十字花科植物中萝卜硫素及其产品开发研究进展

王中泰 · 发表于 2024-2-5 18:32

十字花科植物中萝卜硫素及其产品开发研究进展

萝卜硫素（sulforaphane）又称莱菔硫烷，是由硫代葡萄糖苷在内源性芥子酶作用下水解所得。萝卜硫素主要分布在十字花科蔬菜中，包括芸薹属中的大白菜、小白菜、结球甘蓝、青花椰菜、花椰菜、紫甘蓝和萝卜属中的白萝卜、红萝卜等。

不同处理条件下不同十字花科植物中的萝卜硫素含量有所不同，研究显示，芸薹属中的萝卜硫素含量大于萝卜属，芸薹属中青花椰菜萝卜硫素含量最高，为480 μg/g，花椰菜含量最低，为35.2 μg/g；萝卜属中红萝卜的萝卜硫素含量最高，为26.6 μg/g，白萝卜含量最低，为19.8 μg/g。

萝卜硫素的稳定性受热和pH的影响较大，加热会导致硫代葡萄糖苷水解酶失活，从而影响萝卜硫素的稳定性。生食西兰花中异硫氰酸盐含量是煮熟西兰花的3倍。煮沸和热烫会对萝卜硫素造成很大损失，但短时间蒸汽加热和发酵有助于硫代葡萄糖苷向萝卜硫素的生物转化，而短时间微波处理比加热和发酵更能促进萝卜硫素的形成，低温冷冻可有效避免硫代葡萄糖苷和萝卜硫素的损失。

萝卜硫素在碱性条件下迅速降解，在酸性条件和低温条件下比较稳定。萝卜硫素在大于60 ℃ 高温条件下不稳定，在 pH2.2 条件下，60 ℃ 加热 6 h 后，萝卜硫素的保留率仍可达95.10%，而pH6.0的相同温度时间条件下，萝卜硫素的保留率仅为32.10%。

一、影响十字花科蔬菜采后
萝卜硫素含量的因素
1、贮藏条件
温度是影响蔬菜储存过程中多种生理反应的重要因素，包括呼吸、蒸发和成熟衰老。当温度超过某个特定的临界值，植物的新陈代谢会迅速增强，而且这个过程中，许多有害的细菌和病菌会迅速繁殖，从而使植物的器官发生衰老、萎蔫、黄化以及霉变，将严重损害植物的储存和保鲜能力。

研究表明，对于大多数十字花科蔬菜，当贮藏温度在9和15℃时，可以保持蔬菜中大部分的硫代葡萄糖苷，当贮藏温度为21℃时，硫代葡萄糖苷含量下降，尤其是脂肪族硫苷。其原因可能是由于贮藏温度会对各种参与硫苷合成的酶造成影响，因此，温度的高低直接影响植物体内硫苷的浓度。

气调是一种可以延缓生物活性物质降解、有效维持蔬菜品质的采后贮藏保鲜技术。研究发现，十字花科蔬菜冷藏初期进行气调处理，可显著提高硫代葡萄糖苷等次生代谢产物的含量。低温贮藏同气调的联合，能有效延缓蔬菜的衰老，并能减少营养成分的流失。

此外，研究表明，褪黑素具有调控植物中含硫类化合物合成及代谢的能力，当西兰花接受100 μmol/L褪黑素处理时，其中总硫代葡萄糖苷、萝卜硫苷和萝卜硫素的含量显著增加。

2、干燥方式
萝卜硫素的形成是通过酶促反应进行的，其生成和降解强烈依赖于温度。因此，可以通过调节干燥过程中的温度来减少萝卜硫素的损失。研究发现，真空干燥能够最大程度减少萝卜硫素的损耗，并能够保护其生理功能。

不同烹饪方法处理西兰花研究发现，采用煮制方式处理西兰花时，萝卜硫素的含量会显著降低，其原因可能是硫代葡萄糖苷具有较强的水溶性，在煮制过程中，它会被溶解在水中；使用微波或蒸煮烹饪方法时，随着烹饪时间的延长，萝卜硫素的含量会先升高，然后降低。其原因可能是西兰花在加热过程中，表皮硫特异蛋白（ESP）的活性下降，导致腈的形成减少，从而使萝卜硫素的含量增加。但是继续加热，黑芥子酶的活性就会失去作用，从而使萝卜硫素的含量下降。即在适宜的温度范围内，通过抑制十字花科蔬菜中ESP的活性，可大大降低萝卜硫

二、萝卜硫素的提取及纯化
目前，对十字花科蔬菜及其种子中提取萝卜硫素的研究中，大部分学者采用酶解法结合有机溶剂萃取的方式。萝卜硫素纯化方法有大孔树脂吸附法、反向高效制备液相色谱法、柱层析法、反相高效制备液相色谱法、高速逆流色谱法等。

萝卜硫素在大孔树脂上具有良好的吸附性能，因此大孔树脂吸附法是较理想的萝卜硫素纯化方法。有学者通过SP850 树脂吸附，乙醇溶液洗脱，得到纯度为85% 以上的萝卜硫素。并研究表明SP850 吸附萝卜硫素是一个放热过程，降低温度有利于萝卜硫素吸附。柱层析法中的硅胶柱层析法因其精确度好、操作简单且成本相对较低，运用于萝卜硫素纯化处理。

反向高效制备液相色谱法可以得到较高纯度的萝卜硫素。西兰花种子经脱脂、酶解、提取后，可以通过反相高效液相色谱法分离纯化萝卜硫素，固定相通常为C18，流动相为丙酮/水、乙腈/水或甲醇/水等。

此外，高速逆流色谱法（HSCCC）具有样品无损失、无污染、高效、快速和大制备量等优点，因此是萝卜硫素纯化的有效方法。

三、萝卜硫素的相关产品开发
1、含萝卜硫素的西兰花芽饮料
研究表明，萝卜硫素具有环境解毒剂的功效且西兰花芽苗菜的干预能增强一些空气污染物的解毒作用。此外，萝卜硫素可以通过激活Keap1-Nrf2细胞保护信号通路，防止内源性风险因素，起到抗氧化、抗炎等作用。富含萝卜硫素的西兰花饮料能快速、持续提升人体对致癌物苯和丙烯醛代谢产物的解毒能力。

2、含萝卜硫素的西兰花芽粉
有研究将萝卜硫素从浓缩的西兰花芽液中提取出来制成西兰花芽粉，结果表明，富含萝卜硫素的西兰花芽粉能降低二型糖尿病失调患者的空腹血糖和糖化血红蛋白（HbA1c），此西兰花芽粉能够使血清胰岛素浓度和 HOMA-IR显著降低，并能改善对2 型糖尿病患者胰岛素抵抗。

3、含萝卜硫素的卷心菜发酵泡菜
卷心菜含有萝卜硫素的前体，萝卜硫素是Nrf2最活跃的天然活化剂。发酵蔬菜含有许多乳酸杆菌，它们也是有效的 Nrf2 激活剂。来自卷心菜的泡菜含有几种芥子油苷，它们可以在植物本身或通过人体微生物群转化为萝卜硫素。在中欧国家，人们通常食用生的和发酵卷心菜，使得萝卜硫素成为国家全民性的健康食品。此外，研究表明，利用富含萝卜硫素的发酵泡菜，可以预防炎症或慢性社交失败应激后小鼠的抑郁样表型。

参考资料：
[1]孙奕良,李海燕,洪汉君等.十字花科植物萝卜硫素生理功能及其产品应用的研究进展[J].食品工业科技,2024,45(02):364-372.
[2]张婧怡,郑岩,崔方超等.萝卜硫素的合成、功能及其外源调控研究进展[J].食品安全雷竞技百科检测学报,2023,14(12):173-180.

来源：食品加工包装在线