采后紅光處理對(duì)芥藍(lán)芽菜生物活性物質(zhì)的影響

常嘉琪 王夢(mèng)雨 鄧茗丹 汪俏梅

(浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院園藝系/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生長(zhǎng)發(fā)育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310029)

芥藍(lán)(Brassica oleraceavar.alboglabraBailey)又名綠葉甘藍(lán)、芥藍(lán)菜，為十字花科蕓薹屬一年生草本植物，是我國(guó)的特產(chǎn)蔬菜之一，以肥嫩的花薹和嫩葉供食用。芥藍(lán)中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)[1]。芽菜作為一種新型蔬菜，因其種植簡(jiǎn)單、營(yíng)養(yǎng)豐富、綠色安全、且口味獨(dú)特，受到消費(fèi)者的廣泛喜愛。研究發(fā)現(xiàn)，十字花科蔬菜芽菜如青花菜芽菜、芥藍(lán)芽菜和蘿卜芽菜含有大量的芥子油苷、維生素C、花青素和多酚等生物活性物質(zhì)[2-5]，因而具有一定的抗癌和抗氧化功效。其中，芥藍(lán)芽菜因其種子價(jià)格低、風(fēng)味獨(dú)特而日漸成為我國(guó)市場(chǎng)上消費(fèi)較多的一類蔬菜芽菜。

芥藍(lán)芽菜中含有豐富的芥子油苷(glucosinolate，GS)，該物質(zhì)是一類主要存在于十字花科植物中的次生代謝物質(zhì)。根據(jù)側(cè)鏈氨基酸來(lái)源的不同，芥子油苷可以分為脂肪族(aliphalic glucosinolate，AGS)、吲哚族(indolic glucosinolate，IGS)和芳香族[6]。研究表明，芥子油苷及其降解產(chǎn)物異硫代氰酸鹽具有抗癌活性，其中脂肪族芥子油苷中的4-甲基硫氧丁基芥子油苷又稱蘿卜硫苷，其降解產(chǎn)物蘿卜硫素是一種抗癌活性最強(qiáng)的天然植物化學(xué)物質(zhì)之一[7-9]。除此之外，芥藍(lán)芽菜中含有維生素C、花青素、多酚類化合物等多種抗氧化物質(zhì)[5，9]。

芥藍(lán)芽菜中生物活性物質(zhì)的含量受光照、溫度、化學(xué)因子等多種因素的影響[5，9-11]。其中光可以影響植物中芥子油苷、維生素C、多酚、類胡蘿卜素等物質(zhì)的積累[5，12-14]，光強(qiáng)、光周期和光質(zhì)是影響其含量的重要因素[15-16]。有研究發(fā)現(xiàn)黑暗條件下生長(zhǎng)的植物中芥子油苷含量顯著低于光照條件下生長(zhǎng)的植物[17-18]。Qian 等[5]發(fā)現(xiàn)藍(lán)光能夠促進(jìn)芥藍(lán)芽菜根中蘿卜硫苷的合成，并降低地上部3-丁烯基芥子油苷這一苦味成分的含量，且藍(lán)光處理可以提高芥藍(lán)芽菜中總多酚、花青素的含量及其抗氧化能力。Deng 等[13]發(fā)現(xiàn)在采收之前對(duì)芥藍(lán)芽菜進(jìn)行紅光處理能夠延緩脂肪族、吲哚族芥子油苷的降解，并顯著提高芥藍(lán)芽菜中維生素C的含量。目前光對(duì)芽菜生物活性物質(zhì)影響的研究多集中于采前環(huán)節(jié)，采后不同光質(zhì)處理的研究尚鮮有報(bào)道。因此，本研究探究了不同貯藏溫度下采后紅光處理對(duì)芥藍(lán)芽菜中不同生物活性物質(zhì)和抗氧化能力的影響，以期為芥藍(lán)芽菜采后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的維持提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用芥藍(lán)品種為大筍遲花，購(gòu)自壽光米多農(nóng)業(yè)公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

芥藍(lán)(大筍遲花品種)種子用無(wú)菌水清洗4 次后，用0.7%的次氯酸鈉溶液滅菌30 min，無(wú)菌水重復(fù)清洗6～7 次。將洗凈的種子轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中，均勻平鋪，加入適當(dāng)?shù)恼麴s水，置于25℃SPM 型智能生化培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠)中黑暗催芽24 h 后播種于育苗盤中，置于智能人工氣候培養(yǎng)箱(賽福實(shí)驗(yàn)儀器廠)內(nèi)培育。芽菜培育條件:光照強(qiáng)度約80 μmol·m-2·s-1，溫度25℃，光周期16 h 光照/8 h 黑暗，濕度約60%。芽菜生長(zhǎng)7 d 后，取地上部，一部分取樣作為對(duì)照，其余部分裝于托盤中分別進(jìn)行采后紅光、白光、黑暗處理6 h，處理后的芽菜分別置于弱光下進(jìn)行25℃、10℃貯藏，分別在貯藏第1、第2、第3 天取樣。鮮樣用于檢測(cè)維生素C 含量，其余樣品液氮處理后冷凍干燥磨粉，用于檢測(cè)芥子油苷、花青素和總多酚含量以及抗氧化能力，每個(gè)測(cè)定設(shè)置3 個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 芥子油苷組分和含量的測(cè)定 參照Deng等[13]的方法并加以改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取0.02 g 芥藍(lán)芽菜凍干粉樣品加入6 mL 煮沸的去離子水后置于100℃水浴鍋中浸提10 min，7 000×g離心5 min，取上清液用DEAE-Sephadex A-25 柱純化，加入100 μL 0.1% 脫硫酶過夜孵育，之后用500 mL 去離子水洗脫2 次，得到脫硫芥子油苷純化樣品。使用高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)法對(duì)芥子油苷進(jìn)行檢測(cè)分析。檢測(cè)器為Shimadzu SPD-M20A 二極管陣列(日本Shimadzu 公司)，色譜柱為HypersilC18(5 μm，4.6 mm×250 mm，Elite)，柱溫30℃。流動(dòng)相為乙腈和去離子水，檢測(cè)波長(zhǎng)226 nm，流速為1 mL·min-1，進(jìn)樣量20 μL。分析條件:0～5 min 98.5% 去離子水；5～20 min 98.5%～80.0% 去離子水；20 ～32 min 80.0% 去離子水。以鄰硝基苯-β-D-半乳糖苷作為內(nèi)標(biāo)計(jì)算芥藍(lán)芽菜中芥子油苷含量。

1.3.2 花青素含量的測(cè)定 花青素提取及含量測(cè)定參照Teng 等[19]的方法。準(zhǔn)確稱取0.02 g 芥藍(lán)芽菜凍干粉，加入適量提前預(yù)冷的含1% HCl 的甲醇提取樣品中的花青素。用分光光度計(jì)分別在530、657 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定提取液的吸光度值，根據(jù)公式計(jì)算每克芥藍(lán)芽菜中的花青素含量:

1.3.3 維生素C 的提取與測(cè)定 維生素C 的提取及含量測(cè)定參考蔡叢希等[20]的方法并加以改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取0.02 g 芥藍(lán)芽菜鮮樣，在低溫避光條件下，加入1%草酸溶液定容至25 mL，取提取液用HPLC 法進(jìn)行分析。條件為:HypersilC18 色譜柱(5 μm，250 mm×4.6 mm)，柱溫30℃，流動(dòng)相為0.1%草酸溶液，流速為1 mL·min-1，檢測(cè)波長(zhǎng)為243 nm。用抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品做標(biāo)準(zhǔn)曲線，以外標(biāo)法計(jì)算芥藍(lán)芽菜樣品的維生素C 含量。

1.3.4 總多酚類物質(zhì)含量測(cè)定 總多酚提取及含量測(cè)定參照Qian 等[5]的方法。準(zhǔn)確稱取0.02 g 芥藍(lán)芽菜凍干粉，加入6 mL 30%乙醇，80℃水浴1 h 后7 500 r·min-1離心10 min，吸取0.3 mL 上清提取液加到2.7 mL Folin-Ciocalteau’s 顯色劑中、混勻，3 min 后再加入飽和碳酸鈉溶液、混勻并靜置1 ～2 h，于760 nm 波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度值。采用沒食子酸外標(biāo)法計(jì)算樣品中總多酚含量。

1.3.5 鐵離子還原/抗氧化能力法(the ferric reducing ability of plasma，F(xiàn)RAP)測(cè)定抗氧化能力 參照蔡叢希等[20]的方法測(cè)定芥藍(lán)芽菜抗氧化能力并稍作修改。準(zhǔn)確稱取0.02 g 芥藍(lán)芽菜凍干粉，加入6 mL 30%乙醇，80℃水浴1 h 后7 500 r·min-1離心10 min。取0.3 mL 上清提取液加入2.7 mL 預(yù)熱的FRAP 工作液，混勻，37℃水浴10 min 后，于593 nm 波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度值。以硫酸亞鐵溶液作標(biāo)樣，樣品的抗氧化活性以達(dá)到同樣吸光度值所需硫酸亞鐵的毫摩爾數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，顯著性分析采 用 Tukey’ s honestly significant difference 法(Tukey’s HSD)進(jìn)行分析，采用Origin 9.0 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 芥子油苷組分和含量

由表1、2 可知，芥藍(lán)芽菜中共檢測(cè)出11 種芥子油苷(表1)，其中有7 種脂肪族芥子油苷，4 種吲哚族芥子油苷，脂肪族芥子油苷在芥藍(lán)芽菜中含量較高，占總芥子油苷含量的85.91%(處理前)。根據(jù)側(cè)鏈長(zhǎng)度的不同，脂肪族芥子油苷主要分為3 碳、4 碳和5 碳芥子油苷。本研究中檢測(cè)出的3 碳芥子油苷為3-甲基硫氧丙基芥子油苷(glucoiberin，GIB)、烯丙基芥子油苷(sinigrin，SIN)；4 碳芥子油苷包括2-羥基-3-丁烯基芥子油苷(progoitrin，PRO)、4-甲基硫氧丁基芥子油苷(glucoraphanin，GRA)、 3 -丁 烯基芥子油苷(gluconapin，GNA)、 4 -甲基硫丁基芥子油苷(glucoerucin，GER)。5 碳芥子油苷只有1 種，為2-羥基-4-戊烯基芥子油苷(gluconapoleiferin，GNL)。其中GNA 是芥藍(lán)芽菜中含量最高的組分，占總芥子油苷含量的28.55%(處理前)，其次為PRO，占總芥子油苷含量的22.61%(處理前)。25℃貯藏時(shí)，芥藍(lán)芽菜中脂肪族芥子油苷、吲哚族芥子油苷及總芥子油苷含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，而采后紅光處理組總芥子油苷含量均顯著高于同期的其他2 個(gè)處理組。貯藏1、2、3 d 時(shí)，采后紅光處理組芥藍(lán)芽菜中總芥子油苷含量分別較黑暗處理組高56.67%、146.31%、32.24%，其中脂肪族芥子油苷分別較黑暗處理組高43.09%、126.38%、27.08%，吲哚族芥子油苷含量分別高32.59%、93.29%、16.27%。采后紅光處理對(duì)不同芥子油苷組分也有顯著影響，在貯藏1 和2 d 后，紅光處理使GIB、 SIN 等脂肪族芥子油苷組分的含量顯著高于其他2 個(gè)處理組，GRA 的含量顯著高于白光處理組，GER 的含量顯著高于黑暗處理組，其中在貯藏2 d后，紅光處理組中以上4 種芥子油苷組分的含量分別比黑暗處理組高 59.75%、 100.00%、 137.67%、159.12%(表2)。在10℃貯藏時(shí)，紅光處理組和黑暗處理組在采后貯藏1 和2 d 時(shí)，均能有效維持各種芥子油苷組分的含量，白光處理組則在采后2 d 時(shí)芥子油苷含量最高，各處理采后3 d 芥子油苷含量開始顯著下降，且不同處理之間的差異不明顯(表3)。

表1 芥藍(lán)芽菜中11 種芥子油苷簡(jiǎn)要信息Table 1 Information of 11 identified glucosinolates in Chinese kale sprouts

2.2 維生素C 含量

25℃貯藏條件下，紅光處理組貯藏1 d 時(shí)維生素C 含量較處理前降低10.45%，顯著高于同期白光處理及黑暗處理組的維生素C 含量(圖1-A)。貯藏2、3 d后，不同光照處理組芥藍(lán)芽菜的維生素C 含量無(wú)顯著差異(圖1-A)。

2.3 花青素含量

25℃貯藏條件下，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，芥藍(lán)芽菜中花青素含量逐漸增加，采后紅光處理組芽菜在貯藏3 d 后花青素含量顯著高于采后白光處理組及黑暗處理組。貯藏3 d 后，采后紅光處理組、白光處理組及黑暗處理組芥藍(lán)芽菜花青素含量相比于處理前分別增加72.34%、39.29%、25.12%，貯藏1、2 d 后，不同光處理對(duì)芥藍(lán)芽菜中花青素含量無(wú)顯著影響(圖2-A)。10℃貯藏條件下時(shí)，貯藏2、3 d 后，采后紅光處理組芥藍(lán)芽菜中花青素含量相比于處理前分別增加32.14%、65.52%，顯著高于白光處理組及黑暗處理組(圖2-B)。

2.4 總多酚含量

25℃貯藏條件下貯藏1 d 后，采后紅光處理組芥藍(lán)芽菜總多酚含量顯著高于黑暗處理組和白光處理組；貯藏2、3 d 后，采后紅光處理組仍顯著高于黑暗處理組，但與白光處理組無(wú)顯著差異(圖3-A)。10℃貯藏條件下，貯藏1、2 d 后，不同光照處理組芥藍(lán)芽菜中總多酚含量均無(wú)顯著差異，貯藏3 d 后，采后紅光處理組顯著高于黑暗處理組，與白光處理組無(wú)顯著差異(圖3-B)。

表2 采后紅光、白光與黑暗處理組中芥藍(lán)芽菜芥子油苷的含量(25℃貯藏)Table 2 Glucosinolate contents of Chinese kale sprouts treated with red light，white light and dark after harvested when stored at 25℃ /(μmol·g-1 DW)

表3 采后紅光、白光與黑暗處理組中芥藍(lán)芽菜芥子油苷的含量(10℃貯藏)Table 3 Glucosinolate contents of Chinese kale sprouts treated with red light，white light and dark after harvested when stored at 10℃ /(μmol·g-1 DW)

圖1 采后紅光與白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)貯藏時(shí)對(duì)芥藍(lán)芽菜中維生素C 的影響Fig.1 Effects of postharvest red light，white light and dark treatments on vitamin C of Chinese kale sprouts stored at 25℃(A) and 10℃(B)

圖2 采后紅光與白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)貯藏時(shí)對(duì)芥藍(lán)芽菜中花青素含量的影響Fig.2 Effects of postharvest red light，white light and dark treatments on anthocyanin of Chinese kale sprouts stored at 25℃(A) and 10℃(B)

2.5 抗氧化能力

25℃貯藏條件下，貯藏2、3 d 后，紅光處理組芥藍(lán)芽菜抗氧化能力顯著高于黑暗處理組(圖4-A)；但10℃貯藏條件下不同光照采后處理對(duì)芥藍(lán)中抗氧化能力的影響無(wú)顯著差異(圖4-B)。

3 討論

本研究結(jié)果表明，芥藍(lán)芽菜中芥子油苷主要有11種，脂肪族芥子油苷7 種，吲哚族芥子油苷4 種，與之前研究結(jié)果一致[5，10，12]。在貯藏溫度為25℃時(shí)，芥藍(lán)芽菜中芥子油苷含量在采后貯藏過程中逐漸降低，與其他蕓薹屬蔬菜中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是一致的[21-23]。采后紅光處理組相較于白光處理組和黑暗處理組芥藍(lán)芽菜在采后過程中脂肪族芥子油苷和總芥子油苷含量的損失更少。脂肪族芥子油苷GER、GIB、SIN、GRA 等芥子油苷的降解產(chǎn)物異硫代氰酸鹽具有抗癌活性[24-27]。而本研究中，采后紅光處理組的芥藍(lán)芽菜中這些與抗癌活性相關(guān)的脂肪族芥子油苷含量顯著高于白光處理組和黑暗處理組。此外，采后紅光處理延緩了芥藍(lán)芽菜中維生素C 含量的下降，促進(jìn)了花青素、總多酚物質(zhì)的積累，說明采后紅光處理可以有效維持芥藍(lán)芽菜的功能品質(zhì)。

圖3 采后紅光與白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)貯藏時(shí)對(duì)芥藍(lán)芽菜中總多酚含量的影響Fig.3 Effects of postharvest red light，white light and dark treatments on total phenolics of Chinese kale sprouts stored at 25℃(A) and 10℃(B)

圖4 采后紅光與白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)貯藏時(shí)對(duì)芥藍(lán)芽菜中抗氧化能力的影響Fig.4 Effects of postharvest red light，white light and dark treatments on antioxidant activity of Chinese kale sprouts stored at 25℃(A) and 10℃(B)

光是植物生長(zhǎng)過程中重要的環(huán)境因素，作為一種信號(hào)分子調(diào)控植物的生長(zhǎng)[15]。前人研究發(fā)現(xiàn)光能影響葉菜植物采后貯藏期生物活性物質(zhì)的含量[15]，且不同光質(zhì)對(duì)生物活性物質(zhì)含量的影響不同[13-15，18]。Deng 等[13]發(fā)現(xiàn)采前紅光處理能夠減少貯藏期芥藍(lán)芽菜中生物活性物質(zhì)的降解，尤其是芥子油苷。本研究進(jìn)一步驗(yàn)證了紅光對(duì)于芥子油苷的作用，這可能是因?yàn)楣庾鳛橐环N信號(hào)分子，可以抑制芥子油苷的降解，具體的影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。研究表明，采后貯藏過程中低溫能維持蔬菜的品質(zhì)并顯著延緩芥子油苷的降解[27]。本研究結(jié)果顯示，貯藏溫度為10℃時(shí)，其芥子油苷含量下降速度相比于25℃貯藏時(shí)緩慢。紅光處理對(duì)芥藍(lán)芽菜中芥子油苷含量影響的效果在10℃貯藏時(shí)弱于25℃貯藏，這可能是各因素在影響芽菜采后貯藏芥子油苷含量的過程中，低溫起主導(dǎo)作用。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)10℃貯藏條件下，白光處理組中，總脂肪族芥子油苷和總芥子油苷含量在貯藏第2 天均顯著高于第1 天，這與在其他芽菜中的發(fā)現(xiàn)是一致的[28-31]，其原因可能是低溫作為一種逆境因素促進(jìn)了芥子油苷的合成。綜上，采后低溫貯藏在一定程度上可以有效維持甚至提高芥藍(lán)芽菜的芥子油苷含量，而采后常溫貯藏的芥藍(lán)芽菜則需要借助于紅光處理等手段來(lái)維持芥子油苷的含量。

除芥子油苷外，維生素C、花青素、多酚等也是植物中重要的生物活性物質(zhì)，對(duì)人體健康具有重要的作用[32-35]。本研究發(fā)現(xiàn)，25℃貯藏會(huì)導(dǎo)致芥藍(lán)芽菜中維生素C 含量下降，這與在芥藍(lán)花薹中觀察到的現(xiàn)象一致[22]，而10℃貯藏條件下其含量下降較緩慢，可能是由于10℃環(huán)境下維生素C 降解相關(guān)酶的活性較低。25℃貯藏時(shí)，采后紅光處理對(duì)維生素C 的降解起到一定的延緩作用，這與補(bǔ)充紅光能提高青花菜中維生素C 含量的結(jié)論一致[15]。在25℃和10℃貯藏條件下，芥藍(lán)芽菜中的花青素含量在貯藏過程中均逐漸增加，同時(shí)紅光處理可促進(jìn)花青素的積累。25℃貯藏時(shí)，芽菜中多酚含量在紅光和白光處理組中隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加，同時(shí)紅光處理對(duì)多酚的積累有顯著的促進(jìn)作用。由于目前我國(guó)蔬菜的冷鏈運(yùn)輸還不夠普及，對(duì)于芥藍(lán)芽菜來(lái)說，在采后的常溫運(yùn)輸或貯藏過程中，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的損失比較嚴(yán)重，而在采收后集中進(jìn)行短時(shí)間(6 h)的紅光處理對(duì)于維持其采后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有較好的效果，是一種操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)有效的芽菜采后處理方式。

4 結(jié)論

研究表明，在采后進(jìn)行紅光處理能延緩芥藍(lán)芽菜貯藏時(shí)芥子油苷、維生素C 含量的下降，其中25℃貯藏時(shí)，采后紅光處理使芥藍(lán)芽菜總芥子油苷含量顯著高于同期的其他光照處理。此外，采后紅光處理還能顯著提高芥藍(lán)芽菜中花青素和多酚等抗氧化物質(zhì)的含量及抗氧化能力。因此，在生產(chǎn)中，對(duì)芥藍(lán)芽菜進(jìn)行適宜的采后紅光處理能有效減緩采后過程中生物活性物質(zhì)的下降，維持其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。