結球甘藍不同品種及部位中主要生物活性物質含量比較

方孟瑋，楊潤強，郭麗萍′2，王志英，顧振新′*

（1.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東 青島 266109）

結球甘藍不同品種及部位中主要生物活性物質含量比較

方孟瑋1，楊潤強1，郭麗萍1′2，王志英1，顧振新1′*

（1.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東 青島 266109）

對春大將、帕特、漢城和春優4 種結球甘藍（Brassica oleracea var. capitata L.）以及帕特甘藍的不同部位中硫代葡萄糖苷、異硫氰酸鹽（isothiocyanate，ITCs）、總酚和抗壞血酸等主要生物活性物質含量進行比較。結果表明：各品種中脂肪族硫苷含量均最高。其中帕特甘藍中總硫苷、脂肪族硫苷均高于其他3 個品種，且其不同部位中總硫苷含量以外部葉為最高，而中部葉中含量最低。帕特甘藍中ITCs和總酚含量最高，漢城甘藍中抗壞血酸含量高于其他3 個品種；春大將甘藍中黑芥子酶（myrosinase，MYR）活性最高，帕特和春優甘藍中其活性差異不顯著，漢城甘藍中最低。帕特甘藍中ITCs和抗壞血酸含量以外部葉為最高，總酚含量則在內部葉中最高，MYR活性在中部葉和內部葉中顯著高于外部葉。可見，帕特甘藍可作為功能性食品的原料加以開發利用。

甘藍；硫代葡萄糖苷；異硫氰酸鹽；總酚；抗壞血酸；黒芥子酶

結球甘藍（Brassica oleracea var capitata L.），俗稱包菜、卷心菜，是十字花科蕓薹屬蔬菜，食用部位為葉球。甘藍富含抗壞血酸、VA原、VB1、VB2、葉酸、多酚等物質，尤其硫代葡萄糖苷（glucosinolates，GLs）含量豐富[1]。硫苷結構包括β-D-硫葡糖基、磺酸肟以及由氨基酸衍生而成的支鏈，根據其支鏈的不同可將GLs分為脂肪族、芳香族和吲哚族GLs 3大類[2]。甘藍等蔬菜受到細胞破碎等機械損傷后，其中的GLs迅速與黑芥子酶（myrosinase，MYR）接觸，被水解成異硫氰酸鹽（isothiocyanate，ITCs）、硫氰酸鹽和腈類等物質[3]。近年來，富含ITCs的功能性呈味食品日益受到關注。ITCs是迄今發現的蔬菜中最具抗癌作用的生物活性物質[4]，可有效地防止飲食中多環芳烴、雜環胺和亞硝胺等多種物質引起的DNA損傷，對嚙齒類動物肝癌、乳腺癌、肺癌、食道癌和胃癌的形成有明顯的阻斷作用[5]。ITCs還具有殺菌、抗蟲、抗氧化、抑制血小板聚集等作用[6]。蔬菜中抗壞血酸、多酚類等物質對人體也具有保健作用[7-8]。

本研究以江蘇地區主栽的4 種結球甘藍為試材，研究其葉片中GLs、ITCs、總酚、抗壞血酸、MYR活性差異及其在葉球各部位的分布，以期為選取高GLs含量的甘藍原料、并以此開發功能性食品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

結球甘藍：品種為春大將（大平頭型）、帕特（小平頭型）、漢城（牛心型）和春優（雞心型）甘藍，種植于南京郊區，達到食用成長度時于2014年春季采收。

烯丙基硫苷、硫酸酯酶、抗壞血酸 美國Sigma公司；DEAE Sephadex A-25樹脂 北京Solarbio公司；乙腈（色譜純） 上海陸都化學試劑廠；二氯甲烷、福林-酚、草酸、甲醇、乙醇、沒食子酸、醋酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、乙酸（均為分析純）、考馬斯亮藍G-250（生化試劑） 國藥集團上海化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

WH-3型微型旋渦混合儀 上海滬西分析儀器廠；DZF-6020型真空冷凍干燥系統 美國Labconce公司；818型pH計 美國Orion Research公司；755B型分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；1200液相色譜儀（配紫外檢測器） 美國安捷倫公司；TDL-40B離心機 上海安亭科學儀器廠；HH-6數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 品種比較實驗

品種比較：春大將、帕特、漢城、春優甘藍的葉片經冷凍干燥，粉碎后過200 目篩，測定GLs等含量和MYR活性。

部位比較：將帕特甘藍葉球從外向內每7 片葉為一個部分，依次分為外部葉、中部葉、內部葉3 部分，經冷凍干燥，粉碎成粉末，過200 目篩，測定硫苷等含量與MYR活性。

1.3.2 GLs的提取

根據Font等[9]的方法并作適當修改。準確稱取0.20 g樣品加入4 mL煮沸的體積分數70%甲醇，水浴后離心，收集上清液，沉淀再用甲醇提取，合并上清液。取1 mL上清液流經DEAE SephadexTMA-25離子交換柱，待提取液全部排干后，用2 mL 0.02mol/L醋酸鈉溶液分2 次沖洗柱子，然后加入200 μL硫酸酯酶，于35 ℃條件下反應16 h后洗脫，洗脫液經0.45 μm濾膜過濾后用于高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）分析。

HPLC分析條件：色譜柱為Eclipse XDB-C18柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相為超純水和乙腈，先用水洗脫1 min，1～21～26 min內乙腈的線性梯度為體積分數0%～20%～0%；檢測波長226 nm；流速1 mL/min；柱溫30℃；進樣量20 μL；以烯丙基硫苷作為內標。

1.3.3 ITCs含量

參照Guo Qianghui等[10]提供的方法。取0.5 g樣品，用4 mL蒸餾水勻漿，在40 ℃條件下酶解3 h后，離心（10 000×g，15 min），收集上清液。取100 μL上清液，與2 mL甲醇，1.8 mL硼砂緩沖液（0.2 mol/L，pH 8.5），200 μL 1′2-苯二硫醇（7 nmol/L）混勻后，于65 ℃條件下反應1 h后，過0.45 μm膜，HPLC進行分析，以蘿卜硫素的標準曲線來計算。

HPLC條件：色譜柱為Eclipse XDB-C18柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相甲醇-水體積比7∶3；流速1.00 mL/min；進樣量20 μL；檢測波長365 nm。

1.3.4 總酚含量

參照Ainsworth等[11]的方法測定甘藍總酚含量。取0.2 g樣品，用5 mL體積分數50%甲醇研磨勻漿，勻漿液于10 000×g離心15 min后收集上清液。取1 mL上清液，加入1 mL 0.2 mol/L福林酚試劑和2 mL質量分數2% Na2CO3溶液，室溫避光反應2 h后，于波長765 nm處測定吸光度。用沒食子酸作標準曲線，計算出樣品中總酚含量。

1.3.5 抗壞血酸含量

根據Volden等[12]的方法作適當修改。稱取0.2 g樣品，用4 mL質量分數2%草酸溶液研磨提取，勻漿液于10 000×g離心15 min后收集上清液。過0.45 μm膜，HPLC測定。HPLC條件：色譜柱為SB-C18色譜柱；檢測波長254 nm；流速0.8 mL/min；柱溫30℃；全文所測量含量均以干質量計。進樣量20 μL；流動相0.1%草酸-甲醇（95∶5，V/V）。全文所測含量均以干質量計。

1.3.6 MYR活性

參照Kim等[13]的方法。取0.2 g樣品，用3 mL 0.1 mol/L pH 6.5磷酸鹽緩沖液冰浴研磨，離心，上清液即為粗酶液。取粗酶液0.5 mL與0.5 mL 0.1 mol/L烯丙基硫苷混合，水浴反應后沸水滅酶，以葡萄糖試劑盒測定葡萄糖的含量。以每分鐘被MYR轉化生成1 nmol葡萄糖為1 個酶活力單位，酶活單位為U/mg pro。

1.4 數據分析

數據采用統計分析軟件18.0（SPSS 18.0）進行統計分析，均值間比較采用Duncan’s多重比較，在0.05水平上進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 4 種甘藍品種的球葉中GLs含量差異

表1 不同甘藍品種的球葉中GGLLss含量Table1 Contents of GLs in ball leaves of different varieties of cabbage μmol/g

從表1可知，帕特和春大將甘藍中總GLs含量顯著高于漢城甘藍和春優甘藍，春優甘藍中總GLs含量顯著低于漢城甘藍；4 個品種的甘藍中均檢測到7 種GLs，包括4 種GLs（GIB、PRO、SIN、GNA）和3 種吲哚族GLs（4-HGB、GB、4MGB），其中含量最高的GLs均為PRO。4 個品種的甘藍中脂肪族GLs含量以帕特為最高（43.43 μmol/g），漢城、春大將其次，而春優甘藍中脂肪族GLs含量不足帕特甘藍的55%。在帕特中，除PRO外，SIN含量較高，分別是春大將、漢城和春優甘藍的1.79、1.56 倍和3.80 倍；春大將甘藍中GB含量較高，分別是帕特、漢城和春優甘藍的2.28、3.72 倍和3.34 倍。可見，帕特甘藍中總GLs和脂肪族GLs含量具有優勢。

2.2 4 種甘藍品種的球葉中MYR活性差異

由圖1可知，春大將甘藍中MYR活性最高，帕特、春優甘藍中MYR活性差異不顯著，而漢城甘藍中MYR活性顯著低于其他3 個品種，僅為春大將甘藍中MYR活性的24.7%。可見，不同甘藍品種中，MYR活性差異較大。

圖1 不同甘藍品種的球葉中MYR活性MYRFig.1 Comparison of MRY activity of ball leaves of different varieties of cabbage

2.3 4 種甘藍球葉中ITCs、總酚和抗壞血酸含量差異由表2可知，4 種甘藍品種的ITCs含量以帕特甘藍為最高，春優、春大將甘藍其次，而漢城甘藍中ITCs含量最低。帕特甘藍中總酚含量最高，春大將甘藍中總酚含量最低，不足帕特甘藍中的45.16%。漢城甘藍中抗壞血酸含量高于其他3 種品種，分別是春大將、帕特、春優甘藍中的2.73、2.36 倍和1.62 倍。

表2 不同品種的甘藍球葉中ITCs、總酚和抗壞血酸含量比較Table2 Comparisons of contents of ITCs total phenolics and ascorbic acid in different varieties of cabbbbaaggeemg/100 g

2.4 帕特甘藍球葉不同部位中GLs含量差異

表3 甘藍球葉不同部位中GLs含量比較Table3 Comparison ofμmol/g

從4 種甘藍品種中選取總GLs、脂肪族GLs及其水解產物ITCs含量具有優勢的帕特甘藍為原料，將其球葉分為外部葉、中部葉和內部葉，比較球葉不同部位中GLs含量差異。從表3可知，甘藍外部葉、內部葉的總GLs含量顯著高于中部葉，中部葉的總GLs含量僅為外部葉中的67%。脂肪族GLs含量以外部葉和內部葉為最高，從脂肪族GLs占總GLs含量的比例看，其順序為內部葉＞外部葉＞中部葉，分別達到82.06%、80.28%和80.17%。這表明，雖然各部位的GLs組分相同，但各組分的含量及其相對含量與部位具有相關性。對帕特甘藍球葉不同部位中測得的幾種GLs占總硫苷含量的百分比分析表明：其外部葉、中部葉、內部葉的總脂肪族GLs含量均高于總吲哚族GLs含量。內部葉中PRO含量最高，其次為SIN。SIN是甘藍主要苦味物質[13]，以內部葉中含量最高，中部葉最低。GB是甘藍中的主要活性物質，外部葉、中部葉和內部葉所占比重分別為17.97%、18.13%和15.32%。

2.5 帕特甘藍球葉不同部位中MYR活性差異

由圖2可知，甘藍球葉的中部葉、內部葉中MYR活性顯著高于外部葉。內部葉中MYR活性最高為14.45 U/mg pro，其次為中部葉13.43 U/mg pro，外部葉僅為4.50 U/mg pro。外部葉中MYR活性不足內部葉的31.18%。

2.6 帕特甘藍球葉不同部位中ITCs、總酚和抗壞血酸含量差異

表4 甘藍球葉不同部位中ITCs、總酚和抗壞血酸含量比較Table4 Comparisons of contents of ITCs total phenolics and ascorbic acid in different varieties of cabbbbaaggee mg/100 g

由表4可知，帕特甘藍外部葉中ITCs含量顯著高于中部葉、內部葉，分別為中部葉、內部葉的1.96、1.88 倍，中部葉、內部葉中ITCs含量無顯著性差異。帕特甘藍內部葉的總酚含量最高，外部葉其次，中部葉最低，不足外部葉中的79.46%，外部葉、中部葉中總酚含量之間無顯著差異。外部葉中抗壞血酸含量最高，中部葉中含量最低，不足外部葉的56.59%。

3 討論與結論

蔬菜中GLs及其降解產物具有抗蟲、抗病和抗癌作用，且賦予植物風味，其種類和含量差異直接影響其降解產物的生物活性。十字花科植物中總GLs含量以甘藍類蔬菜為最高，其次是白菜類和芥菜類蔬菜[14]。本研究表明4 個甘藍品種的葉球中總GLs平均含量為40.06 μmol/g，最高可達47.90 μmol/g，高于大白菜、芥菜[15-17]。在不同甘藍品種、不同部位中GLs的含量差異顯著（表1、3）。

本研究在4 個不同品種的甘藍葉球中均檢測到7 種GLs，分別是GIB、PRO、SIN、GNA、4-HGB、GB和4MGB。弓志青等[18]在甘藍中除檢測到以上7 種外，還檢測到4-戊烯基GL、3-甲基硫氧丙基GL、3-甲基亞磺酰丁基GL，程坤等[19]在甘藍中檢測到芳香族GLs（苯乙基GL），本研究中未檢測到芳香族GLs。這一差異可能與甘藍品種、生長時期、栽培環境等因素有關。本實驗的4 個甘藍品種中GLs組分相同，且脂肪族GLs為其主要組分，這與弓志青等[18]的研究結果一致。本研究結果還表明GLs的含量與甘藍品種及其部位有關（表1、3）。在對不同甘藍品種中各種GLs占總GLs的百分比分析時發現：4 種甘藍品種中均以PRO為主，帕特甘藍中總GLs、脂肪族GLs均高于其他3 種甘藍。

GLs降解產物因其功能作用的復雜性而受到科研工作者的廣泛關注。本研究發現，不同甘藍品種中的MYR活性差異較大，漢城甘藍中MYR活性顯著低于其他3 個品種（圖1），外部葉中MYR含量顯著低于中部葉、內部葉（圖2）。GLs水解產生的ITCs能有效地防止飲食中多環芳烴、雜環胺和亞硝胺所引起的DNA損傷和癌癥[5-6]。4 種甘藍品種之間ITCs含量以帕特中ITCs含量最高，春優、春大將其次，漢城甘藍則最低，并且帕特甘藍的外部葉中ITCs含量顯著高于中部葉和內部葉，這可能與植物次生代謝物質易在成熟器官中累積有關。

研究工作者對于蔬菜品質的關注已從產量、外形和營養成分逐步轉向對人體具有特殊生理功能的物質方面。甘藍含有豐富的抗壞血酸和多酚等抗氧化成分以及具有抗癌功能的GLs和ITCs（表2、4），因而甘藍是一種值得提倡大量食用的蔬菜。總酚具有清除自由基、抗氧化的能力，每天攝取一定量的甘藍可以抑菌消炎、抗病毒、減少患心血管疾病、癌癥的幾率[7]。帕特甘藍中總酚的含量顯著高于春大將、春優甘藍，而帕特甘藍內部葉顯著高于外部葉和中部葉，這可能與總酚合成的部位、轉運方式等有關。人體攝入一定量的抗壞血酸可保證正常的生理代謝[8]。漢城甘藍中抗壞血酸含量顯著高于其他3 種品種，其次是春優、帕特甘藍，而春大將甘藍中抗壞血酸含量最低。帕特甘藍外部葉中抗壞血酸含量高于中部葉和內部葉，這可能與次生代謝物質的積累方式、植物細胞分裂以及植物質膜的轉運[20]等有關。

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Comparison of Main Bioactive Substance Contents among Different Varieties and Parts of Cabbage (Brassica oleracea var. capitata L.)

FANG Mengwei1′YANG Runqiang1′GUO Liping1′2′WANG Zhiying1′GU Zhenxin1′*
(1. College of Food Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing 210095′China; 2. College of Food Science and Engineering Qingdao Agricultural University Qingdao 266109′China)

Comparison of the contents of glucosinolates, isothiocyanates, total phenols, ascorbic acid and other major bioactive substances among four cabbage varieties including ‘Chundajiang’, ‘Pate’, ‘Hancheng’, ‘Chunyou’ and different parts of ‘Pate’ cabbage was conducted. The results showed that contents of aliphatic thioglycosides were the highest of the total glucosinolates (GLs). Among the four cabbage varieties, the contents of total GLs and aliphatic thioglycosides in ‘Pa Te’ cabbage were the highest. The content of total GLs in outer leaves of ‘Pate’ cabbage was the highest, and the lowest in the central. The contents of ITCs and total phenols in ‘Pate’ cabbage were the highest among the cultivars analyzed. Ascorbic acid content in ball leaves of ‘Hancheng’ cabbage was higher than in other three varieties. Ball leaves of‘Chundajiang’ cabbage contained the highest myrosinase (MRY) activity. No signifi cant difference in myrosinase (MRY) activity was detected between ‘Pate’ and ‘Chunyou’, whereas in ‘Hancheng’, MRY activity was the lowest. The contents of ITCs and ascorbic acid in outer leaves and the content of total phenols in central leaves of ‘Pate’ cabbage were the highest. MRY activity in central and internal leaves of ‘Pate’ cabbage was signifi cantly higher than that in the outer leaves. Thus, ‘Pate’cabbage can be developed as a functional food raw material.

cabbage glucosinolates isothiocyanates total phenols ascorbic acid myrosinase

TS255.1

A

1002-6630（2015）06-0187-05

10.7506/spkx1002-6630-201506035

2014-08-08

江蘇省科技支撐項目（BE2013430）；國家自然科學基金面上項目（31271912）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）

方孟瑋（1991—），女，碩士研究生，研究方向為農產品加工與綜合利用。E-mail：2012108083@njau.edu.cn

*通信作者：顧振新（1956—），男，教授，博士，研究方向為生物技術與農產食品加工、功能食品創制原理與技術。E-mail：guzx@njau.edu.cn