資訊 > 專家原創(chuàng) > 十字花科植物中蘿卜硫素及其產(chǎn)品開發(fā)研究進展
蘿卜硫素(sulforaphane)又稱萊菔硫烷,是由硫代葡萄糖苷在內(nèi)源性芥子酶作用下水解所得。蘿卜硫素主要分布在十字花科蔬菜中,包括蕓薹屬中的大白菜、小白菜、結(jié)球甘藍、青花椰菜、花椰菜、紫甘藍和蘿卜屬中的白蘿卜、紅蘿卜等。
不同處理條件下不同十字花科植物中的蘿卜硫素含量有所不同,研究顯示,蕓薹屬中的蘿卜硫素含量大于蘿卜屬,蕓薹屬中青花椰菜蘿卜硫素含量最高,為480 μg/g,花椰菜含量最低,為35.2 μg/g;蘿卜屬中紅蘿卜的蘿卜硫素含量最高,為26.6 μg/g,白蘿卜含量最低,為19.8 μg/g。
蘿卜硫素的穩(wěn)定性受熱和pH的影響較大,加熱會導(dǎo)致硫代葡萄糖苷水解酶失活,從而影響蘿卜硫素的穩(wěn)定性。生食西蘭花中異硫氰酸鹽含量是煮熟西蘭花的3倍。煮沸和熱燙會對蘿卜硫素造成很大損失,但短時間蒸汽加熱和發(fā)酵有助于硫代葡萄糖苷向蘿卜硫素的生物轉(zhuǎn)化,而短時間微波處理比加熱和發(fā)酵更能促進蘿卜硫素的形成,低溫冷凍可有效避免硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素的損失。
蘿卜硫素在堿性條件下迅速降解,在酸性條件和低溫條件下比較穩(wěn)定。蘿卜硫素在大于60 ℃ 高溫條件下不穩(wěn)定,在 pH2.2 條件下,60 ℃ 加熱 6 h 后,蘿卜硫素的保留率仍可達95.10%,而pH6.0的相同溫度時間條件下,蘿卜硫素的保留率僅為32.10%。
影響十字花科蔬菜采后蘿卜硫素含量的因素
1、貯藏條件
溫度是影響蔬菜儲存過程中多種生理反應(yīng)的重要因素,包括呼吸、蒸發(fā)和成熟衰老。當(dāng)溫度超過某個特定的臨界值,植物的新陳代謝會迅速增強,而且這個過程中,許多有害的細菌和病菌會迅速繁殖,從而使植物的器官發(fā)生衰老、萎蔫、黃化以及霉變,將嚴(yán)重?fù)p害植物的儲存和保鮮能力。
研究表明,對于大多數(shù)十字花科蔬菜,當(dāng)貯藏溫度在9和15℃時,可以保持蔬菜中大部分的硫代葡萄糖苷,當(dāng)貯藏溫度為21℃時,硫代葡萄糖苷含量下降,尤其是脂肪族硫苷。其原因可能是由于貯藏溫度會對各種參與硫苷合成的酶造成影響,因此,溫度的高低直接影響植物體內(nèi)硫苷的濃度。
氣調(diào)是一種可以延緩生物活性物質(zhì)降解、有效維持蔬菜品質(zhì)的采后貯藏保鮮技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn),十字花科蔬菜冷藏初期進行氣調(diào)處理,可顯著提高硫代葡萄糖苷等次生代謝產(chǎn)物的含量。低溫貯藏同氣調(diào)的聯(lián)合,能有效延緩蔬菜的衰老,并能減少營養(yǎng)成分的流失。
此外,研究表明,褪黑素具有調(diào)控植物中含硫類化合物合成及代謝的能力,當(dāng)西蘭花接受100 μmol/L褪黑素處理時,其中總硫代葡萄糖苷、蘿卜硫苷和蘿卜硫素的含量顯著增加。
2、干燥方式
蘿卜硫素的形成是通過酶促反應(yīng)進行的,其生成和降解強烈依賴于溫度。因此,可以通過調(diào)節(jié)干燥過程中的溫度來減少蘿卜硫素的損失。研究發(fā)現(xiàn),真空干燥能夠較大程度減少蘿卜硫素的損耗,并能夠保護其生理功能。
不同烹飪方法處理西蘭花研究發(fā)現(xiàn),采用煮制方式處理西蘭花時,蘿卜硫素的含量會顯著降低,其原因可能是硫代葡萄糖苷具有較強的水溶性, 在煮制過程中,它會被溶解在水中;使用微波或蒸煮烹飪方法時,隨著烹飪時間的延長,蘿卜硫素的含量會先升高,然后降低。其原因可能是西蘭花在加熱過程中,表皮硫特異蛋白(ESP)的活性下降,導(dǎo)致腈的形成減少,從而使蘿卜硫素的含量增加。但是繼續(xù)加熱,黑芥子酶的活性就會失去作用,從而使蘿卜硫素的含量下降。即在適宜的溫度范圍內(nèi),通過抑制十字花科蔬菜中ESP的活性,可大大降低蘿卜硫腈的生成率,從而促進蘿卜硫素的生成。
蘿卜硫素的提取及純化
目前,對十字花科蔬菜及其種子中提取蘿卜硫素的研究中,大部分學(xué)者采用酶解法結(jié)合有機溶劑萃取的方式。蘿卜硫素純化方法有大孔樹脂吸附法、反向高效制備液相色譜法、柱層析法、反相高效制備液相色譜法、高速逆流色譜法等。
蘿卜硫素在大孔樹脂上具有良好的吸附性能,因此大孔樹脂吸附法是較理想的蘿卜硫素純化方法。有學(xué)者通過SP850 樹脂吸附,乙醇溶液洗脫,得到純度為85% 以上的蘿卜硫素。并研究表明SP850 吸附蘿卜硫素是一個放熱過程,降低溫度有利于蘿卜硫素吸附。
柱層析法中的硅膠柱層析法因其精確度好、操作簡單且成本相對較低,運用于蘿卜硫素純化處理。反
向高效制備液相色譜法可以得到較高純度的蘿卜硫素。西蘭花種子經(jīng)脫脂、酶解、提取后,可以通過反相高效液相色譜法分離純化蘿卜硫素,固定相通常為C18,流動相為丙酮/水、乙腈/水或甲醇/水等。
此外,高速逆流色譜法(HSCCC)具有樣品無損失、無污染、高效、快速和大制備量等優(yōu)點,因此是蘿卜硫素純化的有效方法。
蘿卜硫素的相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)
① 含蘿卜硫素的西蘭花芽飲料。研究表明,蘿卜硫素具有環(huán)境解毒劑的功效且西蘭花芽苗菜的干預(yù)能增強一些空氣污染物的解毒作用。此外,蘿卜硫素可以通過激活Keap1-Nrf2細胞保護信號通路,防止內(nèi)源性風(fēng)險因素,起到抗氧化、抗炎等作用。富含蘿卜硫素的西蘭花飲料能快速、持續(xù)提升人體對致癌物苯和丙烯 醛代謝產(chǎn)物的解毒能力。
② 含蘿卜硫素的西蘭花芽粉。有研究將蘿卜硫素從濃縮的西蘭花芽液中提取出來制成西蘭花芽粉,結(jié)果表明,富含蘿卜硫素的西蘭花芽粉能降低二型糖尿病失調(diào)患者的空腹血糖和糖化血紅蛋白(HbA1c),此西蘭花芽粉能夠使血清胰島素濃度和 HOMA-IR顯著降低,并能改善對2 型糖尿病患者胰島素抵抗。
③ 含蘿卜硫素的卷心菜發(fā)酵泡菜。卷心菜含有蘿卜硫素的前體,蘿卜硫素是Nrf2最活躍的天然活化劑。發(fā)酵蔬菜含有許多乳酸桿菌,它們也是有效的 Nrf2 激活劑。來自卷心菜的泡菜含有幾種芥子油苷,它們可以在植物本身或通過人體微生物群轉(zhuǎn)化為蘿卜硫素。在中歐國家,人們通常食用生的和發(fā)酵卷心菜,使得蘿卜硫素成為國家全民性的健康食品。此外,研究表明,利用富含蘿卜硫素的發(fā)酵泡菜,可以預(yù)防炎癥或慢性社交失敗應(yīng)激后小鼠的抑郁樣表型。
參考資料:
[1]孫奕良,李海燕,洪漢君等.十字花科植物蘿卜硫素生理功能及其產(chǎn)品應(yīng)用 的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2024,45(02):364-372.
[2]張婧怡,鄭巖,崔方超等.蘿卜硫素的合成、功能及其外源調(diào)控研究進展[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報,2023,14(12):173-180.
作者簡介:
小泥沙,食品科技工作者,食品科學(xué)碩士,現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。
蘿卜硫素又稱“萊菔硫烷”,在西蘭花、芥藍、花菜等十字花科植物中含有大量蘿卜硫素的前體物質(zhì)——蘿卜硫苷(glucosinlates,一種硫代葡萄糖苷),它可經(jīng)植物內(nèi)黑芥子酶或人體腸道菌群水解迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚猿煞痔}卜硫素。
蘿卜硫素又稱“萊菔硫烷”,在西蘭花、芥藍、花菜等十字花科植物中含有大量蘿卜硫素的前體物質(zhì)——蘿卜硫苷(glucosinlates,一種硫代葡萄糖苷),它可經(jīng)植物內(nèi)黑芥子酶或人體腸道菌群水解迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚猿煞痔}卜硫素。
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