青花菜花球及叶片中硫代葡萄糖苷组分及含量分析

来源 :江苏农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangrc123
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  摘要:对12个青花菜(Brassica oleracea L. var. botryti L.)品种的花球及叶片中的硫苷含量及组成进行了分析测定,结果表明,青花菜中含有9种硫代葡萄糖苷,分别为3-甲基硫氧烯丙基硫苷(IBE)、2-羟基-3-丁烯基硫苷(PRO)、2-丙烯基硫苷(SIN)、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷(RAA)、3-丁烯基硫苷(NAP)、4-羟基吲哚基-3-甲基硫苷(4OH)、3-甲基吲哚基硫苷(GBC)、4-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(4ME)、1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(NEO)。青花菜花球中的硫苷含量是叶片中的1~5倍不等,不同品种之间存在差异性。RAA是青花菜中含量最多的硫苷组分。
  关键词:青花菜;花球;叶片;硫代葡萄糖苷
  中圖分类号: S635.301 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2016)07-0300-04
  青花菜(Brassica oleracea L. var. botryti L.)属于十字花科芸薹属甘蓝种的变种,为一、二年生草本植物。硫代葡萄糖苷(glucosinolates,GLS,简称硫苷)是一类含硫化合物,是十字花科蔬菜中重要的次生代谢产物。所有的十字花科植物都能够合成硫代葡萄糖苷,硫代葡萄糖苷存在于这些植物的根、茎、叶、种子中[1]。由于侧链R 基团的不同,可把硫苷分为脂肪类、芳香类、吲哚类硫苷3类。硫代葡萄糖苷及其降解产物具有多种生物活性、化学活性,硫代葡萄糖苷已被证实与十字花科蔬菜的风味及营养成分、植物自我保护机制以及人类的身体健康有着密切关系。蔬菜在被食用或机械破碎时,其中所含的硫苷被内源芥子酶水解成多种具有生理活性的降解产物,产物之一的异硫氰酸酯能够有效预防癌症,尤其是膀胱癌、结肠癌和肺癌[2-4]。青花菜富含3-甲基硫氧烯丙基硫苷(glucoiberin)、4-甲基硫氧丁基硫苷(glucoraphanin)、3-甲基吲哚基硫苷(glucobrassicin)以及1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(neoglucobrassicin)[5]。英国科学家已选育出高硫苷含量的青花菜新品种,该品种的抗癌能力是普通青花菜的80 倍[4,6]。不同蔬菜种类或同一蔬菜种类的不同品种、不同生长环境以及同一植株的不同生长阶段、同一植株的不同部位硫苷的含量及组分都存在差别[7-10]。本研究对我国市场上常见的12个青花菜品种的花球、叶片的硫苷含量及组成进行了测定,结合青花菜栽培性状及产量等进行分析,旨在对青花菜育种及副产物综合利用提供参考依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  供试的12个青花菜品种来自北京市农林科学院蔬菜研究中心(表1)。2013年2月1日播种,3月25日定植于北京市农林科学院蔬菜研究中心通州农场,采用露地直播方式,株距50 cm,行距 50 cm,重复3 次。7月24日取新鲜的花球及叶片测定硫苷含量。
  1.2 方法
  1.2.1 硫苷的提取[11] 取新鲜青花菜花球及叶片,分割成小球或小片,在真空冷冻干燥机内干燥。称量粉碎好的样品0.2 g,放入15 mL塑料管中。加入内标TRO(苯甲基硫苷)0.25 mL,迅速加入100%预热的甲醇,80 ℃下水浴20 min,每隔4~5 min涡旋振荡1次,3 000 r/min离心10 min,取上清液倒入15 mL塑料管中,放在冰盆中。沉淀物继续用70%甲醇提取2次,同上述处理方法,合并上清液,即为样品液。取一次性注射器,加入玻璃棉,塞紧,放在试管上。加入DEAE胶溶液2 mL,用2 mL双蒸水洗涤,加入样品液2 mL。待样品液不再滴下,加入0.02 mol/L NaAc溶液。待不再有液体滴下,将注射器转移到另一试管上,加入75 μL硫酸酯酶溶液,封口过夜。将过夜的注射器用双蒸水洗涤3次,每次 0.5 mL。用注射头挤压注射器,使液体尽可能转移到试管中。将试管中液体通过0.45 μm滤膜转移到小玻璃瓶中,冷冻保存,待用。
  1.2.2 硫苷的分析 HPLC分析条件:Nova-Pak C18色谱柱:3.9 mm×150 mm,50 μm,检测波长229 nm,流速 1.0 mL/min,常温,进样量20 μL,梯度洗脱如表2所示。A液:1 g四甲基氯化铵(TMACl)溶于2 L双蒸水中,混匀,抽滤。B液:1 g四甲基氯化铵(TMACl)溶于1.6 L双蒸水中,加入400 mL色谱纯乙腈,混匀抽滤。
  采用苯甲基硫苷作为内标,根据保留时间和峰面积测定硫苷组分。利用内标和响应因子计算硫苷含量,硫苷含量计算公式如下:
  硫苷含量=脱硫硫苷峰面积×内标量×脱硫硫苷相对响应因子内标峰面积×试样质量。
  2 结果与分析
  2.1 青花菜中硫苷组分
  根据不同保留时间以及特征峰形,可以鉴定得到:3-甲基硫氧烯丙基硫苷(glucoiberin,IBE)、2-羟基-3-丁烯基硫苷(progoitrin,PRO)、2-丙烯基硫苷(sinigrin,SIN)、4-甲基硫氧丁基硫苷(glucoraphanin,RAA)、3-丁烯基硫苷(gluconapin,NAP)、4-羟基吲哚基-3-甲基硫苷(4-hydroxyglucobrassicin,4OH)、苯甲基硫苷(glucotropaeolin,TRO,内标)、3-甲基吲哚基硫苷(glucobrassicin,GBC)、4-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(4-methoxyglucobrassicin,4ME)、1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(neoglucobrassicin,NEO)(图1)。
  2.2 不同青花菜品种中总硫苷含量
  由图2可以看出,不同青花菜品种间花球及叶片中总硫苷含量差异较大。青花菜花球中,中绿1号的硫苷含量最高,为23.53 μmol/g DW;其次是贡献者,含量为 23.03 μmol/g DW;含量最低的是大帝,为9.19 μmol/g DW。青花菜叶片中,中绿9号总硫苷含量最高,为 10.11 μmol/g DW;其次为中绿5号,为9.86 μmol/g DW;含量最低的是南秀366号,仅为1.93 μmol/g DW。总体而言,青花菜花球中的硫苷含量是叶片的1~5倍不等,不同品种之间存在差异性。   2.3 不同青花菜品种中硫苷组分的分析
  目前已从自然界中分离鉴定出120多种硫苷,不同十字花科作物中的硫苷组分不同,其中在芸薹属蔬菜中发现了 15~20种硫苷[12],青花菜中已报道的则有16种[5]。本试验对12 个青花菜品种的花球和叶片中的硫苷组分进行了测定,共检测出9种硫苷组分(表3、表4)。这9 种硫苷分属于脂肪类、吲哚类,没有检测出芳香类硫苷。
  由表3可以看出,9种硫苷组分中,RAA在青花菜花球中含量最多,占硫苷总含量的20.14%~69.42%。南秀366号总硫苷含量为13.31 μmol/g,但RAA含量为9.24 μmol/g,在所有品种中占比最高。野绿总硫苷含量为21.55 μmol/g,但其中RAA仅为4.34 μmol/g,仅占总含量的20.14%。结果表明,不同青花菜栽培种对RAA硫苷在总硫苷含量中所占的比例有影响,这与Schonhof等的检测结果[13]一致。Abercrombie等研究发现,连续2年青花菜双单倍体(自交种)亲本形成的双列杂交群体中,RAA含量呈现显著的常规遗传结合力,但没有发现显著的特殊遗传结合力,常规遗传结合力均方约为特殊遗传结合力均方的14倍,表明常规结合力在预测杂交产生的RAA含量方面比特殊结合力更重要,因此一个给定的自交种与其他自交种结合将产生相对可预测RAA含量的杂交种[14]。青花菜花球是主要的可食部位,因此,青花菜潜在的保健作用主要取决于所选择的栽培品种。
  由表4可以看出,RAA在青花菜叶片硫苷组分中占比最高,占总含量的9.33%~56.57%,其中中绿6号总硫苷含量9.25 μmol/g DW,RAA含量为4.76 μmol/g DW;南秀366号总硫苷含量为所有品种中最低,仅为1.93 μmol/g DW,其中RAA占比也最低。叶片的用途与花球不同,叶片是青花菜的副产物,可以作为饲料进行再利用。研究表明,含有β-OH的硫代葡萄糖苷能降解生成2种能导致甲状腺肿大的产物:异硫氰酸盐和唑烷-2-硫,它们通过不同的方式作用于动物或人体的甲状腺造成危害[3-4]。PRO是对营养价值不利的主要硫苷组分[15]。从表4可以看出,PRO占总硫苷含量从1189%~42.83%不等,其中幸运品种PRO含量为0.88 μmol/g DW,硫苷总含量为7.4 μmol/g DW,幸运品种的叶片最适宜进行饲料加工。
  青花菜是十字花科蔬菜中4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄糖苷(glucoraphanin,RAA)含量最丰富的蔬菜之一[16]。RAA是萝卜硫素前体,萝卜硫素已被证实是迄今为止发现的最强烈的phaseⅡ酶诱导剂,能降低食道癌、结肠癌、乳腺癌等多种癌症的发病率[2-5,17-19]。其他硫苷的同源异硫氰酸盐的抗癌功效也有报道,如 3-甲基吲哚基硫苷(glucobrassicin,GBC)的水解产物吲哚-3-甲醇能够調节生物转化酶的活性,从而抑制乳腺癌、前列腺癌细胞的活性[20-21]。
  不同蔬菜和品种中硫苷含量的差异可以归结为基因型不同[22],同时受环境因素的影响。Farnham等对生长在3个不同环境下的9种不同基因型的青花菜硫苷含量进行了研究,发现环境对硫苷含量影响显著,RAA是唯一显著受基因型影响的硫苷,对RAA含量的影响因素中,基因型效应占528%,基因型和环境互作效应小于基因型[10]。本试验中所有青花菜品种均生长在同一环境中,栽培条件基本相同,因此硫苷含量差异主要取决于品种本身基因差异。
  3 结论
  本研究结果表明,青花菜中检测到9种硫代葡萄糖苷,分别为3-甲基硫氧烯丙基硫苷(IBE)、2-羟基-3-丁烯基硫苷(PRO)、2-丙烯基硫苷(SIN)、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷(RAA)、3-丁烯基硫苷(NAP)、4-羟基吲哚基-3-甲基硫苷(4OH)、3-甲基吲哚基硫苷(GBC)、4-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(4ME)、1-甲氧基吲哚基-3-甲基硫苷(NEO)。这9种硫苷分属于吲哚类与脂肪类,没有检测到芳香类硫苷。其中4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄糖苷是青花菜中的主要硫苷。南秀366号花球中RAA含量占比最高,叶片中RAA含量占比最低,具有潜在的应用前景。
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