抗癌活性GS。芥蓝芽菜和青花菜芽菜GER含量相似，无明显差异。芥蓝芽菜中4种抗癌活性GS丰度相对含量，GIB∶SIN∶GRA∶GER=8∶50∶20∶22。 青花菜芽菜中3种抗癌活性 GS丰度相对含量，SIN∶GRA∶GER=10∶67∶23。

表1 试验检测所得芥子油苷组分

表2 3种芽菜中芥子油苷含量 μmol/g（DW）

2.3 抗氧化能力测定

3种芽菜皆具有较强的抗氧化能力，其中青花菜最弱，其抗氧化能力为645.808 Fe2+mmol/g（FW），芥蓝芽菜抗氧化能力最强，为921.193 Fe2+mmol/g（FW），差异显著（P=0.05）（图 6）。

3 小结与讨论

从生长状况和生长量的积累来看，播种7 d后，萝卜芽菜由于生长速度过快，易发生倒伏现象，且种子萌发不整齐；青花菜芽菜则因为生长速度过慢，观赏性和食用性均难以达到要求；芥蓝芽菜生长速度适中，且种子萌发整齐。3种芽菜叶绿素和维生素C含量丰富，具有较高的抗氧化能力，能满足人体健康的需要。相比于豆类芽菜，十字花科蔬菜芽菜还含有特有的芥子油苷。在蔬菜烹饪过程中，温度、时间以及预处理方式，都对芥子油苷分解产物有很大的影响。比较日常5种不同烹饪方式（水煮、蒸、微波、油炒、烫漂）对小白菜芥子油苷含量的影响，结果表明，烫漂可最大程度地保持小白菜芥子油苷含量，其抗癌活性芥子油苷保存率在96%以上；其次是蒸、油炒和微波；如果采用水煮法，最好连汤一起食用。研究白菜和包心菜芥子油苷浓度变化时发现，水煮10 min后芥子油苷总量损失50%[9~11]。芥子油苷自身对温度的敏感程度也不同。据报道，IGS比AGS更容易扩散到水蒸气中，水蒸气中IGS含量是AGS的3.5~4.0倍。在AGS中，变化最大的是PRO，大约40%；GIB变化最小，约27%；GIB和4-OMGBS比其他GS的热不稳定性都高[12，13]。

在3种芽菜中，萝卜芽菜最富含抗癌活性GS，虽然GER是萝卜芽菜中唯一检测到抗癌活性GS，但其绝对含量高达 132.434 μmol/g（DW），占总GS含量的95%。因为人体的肠道中也存在黑芥子酶，所以芥子油苷也可以被人体直接分解吸收，生食是萝卜芽菜的最佳食用方式，能最大限度地保留萝卜芽菜的抗癌活性GS、维生素、叶绿素等成分，有效调节机体免疫力，激活巨噬细胞，更好地起到防癌、抗癌的作用。芥蓝芽菜抗癌活性GS组分丰富，检测到4种抗癌活性GS，占总GS含量的37%，其中SIN含量最高，为 16.718 μmol/g（DW）。十字花科蔬菜中的苦味主要来自IGS和含烯基R基团的芥子油苷，如PRO、GNA、SIN、GNL。 对苦味敏感度不高的人群，建议生食芥蓝芽菜；对苦味敏感的人群，快速烫漂芥蓝芽菜是最佳烹饪方式，其次是水煮和大火快炒。由于青花菜芽菜总GS含量最低，为36.386 μmol/g（DW），因而在3种芽菜中，其芥子油苷特殊风味感最弱，同时除GIB外，其余3种抗癌活性GS都有检测到，占总GS含量的72%，所以建议生食青花菜芽菜，以更好地起到防癌、抗癌作用。

图6 3种芽菜抗氧化能力