王挺進(jìn),陳浩,王崢嶸,向珣
(浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,杭州,310058)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高,健康越來(lái)越被人們所重視,蔬菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成為市場(chǎng)的又一熱點(diǎn)。芽苗類(lèi)蔬菜易栽培、生產(chǎn)周期短,在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需使用農(nóng)藥和化肥,是無(wú)污染、無(wú)公害的綠色食品,同時(shí)芽菜鮮嫩適口,含有多種對(duì)人體有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),包括抗氧化物質(zhì)、維生素、花青素以及芥子油苷等,深受廣大消費(fèi)者的青睞。
芽菜除常見(jiàn)的豆類(lèi)芽菜外,還包括很多十字花科蔬菜芽菜。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)十字花科蔬菜芽菜以蘿卜芽菜為代表。芥子油苷(Glucosinolate,GS)是一類(lèi)含氮、硫的植物次生代謝產(chǎn)物,主要分布于十字花科植物。芥子油苷通常作為重要的風(fēng)味物質(zhì)存在,隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)芥子油苷還與人體健康有密切的關(guān)系[1]。在完整的植物體中,芥子油苷貯藏在液泡中,黑芥子酶主要存在細(xì)胞質(zhì)中,二者之間有一道天然的物理屏障。在植物組織受到破壞時(shí)(如蔬菜加工、烹飪過(guò)程中),兩者得以接觸而發(fā)生水解反應(yīng),產(chǎn)生一系列揮發(fā)性或非揮發(fā)性的生物活性物質(zhì),如異硫氰酸鹽、硫氰酸鹽、腈等,可用于抗癌藥劑、生物殺蟲(chóng)劑或風(fēng)味調(diào)和劑原料。根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的不同,GS分為脂肪族芥子油苷(Aliphatic glucosinolates,AGS)、 吲 哚 族 芥 子 油 苷 (Indole glucosinolate,IGS)、芳香族芥子油苷等。其中 3-甲基亞磺酰丙基芥子油苷(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),對(duì)于膀胱癌、結(jié)腸癌和肺癌等具有很強(qiáng)的抗癌功效。十字花科蔬菜芽菜還富含葉綠素、維生素C、花青素等生物活性物質(zhì)。葉綠素有造血、提供維生素、解毒、抗病等多種食療功效。花青素是自然界中一類(lèi)廣泛存在于植物內(nèi)的水溶性天然色素,屬類(lèi)黃酮化合物,具有強(qiáng)有力的抗氧化性,能夠有效清除自由基,減少自由基對(duì)機(jī)體的損害[2,3]。維生素是維持人體正常生命活動(dòng)不可缺少的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),但是人體無(wú)法自身合成,只能從食物中攝取。研究表明,人體所需90%以上的維生素C來(lái)自蔬菜、水果,因此維生素C是衡量蔬菜品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。大量的臨床實(shí)驗(yàn)表明,食用富含葉綠素、維生素C、花青素、芥子油苷等生物活性物質(zhì)可以延緩衰老,降低患許多疾病的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)人體具有重要的保健功效[4,5]。
采用市售濰縣蘿卜種子、大筍遲花芥藍(lán)種子、碧玉青花菜種子。
①材料消毒 將所選蘿卜、芥藍(lán)、青花菜種子(每種約850粒)分裝于3個(gè)50 mL離心管中,先用蒸餾水沖洗2次,再加入0.7%的次氯酸鈉溶液消毒0.5 h,然后用蒸餾水沖洗8次。
②育苗培養(yǎng) 將蘿卜、芥藍(lán)、青花菜種子分別均勻播種于育苗紙上,加入適量蒸餾水至恰好浸潤(rùn)育苗紙,于25℃光照培養(yǎng)室中培養(yǎng),光暗周期16 h/8 h,光照強(qiáng)度20 000 lx,相對(duì)濕度80%。定期觀察芽菜長(zhǎng)勢(shì),補(bǔ)充蒸餾水至浸潤(rùn)育苗紙。
③取樣 待芽菜播種后7 d開(kāi)始取樣,從根莖交接處剪斷,取地上部為試驗(yàn)材料。將3種芽菜分別混勻,液氮速凍后保存于-80℃冰箱中,部分鮮樣制成凍干粉,保存于-40℃冰箱中,以備進(jìn)行芥子油苷、維生素C、花青素、葉綠素含量和抗氧化能力等檢測(cè)。
各取3種芽菜鮮樣 0.2 g,剪碎后至于2 mL離心管中提取。將提取液倒入光徑1 cm的比色皿中,用分光光度計(jì)測(cè)定645、663、652、470 nm 下 的吸光度值,以80%丙酮為空白對(duì)照。
3種芽菜各取凍干粉 0.02 g,加入6 mL沸騰的 ddH2O,100℃沸水浴 10 min,7000r/min離心5 min,取上清液 4 mL,-20℃保存待用。取1 mL上清液純化(DEAE-Sephadex), 再用醋酸吡啶溶液淋洗5 mL,將芥子油苷吸附在柱上、洗脫,即得脫硫芥子油苷純化樣品。高效液相色譜(HPLC)分析,以1 mmol/L、20 μL ONPG為內(nèi)標(biāo)計(jì)算芥子油苷的含量。
3種芽菜各取鮮樣0.2 g,參照Pellegrin等[6]方法,用維生素C的標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算3種芽菜的維生素C含量。
3種芽菜各取凍干粉0.02 g,參照Teng等[7]的方法,用分光光度計(jì)測(cè)定其在A530、A657下的吸收值后計(jì)算。設(shè)定當(dāng)吸光度A530為0.1時(shí)的花青素濃度為1個(gè)單位(unit),以此來(lái)計(jì)算花青素的相對(duì)含量。相對(duì)花青素含量=A530-1/4×A657。
各取3種芽菜鮮樣0.2 g,參照Benzie等[8]方法,以提取物空白液為對(duì)照。FRAP值通過(guò)七水硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算,以達(dá)到同樣吸光度所需的硫酸亞鐵的毫摩爾數(shù)表示。
圖1 播種7 d后的3種芽菜地上部分
圖2 播種7 d后的3種芽菜苗
運(yùn)用Microsoft Excel軟件計(jì)算各組平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,采用SPSS軟件的方差分析(ANOVA)比較品種間各組分含量的差異顯著性。
播種7 d后,3種芽菜在生長(zhǎng)速度和整齊度存在明顯的差別(圖1、2),其中蘿卜芽菜生長(zhǎng)最快,地上部分平均長(zhǎng)度4.5 cm,已經(jīng)出現(xiàn)明顯的倒伏;芥藍(lán)芽菜長(zhǎng)勢(shì)最為健壯,且種子發(fā)芽率高、整齊度一致,有較高的觀賞性,地上部分平均長(zhǎng)度2.5 cm;青花菜芽菜長(zhǎng)勢(shì)較差,部分種子剛剛露白,整齊度較差,地上部分平均長(zhǎng)度1.5 cm。
①葉綠素、維生素C、花青素含量比較 青花菜芽菜葉綠素含量最高,為1.291 mg/g(FW)。芥藍(lán)芽菜葉綠素含量最低,為1.114 mg/g(FW),但3種芽菜葉綠素含量并沒(méi)顯著差異(圖3)。在花青素的含量方面(圖4),青花菜芽菜含量最高,為42.17 units/g(DW),芥藍(lán)芽菜次之,蘿卜芽菜含量最少,青花菜芽菜與其余2種芽菜花青素含量存在顯著差異(P=0.05)。從維生素 C 含量來(lái)看(圖 5),芥藍(lán)芽菜含量最高,為18.945 1 mg/g(DW),蘿卜芽菜與青花菜芽菜基本相同,芥藍(lán)與后兩者之間維生素C含量差異顯著(P=0.05)。
②芥子油苷含量比較 對(duì)蘿卜、芥藍(lán)、青花菜芽菜中11種不同芥子油苷組分進(jìn)行檢測(cè)(表1、2),結(jié)果顯示,不同種類(lèi)芽菜在芥子油苷種類(lèi)豐度上表現(xiàn)出明顯差異:在芥藍(lán)芽菜中檢測(cè)到11種芥子油苷(GS);在青花菜芽菜中檢測(cè)到7種GS;蘿卜芽菜GS種類(lèi)最少,僅檢測(cè)到4種。不同芽菜AGS種類(lèi)存在顯著差異:芥藍(lán)芽菜AGS種類(lèi)最豐富,檢測(cè)到7種;蘿卜芽菜AGS種類(lèi)最少,僅1種;青花菜芽菜4種。3種芽菜IGS種類(lèi)差異不顯著,芥藍(lán)芽菜檢測(cè)到4種IGS、蘿卜和青花菜均含有3種IGS。
3種芽菜中GS大多以AGS形式存在,其中芥藍(lán)芽菜中 GNA 含量最多,為 33.39 μmol/g(DW),且4種抗癌活性組分均檢測(cè)到,SIN含量最高,為16.718 μmol/g(DW);蘿卜芽菜中 GER 含量最高,為125.96 μmol/g(DW),也是檢測(cè)到的唯一抗癌活性GS;青花菜芽菜中抗癌活性組分GRA含量最多,為17.604 μmol/g(DW),4種抗癌活性 GS 僅 GIB 沒(méi)有檢測(cè)到。
圖3 3種芽菜葉綠素含量
圖4 3種芽菜花青素相對(duì)含量
圖5 3種芽菜維生素C含量
總GS中,抗癌活性GS所占比例分別為:芥藍(lán)芽菜37%、蘿卜芽菜95%、青花菜芽菜72%。GER 3種芽菜均檢測(cè)到,蘿卜芽菜中GER含量極高,為125.96 μmol/g(DW),且是其檢測(cè)到的唯一抗癌活性GS。芥藍(lán)芽菜和青花菜芽菜GER含量相似,無(wú)明顯差異。芥藍(lán)芽菜中4種抗癌活性GS豐度相對(duì)含量,GIB∶SIN∶GRA∶GER=8∶50∶20∶22。 青花菜芽菜中3種抗癌活性 GS豐度相對(duì)含量,SIN∶GRA∶GER=10∶67∶23。
表1 試驗(yàn)檢測(cè)所得芥子油苷組分
表2 3種芽菜中芥子油苷含量 μmol/g(DW)
3種芽菜皆具有較強(qiáng)的抗氧化能力,其中青花菜最弱,其抗氧化能力為645.808 Fe2+mmol/g(FW),芥藍(lán)芽菜抗氧化能力最強(qiáng),為921.193 Fe2+mmol/g(FW),差異顯著(P=0.05)(圖 6)。
從生長(zhǎng)狀況和生長(zhǎng)量的積累來(lái)看,播種7 d后,蘿卜芽菜由于生長(zhǎng)速度過(guò)快,易發(fā)生倒伏現(xiàn)象,且種子萌發(fā)不整齊;青花菜芽菜則因?yàn)樯L(zhǎng)速度過(guò)慢,觀賞性和食用性均難以達(dá)到要求;芥藍(lán)芽菜生長(zhǎng)速度適中,且種子萌發(fā)整齊。3種芽菜葉綠素和維生素C含量豐富,具有較高的抗氧化能力,能滿足人體健康的需要。相比于豆類(lèi)芽菜,十字花科蔬菜芽菜還含有特有的芥子油苷。在蔬菜烹飪過(guò)程中,溫度、時(shí)間以及預(yù)處理方式,都對(duì)芥子油苷分解產(chǎn)物有很大的影響。比較日常5種不同烹飪方式(水煮、蒸、微波、油炒、燙漂)對(duì)小白菜芥子油苷含量的影響,結(jié)果表明,燙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,最好連湯一起食用。研究白菜和包心菜芥子油苷濃度變化時(shí)發(fā)現(xiàn),水煮10 min后芥子油苷總量損失50%[9~11]。芥子油苷自身對(duì)溫度的敏感程度也不同。據(jù)報(bào)道,IGS比AGS更容易擴(kuò)散到水蒸氣中,水蒸氣中IGS含量是AGS的3.5~4.0倍。在AGS中,變化最大的是PRO,大約40%;GIB變化最小,約27%;GIB和4-OMGBS比其他GS的熱不穩(wěn)定性都高[12,13]。
在3種芽菜中,蘿卜芽菜最富含抗癌活性GS,雖然GER是蘿卜芽菜中唯一檢測(cè)到抗癌活性GS,但其絕對(duì)含量高達(dá) 132.434 μmol/g(DW),占總GS含量的95%。因?yàn)槿梭w的腸道中也存在黑芥子酶,所以芥子油苷也可以被人體直接分解吸收,生食是蘿卜芽菜的最佳食用方式,能最大限度地保留蘿卜芽菜的抗癌活性GS、維生素、葉綠素等成分,有效調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力,激活巨噬細(xì)胞,更好地起到防癌、抗癌的作用。芥藍(lán)芽菜抗癌活性GS組分豐富,檢測(cè)到4種抗癌活性GS,占總GS含量的37%,其中SIN含量最高,為 16.718 μmol/g(DW)。十字花科蔬菜中的苦味主要來(lái)自IGS和含烯基R基團(tuán)的芥子油苷,如PRO、GNA、SIN、GNL。 對(duì)苦味敏感度不高的人群,建議生食芥藍(lán)芽菜;對(duì)苦味敏感的人群,快速燙漂芥藍(lán)芽菜是最佳烹飪方式,其次是水煮和大火快炒。由于青花菜芽菜總GS含量最低,為36.386 μmol/g(DW),因而在3種芽菜中,其芥子油苷特殊風(fēng)味感最弱,同時(shí)除GIB外,其余3種抗癌活性GS都有檢測(cè)到,占總GS含量的72%,所以建議生食青花菜芽菜,以更好地起到防癌、抗癌作用。
圖6 3種芽菜抗氧化能力