不同颜色花椰菜的芽菜生物活性物质及其抗氧化能力分析

郭容芳，邓延平，黄忠凯，赖钟雄*

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学园艺植物生物工程研究所，福建 福州 350002)

不同颜色花椰菜的芽菜生物活性物质及其抗氧化能力分析

郭容芳1，2，邓延平1，2，黄忠凯1，2，赖钟雄1，2*

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.福建农林大学园艺植物生物工程研究所，福建 福州 350002)

研究分析不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷等主要生物活性物质及其抗氧化能力。结果表明，不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷的组分和含量差异显著，白色、紫色和黄色花椰菜芽菜中主要芥子油苷为3-甲基硫氧丙基芥子油苷，绿色花椰菜芽菜中主要芥子油苷为4-甲基硫丁基芥子油苷。在芥子油苷含量上，紫色和绿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，黄色花椰菜芽菜最少。在测定的4种颜色的花椰菜中，多酚和抗坏血酸的含量也存在差异，白色、绿色和紫色花椰菜芽菜中多酚含量相差不大，黄色花椰菜芽菜最低。抗坏血酸含量则是黄色花椰菜芽菜最高，绿色的最少，其余居中。不同颜色花椰菜的抗氧化能力强弱是多种活性物质共同作用的结果，其中以紫色花椰菜和绿色花椰菜芽菜抗氧化能力较强，白色花椰菜次之，黄色花椰菜最弱。

花椰菜；芽菜；芥子油苷；不同颜色；抗氧化能力

流行病学研究表明：摄入大量的十字花科蔬菜有助于减少癌症的发病率，十字花科蔬菜在减少癌症发病率上的功效取决于其芥子油苷的组分和含量[1-3]。芥子油苷主要存在于十字花科蔬菜中，是来源于氨基酸的次生代谢物，其降解产物可以抑制癌症发生过程中阶段I酶(细胞色素P450酶 cytochrome P450 enzymes)的活性，并促进解毒过程中阶段П酶(如谷胱甘肽转移酶glutathione transferases、 醌还原酶quinone reductase、环氧化物酶epoxide hydrolase和血红素加氧酶heme oxygenase)的活性，从而在抗癌过程中发挥作用[4-5]。按照氨基酸来源的不同，芥子油苷可以分为脂肪类芥子油苷(来源于丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和蛋氨酸)、吲哚类芥子油苷(来源于色氨酸)和芳香类芥子油苷(来源于丙氨酸和酪氨酸)[6]。芥子油苷在植物体内的含量与其发育时期有关，研究表明，在种子发芽后5～9 d的芽菜中，芥子油苷含量最为丰富，可达其成熟产品器官的数10倍，近年来芽菜已经成为功能性蔬菜研究的一个热点[7-10]。

除芥子油苷外，芽菜中还含有丰富的多酚、抗坏血酸等抗氧化物质。多酚是一种水溶性的抗氧化物质，具有很强的抗氧化性，可以清除体内的活性氧。其抗氧化性的发挥取决于所在植物系统的稳定性以及羟基的数量和位置。抗坏血酸也是一种水溶性的抗氧化物质，可以减少超氧化物和羟基自由基的含量，并增加生育酚的含量。不同的十字花科蔬菜中，多酚和维生素C的含量不同[11]。

花椰菜Brassicaoleraceavar.botrytis,又称花菜、菜花，十字花科甘蓝种中以花球为食用器官的变种。花椰菜花球的种类繁多，颜色各异。经过医学研究发现彩色蔬菜中维生素C、多酚等物质含量较高，抗氧化能力也较强，被誉为是抗癌、抗肿瘤和预防心血管疾病的“潜力股”[11-15]。研究表明，芽菜中营养成分主要是来自于种子中贮藏的营养成分。颜色各异的花椰菜花球形成的种子，在发芽后营养成分是否会有差异，目前尚未可知。本研究通过对4种不同颜色花椰菜芽菜进行生物活性物质含量的分析，探讨其抗氧化能力的变化，明确不同颜色花椰菜芽菜中生物活性物质的差异及其抗氧化性的强弱，为进一步筛选富含功能成分的芽菜资源提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取4个不同颜色的花椰菜品种进行培养，分别为‘雪盈一号’(白色)、‘富贵宝塔’(绿色)、‘神良紫花1号’(紫色)、‘神良金色花椰菜’(黄色)。4种不同颜色的花椰菜分别取200粒种子进行培养。将种子分别放入相同大小的培养皿中，光照培养箱(光16 h/暗8 h)25℃下培养，在植物生长期保证等量充足供水，以维持植物正常生长发育。

1.2 试验方法

1.2.1 生物量的测定 花椰菜种子自播种至发芽7 d后，分别进行取样，将培养皿中的花椰菜用剪刀将其地上部剪下，放入吸水纸中将其水分吸干，统计样品的生物量。

1.2.2 芥子油苷含量的测定 参照Guo等[16]的方法并加以改进。称取不同颜色花椰菜芽菜0.2 g， 分两次加入3 mL dd H2O 沸水浴提取，收集提取液。取1 mL提取液过DEAE-Sephadex柱(柱长10 cm，直径1 cm)，经0.02 mol·L-1醋酸吡啶溶液淋洗后，将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 洗脱，得到脱硫芥子油苷纯化样品。脱硫芥子油苷经0.22 μm 水相膜过滤后，进行高效液相色谱(HPLC)分析。分析条件：C18 色谱柱(5 μm，250 mm×4.6 mm)，柱温30℃，流动相A为dd H2O，B为乙腈。0～5 min：98.5% A；5～20 min：98.5%A梯度洗脱到80%A；20～30 min：80% A，流速为1 mL·min-1，检测波长226 nm，以oNPG(2-Nitrophenyl β-D-galaetopyranoside，SIGMA)为内标，计算芥子油苷的含量。

1.2.3 多酚含量的测定 称取不同颜色花椰菜芽菜地上部0.2 g,加入50%的乙醇溶液，室温放置24 h，并用 10 000 r·min-1离心机，离心 10 min，吸取0.3 mL离心后的上清液，先加入1.5 mL浓度为0.2 mol·L-1的Folin-Ciocalteau，再加入1.2 mL饱和Na2CO3溶液, 放在常温下，避光静置 2 h，用浓度为30%乙醇溶液作为对照，在760 nm下进行吸光度测量。用不同浓度的没食子酸制作标准曲线，计算样品中多酚的含量。

1.2.4 抗坏血酸含量的测定 分别称取花椰菜地上部0.2 g并加入1%草酸溶液，将其进行研磨，并用1%草酸溶液定容到2 mL，于7 000 r·min-1进行离心，吸取上清液，并用滤纸过滤，用于HPLC分析。用不同浓度的抗坏血酸标准样品制作标准曲线，采用外标法计算不同颜色花椰菜中抗坏血酸的含量。

1.2.5 抗氧化能力的测定 分别称取花椰菜芽菜0.2 g，加入50%乙醇，将其进行研磨，并定容至 3 mL，室温放置24 h，于10 000 r·min-1离心 10 min，吸取0.3 mL上清液加入到 FRAP工作液2.7 mL，混匀，在37℃水浴中加热10 min，并以空白液作为对照。以FeSO4·7H2O溶液作为标样做标准曲线[16]，计算样品的抗氧化活性。

1.3 数据分析

采用Origin 8.0和Excel 2010进行数据整理，并采用SPSS 19.0软件对数据进行统计和差异性分析，试验设3次重复。

2 结果与分析

2.1 不同颜色花椰菜芽菜的生物量

不同颜色花椰菜芽菜生物量见图1，不同颜色花椰菜芽菜生物量差异显著，白色花椰菜的生物量最高，每株达到了42 mg，黄色花椰菜次之，绿色花椰菜和紫色花椰菜最低。

2.2 不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷含量的变化

由表1可知，在花椰菜芽菜中共鉴定出9种芥子油苷，包括5种脂肪类芥子油苷(3-甲基硫氧丙基芥子油苷、2-羟基-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种吲哚类芥子油苷(4-羟基-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)。不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷的含量不同，紫色和绿色花椰菜芽菜中芥子油苷含量最高，白色花椰菜次之，黄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为3-甲基硫氧丙基芥子油苷，分别占总芥子油苷总含量的54.4%和54.6%；绿色花椰菜芽菜中含量最高的为4-甲基硫丁基芥子油苷，占总芥子油苷含量的44.4%；黄色花椰菜芽菜中含量最高的为3-丁烯基芥子油苷，占总芥子油苷含量的33.3%。然而，不管是白色，绿色还是紫色花椰菜芽菜中，都以脂肪类芥子油苷的含量为主，分别占据总芥子油苷含量的79.3%、71.8%和80.6%。在黄色花椰菜中，脂肪类芥子油苷和吲哚类芥子油苷的比例为1∶1。

表1 不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷组分和含量Table 1 Composition and content of glucosinolate in different-colored cauliflower sprouts [单位/(μmol·g-1FW)]

2.3 不同颜色花椰菜芽菜中多酚含量的变化

由图2可知，绿色、紫色和白色花椰菜芽菜中多酚的含量相差不大，黄色花椰菜芽菜中多酚含量最低,仅为白色花椰菜的58.7%。

2.4 不同颜色花椰菜芽菜中抗坏血酸含量的变化

由图3可知，不同颜色花椰菜芽菜中抗坏血酸含量差异显著,黄色花椰菜芽菜中抗坏血酸含量最高，每100 g芽菜中达到了650 mg，白色花椰菜和紫色花椰菜芽菜中抗坏血酸的含量差异不大，绿色花椰菜芽菜中含量最低，每100 g芽菜中仅有80 mg。

2.5 不同颜色花椰菜芽菜的抗氧化能力

不同颜色花椰菜芽菜的抗氧化能力结果如图4，紫色花椰菜和绿色花椰菜抗氧化能力最强，白色花椰菜次之，抗氧化能力最弱的是黄色花椰菜。

3 讨 论

3.1 不同颜色花椰菜芽菜中芥子油苷组分和含量不同

芥子油苷是评价十字花科蔬菜品质的重要指标，其组分与含量受到遗传因素和环境因素的共同影响。研究表明，基因型不同的甘蓝类蔬菜中，其主要芥子油苷的含量和组分存在明显差异[18-19]。Sones等分析了27种花椰菜花球中的芥子油苷，发现其总含量在0.53～1.14 mg·g-1[19]。本试验中，在不同颜色花椰菜芽菜中，芥子油苷的含量也存在差异，其中紫色花椰菜中芥子油苷的含量最高，而黄色花椰菜中的芥子油苷含量仅为紫色花椰菜的17%。紫色花椰菜和黄色花椰菜中芥子油苷含量的差异除了与品种有关外，可能还与其生物量相关，发芽7 d后，平均每株黄色花椰菜芽菜生物重为38 mg，而紫色花椰菜芽菜仅为15 mg。芽菜中芥子油苷的含量主要来自种子中的积累和发芽时的重新合成。研究表明，在种子的发芽过程中，芥子油苷的含量会逐渐减低，黄色花椰菜的快速生长使得种子中原本积累的芥子油苷含量减少。白色花椰菜的生物重显著高于黄色花椰菜，但是其芥子油苷含量是黄色花椰菜的3.4倍，造成这种差异的原因可能是白色花椰菜和黄色花椰菜芽菜中降解芥子油苷的酶活性强弱不同，在白色花椰菜中，芥子油苷降解酶的活性弱可以更好地维持芥子油苷的含量。这种现象在糖处理青花菜芽菜后芥子油苷的含量增加中也有报道，研究认为芥子油苷降解酶黑芥子酶活性增加，芥子油苷积累增多[16]。

不同颜色的花椰菜，其芥子油苷组分也存在差异，在Sones等[19]的研究结果中，16个花椰菜品种中主要的芥子油苷为3-甲基硫氧丙基芥子油苷glucoerucin，10个花椰菜品种中主要的芥子油苷为烯丙基芥子油苷sinigrin，仅有1个花椰菜品种中主要的芥子油苷为2-羟基-3-丁烯基芥子油苷Progoitrin。本研究中，白色、紫色和黄色花椰菜芽菜中主要的芥子油苷为3-甲基硫氧丙基芥子油苷glucoerucin，而绿色花椰菜芽菜中主要的芥子油苷为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的前体物质。Razis等发现低浓度的(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过调控大鼠肺中癌症代谢相关的基因而减少大鼠肺癌发病率[2]，经黑芥子酶降解后，其降解产物芥酸精erucin和萝卜硫素sulforaphane具有更强的抗癌活性。

3.2 不同颜色花椰菜芽菜的抗氧化能力不同

芥子油苷的代谢产物通过调控致癌过程中的代谢酶活性发挥其功效，被认为是间接的抗氧化剂。致癌过程中，阶段的细胞色素P450酶可以增加脂溶性物质的活性，并生成有毒物质，阶段П酶则增加其水溶性，降低有毒物质的活性[1]。阶段П酶的合成基因有一段序列为抗氧化响应元件(antioxidant response element，ARE)，芥子油苷的降解产物可以通过调节ARE的转录调控代谢酶的活性，从而发挥其抗氧化的功效[20]。针对芥子油苷本身是否具有抗氧化性，学者们进行了很多尝试。Plumb等[21]利用脱氧核糖氧化法和3-乙基苯并噻唑啉磺酸法ABTS·+(2,20-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)) 自由基清除能力测定法检测了十字花科蔬菜中一些芥子油苷清除自由基的能力，结果表明，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谢产物芥酸精可以清除氢过氧化物，具有很强的抗氧化性。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)和超氧阴离子清除活性分析法SRSA(superoxide radical scavenging activity assay)检测花椰菜花球中芥子油苷及其代谢产物的抗氧化性，结果表明，ABTS·+和DPPH法分析获得的芥子油苷抗氧化性弱，ORAC和 SRSA分析法则分析出芥子油苷具有极强的抗氧化性，特别是吲哚-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强的抗氧化性[23]。本研究采取FRAP法测定不同颜色花椰菜芽菜的抗氧化活性，绿色和紫色花椰菜芽菜的抗氧化性最强，白色花椰菜芽菜次之，黄色花椰菜芽菜最弱。这种变化趋势与芥子油苷含量的变化趋势相一致，说明芥子油苷在花椰菜芽菜抗氧化性过程中发挥重要作用。

除芥子油苷外，多酚和抗坏血酸都是重要的水溶性抗氧化剂。医学研究发现多酚类物质对于人体健康有着重要的作用，尤其在防治心血管疾病、抗肿瘤方面有着重要的作用[17]。抗坏血酸可以增加人体的抵抗力，且对于人类最大的“生命杀手”——心血管疾病和肿瘤等有很好的防治作用[11-12]。不同颜色花椰菜芽菜中多酚和抗坏血酸的含量不同，金色花椰菜中多酚含量最低，但其抗坏血酸含量最高。这与Podsdek[11]的报道一样，每100 g花椰菜花球中，其抗坏血酸含量为17.2～81.0 mg，花椰菜中抗坏血酸的含量与其品种有关。芽菜中含有更多的功能性成分，在抗坏血酸的含量上也有体现，每100 g金色花椰菜芽菜中的抗坏血酸含量可以达到650 mg，说明金色花椰菜芽菜可以提供更为丰富的抗坏血酸。在本研究中，黄色花椰菜芽菜中的抗坏血酸含量最高，但抗氧化能力却是最低的，说明抗坏血酸在不同颜色花椰菜芽菜抗氧化能力的发挥过程中，并不是主导因子，这与关文强等[14]的报道相一致。在检测了不同颜色花椰菜花球的抗氧化性后，发现紫色和绿色花椰菜花球的抗氧化性较强，白色花椰菜花球的抗氧化性居中，而黄色花椰菜花球的抗氧化性最弱。

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(责任编辑：柯文辉)

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，讲师，主要从事十字花科蔬菜代谢方面的研究(E-mail:guorofa@163.com) *通讯作者：赖钟雄(1966-)，男，博士，研究员，主要从事园艺植物生物技术等方面的研究(E-mail:laizx01@163.com)

福建农林大学A类博士毕业生科研启动基金(KXML2006A)

Q 89； R 282

：A

：1008-0384(2016)11-1175-06

郭容芳，邓延平，黄忠凯，等.不同颜色花椰菜的芽菜生物活性物质及其抗氧化能力分析[J].福建农业学报，2016，31(11)：1175-1180.

GUO R-F，DENG Y-P，HUANG Z-K，et al.Bioactive Substances and Antioxidant Activity in Different-colored Sprouts of Cauliflower (Brassicaoleraceavar. botrytis L.) [J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(11)：1175-1180.