芸薹属蔬菜功能性成分研究进展

2014-02-06宋亚，杨静

浙江农业科学 2014年6期

关键词：硫素硫氰酸十字花科

宋亚，杨静

（浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江杭州 311300）

芸薹属蔬菜功能性成分研究进展

宋亚，杨静

（浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江杭州 311300）

芸薹属蔬菜多为重要蔬菜，营养丰富，用途广泛。本文综述了芸薹属蔬菜中的膳食纤维、黄酮类物质、硫代葡萄糖苷、类胡萝卜素等多种功能性成分及其生理活性，并对其今后相关研究进行展望。

芸薹属蔬菜；功能性成分；膳食纤维；黄酮类物质；硫代葡萄糖苷；类胡萝卜素

十字花科植物中作为栽培蔬菜用的只有两个属，芸薹属是其中之一，包括植物100余种。我国栽培的主要有15种［1］，多为重要蔬菜，如白菜，甘蓝，芥菜，花椰菜，雪里红，榨菜等。其中白菜享有“百菜之王”的美誉，更有人将其称为我国“国菜”。芸薹属蔬菜营养丰富，质地柔嫩，不仅是人们日常膳食中不可缺少的组成部分，更能作为油料、调料、中草药、染料、观赏植物和保健食品加以综合利用［1］。近年来，芸薹属蔬菜中所含的膳食纤维、黄酮类物质、硫代葡萄糖苷及其降解产物、类胡萝卜素等功能性物质的食用价值和药用价值逐渐为人们所了解，其生理活性及作用机制也已经逐渐清晰，尤其是其在抗癌、抑制肿瘤细胞生长、预防心血管疾病、抗氧化［2］、抗菌［3］等方面的功效引起国内外高度关注。本文通过分析和总结近年来有关芸薹属蔬菜的营养成分、主要功能性成分及其生理活性和作用机制的最新研究成果，以期为芸薹属蔬菜的精深加工及综合利用提供参考。

1 营养成分

芸薹属蔬菜富含人体所必需的碳水化合物、蛋白质、膳食纤维、维生素（A、C、E、B1、B2、B6、烟酸、叶酸等），矿物质（以钾、钠、钙为主，磷含量次之，还包括镁、锌、铁、锌、硒、铜等）［4-6］。个别品种还含有特殊功效的营养成分，如甘蓝中含有维生素U，对胃及十二脂肠溃疡有止痛、促愈合的作用［4］；芥菜中含少量维生素K，有利于皮肤外伤的治疗［5］。

2 功能性成分

2.1 膳食纤维

膳食纤维是不易被人体消化的食物营养素，大多不能被人类胃肠道中的消化酶分解，使人在进食时具有一种饱腹感和咀嚼感，并且能延缓食物经过胃部的速度，因此能放慢人体消化和吸收营养的速度，从而达到减肥的功效。同时胆酸盐和胆固醇会与膳食纤维结合在一起，与不溶性纤维一道被排出体外，降低人体胆酸盐的重新吸收率与血浆中胆固醇水平［6］。部分膳食纤维在大肠中发酵，可增加细菌数量，改善大肠功能，使肠内物体流通时间减少［7］。大量实例和临床研究证实，膳食纤维在缓解便秘［8］、降血脂［9］、防治糖尿病［10］、预防结肠癌［11］、降胆固醇［12］、预防心脑血管疾病［13］及维持肠道菌群平衡［14］等方面具有特殊功效，被誉为人体的“第七大营养素。”研究表明，在几种重要的芸薹属蔬菜中，其膳食纤维含量仅次于碳水化合物和蛋白质［4-5］，对人体健康具有特殊作用。

2.2 黄酮类物质

黄酮类物质是植物在长期自然选择过程中产生的一类次生代谢产物，是芸薹属蔬菜茎叶中的重要保健性成分，对人体具有抗癌抗肿瘤、调节心脑血管系统、抗炎镇痛、免疫调节、改善生殖系统、抗微生物、清除自由基、抗氧化、抗HⅠV、防护辐射损伤等生理活性［1-17］。苑林宏等［18］采用人群膳食干预的方法，证实富含黄酮类物质的蔬菜和水果能改善健康机体的抗氧化功能。朱文振等［19］对黄酮类物质的抗癌机制进行综述，表明主要是与其抑制癌细胞增殖并诱导凋亡、抑制癌细胞迁移、抑制新生血管形成、抗氧化、抗炎症和提高机体免疫力等方面的作用有关。

此外，在甘蓝类和芥菜类芸薹属蔬菜中还广泛存在着槲皮素，其具有明确的抗肿瘤、抗血小板聚集、抗氧化作用，并影响多种酶的活性。Neuhouser［20］发现，增加槲皮素的摄入量可有效预防肺癌的发生。

2.3 硫代葡萄糖苷

硫代葡萄糖苷（简称硫苷），又称芥子硫苷，是芸薹属蔬菜中一类重要的次生代谢产物，所有的芸薹属蔬菜，甚至所有的十字花科植物都能合成硫苷［21］。硫苷与芥子酶会发生水解反应，生成异硫氰酸盐、硫氰酸脂、腈类等降解产物及衍生物。硫苷与这些降解产物具有多种生物学功能，可参与植物防卫反应、赋予植物特殊风味、刺激昆虫取食，并可预防人体癌症发生等［22-23］。

2.3.1 异硫氰酸盐

这段时间是孕期旅行的最佳时间，此阶段孕妇的肚子慢慢大起来，旅途中要注意预防肚皮被撞击，以免出现胎盘早剥、流产、早产等情况。但是如果出现孕吐厉害、高血压、前置胎盘等情况，建议还是在家休息。

异硫氰酸盐能防治肺癌、胃癌、结肠癌、直肠癌及多种棘手疾病，而且对多种病原体、细菌、真菌都具有毒害作用。汪俏梅［24］简述了异硫氰酸盐对化学致癌因子的抑制作用及其作用机制，重点论述了异硫氰酸盐作为阻遏因子通过与致癌代谢中的一些关键性靶位点发生反应来预防癌症发生，以及抑制因子通过抑制细胞分裂、诱导细胞程序化死亡等来延迟和逆转癌症发生的机制。郑健仙［25］研究表明，异硫氰酸盐通过双重机制来特异性地调节肿瘤细胞的代谢，即选择性使阶段Ⅰ酶失活（如细胞色素P450酶）和诱导阶段Ⅱ酶（如苯醌还原酶和谷胱甘肽转移酶）的表达，阻断肿瘤细胞产生的代谢途径，抑制癌细胞的分裂和生长，从而起到抗癌功能。李雷等［26］对十字花科植物中异硫氰酸盐的结构、性质、活性及上述抗癌机制也进行了深入研究，并对异硫氰酸盐在抗高血压和防治白内障等方面的功效进行了综述。李东华等［27］发现，萝卜种子提取液的抑菌性会随着硫苷含量的增加而加强，但提取液中的抑菌成分还有待深入分析鉴定。

陈亚洲等［22］研究证实：异硫氰酸盐及其降解产物对昆虫具有一定的毒害作用，一方面其通过减少昆虫体内总氧气的吸入和CO2的呼出抑制糖酵解-克雷布斯循环，从而改变昆虫机体的新陈代谢能力，导致昆虫生长缓慢甚至死亡。另一方面，一些挥发性的异硫氰酸盐可作为摄食或产卵的刺激物吸引十字花科植物害虫，在害虫与植物的识别中发挥作用。

2.3.2 异硫氰酸酯

异硫氰酸酯也具有高度的生物活性，有杀菌、抑制血小板聚集等作用，同时也是芸薹属蔬菜最主要的抗肿瘤活性成分。吕静等［28］证明异硫氰酸脂在体内外均可明显抑制肿瘤的生长及增殖，并诱导细胞凋亡。但异硫氰酸酯具有一定的基因毒性，过量的异硫氰酸酯可能引起哺乳动物细胞姐妹染色体交换和染色体失常，从而引起细胞突变、重者致癌［29-30］。因此，如何合理使用异硫氰酸酯并最大限度地减少其对机体的毒害作用是当下研究的热点之一。

2.3.3 萝卜硫素

萝卜硫素又称“莱菔子素”，为异硫代氰酸盐衍生物，由葡萄糖莱菔子甙经黑芥子硫酸甘酶或酸水解后产生。已有的研究表明萝卜硫素具有高度的生物学活性，是迄今发现抗癌效果最好的植物活性物质，不仅具有强抗癌作用，还具有保护胃黏膜、抗氧化、免疫、抑制血小板聚集等作用［31-34］。此外，吴华彰等［35］证实，萝卜硫素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等5种受试菌有较强抑制作用，其主要通过影响细胞膜通透性、细胞物质和能量代谢以及抑制核酸和蛋白合成速率3方面来实现抑菌功能［36］。谢述琼等［37］对比了9种十字花科蔬菜食用部分的萝卜硫素含量，结果表明，芸薹属蔬菜萝卜硫素要高于萝卜属蔬菜，其中以青花椰菜含量最高，达到480µg·g-1。

2.4 类胡萝卜素

3 研究现状及前景展望

十字花科植物主要包含两大类栽培蔬菜，一类是芸薹属蔬菜，共有100种；另一类是萝卜属蔬菜，约有10种［1］。从数量上来看，芸薹属蔬菜约占十字花科蔬菜的90%。在绝大多数有关芸薹属蔬菜的研究报告中直接用“十字花科蔬菜”代指“芸薹属蔬菜”。对CNKⅠ中国期刊网全文数据库中1994年至今主题为“十字花科蔬菜”的检索结果进行汇总，共有涉及36个学科总计2 887条检索结果，其中1994-2003年间共1 225条检索结果，而在2004-2013年共1 662条检索结果，充分反映了学界近年来对于十字花科蔬菜相关研究的重视。在所有学科门类中，有关芸薹属植物的研究主要集中在植物保护与园艺两个学科上；但近10年里（2004-2013年）各主要学科有关“十字花科蔬菜”的研究成果数量均较前一个10年（1994-2003年）明显增加。且随着人们对十字花科蔬菜研究的加深，其多种功能性成分的保健功效甚至医疗功效得以确认，医学研究成果数量快速增多，2004-2013年的相关医学研究成果总量几近1994-2003年的2倍。

芸薹属蔬菜作为我国栽培面积最大、总产量最高、消费量最大的蔬菜，其功能性成分不仅对人体具有抗癌、抗肿瘤、抗氧化、预防心血管疾病、促进骨健康等重大意义，而且还在作物的抗病虫害等方面具有可观前景。当前关于芸薹属蔬菜的研究主要集中在种植、育种和食用价值3方面，但其中种植方面的研究占绝大部分，对芸薹属内各个品种的栽培技术、病虫害防治的研究已相对完整和深刻，而芸薹属蔬菜中的化学成分特有的杀菌效果在其他蔬菜中的应用尚待深入研究。当前对芸薹属植物育种方面的研究主要集中于基因组分析、克隆及序列分析、分子标记育种应用等方面，对抗病虫害新品种的探索及优化遗传特性研究相对较少。考虑到功能性成分的生物合成及其代谢调控研究在功能品种选育中具有广泛应用前景，相关研究亟待加强。虽然芸薹属蔬菜各种生物学效应的研究不断推进，特别是其各功能性成分的功效已引起医药学科的极大重视，但芸薹属植物对于人体各种疾病的食疗作用还有待深入研究和推广。此外，各功能性成分在各类芸薹属蔬菜中是否存在特异性；功能性成分在作物的采摘、贮藏、运输等环节中如何最大程度地提高和保持其含量及功能活性也都亟待解决。

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（责任编辑：高峻）