高压处理对白芥末和埃塞俄比亚芥末植物成分中生物活性化合物的影响：重点关注硫代葡萄糖苷含量以及异硫氰酸酯和硒的生物可利用性

《NFS Journal》：Effect of high-pressure processing on the bioactive compounds of white and Ethiopian mustard plant-based ingredients: Spotlight on glucosinolate content and the bioaccessibility of isothiocyanates and selenium

　　高压处理对白芥菜和埃塞俄比亚芥菜中硫苷、酶活性和生物可及性的影响研究。通过HPP处理（200-600MPa，2-5分钟）分析硫苷（葡萄糖 tropeaolin 和 sinigrin）初始含量、myrosinase活性及异硫氰酸酯生物可及性。结果显示HPP显著降低白芥菜葡萄糖 tropeaolin含量（200MPa时达3720±35mg/kg），但对异硫氰酸酯生物可及性（白芥菜平均28%）和硒生物可及性（白芥菜>90%）无显著影响。研究证实HPP可部分保留硫苷活性，同时不影响矿物质生物可及性，为开发功能性芥菜制品提供依据。

　　高压力处理（HPP）作为一种非热处理技术，已被广泛应用于食品工业中，以延长产品的保质期并保持其营养价值。这项研究主要关注HPP对白芥和埃塞俄比亚芥绿色组织中主要的硫代葡萄糖苷（如葡糖硫苷和辛硫苷）、芥子酶活性以及异硫氰酸酯和硒（Se）生物可及性的影响。通过系统的实验设计和分析，研究揭示了HPP在不同压力和时间条件下对这些生物活性成分的动态变化，为食品加工技术在功能性食品开发中的应用提供了科学依据。

### 研究背景与意义

芥菜类植物，如白芥（*Sinapis alba*）和埃塞俄比亚芥（*Brassica carinata*），长期以来被用作调味品和香料。这些植物富含异硫氰酸酯，这类化合物具有抗氧化、抗炎和抗癌等多种健康益处。然而，异硫氰酸酯的形成依赖于芥子酶与硫代葡萄糖苷的相互作用，而传统的热处理方式可能会导致芥子酶失活，从而减少异硫氰酸酯的生成。因此，寻找一种能够有效保留芥子酶活性并促进异硫氰酸酯生成的非热处理技术显得尤为重要。

高压力处理（HPP）作为一种非热技术，能够在较低温度下施加高达800 MPa的压力，从而有效降低微生物数量并延长食品的保质期。与热处理不同，HPP不会破坏分子的共价键，因此有助于保留食品的关键感官和营养特性。此外，HPP已被认为是提高营养成分和植物化学物质生物可及性和生物利用度的一种有潜力的技术。特别是在富含硫代葡萄糖苷的蔬菜中，HPP可能有助于保持酶的活性和植物化学物质的功能性。然而，关于HPP对白芥和埃塞俄比亚芥这类芥菜类植物中硫代葡萄糖苷、异硫氰酸酯和硒生物可及性的影响，目前的研究尚不充分。

### 实验材料与方法

在本研究中，白芥和埃塞俄比亚芥的种子由“Cesar Gomez Campo”植物基因库提供，并在受控条件下进行种植。种子在生长柜中培养4至5周，随后移栽至西班牙科尔多瓦大学的实验田中，继续生长至4至5个月，此时茎和叶被认为是最佳食用阶段。这些绿色组织经过清洗、冻干和研磨处理，以获得均匀的样品。冻干样品随后被真空包装，并在设定的压力和时间条件下进行HPP处理。处理过程中的温度保持在8±2℃，以避免热效应对结果的影响。

为了评估硫代葡萄糖苷和异硫氰酸酯的含量，研究采用了超高效液相色谱-质谱联用技术（UHPLC/MS），并对样品进行了详细的化学分析。此外，研究还使用了静态的*in vitro*胃肠道消化模型（INFOGEST协议）来评估异硫氰酸酯的生物可及性。该模型模拟了人体消化过程，包括口腔、胃和小肠三个阶段，从而评估样品中异硫氰酸酯和硒的消化释放情况。在HPP处理后的样品中，通过胃肠道消化模型获得的生物可及性数据表明，尽管HPP降低了硫代葡萄糖苷的初始含量，但其对异硫氰酸酯的生成和生物可及性没有显著影响。

### 实验结果与分析

研究结果表明，HPP对白芥和埃塞俄比亚芥的硫代葡萄糖苷含量有显著影响。在白芥中，所有HPP处理均导致初始葡糖硫苷浓度（4586±62 mg/kg）的降低，其中200 MPa处理对葡糖硫苷的降解作用最为显著。相比之下，400 MPa和600 MPa处理对硫代葡萄糖苷的降解作用较小，说明较高的压力能够部分保留这些化合物。在埃塞俄比亚芥中，同样观察到了类似的压力依赖性变化，即200 MPa和400 MPa处理在2分钟内对辛硫苷的降解具有统计学意义，而600 MPa处理则对辛硫苷的降解影响较小。

在芥子酶活性方面，HPP处理显著降低了其活性。在白芥中，所有HPP处理后的样品的芥子酶活性比对照组降低了约30%，而在埃塞俄比亚芥中，这一下降幅度达到了约50%。然而，不同处理条件之间的酶活性下降没有显著差异。这一结果表明，尽管HPP对芥子酶活性有抑制作用，但这种抑制并不依赖于压力和时间的具体组合，而可能与样品的水分含量或其他因素有关。

关于异硫氰酸酯的生物可及性，研究发现HPP对异硫氰酸酯的浓度没有显著影响。无论是白芥还是埃塞俄比亚芥，HPP处理后的样品中异硫氰酸酯的生物可及性均保持在较低水平（平均约为28%），其中苯甲异硫氰酸酯的生物可及性略低于丙烯基异硫氰酸酯（平均约为65%）。这一结果可能与异硫氰酸酯的脂溶性有关，它们在肠道中的溶解度较低，因此生物可及性较低。然而，值得注意的是，尽管HPP降低了硫代葡萄糖苷的初始含量，但其对异硫氰酸酯的形成和生物可及性没有产生显著影响，这表明HPP可能通过破坏细胞壁，释放足够的芥子酶，从而促进硫代葡萄糖苷的转化。

在硒的生物可及性方面，研究发现HPP处理对硒的释放没有显著影响。白芥和埃塞俄比亚芥的绿色组织中，硒的初始含量分别为2.12±0.24 μg/g和0.22±0.23 μg/g。HPP处理后的样品中，硒的生物可及性均保持在较高水平，其中白芥的生物可及性超过了90%。这一结果表明，HPP不仅能够有效保留芥子酶活性，还能够促进植物中微量元素的释放，从而提高其生物利用度。

### 讨论与意义

研究结果表明，HPP在不同压力和时间条件下对芥菜类植物中的硫代葡萄糖苷和异硫氰酸酯的生物可及性有复杂的影响。在较低压力和较长处理时间下，硫代葡萄糖苷的降解较为显著，而在较高压力下，这种降解则被抑制。这可能与细胞膜的渗透性和酶活性有关。较低压力可能导致细胞膜的轻微破坏，使得硫代葡萄糖苷和芥子酶之间的接触减少，从而限制了它们的相互作用。相反，较高压力可能增强了细胞膜的渗透性，但同时也可能破坏芥子酶的活性，导致其无法有效催化硫代葡萄糖苷的水解反应。

此外，HPP对异硫氰酸酯的生物可及性没有显著影响，这可能与HPP处理后的样品中仍然存在足够的芥子酶活性有关。虽然HPP降低了芥子酶的活性，但其活性仍然足以促进硫代葡萄糖苷的转化，并在消化过程中形成一定量的异硫氰酸酯。这一结果表明，HPP在一定程度上能够保留芥子酶的活性，从而维持异硫氰酸酯的生成和生物利用度。

关于硒的生物可及性，研究发现HPP处理并未显著影响其释放。这可能与植物细胞结构和HPP处理过程中细胞壁的破坏有关。尽管HPP可能会释放一些微量元素，但其对硒的释放效果并不明显，说明HPP在某些情况下可能并不适合用于提高微量元素的生物可及性。然而，白芥的硒生物可及性仍然较高，这表明其绿色组织可能是一个优良的硒来源。

总体而言，HPP作为一种非热处理技术，能够有效延长食品的保质期，同时保留其关键的营养成分和生物活性物质。尽管HPP对硫代葡萄糖苷的降解有一定影响，但其对异硫氰酸酯的形成和生物可及性没有显著影响，这表明HPP可能在一定程度上保留了芥菜类植物的功能性。此外，HPP对硒的生物可及性没有显著影响，但白芥的硒生物可及性仍然较高，这表明其绿色组织可能具有较高的营养价值。

### 结论

本研究的结果表明，HPP可以影响芥菜类植物绿色组织中生物活性成分的含量，特别是在较低压力和较长处理时间下，硫代葡萄糖苷的降解较为显著。然而，尽管HPP降低了芥子酶的活性，但其活性仍然足够促进硫代葡萄糖苷的转化，并在消化过程中形成一定量的异硫氰酸酯。此外，HPP对异硫氰酸酯的生物可及性没有显著影响，这表明HPP可能有助于保留这些化合物的生物利用度。对于硒而言，HPP处理并未显著影响其生物可及性，但白芥的硒生物可及性仍然较高，这表明其绿色组织可能是一个优良的硒来源。

综上所述，HPP作为一种非热处理技术，具有保留芥菜类植物功能性成分的潜力，特别是在白芥和埃塞俄比亚芥的绿色组织中。这为功能性食品的开发提供了新的思路，同时也为食品工业中非热处理技术的应用提供了科学依据。未来的研究可以进一步探讨HPP在不同植物中的应用效果，以及其对其他营养成分和植物化学物质的影响，以期为功能性食品的开发提供更全面的数据支持。