5种芽苗菜生长过程中活性成分及抗氧化性变化

李晓红

(北京农业职业学院，北京 102442)

十字花科蔬菜中含有丰富的酚类化合物、类胡萝卜素、叶绿素、花色苷、维生素等[1, 2]，其芽苗菜也因含有丰富的抗氧化物质具有较好的保健功能而受到消费者的青睐。大量流行病学研究表明，十字花科蔬菜的摄入与各种类型癌症(包括胰腺癌、肺癌、结肠直肠癌、乳腺癌、卵巢癌和胃肠癌)的风险呈负相关关系，对预防心血管疾病、哮喘、阿尔茨海默病和代谢紊乱等慢性疾病的健康改善也有重要的作用，因而受到了关注[3～5]。苦瓜具有非常好的营养和药用价值，如清热解毒、抗病毒、降血糖及抗肿瘤等功效[6]。南瓜也含有一些药理成分，长期食用能起到防病保健的作用[7～9]。苦瓜和南瓜均属于葫芦科蔬菜。

目前，对于十字花科芽苗菜生物活性成分与抗氧化能力的研究主要集中于总酚、花色苷和抗坏血酸等被广泛认知的抗氧化成分，但对于其生长指标、可溶性蛋白、可溶性糖及所含有的类胡萝卜素、叶绿素是否与抗氧化性有关鲜有报道。油菜、白芥、黄芥是重要的十字花科蔬菜，苦瓜和南瓜在葫芦科蔬菜中也占有重要地位。但目前关于这5种蔬菜种子发芽的研究还尚未有详细报道。

本研究以油菜、白芥、黄芥、苦瓜、南瓜芽苗菜为研究对象，分别测定不同发芽阶段芽苗菜的生长指标、生物活性成分和抗氧化能力，分析芽苗菜常规生长指标、活性成分与抗氧化性的关系，以期为芽苗菜生产企业提供参考，为十字花科和葫芦科芽苗菜的综合利用和功能性食品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白芥籽、油菜籽、黄芥籽、苦瓜籽、南瓜籽均购于市场，颗粒饱满、大小均一、无外伤损害。

DPPH、Trolox、ABTS购于sigma公司；考马斯亮蓝 G-250、蒽酮、浓硫酸、铁氰化钾、三氯化铁、无水乙醇、三氯乙酸等均为国产分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

紫外可见分光光度计UV-2550 (日本岛津有限公司)；冷冻干燥机DGG-9140B(上海森信公司)；电子天平FA1 104 N (上海志荣有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 芽苗菜无土栽培方法

将油菜、黄芥、白芥、苦瓜和南瓜的种子，分别用20～30 ℃的清水淘洗2 次，于2～3倍体积45 ℃的温水中浸种24 h。将种子用清水洗净，沥掉水分，用纱布于25 ℃下包裹催芽48 h。之后将种子均匀码放在铺好湿纸的育苗盘中，上盖湿纱布，每天喷水2～3 次。

1.3.2 样品制备

以种子和不同发芽阶段的芽苗菜为试验材料。待芽长至2～3 mm，每间隔48 h取样1次，共取样4次。每种芽苗菜样品经清洗后用吸水纸吸干水分，部分用于高度、重量等生长指标的测定，其它冷冻干燥后粉碎，过80目筛[10]，-20 ℃保存，用于测定营养成分和抗氧化性等。

1.3.3 生长特性测定

高度和可食部分重量：随机抽取每种芽苗菜30 株，去根处理后测定芽长、平均单株鲜质量。

芽苗菜产出比：以每个育苗盘内全部芽苗菜的产量与干种子的投入量的比值表示，即产出比=芽苗菜鲜重/干籽质量，测定重复3次。

1.3.4 芽苗菜营养成分分析

可溶性蛋白含量测定：采用考马斯亮蓝 G-250 染色法。

可溶性糖含量测定：采用蒽酮比色法。

叶绿素和类胡萝卜素含量测定：参照杜婧[11]的方法。

1.3.5 抗氧化能力测定

1.3.5.1 抗氧化物质提取

参照李为琴等[12]的方法，略有改动。分别称取3 g样品，按1∶20(m∶V)比例加入体积分数为60%的乙醇溶液，避光搅拌浸提40 min，离心(4 ℃，5 000 r·min-1)20 min，取上清液，冷冻干燥后用60%乙醇溶液复溶，低温保存备用。

1.3.5.2 ABTS自由基清除能力的测定

参照Li等[13]的方法。将7 mmol·L-1的ABTS和2.45 mmol·L-1过硫酸钾按体积比1∶1混合，摇匀，室温避光放置12 h，用无水乙醇稀释至于波长734 nm 处吸光度值为0.7±0.02，作为ABTS测定溶液。吸取芽苗菜提取液400 μL，加入3.6 mL ABTS测定溶液，静置5 min，于波长734 nm 处测定吸光度。

IABTS=[1-(Ai-Aj) /Ac]× 100%

式中： IABTS为ABTS清除率，Ai为加入样品的吸光度值，Aj为样品的自身吸光度值，Ac为不加样品的吸光度值。

1.3.5.3 DPPH自由基清除能力的测定

参照李执坤等[14]的方法。在10 mL试管中各加入3 mL 4×10-4M的DPPH溶液，然后加入2 mL样品溶液，于避光处室温静置1 h，517 nm处测定吸光度，每个样品重复3次，取平均值。

DPPH 的清除率=[(A空白-A样品)/A空白]×100%

1.3.5.4 还原能力测定

参照张红城等[15]的方法。分别取200 μL样品提取液，加入800 μL蒸馏水，再依次加入PH6.6的PBS溶液2.5 mL、1%铁氰化钾2.5 mL，50 ℃水浴20 min后加入10%三氯乙酸1 mL，5 000 r·min-1离心10 min。取上清液2.5 mL，加蒸馏水2.5 mL、0.1%三氯化铁溶液0.5 mL，混匀后在700 nm处测定吸光度。

还原力=[(A空白-A样品)/A空白]×100%

1.4 数据统计分析

本试验每个样品平行做3份，每份各指标测定均重复3次取平均值。数据采用Excel 2010和SPSS 19.0软件进行数据统计分析，均值间比较采用 Duncan’s多重比较，在0.05水平上进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 5种芽苗菜的生长特性和产出比

2.1.1 5种芽苗菜的生长特性

芽苗菜的生长趋势可以用芽苗菜的高度(图1)和可食部分的重量(图2)来描述。由图1可知，白芥、苦瓜和南瓜芽苗菜随生长时间其高度呈现持续增长(P<0.05)。白芥芽苗菜的高度始终大于苦瓜芽苗菜；南瓜芽苗菜在生长4 d后，高度迅速增加，第6天时其高度与白芥芽苗菜接近，第8天时高于其它4种芽苗菜。黄芥和油菜芽苗菜在生长第6天后高度变化不大，在整个生长阶段中，高度增长较少。

不同小写字母代表同种芽苗菜检测数据组内的差异显著(P<0.05)。下同。 Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) in the same kind of sprouts. The same as below．图1 芽苗菜不同生长阶段的高度变化Fig.1 Heights of sprouts at different growth stages

图2 芽苗菜不同生长阶段的可食部分重量变化Fig.2 Weights of edible parts at different growth stages

从5种芽苗菜的可食部分的重量来看，葫芦科(南瓜、苦瓜)芽苗菜的重量增长远大于十字花科(油菜、黄芥和白芥)芽苗菜。油菜、白芥和南瓜芽苗菜在整个生长阶段的重量呈持续增加趋势(P<0.05)；其它2种芽苗菜生长前4天重量增长缓慢，到第8天时，黄芥、白芥芽苗菜的可食部分重量分别增加了0.54 g和1.25 g。

2.1.2 5种芽苗菜的产出比变化

图3结果显示，油菜、白芥和南瓜芽苗菜产出比随时间呈持续增长趋势(P<0.05)；黄芥芽苗菜生长的前2天产出比无明显变化，第6天有所增加(P<0.05)；苦瓜芽苗菜前6天产出比变化不大，第8天增加(P<0.05)；5种芽苗菜产出比性状顺序依次是：油菜>白芥>黄芥>南瓜>苦瓜，3种十字花科芽苗菜(油菜、白芥、黄芥)的产出比整体上大于葫芦科芽苗菜(南瓜、苦瓜)。油菜是芽苗菜产出比性状最优的品种。

图3 5种芽苗菜不同生长阶段的产出比Fig.3 Input-output ratio of five kinds of sprouts at different growth stages

2.2 5种芽苗菜发芽过程中活性成分含量变化

2.2.1 5种芽苗菜生长过程中可溶性蛋白含量变化

由图4可知，除南瓜和苦瓜外，其它3个品种生长2 d的芽苗菜中可溶性蛋白的含量均低于种子中可溶性蛋白的含量。南瓜发芽后芽苗菜中的可溶性蛋白含量呈现明显增加，在发芽第4天最高，为167.00 mg·g-1DW，明显高于其它3种芽苗菜，此后随发芽时间增加含量降低，在发芽第8天时含量升高为160.39 mg·g-1DW；苦瓜芽苗菜可溶性蛋白的含量前期略有增加，而后降低，在发芽第8天时升高；白芥芽苗菜的可溶性蛋白含量随发芽时间的增加呈现先降低后增加的趋势，与黄芥的含量变化趋势类似，白芥芽苗菜的可溶性蛋白含量在发芽第4天时最低,而黄芥在第2天时最低；油菜芽苗菜可溶性蛋白含量在发芽前2天降低，而后升高，第4天后又开始下降，第6天后略有增加。

图4 5种芽苗菜生长过程中可溶性蛋白含量变化Fig.4 Changes of soluble protein contents in five kinds of sprouts during the growth period

2.2.2 5种芽苗菜生长过程中可溶性糖含量变化

由图5可知，5种芽苗菜在发芽后可溶性糖含量均高于种子，发芽前2天可溶性糖含量增加较快。油菜芽苗菜可溶性糖含量随生长时间呈先增加后迅速降低的趋势；黄芥、白芥和苦瓜芽苗菜中的可溶性糖含量随生长时间的变化趋势类似，均于第6天达最高值；南瓜芽苗菜可溶性糖含量随生长时间呈增加趋势，发芽后第2天至第4天可溶性糖含量变化不大，第6天后增加迅速，第8天时含量高于其它4种芽苗菜，达185.5 mg·g-1DW。

图5 5种芽苗菜生长过程中可溶性糖含量变化Fig.5 Changes of soluble sugar contents in five kinds of sprouts during the growth period

2.2.3 5种芽苗菜生长过程中类胡萝卜素含量变化

类胡萝卜素是维生素A源，有许多重要的生理功能，如保护眼睛、抗氧化、抗癌、降低心血管发病率等[16, 17]。由图6可知，5种芽苗菜中类胡萝卜素的含量随发芽时间的增加呈升高趋势。在整个生长阶段白芥芽苗菜类胡萝卜素的含量高于其他4种芽苗菜。黄芥和油菜芽苗菜在整个生长阶段的类胡萝卜素含量接近，油菜芽苗菜类胡萝卜素的含量在生长4天后变化不大，但在生长期间，其含量高于黄芥；南瓜芽苗菜类胡萝卜素的含量在生长4天后迅速增加，生长8天后其含量与黄芥和油菜接近。苦瓜芽苗菜类胡萝卜素的含量虽随发芽时间的增加而略呈升高趋势，但生长过程中其含量均低于其它4种芽苗菜。整体来看，3种十字花科芽苗菜中类胡萝卜素的含量高于葫芦科芽苗菜。

图6 5种芽苗菜生长过程中类胡萝卜素含量变化Fig.6 Changes of carotenoid contents in five kinds of sprouts during the growth period

2.2.4 5种芽苗菜生长过程中叶绿素含量变化

叶绿素富含微量元素铁，并且具有抗氧化、抗肿瘤等功能[18]。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b，由图7和图8可知，2种叶绿素在芽苗菜中的变化趋势一致，随生长时间呈增加的趋势，并且白芥芽苗菜中的叶绿素a和叶绿素b的含量一直高于其他3种芽苗菜。黄芥和油菜接近，在生长期的前6天叶绿素a和叶绿素b含量高于苦瓜和南瓜。南瓜芽苗菜叶绿素a和叶绿素b含量在生长第4天后迅速增加，第8天时与黄芥接近。苦瓜芽苗菜叶绿素a含量在生长过程中有所增加，但叶绿素b含量变化较小(P>0.05)。

图7 5种芽苗菜生长过程中叶绿素a含量Fig.7 The contents of chlorophyll a in five kinds of sprouts during the growth period

图8 5种芽苗菜幼苗生长过程中叶绿素b含量Fig.8 The contents of chlorophyll b in five kinds of sprouts during the growth period

2.3 不同生长阶段芽苗菜及种子提取物抗氧化能力

2.3.1 5种芽苗菜对ABTS自由基的清除能力

由图9可以看出，5种芽苗菜对ABTS自由基的清除能力排序为：白芥>苦瓜>黄芥>油菜>南瓜。种子萌发后，5种芽苗菜对ABTS自由基的清除率均高于种子。白芥芽苗菜在发芽第2天清除率迅速增加，从种子的19.5%增加到了37.6%，清除率提高了约1.9倍，但第4天后清除率无太大变化(P>0.05)；苦瓜芽苗菜在发芽第2天清除率增加明显，之后下降；黄芥芽苗菜的清除率在第6天达最大值；油菜和南瓜芽苗菜的清除率均在发芽第8天达最大值，整个生长阶段南瓜芽苗菜清除率一直低于其它4种芽苗菜。

图9 5种芽苗菜及种子提取物对ABTS自由基的清除能力Fig.9 The ABTS free radical scavenging ability of extracts from sprouts and seeds

2.3.2 5种芽苗菜对DPPH自由基的清除能力

由图10可知，芽苗菜对DPPH的清除能力高于种子，萌发2天后白芥芽苗菜的清除能力高于其它4种芽苗菜，生长时间内这5种芽苗菜对DPPH的清除能力依次为：白芥>黄芥>油菜>苦瓜>南瓜。白芥和黄芥芽苗菜对DPPH自由基的清除能力均随生长时间呈先升高后变化不大(P>0.05)的趋势，均在第4天时达最高值；油菜、苦瓜和南瓜芽苗菜在发芽第2天清除能力升高，第4天变化不大，之后增高。

2.3.3 5种芽苗菜的还原力

由图 11 可知，5种芽苗菜还原能力顺序为：白芥>黄芥>油菜>苦瓜>南瓜。白芥芽苗菜的还原力在发芽后迅速升高，第2天后变化不大，第6天后又迅速增加，第8天时比种子自身还原力提高了2倍；黄芥芽苗菜还原力在生长第2天升高了近1倍，之后变化不大；油菜芽苗菜随生长进程呈先增高后降低又增高的趋势；苦瓜芽苗菜还原力在第2天达最高值19.3%，之后降低；南瓜芽苗菜第2天时还原力最高为12.3%，第4天降低，之后变化不大。

2.4 5种芽苗菜及种子提取物活性成分与抗氧化活性之间的相关性

从表1中可以看出，5种芽苗菜的生长指标中高度、可食部分重量、产出比和生物活性成分中可溶性糖、类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b与抗氧化活性(ABTS清除率、DPPH清除率、还原力)成正相关关系，说明芽苗菜的生产过程中可以通过提高芽苗菜的高度、重量等实现抗氧化活性的提高。

图11 5种芽苗菜及种子提取物还原力测定Fig.11 Determination of reducing capacity of extracts from sprouts and seeds

注：*和**分别表示显著相关(P<0.05)和极显著相关(P<0.01)。

Note：*and**indicate significant correlation(P<0.05)and extremely significant correlation(P<0.01), respectively.

除南瓜芽苗菜外，其它4种芽苗菜的可溶性蛋白含量与抗氧化活性均成负相关关系。 十字花科(油菜、白芥、黄芥)芽苗菜中的类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b含量与抗氧化活性均成显著正相关关系(P<0.05)，说明类胡萝卜素和叶绿素可能是影响其抗氧化能力的关键因素。

3 结论

5种芽苗菜的高度增长速度为：南瓜>白芥>苦瓜>黄芥>油菜；从可食部分重量的增加趋势看，南瓜>苦瓜>白芥>黄芥>油菜；产出比是：油菜>白芥>黄芥>南瓜>苦瓜。本研究中葫芦科芽苗菜的重量增长高于十字花科芽苗菜，而产出比低于十字花科芽苗菜。综合来看，白芥种子是生产芽苗菜的优良选择。

除南瓜芽苗菜外，油菜、白芥、黄芥、苦瓜芽苗菜的可溶性蛋白含量比种子中的含量低。另有文献报道其它作物种子发芽后，可溶性蛋白含量也会出现不同程度的变化，如苦荞[10]、花生[19]和糙米[20]。出现这些变化的原因可能与不同的芽苗菜种类中蛋白酶或蛋白酶抑制剂的活性变化规律有关[21～23]。本研究中，芽苗菜中可溶性糖含量高于种子，这可能是因为淀粉酶活力增强，种子中的淀粉分解为可溶性糖[24, 25]；但除南瓜芽苗菜以外的其它4种芽苗菜生长过程中，又出现可溶性糖含量下降的现象，这可能因发芽过程中，碳水化合物需要降解，为蛋白质合成提供所需能量。Shi等[26]曾指出，在大豆发芽7天后，糖的含量由种子中的19.9%下降至14%。可溶性糖含量在整个生长过程中呈现动态变化，刘浩荣[27]、李昕悦[28]的研究中也有类似的趋势。

叶绿素和类胡萝卜素均随芽苗菜生长天数的增加而增加，二者变化趋势一致，可能是因为二者的合成途径相似[2, 29]，这与赵晓帼等[2]对萝卜苗不同生长天数的类胡萝卜素和叶绿素含量变化得出的结果一致。生长6天后，5种芽苗菜按二者的含量排序为：白芥>油菜>黄芥>南瓜>苦瓜。

发芽有助于提高种子的抗氧化活性，随生长时间总体呈增加趋势，不同品种之间存在着差异。5种芽苗菜对DPPH的清除率和还原力结果一致，白芥>黄芥>油菜>苦瓜>南瓜；对ABTS自由基的清除能力排序为：白芥>苦瓜>黄芥>油菜>南瓜。抗氧化指标的排序结果与叶绿素和类胡萝卜素含量的排序结果有差异。类胡萝卜素和叶绿素可能是影响芽苗菜抗氧化能力的因素，但仍可能存在其他影响抗氧化能力的物质，如维生素C、多酚等。抗氧化能力可能是多种活性物质综合作用的体现，不同品种的芽苗菜的抗氧化机制存在差异。整体来看，十字花科(油菜、白芥、黄芥)芽苗菜中类胡萝卜素、叶绿素b的含量、对DPPH自由基的清除率和还原能力均高于葫芦科(苦瓜、南瓜)芽苗菜。芽苗菜常规指标与抗氧化性指标之间存在着相关性，油菜、白芥、黄芥芽苗菜的生长指标(高度、重量、产出比)与其抗氧化活性呈显著正相关(P<0.05)。可溶性糖、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素在芽苗菜中的含量比种子中高，说明发芽有利于活性成分的积累。综上所述，芽苗菜具有一定的抗氧化保健功效，白芥芽苗菜可作为优良的抗氧化功能性食品原料。