食品界

《食品科学》：西南大学赵吉春讲师等：发酵对西兰花硫代葡萄糖苷缓解秀丽隐杆线虫氧化损伤的影响

细胞内活性氧自由基（ROS）具有激活特定信号通路的作用，然而，过量ROS会攻击细胞成分，造成DNA等生物分子损伤。超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等抗氧化酶类及还原性谷胱甘肽等非酶小分子物质组成了机体抗氧化保护系统，维持着体内氧化还原平衡。当生物体内ROS水平超过了内源性抗氧化系统的平衡能力，就会发生氧化应激。此时，SOD、GSH-PX等抗氧酶水平下降，丙二醛（MDA）等氧化产物含量升高，细胞组织发生损伤。氧化应激以及相关生物分子氧化损伤在许多人类疾病的发展过程中十分重要。除了机体自身抗氧化系统，已有研究表明外源摄入抗氧化剂能够防止或延缓自由基诱导的氧化过程，从而增强自身抗氧化能力，降低ROS对机体损害。通过膳食摄取天然抗氧化剂抵抗氧化损伤，不仅安全高效，而且方便易得，日益受到人们的重视。

西南大学食品科学学院的王玄、赵吉春*等将对乳酸菌发酵西兰花硫苷成分进行鉴定，测定其体外抗氧化活性，考察硫苷及其代谢产物对秀丽隐杆线虫在应激条件下存活率以及体内ROS、脂褐素和抗氧化酶水平的影响，以此评价发酵对西兰花硫苷抗氧化活性变化的影响。该研究将有助于挖掘十字花科蔬菜中功能活性成分，深化乳酸菌发酵增强硫苷生理活性的认识，为西兰花等十字花科蔬菜副产物的高值化利用提供理论基础。

1、发酵西兰花硫苷的组分分析

通过UPLC-Q-TOF-MS术从西兰花硫苷提取物中识别出萝卜硫苷、屈曲花苷、芸苔葡糖硫苷、新葡萄糖芸苔素和脱硫葡萄糖芫菁芥素5 种硫苷物质（表1）。经过植物乳杆菌发酵24 h，屈曲花苷和芸苔葡糖硫苷完全被降解，在发酵硫苷中鉴定出5-甲硫基戊腈、抗坏血酸原和吲哚-3-甲醇，这与前人研究结果一致。在未发酵硫苷组中也检测出硫苷代谢产物4-甲硫基丁基异硫氰酸酯和吲哚-3-甲醇，说明除了乳酸菌发酵，在西兰花匀浆、灭菌的等前处理过程中硫苷也会发生降解。芸苔葡糖硫苷被乳酸菌降解为吲哚-3-甲醇，在酸性环境下，吲哚-3-甲醇与抗坏血酸结合形成了抗坏血酸原。

2、发酵对西兰花硫苷提取物体外抗氧化活性的影响

经过植物乳杆菌发酵，西兰花硫苷提取物的DPPH自由基清除能力提高了7%（未发酵为（37.61±0.41）μg/mL，发酵后为（40.49±0.19）μg/mL），说明发酵硫苷的供氢能力比未发酵硫苷略微增强，抗氧化活性增大（图1A）。发酵硫苷清除DPPH自由基活性的增强可能与发酵硫苷产物中的小分子亚基有关。

发酵组与对照组的硫苷提取物均具有较高的ABTS阳离子自由基清除活性，但水平有所差异。其中，对照组对ABTS阳离子自由基清除VC当量值为（74.48±5.96）μg/mL，而发酵组为（101.64±9.32）μg/mL（图1B），经过发酵对ABTS阳离子自由基清除能力提高了36.47%，说明发酵后硫苷提取物对ABTS阳离子自由基的清除能力得到了显著提高（P＜0.05）。

硫苷提取物铁离子还原能力变化趋势与DPPH自由基和ABTS阳离子自由基结果一致（图1C）。发酵硫苷提取物的铁离子还原能力显著高于未发酵提取物，未发酵硫苷提取物的VC当量值为（45.64±0.90）μg/mL，而发酵后为（56.27±0.55）μg/mL，铁离子还原能力提高了23.3%（P＜0.01），结果表明通过发酵可以提高硫苷提取物的还原能力。

此外，发酵硫苷提取物清除羟自由基的能力显著高于未发酵提取物（P＜0.05），通过乳酸菌发酵，硫苷提取物对羟自由基清除VC当量值由（23.39±2.02）μg/mL增加到（30.27±3.50）μg/mL，提高了29.4%（图1D），说明发酵也显著提高了硫苷提取物清除羟自由基的能力。

综上所述，通过比较发酵前后硫苷提取物对DPPH自由基、ABTS阳离子自由基和羟自由基清除能力以及铁离子还原能力，可以发现植物乳杆菌发酵能够显著提高西兰花硫苷的抗氧化活性。

3、发酵西兰花硫苷提取物对线虫抗应激能力的影响

发酵西兰花硫苷提取物对线虫抗热应激能力的影响

由图2A可知，相比于空白组和对照组，发酵组的线虫生存率曲线发生明显右移，说明发酵硫苷提取物处理后线虫抵抗热应激能力高于空白和未发酵硫苷处理线虫。发酵硫苷组线虫平均存活时间和最高存活时间均显著高于空白组（P＜0.05），分别提高了62.87%和45%，同时也显著高于对照组（P＜0.05），分别提高了39.27%和29.85%（表2）。结果表明发酵硫苷提取物的良好抗氧化活性间接起到提高线虫抵抗应激能力的作用，这可能也是有效延长线虫存活时间的原因。

发酵西兰花硫苷提取物对线虫抗氧化应激能力的影响

由图2B可知，相较于空白组，未发酵硫苷和发酵硫苷溶液处理组线虫的生存率曲线明显向右移动，说明硫苷明显提高线虫抵抗H₂O₂的能力。由表2可知，与空白组相比，发酵组线虫的平均存活时间和最高存活时间均显著提高（P＜0.05），分别提高了14.93%和14.88%。结果表明，发酵和未发酵硫苷提取物均能提高线虫抵抗H₂O₂诱导急性氧化应激的能力，并且发酵硫苷的效果更为显著，但是对线虫抗氧化应激能力的影响低于对线虫抗热应激能力的影响。

4、发酵西兰花硫苷对线虫体内ROS和脂褐素累积的影响

发酵硫苷对线虫ROS累积的影响

图3结果显示，对照组和发酵组线虫ROS水平均发生显著性降低，但是两组线虫体内ROS水平无显著差异。与空白组相比，发酵组降低了33.9%，对照组降低了57.3%，表明硫苷和发酵硫苷均对线虫细胞内ROS有良好的清除作用。

发酵硫苷对线虫脂褐素累积的影响

图4结果显示，对照组和发酵组线虫的脂褐素水平均显著低于空白组，其中，发酵组较空白组降低了98.1%，对照组较空白组降低了30.0%，说明两种硫苷对减少线虫体内脂褐素积累均有一定作用，提示硫苷具有潜在的抗衰老活性。另外，发酵组线虫脂褐素水平较对照组显著降低（P＜0.05），表明植物乳杆菌发酵对硫苷减少线虫体内脂褐素积累有促进作用，这可能与抗坏血酸原等代谢产物有关。

5、发酵西兰花硫苷对线虫体内SOD活力和MDA含量的影响

由图5A可知，相较于空白组，对照组线虫体内SOD活力提高了2.8%，而发酵组线虫显著提高了13.9%，这说明发酵硫苷提取物可以一定程度上提高线虫抗氧化酶活性，减少机体代谢过程中产生ROS，起到缓解线虫氧化损伤的作用。这与橄榄叶提取物在提高线虫体内抗氧化酶活性及基因水平结果一致。由图5B可知，对照组线虫体内MDA含量相较于空白组显著降低，而发酵组MDA含量与空白组无显著差异，表明西兰花硫苷能够降低活性氧对线虫的损伤。

结论

西兰花硫苷提取物具有良好的自由基清除能力和还原能力，乳酸菌发酵进一步提升了硫苷提取物的体外抗氧化活性，这与抗坏血酸等代谢产物相关。秀丽隐杆线虫实验发现发酵西兰花硫苷对线虫抗热应激和抗氧化应激均有促进作用，并且能够降低线虫体内ROS和脂褐素含量，提高SOD活性，从而提高线虫抗氧化能力。综上所述，通过乳酸菌发酵可以提高西兰花硫苷抗氧化活性，这为开发西兰花等十字花科蔬菜副产物中硫苷及提升发酵蔬菜的功能活性提供了理论基础。

通信作者简介

赵吉春，讲师，西南大学食品科学学院。2018年毕业于江南大学，获工学博士学位；2021年至2022年，哥本哈根大学食品科学系，访问学者。主要研究方向益生菌资源挖掘与功能特性、天然活性成分与肠道菌群互作、发酵食品营养与功能。主持中央高校基本业务费项目、重庆市自然科学基金面上项目各1项，参与国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题3项；参与编写中、英文学术著作2部；在国内外期刊发表论文三十余篇，其中第一作者或通讯作者十余篇。担任Food Chemistry、Scientia Horticulturae、Molecules、《现代食品科技》等国内外期刊审稿人。

第一作者简介

王玄，硕士研究生，于2022年6月毕业于西南大学，获得了食品质量与安全学士学位；现就读于华南理工大学轻工科学与工程学院材料与化工专业。