不同顏色花椰菜的芽菜生物活性物質(zhì)及其抗氧化能力分析

郭容芳，鄧延平，黃忠凱，賴鐘雄*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)園藝植物生物工程研究所，福建 福州 350002)

不同顏色花椰菜的芽菜生物活性物質(zhì)及其抗氧化能力分析

郭容芳1，2，鄧延平1，2，黃忠凱1，2，賴鐘雄1，2*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)園藝植物生物工程研究所，福建 福州 350002)

研究分析不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷等主要生物活性物質(zhì)及其抗氧化能力。結(jié)果表明，不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷的組分和含量差異顯著，白色、紫色和黃色花椰菜芽菜中主要芥子油苷為3-甲基硫氧丙基芥子油苷，綠色花椰菜芽菜中主要芥子油苷為4-甲基硫丁基芥子油苷。在芥子油苷含量上，紫色和綠色花椰菜芽菜中的芥子油苷含量最高，白色花椰菜芽菜次之，黃色花椰菜芽菜最少。在測(cè)定的4種顏色的花椰菜中，多酚和抗壞血酸的含量也存在差異，白色、綠色和紫色花椰菜芽菜中多酚含量相差不大，黃色花椰菜芽菜最低?？箟难岷縿t是黃色花椰菜芽菜最高，綠色的最少，其余居中。不同顏色花椰菜的抗氧化能力強(qiáng)弱是多種活性物質(zhì)共同作用的結(jié)果，其中以紫色花椰菜和綠色花椰菜芽菜抗氧化能力較強(qiáng)，白色花椰菜次之，黃色花椰菜最弱。

花椰菜；芽菜；芥子油苷；不同顏色；抗氧化能力

流行病學(xué)研究表明：攝入大量的十字花科蔬菜有助于減少癌癥的發(fā)病率，十字花科蔬菜在減少癌癥發(fā)病率上的功效取決于其芥子油苷的組分和含量[1-3]。芥子油苷主要存在于十字花科蔬菜中，是來源于氨基酸的次生代謝物，其降解產(chǎn)物可以抑制癌癥發(fā)生過程中階段I酶(細(xì)胞色素P450酶 cytochrome P450 enzymes)的活性，并促進(jìn)解毒過程中階段П酶(如谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶glutathione transferases、 醌還原酶quinone reductase、環(huán)氧化物酶epoxide hydrolase和血紅素加氧酶heme oxygenase)的活性，從而在抗癌過程中發(fā)揮作用[4-5]。按照氨基酸來源的不同，芥子油苷可以分為脂肪類芥子油苷(來源于丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和蛋氨酸)、吲哚類芥子油苷(來源于色氨酸)和芳香類芥子油苷(來源于丙氨酸和酪氨酸)[6]。芥子油苷在植物體內(nèi)的含量與其發(fā)育時(shí)期有關(guān)，研究表明，在種子發(fā)芽后5～9 d的芽菜中，芥子油苷含量最為豐富，可達(dá)其成熟產(chǎn)品器官的數(shù)10倍，近年來芽菜已經(jīng)成為功能性蔬菜研究的一個(gè)熱點(diǎn)[7-10]。

除芥子油苷外，芽菜中還含有豐富的多酚、抗壞血酸等抗氧化物質(zhì)。多酚是一種水溶性的抗氧化物質(zhì)，具有很強(qiáng)的抗氧化性，可以清除體內(nèi)的活性氧。其抗氧化性的發(fā)揮取決于所在植物系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及羥基的數(shù)量和位置。抗壞血酸也是一種水溶性的抗氧化物質(zhì)，可以減少超氧化物和羥基自由基的含量，并增加生育酚的含量。不同的十字花科蔬菜中，多酚和維生素C的含量不同[11]。

花椰菜Brassicaoleraceavar.botrytis,又稱花菜、菜花，十字花科甘藍(lán)種中以花球?yàn)槭秤闷鞴俚淖兎N?；ㄒ嘶ㄇ虻姆N類繁多，顏色各異。經(jīng)過醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)彩色蔬菜中維生素C、多酚等物質(zhì)含量較高，抗氧化能力也較強(qiáng)，被譽(yù)為是抗癌、抗腫瘤和預(yù)防心血管疾病的“潛力股”[11-15]。研究表明，芽菜中營養(yǎng)成分主要是來自于種子中貯藏的營養(yǎng)成分。顏色各異的花椰菜花球形成的種子，在發(fā)芽后營養(yǎng)成分是否會(huì)有差異，目前尚未可知。本研究通過對(duì)4種不同顏色花椰菜芽菜進(jìn)行生物活性物質(zhì)含量的分析，探討其抗氧化能力的變化，明確不同顏色花椰菜芽菜中生物活性物質(zhì)的差異及其抗氧化性的強(qiáng)弱，為進(jìn)一步篩選富含功能成分的芽菜資源提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取4個(gè)不同顏色的花椰菜品種進(jìn)行培養(yǎng)，分別為‘雪盈一號(hào)’(白色)、‘富貴寶塔’(綠色)、‘神良紫花1號(hào)’(紫色)、‘神良金色花椰菜’(黃色)。4種不同顏色的花椰菜分別取200粒種子進(jìn)行培養(yǎng)。將種子分別放入相同大小的培養(yǎng)皿中，光照培養(yǎng)箱(光16 h/暗8 h)25℃下培養(yǎng)，在植物生長期保證等量充足供水，以維持植物正常生長發(fā)育。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生物量的測(cè)定 花椰菜種子自播種至發(fā)芽7 d后，分別進(jìn)行取樣，將培養(yǎng)皿中的花椰菜用剪刀將其地上部剪下，放入吸水紙中將其水分吸干，統(tǒng)計(jì)樣品的生物量。

1.2.2 芥子油苷含量的測(cè)定 參照Guo等[16]的方法并加以改進(jìn)。稱取不同顏色花椰菜芽菜0.2 g， 分兩次加入3 mL dd H2O 沸水浴提取，收集提取液。取1 mL提取液過DEAE-Sephadex柱(柱長10 cm，直徑1 cm)，經(jīng)0.02 mol·L-1醋酸吡啶溶液淋洗后，將芥子油苷吸附在柱上，加入0.1%硫酸酯酶100 μL，16 h 后用2 mL ddH2O 洗脫，得到脫硫芥子油苷純化樣品。脫硫芥子油苷經(jīng)0.22 μm 水相膜過濾后，進(jìn)行高效液相色譜(HPLC)分析。分析條件：C18 色譜柱(5 μm，250 mm×4.6 mm)，柱溫30℃，流動(dòng)相A為dd H2O，B為乙腈。0～5 min：98.5% A；5～20 min：98.5%A梯度洗脫到80%A；20～30 min：80% A，流速為1 mL·min-1，檢測(cè)波長226 nm，以oNPG(2-Nitrophenyl β-D-galaetopyranoside，SIGMA)為內(nèi)標(biāo)，計(jì)算芥子油苷的含量。

1.2.3 多酚含量的測(cè)定 稱取不同顏色花椰菜芽菜地上部0.2 g,加入50%的乙醇溶液，室溫放置24 h，并用 10 000 r·min-1離心機(jī)，離心 10 min，吸取0.3 mL離心后的上清液，先加入1.5 mL濃度為0.2 mol·L-1的Folin-Ciocalteau，再加入1.2 mL飽和Na2CO3溶液, 放在常溫下，避光靜置 2 h，用濃度為30%乙醇溶液作為對(duì)照，在760 nm下進(jìn)行吸光度測(cè)量。用不同濃度的沒食子酸制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中多酚的含量。

1.2.4 抗壞血酸含量的測(cè)定 分別稱取花椰菜地上部0.2 g并加入1%草酸溶液，將其進(jìn)行研磨，并用1%草酸溶液定容到2 mL，于7 000 r·min-1進(jìn)行離心，吸取上清液，并用濾紙過濾，用于HPLC分析。用不同濃度的抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)樣品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用外標(biāo)法計(jì)算不同顏色花椰菜中抗壞血酸的含量。

1.2.5 抗氧化能力的測(cè)定 分別稱取花椰菜芽菜0.2 g，加入50%乙醇，將其進(jìn)行研磨，并定容至 3 mL，室溫放置24 h，于10 000 r·min-1離心 10 min，吸取0.3 mL上清液加入到 FRAP工作液2.7 mL，混勻，在37℃水浴中加熱10 min，并以空白液作為對(duì)照。以FeSO4·7H2O溶液作為標(biāo)樣做標(biāo)準(zhǔn)曲線[16]，計(jì)算樣品的抗氧化活性。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 8.0和Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，并采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和差異性分析，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同顏色花椰菜芽菜的生物量

不同顏色花椰菜芽菜生物量見圖1，不同顏色花椰菜芽菜生物量差異顯著，白色花椰菜的生物量最高，每株達(dá)到了42 mg，黃色花椰菜次之，綠色花椰菜和紫色花椰菜最低。

2.2 不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷含量的變化

由表1可知，在花椰菜芽菜中共鑒定出9種芥子油苷，包括5種脂肪類芥子油苷(3-甲基硫氧丙基芥子油苷、2-羥基-3-丁烯基芥子油苷、烯丙基芥子油苷、3-丁烯基芥子油苷和4-甲基硫丁基芥子油苷)和4種吲哚類芥子油苷(4-羥基-吲哚-3-甲基芥子油苷、吲哚-3-甲基芥子油苷、4-甲氧基-吲哚-3-甲基芥子油苷和1-甲氧基-吲哚-3-甲基芥子油苷)。不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷的含量不同，紫色和綠色花椰菜芽菜中芥子油苷含量最高，白色花椰菜次之，黃色花椰菜中芥子油苷含量最低。其中，白色和紫色花椰菜芽菜中含量最高的均為3-甲基硫氧丙基芥子油苷，分別占總芥子油苷總含量的54.4%和54.6%；綠色花椰菜芽菜中含量最高的為4-甲基硫丁基芥子油苷，占總芥子油苷含量的44.4%；黃色花椰菜芽菜中含量最高的為3-丁烯基芥子油苷，占總芥子油苷含量的33.3%。然而，不管是白色，綠色還是紫色花椰菜芽菜中，都以脂肪類芥子油苷的含量為主，分別占據(jù)總芥子油苷含量的79.3%、71.8%和80.6%。在黃色花椰菜中，脂肪類芥子油苷和吲哚類芥子油苷的比例為1∶1。

表1 不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷組分和含量Table 1 Composition and content of glucosinolate in different-colored cauliflower sprouts [單位/(μmol·g-1FW)]

2.3 不同顏色花椰菜芽菜中多酚含量的變化

由圖2可知，綠色、紫色和白色花椰菜芽菜中多酚的含量相差不大，黃色花椰菜芽菜中多酚含量最低,僅為白色花椰菜的58.7%。

2.4 不同顏色花椰菜芽菜中抗壞血酸含量的變化

由圖3可知，不同顏色花椰菜芽菜中抗壞血酸含量差異顯著,黃色花椰菜芽菜中抗壞血酸含量最高，每100 g芽菜中達(dá)到了650 mg，白色花椰菜和紫色花椰菜芽菜中抗壞血酸的含量差異不大，綠色花椰菜芽菜中含量最低，每100 g芽菜中僅有80 mg。

2.5 不同顏色花椰菜芽菜的抗氧化能力

不同顏色花椰菜芽菜的抗氧化能力結(jié)果如圖4，紫色花椰菜和綠色花椰菜抗氧化能力最強(qiáng)，白色花椰菜次之，抗氧化能力最弱的是黃色花椰菜。

3 討 論

3.1 不同顏色花椰菜芽菜中芥子油苷組分和含量不同

芥子油苷是評(píng)價(jià)十字花科蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)，其組分與含量受到遺傳因素和環(huán)境因素的共同影響。研究表明，基因型不同的甘藍(lán)類蔬菜中，其主要芥子油苷的含量和組分存在明顯差異[18-19]。Sones等分析了27種花椰菜花球中的芥子油苷，發(fā)現(xiàn)其總含量在0.53～1.14 mg·g-1[19]。本試驗(yàn)中，在不同顏色花椰菜芽菜中，芥子油苷的含量也存在差異，其中紫色花椰菜中芥子油苷的含量最高，而黃色花椰菜中的芥子油苷含量僅為紫色花椰菜的17%。紫色花椰菜和黃色花椰菜中芥子油苷含量的差異除了與品種有關(guān)外，可能還與其生物量相關(guān)，發(fā)芽7 d后，平均每株黃色花椰菜芽菜生物重為38 mg，而紫色花椰菜芽菜僅為15 mg。芽菜中芥子油苷的含量主要來自種子中的積累和發(fā)芽時(shí)的重新合成。研究表明，在種子的發(fā)芽過程中，芥子油苷的含量會(huì)逐漸減低，黃色花椰菜的快速生長使得種子中原本積累的芥子油苷含量減少。白色花椰菜的生物重顯著高于黃色花椰菜，但是其芥子油苷含量是黃色花椰菜的3.4倍，造成這種差異的原因可能是白色花椰菜和黃色花椰菜芽菜中降解芥子油苷的酶活性強(qiáng)弱不同，在白色花椰菜中，芥子油苷降解酶的活性弱可以更好地維持芥子油苷的含量。這種現(xiàn)象在糖處理青花菜芽菜后芥子油苷的含量增加中也有報(bào)道，研究認(rèn)為芥子油苷降解酶黑芥子酶活性增加，芥子油苷積累增多[16]。

不同顏色的花椰菜，其芥子油苷組分也存在差異，在Sones等[19]的研究結(jié)果中，16個(gè)花椰菜品種中主要的芥子油苷為3-甲基硫氧丙基芥子油苷glucoerucin，10個(gè)花椰菜品種中主要的芥子油苷為烯丙基芥子油苷sinigrin，僅有1個(gè)花椰菜品種中主要的芥子油苷為2-羥基-3-丁烯基芥子油苷Progoitrin。本研究中，白色、紫色和黃色花椰菜芽菜中主要的芥子油苷為3-甲基硫氧丙基芥子油苷glucoerucin，而綠色花椰菜芽菜中主要的芥子油苷為4-甲基硫丁基芥子油苷glucoerucin，4-甲基硫丁基芥子油苷是4-甲基硫氧丁基芥子油苷glucoraphanin的前體物質(zhì)。Razis等發(fā)現(xiàn)低濃度的(1 μmol·L-1)3-甲基硫氧丙基芥子油苷和4-甲基硫氧丁基芥子油苷本身都可以通過調(diào)控大鼠肺中癌癥代謝相關(guān)的基因而減少大鼠肺癌發(fā)病率[2]，經(jīng)黑芥子酶降解后，其降解產(chǎn)物芥酸精erucin和蘿卜硫素sulforaphane具有更強(qiáng)的抗癌活性。

3.2 不同顏色花椰菜芽菜的抗氧化能力不同

芥子油苷的代謝產(chǎn)物通過調(diào)控致癌過程中的代謝酶活性發(fā)揮其功效，被認(rèn)為是間接的抗氧化劑。致癌過程中，階段的細(xì)胞色素P450酶可以增加脂溶性物質(zhì)的活性，并生成有毒物質(zhì)，階段П酶則增加其水溶性，降低有毒物質(zhì)的活性[1]。階段П酶的合成基因有一段序列為抗氧化響應(yīng)元件(antioxidant response element，ARE)，芥子油苷的降解產(chǎn)物可以通過調(diào)節(jié)ARE的轉(zhuǎn)錄調(diào)控代謝酶的活性，從而發(fā)揮其抗氧化的功效[20]。針對(duì)芥子油苷本身是否具有抗氧化性，學(xué)者們進(jìn)行了很多嘗試。Plumb等[21]利用脫氧核糖氧化法和3-乙基苯并噻唑啉磺酸法ABTS·+(2,20-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)) 自由基清除能力測(cè)定法檢測(cè)了十字花科蔬菜中一些芥子油苷清除自由基的能力，結(jié)果表明，芥子油苷本身并不具有抗氧化性[21]。Barillari等[22]研究表明，3-甲基硫氧丙基芥子油苷及其代謝產(chǎn)物芥酸精可以清除氫過氧化物，具有很強(qiáng)的抗氧化性。Cabello-Hurtado 等[23]用ABTS·+法、二苯基-1-苦肼基自由基清除法DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl assay)、氧自由基清除能力法ORAC(oxygen radical absorbance capacity assay)和超氧陰離子清除活性分析法SRSA(superoxide radical scavenging activity assay)檢測(cè)花椰菜花球中芥子油苷及其代謝產(chǎn)物的抗氧化性，結(jié)果表明，ABTS·+和DPPH法分析獲得的芥子油苷抗氧化性弱，ORAC和 SRSA分析法則分析出芥子油苷具有極強(qiáng)的抗氧化性，特別是吲哚-3-甲基芥子油苷，3-甲基硫氧丙基芥子油苷和3-丁烯基芥子油苷具有很強(qiáng)的抗氧化性[23]。本研究采取FRAP法測(cè)定不同顏色花椰菜芽菜的抗氧化活性，綠色和紫色花椰菜芽菜的抗氧化性最強(qiáng)，白色花椰菜芽菜次之，黃色花椰菜芽菜最弱。這種變化趨勢(shì)與芥子油苷含量的變化趨勢(shì)相一致，說明芥子油苷在花椰菜芽菜抗氧化性過程中發(fā)揮重要作用。

除芥子油苷外，多酚和抗壞血酸都是重要的水溶性抗氧化劑。醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)多酚類物質(zhì)對(duì)于人體健康有著重要的作用，尤其在防治心血管疾病、抗腫瘤方面有著重要的作用[17]?？箟难峥梢栽黾尤梭w的抵抗力，且對(duì)于人類最大的“生命殺手”——心血管疾病和腫瘤等有很好的防治作用[11-12]。不同顏色花椰菜芽菜中多酚和抗壞血酸的含量不同，金色花椰菜中多酚含量最低，但其抗壞血酸含量最高。這與Podsdek[11]的報(bào)道一樣，每100 g花椰菜花球中，其抗壞血酸含量為17.2～81.0 mg，花椰菜中抗壞血酸的含量與其品種有關(guān)。芽菜中含有更多的功能性成分，在抗壞血酸的含量上也有體現(xiàn)，每100 g金色花椰菜芽菜中的抗壞血酸含量可以達(dá)到650 mg，說明金色花椰菜芽菜可以提供更為豐富的抗壞血酸。在本研究中，黃色花椰菜芽菜中的抗壞血酸含量最高，但抗氧化能力卻是最低的，說明抗壞血酸在不同顏色花椰菜芽菜抗氧化能力的發(fā)揮過程中，并不是主導(dǎo)因子，這與關(guān)文強(qiáng)等[14]的報(bào)道相一致。在檢測(cè)了不同顏色花椰菜花球的抗氧化性后，發(fā)現(xiàn)紫色和綠色花椰菜花球的抗氧化性較強(qiáng)，白色花椰菜花球的抗氧化性居中，而黃色花椰菜花球的抗氧化性最弱。

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(責(zé)任編輯：柯文輝)

Bioactive Substances and Antioxidant Activity in Different-colored Sprouts of Cauliflower (Brassicaoleraceavar. botrytis L.)

GUO Rong-fang1, 2, DENG Yan-ping1,2, HUANG Zhong-kai1,2, LAI Zhong-xiong1,2*

(1.CollegeofHorticulture,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou,Fujian350002,China；2.InstituteofHorticulturalBiotechnology,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou,Fujian350002,China)

Contents of glucosinolate, ascorbic acid and polyphenols, as well as antioxidant activities of 4 cauliflowers (Brassicaoleraceavar. botrytis L.) that bore sprouts of different colors were studied. The results showed that the compositions and contents of glucosinolate differed in the sprouts. For the white, purple, and yellow sprouts, glucoiberin was most abundant; while for the green sprouts, glucoerucin. The greatest total glucosinolate was found in the purple and green sprouts, followed by the white and yellow. No significant differences on polyphenols were observed among the white, green, and purple sprouts, and yellow sprouts had the least amount of polyphenols. The yellow sprouts contained the highest content of ascorbic acid, followed by the purple and white, and the green sprouts the least. The antioxidant activities in the different-colored cauliflower sprouts were higher in the purple or green than the white or yellow, which was the same for glucosinolate content.

cauliflower; sprouts; glucosinolate; different color; antioxidant activity

2016-07-07初稿；2016-09-29修改稿

郭容芳(1985-)，女，博士，講師，主要從事十字花科蔬菜代謝方面的研究(E-mail:guorofa@163.com) *通訊作者：賴鐘雄(1966-)，男，博士，研究員，主要從事園藝植物生物技術(shù)等方面的研究(E-mail:laizx01@163.com)

福建農(nóng)林大學(xué)A類博士畢業(yè)生科研啟動(dòng)基金(KXML2006A)

Q 89； R 282

：A

：1008-0384(2016)11-1175-06

郭容芳，鄧延平，黃忠凱，等.不同顏色花椰菜的芽菜生物活性物質(zhì)及其抗氧化能力分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，31(11)：1175-1180.

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