切分、汽蒸及脫水對甘藍葉片中硫苷-黑芥子酶系統的影響

方孟瑋，楊潤強，郭麗萍，王建善，王一淳，顧振新,*（.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 0095；.江蘇省興化盛源食品有限公司，江蘇 興化 5700）

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切分、汽蒸及脫水對甘藍葉片中硫苷-黑芥子酶系統的影響

方孟瑋1，楊潤強1，郭麗萍1，王建善2，王一淳2，顧振新1,*
（1.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095；2.江蘇省興化盛源食品有限公司，江蘇 興化 225700）

摘 要：以結球甘藍（Brassica oleracea var.capitata L.）為材料，研究切分、汽蒸及脫水對甘藍葉片中硫苷（glucosinolates，GLs）和異硫氰酸鹽（isothiocyanate，ITCs）含量、黑芥子酶（myrosinase，MYR）活性的影響。結果表明：切分度為1.00 cm2時，總GLs、脂肪族GLs含量最低，ITCs含量最高，比新鮮原料提高38.91%；隨汽蒸時間的延長，MYR活性降低，汽蒸時間為60 s時，ITCs含量最高，比新鮮原料提高53.70%，此時總GLs、脂肪族GLs含量最低；添加葡萄糖質量分數為5%時，ITCs含量最高，比新鮮甘藍提高76.26%；熱風干燥溫度為50 ℃時，ITCs含量比新鮮原料高89.88%，總GLs、脂肪族GLs含量最低。獲得合適的條件為：切分大小1.00 cm2，汽蒸60 s，添加質量分數5%的葡萄糖，50 ℃熱風干燥。

關鍵詞：甘藍；硫代葡萄糖苷；異硫氰酸鹽；黑芥子酶；脫水

引文格式：

方孟瑋,楊潤強,郭麗萍,等.切分、汽蒸及脫水對甘藍葉片中硫苷-黑芥子酶系統的影響[J].食品科學,2016,37(5):41-45.

FANG Mengwei,YANG Runqiang,GUO Liping,et al.Effects of cutting,steaming and dehydration on glucosinolatemyrosinase system of cabbage[J].Food Science,2016,37(5):41-45.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605008.http://www.spkx.net.cn

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。甘藍中富含營養與保健物質，其中硫代葡萄糖苷（glucosinolates，GLs）及其代謝產物具有抗癌特性[1-2]。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三大類[2]。甘藍等蔬菜的細胞受到破碎等機械損傷后，GLs迅速與黑芥子酶（myrosinase，MYR）接觸，水解成異硫氰酸鹽（isothiocyanate，ITCs）、硫氰酸鹽、腈類等物質[3-4]。近年來，富含ITCs的功能性呈味食品日益受到關注。ITCs具有高度的生物學活性，能夠有效地防止飲食中多種致癌物包括多環芳烴、雜環胺和亞硝胺引起的DNA損傷和癌癥[5-6]。ITCs還具有殺菌、抗蟲、抗氧化、抑制血小板聚集等作用[7-8]。因此，甘藍制品市場前景廣闊。甘藍常用的干燥方法有冷凍干燥、微波干燥、滲透脫水和熱風干燥等。冷凍干燥產品質量高，營養保存好，但設備昂貴，生產成本高；微波干燥溫和、均勻，但干燥時間短，容易局部過熱，引起產品質量下降；滲透脫水條件溫和，不經受熱處理，對蔬菜的品質影響小，脫水的程度較小，產品水分含量高，多用于前處理階段；熱風干燥最經濟，適宜工業化生產[9]。

本研究以江蘇地區主栽結球甘藍為試材，研究切分、汽蒸、糖漬、熱風干燥等加工工藝對其葉片中MYR活性、GLs和ITCs含量的影響，旨在探索甘藍加工過程中富集ITCs的條件。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

結球甘藍：品種為帕特（小平頭型）甘藍，于2014年10月16日播種，2014年2月5日達到食用成熟度時采摘于江蘇省南京市溧水甘藍基地，減震塑料泡沫包裝，2 h內運至南京農業大學食品科技學院實驗室。

烯丙基硫苷、硫酸酯酶 美國Sigma公司；DEAE Sephadex A-25樹脂 北京索萊寶科技有限公司；乙腈（色譜純） 上海陸都化學試劑廠；二氯甲烷、甲醇、乙醇、醋酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、乙酸、硼砂緩沖液、1,2-苯二硫醇（均為分析純）、考馬斯亮藍G-250 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有限公司；Orion818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；DZF-6020型真空冷凍干燥系統 美國Labconce公司；1200液相色譜儀（配示差檢測器） 美國安捷倫公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；TDL-40B離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.3方法

1.3.1實驗步驟

1.3.1.1機械切分處理

剔除甘藍球葉主葉脈，沿著葉脈垂直方向切分成1.0 cm×1.0 cm、1.5 cm×1.5 cm、2.0 cm×2.0 cm葉片，以完整葉片為對照組（CK）。

1.3.1.2汽蒸處理

將機械切分后的甘藍葉用90 ℃蒸汽漂燙0、30、60、90、120 s。

1.3.1.3糖漬處理

將汽蒸后的甘藍瀝水后糖漬，添加質量分數為0、3%、5%、7%的葡萄糖。

1.3.1.4熱風干燥處理

將糖漬處理后的甘藍分別置于熱風溫度為30、40、50、60 ℃條件下干燥，風速為2.5 m/s。

經上述處理后的甘藍葉經冷凍干燥、粉碎后，過200 目篩，測定GLs等含量。

1.3.2GLs的提取與分析

參照Font等[10]方法并做適當修改。稱取0.20 g樣品，加入4 mL煮沸的體積分數70%甲醇，80 ℃水浴20 min后，10 000 r/min離心20 min，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 Sephadex A-25離子交換柱，排干提取液后，用2 mL 0.02 mol/L醋酸鈉溶液沖洗柱子，加入200 μL硫酸酯酶，于30 ℃條件下反應16 h后洗脫，過0.45 μm濾膜，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 min內，0%～20%乙腈，21～26 min內，20%～0% 乙腈；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。

1.3.3ITCs含量測定

參照Guo Qianghui等[11]的方法。準確稱取0.20 g樣品加入4 mL蒸餾水，40 ℃條件下酶解3 h，加入3 mL二氯甲烷，10 000 r/min離心20 min。離心后取100 μL上清液，加入0.2 mol/L 1.8 mL pH 8.5的硼砂緩沖液、2 mL甲醇、200 μL 7 nmol/L 1,2-苯二硫醇，混勻后65 ℃條件下反應1 h，冷卻，過0.45 μm濾膜后，用HPLC檢測ITCs含量，以蘿卜硫素的標準曲線來計算。

H P L C條件：E c l i p s e X D B - C1 8柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）色譜柱；流動相為甲醇-水（70∶30，V/V）；流速1.00 mL/min；進樣量：20 μL；檢測波長：365 nm。

1.3.4MYR酶活力測定

參照Kim等[12]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。取上清液0.5 mL，加入0.5 mL 0.1 mol/L烯丙基硫苷，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（U/mg pro）。

1.4數據分析

實驗設3 次重復，每次3 組平行實驗。數據采用統計SPSS 18.0分析軟件進行統計分析，均值間比較采用Duncan’s多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2　結果與分析

2.1切分處理對甘藍葉片中GLs含量的影響

表1　不同切分大小下甘藍葉片中GLss含量Table 1 Effect of segmentation size on the content of GLs in cabbage leaves μmol/g

由表1可知，總GLs含量隨著甘藍切分大小增大呈遞增趨勢。切分大小為1.00 cm2的甘藍葉中總GLs含量最低，僅為CK組的77.83%。脂肪族GLs含量隨切分大小增大呈遞增趨勢。切分大小為1.00 cm2的甘藍葉中，脂肪族GLs含量是CK組的77.86%。

2.2切分處理對甘藍葉片中ITCs含量的影響

圖1　不同切分程度下甘藍葉片中ITCss含量Fig.1 Effect of segmentation size on the content of ITCs in cabbage leaves

由圖1可知，ITCs含量隨切分大小的增大呈下降趨勢。切分大小為1.00 cm2的甘藍葉片中ITCs的含量為3.57 mg/100 g，為CK組的1.39 倍，而切分大小為2.25、4.00 cm2時，ITCs含量無顯著差異。

2.3汽蒸時間對甘藍葉片中GLs含量的影響

表2　不同汽蒸時間條件下的甘藍葉片中GLss含量Table 2 Effect of steaming time on the content of GLs in cabbage leaves

由表2可知，甘藍葉中總GLs含量隨汽蒸時間增加呈降低趨勢。汽蒸時間為120 s時，總GLs含量僅為0 s時的77.95%，汽蒸60、90 s與120 s之間無顯著差異。隨汽蒸時間增加，脂肪族GLs含量變化趨勢和總GLs相同。

2.4汽蒸時間對甘藍葉片中MYR活力、ITCs含量的影響

圖2　不同汽蒸時間下甘藍葉片中MYR酶活力、ITCss含量Fig.2 Effect of steaming time on MRY activity and the content of ITCs in cabbage leaves

由圖2可知，甘藍葉中MYR酶活力隨汽蒸時間增加呈降低趨勢。汽蒸120 s時，MYR酶活力僅為0.19 U/mg pro，而0 s時MYR酶活力為3.92 U/mg pro，比0 s時降低了95.15%。ITCs含量隨汽蒸時間增加呈先升高后降低趨勢。汽蒸60 s時，ITCs含量最大，為3.95 mg/100 g，隨后降低；120 s時，ITCs含量低于對照組，僅為2.22 mg/100 g。

2.5葡萄糖添加量對甘藍葉片中GLs含量的影響

表3　不同葡萄糖添加量下甘藍葉片中GLss含量Table 3 Effect of glucose addition on the content of GLs in cabbage leaves μmol/g

由表3可知，甘藍葉片中總GLs含量隨葡萄糖添加量的增加呈下降趨勢。葡萄糖添加量為3%時，總GLs含量比葡萄糖添加量為0%時降低8.31%，葡萄糖添加量為5%、7%時，總GLs含量最低，但兩者之間無顯著差異。隨葡萄糖添加量的增加，脂肪族GLs含量與總GLs變化趨勢相同。

2.6葡萄糖添加量對甘藍葉片中MYR活力、ITCs含量的影響

圖3　不同葡萄糖添加量下甘藍葉片中MYR酶活力、ITCss含量Fig.3 Effect of glucose addition on MRY activity and the content of ITCs in cabbage leaves

由圖3可知，隨葡萄糖添加量的增加，MYR酶活力呈先增加后降低的趨勢。葡萄糖添加量為3%、5%時，MYR酶活力為最高，且處理間無顯著差異。隨葡萄糖添加量的增加，ITCs含量呈先增加后降低的趨勢，葡萄糖添加量為5%時，ITCs含量最高，為4.53 mg/100 g；葡萄糖添加量為3%、7%時，ITCs含量與對照組無顯著差異。

2.7熱風干燥溫度對甘藍葉片中GLs含量的影響

表4　不同熱風干燥溫度下甘藍葉片中GLss含量Table 4 Effect of hot air drying temperature on the content of GLs in cabbage leaves μmol/g

由表4可知，隨熱風干燥溫度的升高，總GLs含量呈先降低后升高的趨勢。30 ℃時總GLs含量最高；而50 ℃時總GLs含量僅為30 ℃時的68.58%。脂肪族GLs的含量變化趨勢和總GLs相同，30 ℃時脂肪族GLs含量是50 ℃時的1.47 倍。

2.8熱風干燥溫度對甘藍葉片中ITCs含量的影響

圖4　不同熱風干燥溫度下甘藍葉片中ITCs含量的影響Fig.4 Effect of hot air drying temperature on the content of ITCs in cabbage leaves

由圖4可知，隨熱風干燥溫度的升高，ITCs含量呈先升高后降低的趨勢。熱風溫度為50 ℃時，ITCs含量最高，為4.88 mg/100 g；熱風干燥溫度為30 ℃時，ITCs含量最低，為3.69 mg/100 g，僅為50 ℃時的75.62%。

3 討論與結論

蔬菜采后仍是活的有機體，仍在不斷地進行著新陳代謝。機械損傷可降解GLs、積累ITCs[13-14]。本實驗采用切分法研究甘藍葉片中GLs、ITCs含量變化，表明切分度小，GLs降解量少、ITCs生成量多，可能原因是是機械切分破壞了甘藍組織細胞，使其中的MYR被釋放，降解GLs生成ITCs。切分程度越小，機械損傷程度越小，GLs損失率越低[15]。切分程度影響ITCs生成量，可能原因是切分造成的機械損傷，使得MYR充分釋放，GLs水解生成較多的ITCs[1,16]。Song Lijiang等[17]發現，甘藍切分度為5 mm2并于室溫下放置6 h，GLs的損失率達到60%，且切分度越大，GLs降解程度越小。何娜[1]研究發現，當切分度為0.2 cm2時，甘藍中GLs含量損失達49.79%。本研究結果與其一致。

干燥和蒸汽對于結球甘藍而言都屬于熱脅迫，研究表明熱激可使得植物中的ITCs富集[1]。本實驗研究發現，隨著蒸汽時間增加，總GLs含量降低、MYR活力減少，蒸汽60 s時ITCs含量升高，隨后ITCs含量降低。阮思煜等[18]研究表明，溫度對紅心蘿卜中MYR活力影響極顯著，經100 ℃熱水處理30 min后，MYR活力剩下4.08%。本實驗中加熱介質為蒸汽，與熱水相比，具有更高的溫度、更高的熱量和更大的比容，且熱穿透能力更強，能使MYR活性完全鈍化且處理時間較熱水處理大為縮短，因而增加蒸汽時間可顯著降低MYR活力，從而影響ITCs的生成量。

糖漬等預處理可縮短干燥時間降低耗能，保持產品較高的營養品質[19]。本研究結果表明：添加質量分數為5%葡萄糖后，ITCs含量比葡萄糖添加量為0%時提高18.59%，總GLs含量下降21.39%。添加適當質量分數的葡萄糖可提高MYR活性，為GLs水解成ITCs提供條件。隨著葡萄糖質量分數的增加，ITCs含量呈先升高后降低的趨勢，說明高質量分數的葡萄糖不利于ITCs的生成。

熱風干燥是目前生產上常用的脫水方式，我國90%的脫水蔬菜企業均采用常壓熱風干燥的方式[20]。本實驗研究表明，在設定的30～50 ℃干燥溫度范圍內，隨著熱風溫度的提高，甘藍葉片中ITCs的含量呈增加趨勢，總GLs含量呈降低的趨勢。可能原因是ITCs在高溫條件下容易揮發，不利于ITCs的保留。60 ℃時GLs含量升高可能是干燥過程相當于高溫和低水分脅迫處理，引發植株的防護機制，在此過程中GLs含量增多[19]。阮思煜等[18]研究發現，短紅心蘿卜的MYR最佳反應溫度為45 ℃，超過55 ℃時酶的穩定性急劇下降。劉月萍[20]研究發現將MYR放在55 ℃以上溫度保溫30 min時，MYR的活力陡然下降。這表明十字花科植物的MYR最適反應溫度基本一致。

切分、汽蒸及脫水工藝影響甘藍葉片中ITCs含量變化。加工過程富集甘藍中ITCs的條件為：切分大小1.00 cm2，再蒸汽處理60 s，添加質量分數5%的葡萄糖，熱風干燥溫度50 ℃，脫水處理后ITCs含量相比于鮮樣增加89.88%。

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E-mail：guzx@njau.edu.cn

Effects of Cutting,Steaming and Dehydration on Glucosinolate-Myrosinase System of Cabbage

FANG Mengwei1,YANG Runqiang1,GUO Liping1,WANG Jianshan2,WANG Yichun2,GU Zhenxin1,*
(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China; 2.Jiangsu Xinghua Shengyuan Food Co.Ltd.,Xinghua 225700,China)

Abstract:Once plant cells are ruptured,glucosinolates(GLs)are quickly contacted with myrosinase(MYR)and degrade into isothiocyanates(ITCs),which are believed to be anticarcinogens.Effects of cutting,steaming and dehydrating on the contents of GLs and ITCs,and MYR activity in ‘Pate’ cabbage were studied.Results showed that the contents of total GLs and aliphatic GLs were the lowest,and the content of ITCs was the highest when cabbageleaves were cut into 1.0 cm × 1.0 cmpieces,a 38.91% increase over that of the intact cabbage.With increasing steaming time,MYR activity decreased.After steaming for 60 s,the highest content of ITCs was observed,a 53.70% increase compared with the fresh cabbage,as well as the lowest contents of total GLs and aliphatic GLs.The highest content of ITCs was obtained by addition of 5% glucose,a 76.26% increase compared with the fresh cabbage.When the drying temperature was 50 ℃,the content of ITCs was increased by 89.88% compared with the fresh cabbage; meanwhile,the contents of total GLs and aliphatic GLs were the lowest.Therefore,the optimal processing conditions for cabbage were cutting into 1.0 cm × 1.0 cmpieces,steaming for 60 s,addition of 5% glucose,and hot air drying at 50 ℃.

Key words:cabbage; glucosinolates; isothiocyanates; myrosinase; dehydration

中圖分類號：TS201.1

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2016）05-0041-05

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201605008 10.7506/spkx1002-6630-201605008.http://www.spkx.net.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。

作者簡介：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

基金項目：江蘇省科技支撐計劃項目（BE2013430）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）

收稿日期：2015-06-04