基于硫苷種類和含量分析的高品質水果蘿卜種質篩選

摘要 通過對根辣味、根甜味、根質地、空心、根光滑度、根疤痕等品質進行感官評價，從78份蘿卜種質中篩選出12份品質優良的蘿卜種質。隨后利用LC-MS 對這12份蘿卜種質肉質根中硫苷的組分和含量進行鑒定和分析，最后通過主成分分析研究總硫苷與單個硫苷含量之間的相關性。結果表明，通過感官評價篩選的12份蘿卜種質包括2份長白蘿卜種質，3份圓白蘿卜種質，3份長紅蘿卜種質，4份綠皮蘿卜種質。在所試蘿卜種質中，共鑒定出12種硫代葡萄糖苷，分別有脂肪族硫苷8種（GRA、GIB、GRH、GRE、GER、GBN、PRO、GAL）和吲哚族硫苷4種（GBR、NGBS、4HGBS、4MGBS）。其中，總硫苷含量最高的種質為F1005（22.947 μmol/g），含量最低的是W1063（3.518 μmol/g）。在成分上，主要的脂肪族硫苷為GRH，主要的吲哚族硫苷是NGBS。此外，在供試的12種蘿卜種質中，脂肪族硫苷占總硫苷含量的95.78%～99.87%，吲哚族硫苷占總硫苷含量的0.16%～4.22%。各種質硫苷含量最高的都是GRH，占總硫苷含量的61.91%～93.54%，總硫苷含量與 GRH 、GRE含量呈極顯著正相關，與 NGBS 含量呈顯著負相關，且單一硫苷之間存在不同程度的相關性。共篩選出蘿卜硫素前體硫苷GRA含量高的種質3份，分別為F1060、F1078和W1044，辣味物質主要硫苷GRH含量低的種質3份，分別為W1063、F1030和W1044。該研究結果為培育高品質優良蘿卜新品種提供理論依據。

關鍵詞 水果蘿卜；感官評價；硫苷；組分含量；LC-MS

中圖分類號 S 631.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）16-0047-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.010

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

High Quality Fruit Radish Germplasm Screening Based on Analysis of Glucosinolate Species and Content

LIU Zhe， SHEN Feng， ZHNEG Jia-qiu et al

（Jiangsu Costal Area Institute of Agricultural Sciences， Yancheng， Jiangsu 224002）

Abstract In this study， 12 radish materials with excellent quality were selected from 78 radish materials by sensory evaluation of spiciness， sweetness， texture， hollow， smoothness and scar. Subsequently， LC-MS was used to identify and analyze the componenGoY13S/cc3dTWXDjEWehfg==ts and contents of glucosinolate in the fleshy roots of 12 radish materials. Finally， the correlation between total glucosinolate and single glucosinolate was studied by principal component analysis. The results showed that the 12 radish materials selected by sensory evaluation included 2 long-white materials， 3 round-white materials， 3 long-red materials and 4 green-skin materials. A total of 12 glucosides were identified in the tested materials， including 8 aliphatic glucosides （GRA， GIB， GRH， GRE， GER， GBN， PRO， GAL） and 4 indole glucosides （GBR， NGBS， 4HGBS， 4MGBS）. The highest content of total glucosinolates was F1005 （22.947 μmol/g）， and the lowest content was W1063 （3.518 μmol/g） in the tested materials. In terms of composition， the main aliphatic glucosinolate was GRH， and the main indole glucosinolate was NGBS. In addition， aliphatic glucosinolate accounted for 95.78%-99.87% of the total glucosinolate content and indole glucosinolate accounted for 0.16%-4.22% of the total glucosinolate content in the tested materials. The highest glucosinol content of all materials was GRH， which accounted for 61.91%-93.54% of the total glucosinol content. The total glucosinol content was positively correlated with GRH and GRE content， and negatively correlated with NGBS content， and there were different degrees of correlation between single glucosinol content. In summary， three materials with high content of sulforaphane precursor glucoside GRA （F1060， F1078 and W1044） were screened in this study， and three materials with low content of glucoside GRH， the main spicy substance， were W1063， F1030 and W1044， respectively. The results will provide the basis for cultivating new varieties of high quality radish.

Key words Fruit radish;Sensory evaluation;Glucosinolate;Component content;LC-MS

基金項目 江蘇省種業振興“揭榜掛帥”項目（JBGS〔2021〕071）；江蘇沿海地區農業科學研究所科研基金項目（YHS201906）。

作者簡介 劉哲（1987—），男，山東曹縣人，助理研究員，碩士，從事十字花科和瓜類遺傳育種及栽培技術研究。*通信作者，副研究員，碩士，從事十字花科和瓜類遺傳育種及栽培技術研究。

收稿日期 2023-10-16；修回日期 2023-11-28

硫代葡萄糖苷是十字花科植物中一類非常典型的含氮、含硫元素的次生代謝物質，已被證實在植物防御體系、風味形成和人類健康中發揮重要作用^［1-2］。硫苷具有相同的核心結構，即一個連接至磺化醛肟部分的β-D-硫葡萄糖基團和磺酸肟基團以及來自氨基酸的可變側鏈（R）結構^［3］。根據可變側鏈（R）的不同，硫苷可分為脂肪族、吲哚族和芳香族硫苷^［4］。４-甲基亞磺酰丁基硫苷（GRA）是一種脂肪族硫苷，其被黑芥子酶水解后的產物是蘿卜硫素^［5］（它是目前發現的抗癌活性最強的天然活性物質，在抵抗癌癥，尤其在抵抗前列腺癌、乳腺癌方面效果顯著）。

水果蘿卜脆而多汁、甜而爽口、色澤美觀，深受消費者的歡迎，我國水果蘿卜資源豐富，分布廣泛，不同地區都具有本地特色的品種類型^［6-8］。從類型上看，水果蘿卜不僅有綠皮紅肉的“心里美”“滿堂紅”及綠皮綠肉的“濰縣青”“沙窩蘿卜”等主要類型，還有紅皮紅肉的“紅心蘿卜”“鳳梨蘿卜”，紅皮白肉的“501水蘿卜”“櫻桃蘿卜”，白皮白肉的“糖罐蘿卜”“如皋蘿卜”等其他皮色和肉色的多彩蘿卜^［9］。研究表明，十字花科不同蔬菜種類或同一種類不同品種間，硫苷的種類和含量存在明顯差異^［10-11］，而硫苷作為蘿卜的重要次生代謝產物，對蘿卜口感和營養品質具有重要影響。因此，筆者通過根辣味、根甜味、根質地、空心、根光滑度、根疤痕等品質對78份蘿卜進行感官評價，從中篩選出12份品質優良的種質，再利用 LC-MS 測定12份種質肉質根中硫苷的種類和含量，并通過主成分分析研究單個硫苷之間及與總硫苷含量之間的相關性，為獲取優質水果蘿卜種質、培育優良蘿卜新品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

從自有的蘿卜資源中選取78份蘿卜種質，其中綠皮蘿卜33份，紅皮蘿卜24份，白皮蘿卜21份，2022年9月將所試蘿卜種質種子播種于江蘇沿海地區農業科學研究所南洋試驗場，每個種質50 m²，于11 月收獲。

內標2-丙烯基硫苷（sinigrin，SIN）標準品購自美國 Sigma-Aldrich公司；乙腈和色譜級甲醇購自美國 Avantor Performance Materials 公司。

1.2 儀器與設備

LC20 液相色譜串聯 TripleTOF 5600+飛行時間質譜分析儀，加拿大 Sciex 公司；Eppendorf 5424 型離心機，德國 Eppendorf 中國分公司；SYQ-DSX-280B 高壓滅菌鍋，上海申安醫療器械廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 風味品質感官評價。

對78種蘿卜種質材料的風味品質進行打分感官鑒評^［12-13］，并賦予相應分值，評價指標包括根辣味、根甜味、根質地、空心、根光滑度和根疤痕。根辣味、甜味和質地指標對水果蘿卜較重要所以采用8分制，而空心、根光滑度、根疤痕則采用5分制，分值高低代表品質優劣。選10位年齡在30周歲左右身體健康的人員參與試驗，取新鮮的參試種質切成小塊，由試驗者進行品嘗打分，在清水漱口并等待1 min后進行下一個編號賦分，根據參評人員的全部賦分結果，對水果蘿卜進行綜合評價，選取12份品質最好的種質進行硫苷鑒定及測定。

1.3.2 硫苷物質鑒定及測定。

對選取的12份蘿卜種質進行取樣。選取外觀無病斑、蟲害情況優良的肉質根，于液氮中粉碎，經真空冷凍干燥后，于超低溫冰箱中儲存備用。

參照 Ferreira 等^［14］的方法，并做適當修改。稱取儲存于超低溫冰箱的樣品0.5 g，加入10 mL體積分數75%甲醇，于80 ℃水浴中，超聲提取20 min，冷卻至 4 ℃后添加0.1 mL 5 mmol/L sinigrin，作為內標。于10 000 r/min 的離心機中離心15 min，然后將上清液過0.22 μm 有機相濾膜。將過濾后的樣品用 LC-20 液相色譜串聯 TripleTOF 5600+飛行時間液質聯用儀進行測定。根據質荷比和碎片信息與相應的標準品質譜信息或 Hwang 等^［11］的質譜信息比對進行硫苷鑒定，單位為 μmol/g。計算公式為樣品目標物峰面積×樣品中SIN含量（umol/ml）×提取液體積×校正系數/（樣品重量（g）×樣品中SIN的峰面積）=目標物含量（umol/g）。

液相條件：色譜柱，Waters BEH Xbridge（3.5 μm，2.1 mm×150.0 mm）；流動相，A 相為 5 mmol/L 甲酸銨，B 相為甲醇；A 相梯度洗脫程序：0～10 min從 95% 降到 70%；10～20 min維持 70%；20～35 min從 70% 降到 0；35～40 min，從 0 升至 95%；40～45 min維持 95%；流速設定為0.3 mL/min；柱溫設定為35 ℃；進樣量為5 μL。

質譜條件：噴霧電壓4.3 kV；毛細管溫度320 ℃；保護層氣流速率30 L/min，S-鏡頭 RF 電平50；加熱器溫度200 ℃；輔助氣流速率10 L/min；尾氣流速1 L/min。全掃描模式分辨率70 000；最大注入時間100 ms；掃描范圍200～800 m/z。在 MS2 模式下分辨率17 500 半峰全寬（m/z 200）；負離子模式。

1.4 數據統計與分析

數據采用 SPSS 22.0 軟件進行方差分析、差異顯著性分析與主成分分析。

2 結果與分析

2.1 蘿卜種質風味品質感官評價

通過對78份蘿卜種質的6個性狀感官評價，并對每個種質每個性狀進行賦分，分值高的代表優秀。由表1和2可知，所有種質平均分為23.4分，其中F1005 的評分最高，為31.7分，賦分最低的是R1030，分值為15.8。根據分值高低從中篩選出12份品質最好的種質進行硫苷種類和含量的分析，這些種質分別為W1038（白皮白肉，長圓柱）、W1044（白皮白肉，長圓柱）、W1001（白皮白肉，近圓形）、W1018（白皮白肉，近圓形）、W1063（白皮白肉，近圓形）、R1022（紅皮白肉，長圓柱）、R1004（紅皮白肉，長圓柱）、R1012（紫紅皮紫紅肉，長圓柱）、F1030（綠皮紅肉，近圓形）、F1005（綠皮紅肉，近圓形）、F1060（綠皮綠肉，長圓形）、F1078（綠皮綠肉，長圓柱）。

2.2 蘿卜中硫苷種類與含量

由表3可知，共鑒定出12種硫代葡萄糖苷，其中脂肪族8種（GRA、GIB、GRH、GRE、GER、GBN、PRO、GAL），吲哚族硫苷4種（GBR、NGBS、4HGBS、4MGBS）。由表4和表5可知，總硫苷含量最高和最低的種質分別為F1005（22.947 μmol/g）和W1063（3.518 μmol/g），其中脂肪族硫苷中含量最高和最低的種質分別為F1005（22.905 μmol/g）和W1063（3.463 μmol/g）。由表6可知，供試的12種蘿卜種質中，脂肪族硫苷占總硫苷含量的95.78%～99.87%，吲哚族硫苷占總硫苷含量的0.16%～4.22%。各蘿卜種質中含量最高的硫苷成分是GRH，占總硫苷含量的61.91%～93.54%。此外，還篩選出蘿卜硫素前體硫苷GRA含量高的種質3份（F1060、F1078、W1044），以及辣味物質主要硫苷GRH含量低的種質3份（W1063、F1030、W1044）。

2.3 蘿卜中硫苷含量的主成分分析

由表7可知，總硫苷含量與脂肪族硫苷GRH和GRE含量呈極顯著正相關，與 NGBS 含量呈顯著負相關。單個硫苷之間也存在一定的相關性，特別是不同類型硫苷間負相關性較強，如 4MGBS 與GRA、GRE之間以及GBN與4HGBS、NGBS之間呈極顯著負相關，GAL與NGBS、GBR、4HGBS之間呈顯著負相關，而同類型硫苷之間正相關性較強，如GRH 與GRE之間呈極顯著正相關，NGBS 與4HGBS之間呈極顯著正相關。此外，不同類型硫苷之間同樣存在正相關性，如PRO 與 NGBS、GBR均呈顯著正相關，而同類型硫苷之間也存在負相關性，如GER和GRE之間呈顯著負相關。

3 討論與結論

采用感官評價對優質水果蘿卜進行篩選，主要通過對蘿卜的外觀、質地和味道等性狀對蘿卜種質進行評價。陳邁^［12］對66份種質進行感官綜合評價，篩選出21份優質水果蘿卜資源，王成慧等^［15］通過品種篩選的綜合評價從14個蘿卜品種篩選到2個適宜在青島地區種植的水蘿卜品種，欒倩倩等^［13］對8份水果蘿卜資源進行了感官評價，發現T2的口感最佳。該研究利用相似的方法對78份自有蘿卜種質進行感官評價，篩選出品質優良的種質12份，涵蓋了供試的3種皮色類型。

作為鮮食水果蘿卜，外觀好、口感佳是吸引消費者購買和食用的首要條件，而硫苷及其水解產物種類和含量對蘿卜肉質根營養與風味品質影響顯著。因此，該研究在感官評價篩選的基礎上，通過對水果蘿卜種質進行硫苷種類和含量分析，共鑒定到12種硫苷，其中脂肪族硫苷8種及吲哚族硫苷4種，在所有供試種質中均未檢測到芳香族硫苷，這與張麗等^［16］研究結果一致。目前為止，蘿卜中大概檢測出18種硫苷，但該研究中未發現 glucosativin（GST）、3-丁烯基硫苷（gluconapin GNP）、2- 苯乙基硫苷gluconasturtiin（GNS）、glucobarbarin（GBB）、庚基硫苷（n-Heptyl）和 4-甲基硫代丙基硫苷（glucoiberverin GIV）^［17-18］，推測可能與蘿卜基因型及不同生長發育階段有關。

該研究發現蘿卜中影響辣味的主要物質-脂肪族硫苷GRH 含量最高，這與前人的研究結果一致^［19］，且12個種質肉質根總硫苷含量 3.518～22.947 μmol/g，與公茂勇等^［17］的檢測結果（1.61～23.23 μmol/g）類似，但低于Ishida等^［20］的檢測結果（7.9～117.6 μmol/g），這可能是由于試驗種質基因型和生長環境（病蟲害、肥料、環境脅迫等）不同造成。主成分分析結果顯示，不同種質蘿卜肉質根中硫苷含量差異顯著，蘿卜肉質根總硫苷含量與脂肪族硫苷 GRH和GRE含量呈極顯著正相關，各硫苷含量之間也存在一定程度的相關性。GRA降解產物蘿卜硫素具有很好的抗癌效果^［21］，該研究篩選出3份 GRA含量較高的蘿卜種質，包括2份長圓柱綠皮綠肉和1份長圓柱白皮白肉蘿卜，而公茂勇等^［17］研究結果顯示蘿卜硫素前體GRA較高的為紅心品種，2項結果綜合分析發現紅肉蘿卜和綠肉蘿卜都能檢查到較高GRA種質，說明常見的水果蘿卜中蘿卜硫素前體GRA含量高，具有較高的營養價值。揮發性的 GRH 與蘿卜肉質根辛辣味密切相關，該研究中GRH含量低的種質有2個長圓柱白皮白肉蘿卜和1個綠皮紅肉蘿卜，其中W1044（白皮白肉，長圓柱）種質GRA含量高且GRH含量少，是一個有希望培育出營養價值高、口味佳水果蘿卜品種的蘿卜種質，也說明白皮白肉型水果蘿卜是一個很有潛力的水果蘿卜類型。該研究結果為培育口感好、營養價值高的水果蘿卜品種提供重要的種質資源和理論依據。

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