蘿卜硫素（sulforaphane），其分子式為C6H11NOS2，分子量為177.3，是存在于很多十字花科蔬菜中的一種生物活性化合物。蘿卜硫素由其前體物硫代葡萄糖苷（glucosinolates，GS，以下簡稱硫苷）在黑芥子酶（myrosinase enzyme）的作用下轉(zhuǎn)化而來，其中的N=C=S基團(tuán)容易發(fā)生極化，獲得正電荷，因而容易與氨基、羥基和羧酸等親核試劑發(fā)生反應(yīng)，是其發(fā)揮多種生物活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。蘿卜硫素具有抗菌、抗癌、抗氧化、抗炎、抗腫瘤和抗病毒作用，并可作為預(yù)防或治療冠狀病毒感染的潛在藥物。在目前發(fā)現(xiàn)的所有天然抗癌物質(zhì)里，蘿卜硫素效力最強(qiáng)、效果最好。它能刺激細(xì)胞制造產(chǎn)生較高Ⅱ型酶（有益酶），能使細(xì)胞形成對抗致癌物侵蝕的膜。
合成
蘿卜硫素是一種含硫化合物，由硫經(jīng)黑芥子酶水解而成，常溫下呈黃色或者無色液體，不溶于水，但是極易溶解于甲醇、二氯甲烷、乙腈等有機(jī)溶劑，在高溫和堿性條件下易分解，相對分子質(zhì)量為177.3，分子式C6H11S2NO。硫苷和黑芥子酶分別穩(wěn)定存在于植物組織細(xì)胞和液泡中，只有當(dāng)植物組織被破壞時才能水解得到蘿卜硫素。由于水解過程會受pH、溫度、水分等因素影響，往往會造成蘿卜硫素產(chǎn)量降低。盡管自然酶解法易受外界壞境影響，但可以根據(jù)蘿卜硫素的化學(xué)特性，創(chuàng)造有利于合成蘿卜硫素的酶解環(huán)境，如適宜的酶解pH 5 ~ 7，有利于合成蘿卜硫素。
分布
已在植物中發(fā)現(xiàn)120 多種硫苷，十字花科作物中硫苷含量最高，植株各個部分都有分布，尤其是種子中的含量最高。植物體內(nèi)硫苷含量會受外界生長環(huán)境的影響，因此蘿卜硫素含量也受到外界環(huán)境條件的影響。不同植物種類其硫苷含量也不同，一般蕓薹屬蔬菜中硫苷的含量為500 ~ 2 000μg · g-1，其中甘藍(lán)類蔬菜中含量最高，尤其是種子和幼苗中，其硫苷含量是成熟植株的10 ~ 100 倍。因此青花菜是提取蘿卜硫素的理想原料。
研究表明蘿卜硫素主要分布在十字花科蔬菜中。采用50℃、70℃和90℃3種不同溫度常壓干燥9種十字花科蔬菜食用部位，采用HPLC測定其蘿卜硫素含量。結(jié)果顯示，該9種十字花科蔬菜中蘿卜硫素含量是蕓屬>蘿卜屬；蕓薹屬中青花椰菜蘿卜硫素含量最高，為480μg.g-1,花椰菜含量最低為35.2μg.g-1;蘿卜屬中胡蘿卜的蘿卜硫素含量最高，為80.9μg.g-1,白蘿卜含量最低，為19.8μg.g-1;而在這3種不同干燥溫度對同一樣品處理中,90℃烘干樣品中蘿卜硫素含量最高。
功效
蘿卜硫素不但具有很強(qiáng)的抗癌活力，還具有很強(qiáng)的抗氧化能力，是公認(rèn)的具有防癌、抗癌和美容效果的天然產(chǎn)物之一。早在20 世紀(jì)初研究者就對蘿卜硫素的防癌和抗癌作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素對肝癌、大腸癌、乳腺癌、前列腺癌等有抑制作用，誘導(dǎo)PhaseⅡ型酶，激活抗癌物質(zhì)的產(chǎn)生，殺死白血細(xì)胞；另外蘿卜硫素能調(diào)整人的最外層免疫系統(tǒng)——皮膚，增強(qiáng)人的免疫力。美國研究人員在人類及小鼠身上的試驗(yàn)顯示，蘿卜硫素有助肺部清除有害細(xì)菌。美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究人員4月13日發(fā)表報告說，蘿卜硫素能激活一種名為NRF2的信號通道。這種信號通道一旦不能發(fā)揮作用，人體巨噬細(xì)胞就無法清除肺部的死亡細(xì)胞及外來細(xì)菌，從而使肺部無法保持清潔，導(dǎo)致感染。吸煙者及慢性阻塞性肺病（慢阻肺）患者的巨噬細(xì)胞都失去了這種清理功能。這項(xiàng)研究成果4月13日發(fā)表在美國《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上。研究人員已開始在慢阻肺患者中進(jìn)行二期臨床試驗(yàn)，以確認(rèn)蘿卜硫素能否提高患者肺部功能。
影響合成因素
內(nèi)部因素
植物的種類和基因型對其體內(nèi)蘿卜硫素合成的影響顯著，不同種類的蔬菜中蘿卜硫素含量差異明顯。研究表明，蕓薹屬蔬菜中蘿卜硫素含量大于蘿卜屬，其中甘藍(lán)類蔬菜中蘿卜硫素含量很高，可達(dá)到480 μg · g-1 DW。同種蔬菜不同品種的硫苷含量也差異顯著。Pérez-Balibrea 等報道，植物基因型和其生長環(huán)境是蘿卜硫素含量的主要影響因素，其中基因型起關(guān)鍵作用。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院已開展多年的高蘿卜硫素青花菜品種選育工作，選育出高蘿卜硫素青花菜新品種湘綠2號和湘綠3 號，為國內(nèi)開展高蘿卜硫素青花菜新品種選育工作奠定了基礎(chǔ)。蘿卜硫素合成途徑的基因網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，涉及到多個關(guān)鍵基因，如上皮硫特蛋白（ESP）、黑芥子酶調(diào)控基因（MY）、甲基轉(zhuǎn)移酶基因（SMT）等。研究表明甘藍(lán)類蔬菜中ESP 是黑芥子酶體系中的一種蛋白，它的過量表達(dá)有利于類化合物的產(chǎn)生，抑制蘿卜硫素的合成；MY 直接調(diào)控黑芥子酶，SMT 能調(diào)控硒脅迫下蘿卜硫素含量，MY和SMT過量表達(dá)試驗(yàn)結(jié)果表明MY和SMT都能顯著提高蘿卜硫素含量。這些基因都與蘿卜硫素合成關(guān)鍵酶——黑芥子酶相關(guān)，調(diào)控著黑芥子酶表達(dá)和活性，因此，蘿卜硫素合成中增強(qiáng)黑芥子酶活性能有效地提高蘿卜硫素含量，而SMT 基因則能緩解硫硒競爭代謝引起的蘿卜硫素含量降低。
外部因素
光質(zhì)
不同光質(zhì)對植物蘿卜硫素含量有一定的影響。自然光照下甘藍(lán)類蔬菜幼苗的硫苷含量明顯高于黑暗條件下的幼苗。光照也能提高青蘿卜愈傷組織中蘿卜硫素含量，其中紅、藍(lán)光效果特別顯著。短暫的藍(lán)光有助于采收前青花菜中蘿卜硫素含量的提高。因此，光照能顯著提高植株中蘿卜硫素的含量，室內(nèi)栽培時可適當(dāng)補(bǔ)充紅藍(lán)光來提高蘿卜硫素含量，而大田栽培時可選擇光照充足的地區(qū)。
溫度
蘿卜硫素的合成需要適宜的溫度條件，使合成途徑中蛋白活性達(dá)到最適宜狀態(tài)。研究結(jié)果表明青花菜花球經(jīng)適當(dāng)高溫（60 ℃）處理后，蘿卜硫素含量上升而蘿卜硫腈含量降低；但當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃時，青蘿卜硫素和蘿卜硫腈含量都降低。但有關(guān)此方面的研究不多，沒有充足的證據(jù)表明溫度可以直接調(diào)控蘿卜硫素合成。
鹽脅迫
鹽脅迫對參與蘿卜硫素合成的黑芥子酶系統(tǒng)有影響。有研究表明，甘藍(lán)在鹽脅迫條件下比正常生長條件下硫苷含量要低。小鹽芥在一定鹽濃度條件下，硫苷的生物合成與黑芥子酶活性都有提高。甘藍(lán)類蔬菜幼苗中黑芥子酶的活性受到高濃度NaCl 的抑制，但NaCl 能大幅度地增加青花菜幼苗中蘿卜硫素的含量。這些試驗(yàn)結(jié)果都說明鹽脅迫能提高蘿卜硫素含量，但這也有可能與低水勢的滲透調(diào)節(jié)有關(guān)，因此，硫苷與鹽脅迫的互作機(jī)制還需再進(jìn)一步研究。
外源施用氨基酸
十字花科蔬菜中蘿卜硫素的最初前體物質(zhì)是甲硫氨酸，最終的前體是硫苷，因此外源施用氨基酸一定程度上可以調(diào)控蘿卜硫素含量。甘藍(lán)葉面噴施不同氨基酸后，硫苷的組分沒有改變，但硫苷含量受到顯著影響，其中半胱氨酸和甲硫氨酸可顯著提高甘藍(lán)中蘿卜硫素的含量）。Pérez-Balibrea 等用了蛋氨酸、色氨酸和殼聚糖對3、5、7 d 苗齡的青花菜進(jìn)行噴灑，結(jié)果顯示在7 d 的芽苗時期蛋氨酸會提高32%的脂肪族硫苷，色氨酸則增加近2 倍的吲類硫苷，在一定程度上也增加了蘿卜硫素的含量。
植物激素
6-BA 和NAA 能將氨基酸、生長素、無機(jī)鹽等向處理部位調(diào)運(yùn)，這可能影響蘿卜硫素的合成前體硫苷的合成。研究結(jié)果表明6-BA 處理過的青花菜花球中，酚類、硫甙和蘿卜硫素的總含量有明顯增加，一些抗氧化酶的活性明顯增加，過氧化酶的活性減弱，葉綠素退化率降低。同時6-BA 影響甘藍(lán)類蔬菜中的抗氧化酶活性及硫苷水解酶的活性，并且2.5 μL · L-1的1-MCP 和 200 mg · L-1 的6-BA 組合能明顯的提高硫苷和蘿卜硫素的生物合成。1 mg · 千克1 的NAA 和5 mg · kg-1 的6-BA 組合能顯著提高青花菜中蘿卜硫素含量。這些研究結(jié)果說明適宜的生長素和細(xì)胞分裂素配比能有效提高青花菜中蘿卜硫素的含量，但噴施時期及噴施激素種類與濃度比還需進(jìn)一步研究。研究表明，茉莉酸甲作為信號化合物對硫苷的合成有誘導(dǎo)作用，茉莉酸對甘藍(lán)類蔬菜中硫苷的總含量有影響；茉莉酸甲酯能激發(fā)在硒肥下吲哚類硫苷的生物合成。研究表明，茉莉花酸類化合物與脂肪族氨基酸的合成代謝有關(guān)，并且茉莉酸甲酯影響著吲哚類硫苷的積累。Pérez-Balibrea 等指出外源物質(zhì)誘導(dǎo)將會成為提高青花菜中蘿卜硫素含量的有效方法，但還需要進(jìn)一步的直接試驗(yàn)結(jié)果來證明。
參考資料 >
蘿卜硫素.探索化學(xué).2024-10-25