采后红光处理对芥蓝芽菜生物活性物质的影响

常嘉琪 王梦雨 邓茗丹 汪俏梅

(浙江大学农业与生物技术学院园艺系/农业农村部园艺作物生长发育重点实验室，浙江 杭州 310029)

芥蓝(Brassica oleraceavar.alboglabraBailey)又名绿叶甘蓝、芥蓝菜，为十字花科芸薹属一年生草本植物，是我国的特产蔬菜之一，以肥嫩的花薹和嫩叶供食用。芥蓝中含有丰富的营养物质和生物活性物质[1]。芽菜作为一种新型蔬菜，因其种植简单、营养丰富、绿色安全、且口味独特，受到消费者的广泛喜爱。研究发现，十字花科蔬菜芽菜如青花菜芽菜、芥蓝芽菜和萝卜芽菜含有大量的芥子油苷、维生素C、花青素和多酚等生物活性物质[2-5]，因而具有一定的抗癌和抗氧化功效。其中，芥蓝芽菜因其种子价格低、风味独特而日渐成为我国市场上消费较多的一类蔬菜芽菜。

芥蓝芽菜中含有丰富的芥子油苷(glucosinolate，GS)，该物质是一类主要存在于十字花科植物中的次生代谢物质。根据侧链氨基酸来源的不同，芥子油苷可以分为脂肪族(aliphalic glucosinolate，AGS)、吲哚族(indolic glucosinolate，IGS)和芳香族[6]。研究表明，芥子油苷及其降解产物异硫代氰酸盐具有抗癌活性，其中脂肪族芥子油苷中的4-甲基硫氧丁基芥子油苷又称萝卜硫苷，其降解产物萝卜硫素是一种抗癌活性最强的天然植物化学物质之一[7-9]。除此之外，芥蓝芽菜中含有维生素C、花青素、多酚类化合物等多种抗氧化物质[5，9]。

芥蓝芽菜中生物活性物质的含量受光照、温度、化学因子等多种因素的影响[5，9-11]。其中光可以影响植物中芥子油苷、维生素C、多酚、类胡萝卜素等物质的积累[5，12-14]，光强、光周期和光质是影响其含量的重要因素[15-16]。有研究发现黑暗条件下生长的植物中芥子油苷含量显著低于光照条件下生长的植物[17-18]。Qian 等[5]发现蓝光能够促进芥蓝芽菜根中萝卜硫苷的合成，并降低地上部3-丁烯基芥子油苷这一苦味成分的含量，且蓝光处理可以提高芥蓝芽菜中总多酚、花青素的含量及其抗氧化能力。Deng 等[13]发现在采收之前对芥蓝芽菜进行红光处理能够延缓脂肪族、吲哚族芥子油苷的降解，并显著提高芥蓝芽菜中维生素C的含量。目前光对芽菜生物活性物质影响的研究多集中于采前环节，采后不同光质处理的研究尚鲜有报道。因此，本研究探究了不同贮藏温度下采后红光处理对芥蓝芽菜中不同生物活性物质和抗氧化能力的影响，以期为芥蓝芽菜采后营养品质的维持提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用芥蓝品种为大笋迟花，购自寿光米多农业公司。

1.2 试验设计

芥蓝(大笋迟花品种)种子用无菌水清洗4 次后，用0.7%的次氯酸钠溶液灭菌30 min，无菌水重复清洗6～7 次。将洗净的种子转移至培养皿中，均匀平铺，加入适当的蒸馏水，置于25℃SPM 型智能生化培养箱(宁波江南仪器厂)中黑暗催芽24 h 后播种于育苗盘中，置于智能人工气候培养箱(赛福实验仪器厂)内培育。芽菜培育条件:光照强度约80 μmol·m-2·s-1，温度25℃，光周期16 h 光照/8 h 黑暗，湿度约60%。芽菜生长7 d 后，取地上部，一部分取样作为对照，其余部分装于托盘中分别进行采后红光、白光、黑暗处理6 h，处理后的芽菜分别置于弱光下进行25℃、10℃贮藏，分别在贮藏第1、第2、第3 天取样。鲜样用于检测维生素C 含量，其余样品液氮处理后冷冻干燥磨粉，用于检测芥子油苷、花青素和总多酚含量以及抗氧化能力，每个测定设置3 个生物学重复。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 芥子油苷组分和含量的测定 参照Deng等[13]的方法并加以改进。准确称取0.02 g 芥蓝芽菜冻干粉样品加入6 mL 煮沸的去离子水后置于100℃水浴锅中浸提10 min，7 000×g离心5 min，取上清液用DEAE-Sephadex A-25 柱纯化，加入100 μL 0.1% 脱硫酶过夜孵育，之后用500 mL 去离子水洗脱2 次，得到脱硫芥子油苷纯化样品。使用高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)法对芥子油苷进行检测分析。检测器为Shimadzu SPD-M20A 二极管阵列(日本Shimadzu 公司)，色谱柱为HypersilC18(5 μm，4.6 mm×250 mm，Elite)，柱温30℃。流动相为乙腈和去离子水，检测波长226 nm，流速为1 mL·min-1，进样量20 μL。分析条件:0～5 min 98.5% 去离子水；5～20 min 98.5%～80.0% 去离子水；20 ～32 min 80.0% 去离子水。以邻硝基苯-β-D-半乳糖苷作为内标计算芥蓝芽菜中芥子油苷含量。

1.3.2 花青素含量的测定 花青素提取及含量测定参照Teng 等[19]的方法。准确称取0.02 g 芥蓝芽菜冻干粉，加入适量提前预冷的含1% HCl 的甲醇提取样品中的花青素。用分光光度计分别在530、657 nm 波长处测定提取液的吸光度值，根据公式计算每克芥蓝芽菜中的花青素含量:

1.3.3 维生素C 的提取与测定 维生素C 的提取及含量测定参考蔡丛希等[20]的方法并加以改进。准确称取0.02 g 芥蓝芽菜鲜样，在低温避光条件下，加入1%草酸溶液定容至25 mL，取提取液用HPLC 法进行分析。条件为:HypersilC18 色谱柱(5 μm，250 mm×4.6 mm)，柱温30℃，流动相为0.1%草酸溶液，流速为1 mL·min-1，检测波长为243 nm。用抗坏血酸标准品做标准曲线，以外标法计算芥蓝芽菜样品的维生素C 含量。

1.3.4 总多酚类物质含量测定 总多酚提取及含量测定参照Qian 等[5]的方法。准确称取0.02 g 芥蓝芽菜冻干粉，加入6 mL 30%乙醇，80℃水浴1 h 后7 500 r·min-1离心10 min，吸取0.3 mL 上清提取液加到2.7 mL Folin-Ciocalteau’s 显色剂中、混匀，3 min 后再加入饱和碳酸钠溶液、混匀并静置1 ～2 h，于760 nm 波长处测其吸光度值。采用没食子酸外标法计算样品中总多酚含量。

1.3.5 铁离子还原/抗氧化能力法(the ferric reducing ability of plasma，FRAP)测定抗氧化能力 参照蔡丛希等[20]的方法测定芥蓝芽菜抗氧化能力并稍作修改。准确称取0.02 g 芥蓝芽菜冻干粉，加入6 mL 30%乙醇，80℃水浴1 h 后7 500 r·min-1离心10 min。取0.3 mL 上清提取液加入2.7 mL 预热的FRAP 工作液，混匀，37℃水浴10 min 后，于593 nm 波长处测其吸光度值。以硫酸亚铁溶液作标样，样品的抗氧化活性以达到同样吸光度值所需硫酸亚铁的毫摩尔数表示。

1.4 数据分析

采用SPSS 20.0 进行数据整理和分析，显著性分析采 用 Tukey’ s honestly significant difference 法(Tukey’s HSD)进行分析，采用Origin 9.0 作图。

2 结果与分析

2.1 芥子油苷组分和含量

由表1、2 可知，芥蓝芽菜中共检测出11 种芥子油苷(表1)，其中有7 种脂肪族芥子油苷，4 种吲哚族芥子油苷，脂肪族芥子油苷在芥蓝芽菜中含量较高，占总芥子油苷含量的85.91%(处理前)。根据侧链长度的不同，脂肪族芥子油苷主要分为3 碳、4 碳和5 碳芥子油苷。本研究中检测出的3 碳芥子油苷为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-羟基-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 种，为2-羟基-4-戊烯基芥子油苷(gluconapoleiferin，GNL)。其中GNA 是芥蓝芽菜中含量最高的组分，占总芥子油苷含量的28.55%(处理前)，其次为PRO，占总芥子油苷含量的22.61%(处理前)。25℃贮藏时，芥蓝芽菜中脂肪族芥子油苷、吲哚族芥子油苷及总芥子油苷含量随着贮藏时间的延长而逐渐降低，而采后红光处理组总芥子油苷含量均显著高于同期的其他2 个处理组。贮藏1、2、3 d 时，采后红光处理组芥蓝芽菜中总芥子油苷含量分别较黑暗处理组高56.67%、146.31%、32.24%，其中脂肪族芥子油苷分别较黑暗处理组高43.09%、126.38%、27.08%，吲哚族芥子油苷含量分别高32.59%、93.29%、16.27%。采后红光处理对不同芥子油苷组分也有显著影响，在贮藏1 和2 d 后，红光处理使GIB、 SIN 等脂肪族芥子油苷组分的含量显著高于其他2 个处理组，GRA 的含量显著高于白光处理组，GER 的含量显著高于黑暗处理组，其中在贮藏2 d后，红光处理组中以上4 种芥子油苷组分的含量分别比黑暗处理组高 59.75%、 100.00%、 137.67%、159.12%(表2)。在10℃贮藏时，红光处理组和黑暗处理组在采后贮藏1 和2 d 时，均能有效维持各种芥子油苷组分的含量，白光处理组则在采后2 d 时芥子油苷含量最高，各处理采后3 d 芥子油苷含量开始显著下降，且不同处理之间的差异不明显(表3)。

表1 芥蓝芽菜中11 种芥子油苷简要信息Table 1 Information of 11 identified glucosinolates in Chinese kale sprouts

2.2 维生素C 含量

25℃贮藏条件下，红光处理组贮藏1 d 时维生素C 含量较处理前降低10.45%，显著高于同期白光处理及黑暗处理组的维生素C 含量(图1-A)。贮藏2、3 d后，不同光照处理组芥蓝芽菜的维生素C 含量无显著差异(图1-A)。

2.3 花青素含量

25℃贮藏条件下，随着贮藏时间的延长，芥蓝芽菜中花青素含量逐渐增加，采后红光处理组芽菜在贮藏3 d 后花青素含量显著高于采后白光处理组及黑暗处理组。贮藏3 d 后，采后红光处理组、白光处理组及黑暗处理组芥蓝芽菜花青素含量相比于处理前分别增加72.34%、39.29%、25.12%，贮藏1、2 d 后，不同光处理对芥蓝芽菜中花青素含量无显著影响(图2-A)。10℃贮藏条件下时，贮藏2、3 d 后，采后红光处理组芥蓝芽菜中花青素含量相比于处理前分别增加32.14%、65.52%，显著高于白光处理组及黑暗处理组(图2-B)。

2.4 总多酚含量

25℃贮藏条件下贮藏1 d 后，采后红光处理组芥蓝芽菜总多酚含量显著高于黑暗处理组和白光处理组；贮藏2、3 d 后，采后红光处理组仍显著高于黑暗处理组，但与白光处理组无显著差异(图3-A)。10℃贮藏条件下，贮藏1、2 d 后，不同光照处理组芥蓝芽菜中总多酚含量均无显著差异，贮藏3 d 后，采后红光处理组显著高于黑暗处理组，与白光处理组无显著差异(图3-B)。

表2 采后红光、白光与黑暗处理组中芥蓝芽菜芥子油苷的含量(25℃贮藏)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 采后红光、白光与黑暗处理组中芥蓝芽菜芥子油苷的含量(10℃贮藏)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)

图1 采后红光与白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)贮藏时对芥蓝芽菜中维生素C 的影响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)

图2 采后红光与白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)贮藏时对芥蓝芽菜中花青素含量的影响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℃贮藏条件下，贮藏2、3 d 后，红光处理组芥蓝芽菜抗氧化能力显著高于黑暗处理组(图4-A)；但10℃贮藏条件下不同光照采后处理对芥蓝中抗氧化能力的影响无显著差异(图4-B)。

3 讨论

本研究结果表明，芥蓝芽菜中芥子油苷主要有11种，脂肪族芥子油苷7 种，吲哚族芥子油苷4 种，与之前研究结果一致[5，10，12]。在贮藏温度为25℃时，芥蓝芽菜中芥子油苷含量在采后贮藏过程中逐渐降低，与其他芸薹属蔬菜中发现的结果是一致的[21-23]。采后红光处理组相较于白光处理组和黑暗处理组芥蓝芽菜在采后过程中脂肪族芥子油苷和总芥子油苷含量的损失更少。脂肪族芥子油苷GER、GIB、SIN、GRA 等芥子油苷的降解产物异硫代氰酸盐具有抗癌活性[24-27]。而本研究中，采后红光处理组的芥蓝芽菜中这些与抗癌活性相关的脂肪族芥子油苷含量显著高于白光处理组和黑暗处理组。此外，采后红光处理延缓了芥蓝芽菜中维生素C 含量的下降，促进了花青素、总多酚物质的积累，说明采后红光处理可以有效维持芥蓝芽菜的功能品质。

图3 采后红光与白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)贮藏时对芥蓝芽菜中总多酚含量的影响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)

图4 采后红光与白光、黑暗在25℃(A)、10℃(B)贮藏时对芥蓝芽菜中抗氧化能力的影响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)

光是植物生长过程中重要的环境因素，作为一种信号分子调控植物的生长[15]。前人研究发现光能影响叶菜植物采后贮藏期生物活性物质的含量[15]，且不同光质对生物活性物质含量的影响不同[13-15，18]。Deng 等[13]发现采前红光处理能够减少贮藏期芥蓝芽菜中生物活性物质的降解，尤其是芥子油苷。本研究进一步验证了红光对于芥子油苷的作用，这可能是因为光作为一种信号分子，可以抑制芥子油苷的降解，具体的影响机制有待进一步研究。研究表明，采后贮藏过程中低温能维持蔬菜的品质并显著延缓芥子油苷的降解[27]。本研究结果显示，贮藏温度为10℃时，其芥子油苷含量下降速度相比于25℃贮藏时缓慢。红光处理对芥蓝芽菜中芥子油苷含量影响的效果在10℃贮藏时弱于25℃贮藏，这可能是各因素在影响芽菜采后贮藏芥子油苷含量的过程中，低温起主导作用。此外，本研究还发现10℃贮藏条件下，白光处理组中，总脂肪族芥子油苷和总芥子油苷含量在贮藏第2 天均显著高于第1 天，这与在其他芽菜中的发现是一致的[28-31]，其原因可能是低温作为一种逆境因素促进了芥子油苷的合成。综上，采后低温贮藏在一定程度上可以有效维持甚至提高芥蓝芽菜的芥子油苷含量，而采后常温贮藏的芥蓝芽菜则需要借助于红光处理等手段来维持芥子油苷的含量。

除芥子油苷外，维生素C、花青素、多酚等也是植物中重要的生物活性物质，对人体健康具有重要的作用[32-35]。本研究发现，25℃贮藏会导致芥蓝芽菜中维生素C 含量下降，这与在芥蓝花薹中观察到的现象一致[22]，而10℃贮藏条件下其含量下降较缓慢，可能是由于10℃环境下维生素C 降解相关酶的活性较低。25℃贮藏时，采后红光处理对维生素C 的降解起到一定的延缓作用，这与补充红光能提高青花菜中维生素C 含量的结论一致[15]。在25℃和10℃贮藏条件下，芥蓝芽菜中的花青素含量在贮藏过程中均逐渐增加，同时红光处理可促进花青素的积累。25℃贮藏时，芽菜中多酚含量在红光和白光处理组中随着贮藏时间延长而逐渐增加，同时红光处理对多酚的积累有显著的促进作用。由于目前我国蔬菜的冷链运输还不够普及，对于芥蓝芽菜来说，在采后的常温运输或贮藏过程中，营养品质的损失比较严重，而在采收后集中进行短时间(6 h)的红光处理对于维持其采后营养品质有较好的效果，是一种操作简便、经济有效的芽菜采后处理方式。

4 结论

研究表明，在采后进行红光处理能延缓芥蓝芽菜贮藏时芥子油苷、维生素C 含量的下降，其中25℃贮藏时，采后红光处理使芥蓝芽菜总芥子油苷含量显著高于同期的其他光照处理。此外，采后红光处理还能显著提高芥蓝芽菜中花青素和多酚等抗氧化物质的含量及抗氧化能力。因此，在生产中，对芥蓝芽菜进行适宜的采后红光处理能有效减缓采后过程中生物活性物质的下降，维持其营养品质。