CN114009327A

CN114009327A - 一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法及应用

Info

Publication number: CN114009327A
Application number: CN202111451404.9A
Authority: CN
Inventors: 吕新刚; 高诗薇; 朱禹蒙; 范代娣
Original assignee: Northwest University
Current assignee: Northwest University
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2041-12-01
Also published as: CN114009327B

Abstract

本申请公开了一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法及应用，所述培育方法包括以下步骤：采用低温等离子体预处理西兰花种子；预处理后的种子经浸种后发芽培养，并在培养过程中喷施含硒营养液，获得所述富含硒与萝卜硫素的西兰花芽苗。本申请意外地发现，采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理后，所获得的西兰花芽苗中的萝卜硫素含量显著增加，且使得西兰花芽苗对硒的耐受性增强，可施加的外源硒浓度最高可达3mM，而不会对芽苗的生长和萝卜硫素的积累产生明显抑制，同时实现了硒和萝卜硫素在西兰花芽苗中的高富集。

Description

一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法及应用

本申请要求申请日为2021年09月02日，申请号为2021110663862的中国发明专利申请的优先权。

技术领域

本申请涉及食品技术领域，具体涉及一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法及应用，更具体的，本申请涉及一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法，一种西兰花芽苗，一种西兰花芽苗粉以及一种酸奶。

背景技术

萝卜硫素是具有极强解毒、防癌、抗癌活性的植物源化学物质，西兰花芽苗富含萝卜硫素的前体萝卜硫苷，其硫苷含量是成熟西兰花的20至100倍，萝卜硫苷经植物细胞内源黑芥子酶酶解后可合成萝卜硫素，西兰花芽苗因此成为萝卜硫素的良好来源。在此基础上，如何提高西兰花芽苗中萝卜硫素含量成为当前的研究热点。

同时，西兰花芽苗对硒(Se)的富集能力较强。Se是人类必需的微量元素，其缺乏与多种癌症的发病率增加有关。研究表明，萝卜硫素和硒联合使用即可诱导硫氧还蛋白还原酶1(TrxR1)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx2)表达，对自由基诱导的结肠、肝脏细胞死亡起到协同保护作用，制备同时富集萝卜硫素与硒的西兰花芽苗对提升西兰花芽苗的生理学功能具有积极作用。

现有的一种使西兰花芽苗富集萝卜硫苷与硒代氨基酸的方法是在施用外源硒的同时每天将芽苗置于35～60℃下高温胁迫1次，每次15-25min，该方法需要在芽苗发芽过程中持续提供外源能量，操作麻烦且成本较高，且施用的外源硒的最高浓度仅为1mM，使得芽苗中硒的总体富集浓度有限，并且，由于硒与硫存在竞争抑制效应，在西兰花芽苗培育过程施用外源硒后，会影响萝卜硫素的合成。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请提供一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法及其产品和应用，以期发现一种既可提高萝卜硫素含量，同时又高浓度富硒的西兰花芽苗培育新方法。

在本申请的第一方面，本申请提供一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法。

可选的，所述培育方法包括以下步骤：

采用低温等离子体预处理西兰花种子；

预处理后的种子经浸种后发芽培养，并在培养过程中喷施含硒营养液，获得所述富含硒与萝卜硫素的西兰花芽苗。

可选的，所述低温等离子体预处理的电压为10～40KV，优选为20～30KV。

可选的，所述低温等离子体预处理的电流为0.2～2.0A，优选为0.6～1.0A。

可选的，所述低温等离子体预处理的时间为1～5min，优选为2～4min。

可选的，所述含硒营养液包含1～3mM硒酸钠或1～3mM亚硒酸钠；

所述含硒营养液在培养过程中每隔4～8h喷施一次，优选为每隔6h喷施一次。

可选的，所述含硒营养液还包括1～3mM硫酸锌和/或0～50μM硫酸镁。

可选的，预处理后的种子在浸种前还包括消毒步骤，所述消毒步骤为用次氯酸钠溶液浸泡消毒。

在本申请的第二方面，本申请提供一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗。

可选的，所述西兰花芽苗为采用第一方面所述培育方法制备得到，其中，所述西兰花芽苗萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，且以所述西兰花芽苗的干重计，所述西兰花芽苗的硒含量不小于150μg/g。

在本申请的第三方面，本申请提供一种西兰花芽苗粉。

可选的，所述西兰花芽苗粉由第二方面所述的西兰花芽苗经漂烫、酶解、干燥处理所获得，其富含萝卜硫素和硒，萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，硒含量不小于150μg/g。

在本申请的第四方面，本申请提供一种酸奶。

可选的，所述酸奶含有第三方面所述的西兰花芽苗粉，其中，每80-200g酸奶中所述西兰花芽苗粉的质量为0.5～2g。

有益效果：

本申请意外地发现，采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理后，所获得的西兰花芽苗中的萝卜硫素含量显著增加，且使得西兰花芽苗对硒的耐受性增强，可施加的外源硒浓度最高可达3mM，而不会对芽苗的生长和萝卜硫素的积累产生明显抑制，同时实现了硒和萝卜硫素在西兰花芽苗中的高富集。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为反应肝应激损伤程度相关酶活力测定结果图；

图2为超氧化物歧化酶SOD活力测定结果图；

图3为过氧化氢酶CAT活力测定结果图；

图4为谷胱甘肽过氧化物酶GPX活力测定结果图；

图5为谷胱甘肽还原酶GR活力测定结果图；

图6为酸奶货架期内萝卜硫素含量测定结果图；

图7为酸奶货架期内有机硒含量测定结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本申请所涉及的原料对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的均可。

在本申请的第一方面，本申请提供了一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法，包括以下步骤：

采用低温等离子体预处理西兰花种子；

本申请意外地发现，采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理后，所获得的西兰花芽苗中的萝卜硫素含量显著增加，且使得西兰花芽苗对硒的耐受性增强，可施加的外源硒浓度最高可达3mM，而不会对芽苗的生长和萝卜硫素的积累产生明显抑制，在提高硒含量的同时实现了萝卜硫素的高富集。

其中，可能是由于低温等离子体的照射激活了种子中与萝卜硫素合成相关的酶的活性，例如支链氨基酸转移酶和细胞色素P450氧化酶活性，从而显著增加萝卜硫素的含量，且等离子体处理能够加速种子体内蛋白酶的转化，激活种子的生命力，这也有助于增加萝卜硫素的富集量。

其中，硒在代谢过程中转化生成硒半胱氨酸和硒甲硫氨酸，两者在芽苗过量积累会对芽苗产生硒毒，可能是由于低温等离子体的照射使得西兰花种子硒甲基转移酶活性增强，使得硒半胱氨酸甲基化转化为非蛋白原含硒氨基酸，例如硒甲基半胱氨酸、硒甲基甲硫氨酸、含硒胱硫醚等，这些无毒性含硒氨基酸的积累使得芽苗对硒的耐受性和对硒毒的抵抗能力得以增强，从而使可施加的外源硒浓度得以提高，进而实现硒富集量的提高；另外，低温等离子体的照射也可能使含硫酶和膜转运蛋白的活性增强，通过增强芽苗对硒的吸收来提高其富集量。

此外，硒甲硫氨酸可能进入萝卜硫素代谢途径，与合成萝卜硫素的底物甲硫氨酸竞争而影响萝卜硫素的含量，硒甲基转移酶可能将硒甲硫氨酸甲基化，使其进入其他代谢途径，从而减少对萝卜硫素合成的影响和对芽苗生成的影响，协同提高芽苗内萝卜硫素的富集量。

本申请中，使用自来水或去离子水对西兰花种子浸种，浸种的时间优选为4～10h，更优选为6～8h。

本申请中，将浸种后的西兰花种子接种于培养盘中，然后置于培养箱中进行发芽培养，其中，培养的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃，培养的湿度优选为55～95％，更优选为70～90％，其中，在培养盘中铺有吸水纱布，以保证出苗整齐并保持湿润。其中，芽苗培养4～6天后即可采收。

在本申请的一个实施方式中，所述低温等离子体预处理的电压为10～40KV，优选为20～30KV。电压过低对种子处理没效果，电压过高会导致种子出现电击损伤而降低发芽率。

在本申请的一个实施方式中，所述低温等离子体预处理的电流为0.2～2.0A，优选为0.6～1.0A。电流过小，不产生明显放电现象而起不到处理作用，电流过大会对种子造成损伤而降低发芽率。

在本申请的一个实施方式中，所述低温等离子体预处理的时间为1～5min，优选为2～4min。处理时间过短，不会产生明显的处理效果，处理时间过程种子发生氧化损伤而降低发芽率。

在本申请的一个实施方式中，所述低温等离子体预处理的环境温度为室温。

在本申请的一个实施方式中，所述含硒营养液包含1～3mM硒酸钠或1～3mM亚硒酸钠；所述含硒营养液在培养过程中每隔4～8h喷施一次，优选为每隔6h喷施一次。

硒酸钠和亚硒酸钠容易被芽苗吸收利用，且本申请所喷施的含硒营养液的硒浓度最高达到3mM，在保证芽苗正常生长的同时保证了芽苗对硒元素安全有效地吸收、富集和转化，显著提高了芽苗的富硒量。

在本申请的一个实施方式中，所述含硒营养液还包括1～3mM硫酸锌和/或0～50μM硫酸镁，以保障芽苗的生长均衡，微量元素含量高。

在本申请的一个实施方式中，预处理后的种子在浸种前还包括消毒步骤，所述消毒步骤为用次氯酸钠溶液浸泡消毒。

所述次氯酸钠溶液的浓度优选为0.1～1％，更优选为0.5％；所述浸泡的时间优选为5～20min，更优选为5min。

消毒后使用自来水或去离子水对西兰花种子浸种，浸种后用自来水或去离子水冲洗3遍，以去除种子表面残余的次氯酸钠溶液。

本申请的培育方法采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理，意外获得了同时富含萝卜硫素和硒的西兰花芽苗，萝卜硫苷含量相较于未处理的西兰花芽苗提高了至少0.5倍，萝卜硫素含量相较于未处理的西兰花芽苗提高了至少1.8倍，总硒含量达到150μg/g以上，有机硒含量达到120μg/g以上；同时低温等离子体具有设备投资少，操作简单，处理时间短的优势，只需要在发芽前一次性处理2-4min即可完成，避免了发芽过程中额外的能量投入；

本申请的培育方法所获得的西兰花芽苗同时富含硒与萝卜硫素，两者协同增强了西兰花芽苗的生理学功能，具有增强的酒精肝损伤保护作用和抗癌作用。

在本申请的第二方面，本申请提供了一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗，所述西兰花芽苗为采用第一方面所述培育方法制备得到，其中，所述西兰花芽苗萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，且以所述西兰花芽苗的干重计，所述西兰花芽苗的硒含量不小于150μg/g。

在本申请的第三方面，本申请提供了一种西兰花芽苗粉，所述西兰花芽苗粉由第二方面所述的西兰花芽苗经漂烫、酶解、干燥处理所获得，其富含萝卜硫素和硒，萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，硒含量不小于150μg/g。

在一些优选的方式中，所述西兰花芽苗粉由以下步骤制备而成：

1)芽苗漂烫：取西兰花芽苗，置于55℃水浴锅中漂烫15min，迅速冷却；

2)酶解：将漂烫后西兰花芽苗与4～5倍(w/v)的水混合，加入0.1～0.2％的抗坏血酸，并用柠檬酸调节pH至4～4.5，然后置于35～40℃的恒温振荡器中酶解5～6h；

3)冷冻干燥：酶解完成后，酶解液于10000rpm下高速离心，45～55℃下旋蒸，待浓缩到四分之一体积后取出；

向浓缩液中加入2～3％(w/v)的环糊精与5～8％(w/v)的麦芽糊精溶解，置于冰箱中冷冻；冻结成型的西兰花芽苗液置于冷冻干燥机中冻干，即得西兰花芽苗粉。

本申请的西兰花芽苗粉同时富含萝卜硫素与硒，具有更佳的防癌、护肝功效。

在本申请的第四方面，本申请提供一种酸奶，所述酸奶含有第三方面所述的西兰花芽苗粉，其中，根据中华人民共和国卫生行业标准WS/T 578.3-2017推荐硒摄入量50～400μg/d，以及西兰花芽苗粉中硒含量，每80-200g酸奶中西兰花芽苗粉的添加量为0.5～2g。

在一些优选的方式中，所述酸奶由以下步骤制备而成：

1)将新鲜牛奶杀菌，冷却至15～40℃后，与乳酸菌发酵剂混合，于37～45℃发酵，待酸度达到115°±5°时终止发酵，获得发酵液；

2)将西兰花芽苗粉与发酵液混合，灭菌后即得所述酸奶。

其中，所述酸奶中还可以添加适当量的辅料，所述辅料与西兰花芽苗粉同时加入发酵液中，所述辅料包括甜味剂、稳定剂等；其中，所得酸奶低温灌装，即得成品。

本申请的酸奶富含萝卜硫素、硒以及益生菌，是一种营养成分含量高，具有护肝、防癌、调理肠道等生理功能的绿色食品。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本申请提供的富含硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本申请的特征和优点，而不是对本申请权利要求的限制，本申请的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

(1)种子筛择和低温等离子体预处理：挑选当年产，无破损和霉变，无杂质，颗粒饱满的西兰花种子，进行等离子体预处理，预处理的电压为20KV，电流为0.6A，时间为2min，处理环境温度为室温；

(2)种子消毒及浸种：将预处理后的种子用0.5％次氯酸钠浸泡5min，然后转用清水浸种6h，然后用清水冲洗3遍；

(3)发芽培育：将清洗后的西兰花种子置于培养盘中，培养盘中铺有吸水纱布，将培养盘置于温度25℃，湿度70％的培养箱中培养萌芽；培养过程中每隔6h喷施一次含1mM硒酸钠、1mM硫酸锌和50μM硫酸镁的含硒营养液，培养4天后即可采收。

实施例2

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，预处理的电压为25KV，电流为0.8A，时间为3min。

实施例3

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，预处理的电压为30KV，电流为1.0A，时间为4min。

实施例4

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，培养过程中每隔6h喷施一次含1mM亚硒酸钠、2mM硫酸锌和30μM硫酸镁的含硒营养液。

实施例5

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，培养过程中每隔6h喷施一次含2mM硒酸钠和3mM硫酸锌的含硒营养液。

实施例6

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，培养过程中每隔6h喷施一次含3mM硒酸钠、3mM硫酸锌和10μM硫酸镁的含硒营养液。

实施例7

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，培养过程中每隔6h喷施一次含3mM亚硒酸钠、3mM硫酸锌和10μM硫酸镁的含硒营养液。

对比例1

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，不采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理以及在培育过程中不喷施含硒酸钠、硫酸锌和硫酸镁的营养液。

对比例2

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，不采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理。

对比例3

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，在培育过程中不喷施含硒酸钠、硫酸锌和硫酸镁的营养液。

对比例4

依据实施例1的培育方法培育西兰花芽苗，不同之处是，不采用低温等离子体对西兰花种子进行预处理，且培养过程中每隔6h喷施一次含3mM亚硒酸钠、3mM硫酸锌和10μM硫酸镁的含硒营养液。

分别采用上述实施例1～7和对比例1～4所培育的西兰花芽苗，并参照孟官丽(2020)和田明(2017)方法测定西兰花芽苗中的萝卜硫苷、萝卜硫素、总硒和有机硒的含量，结果如下表所示：

结合对比例1-3可以看出，本申请实施例的培育方法所获得的西兰花芽苗的萝卜硫苷、萝卜硫素、总硒和有机硒含量显著提高，萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，硒含量不小于150μg/g。

结合实施例7和对比例4可以看出，未经等离子体处理的西兰花芽苗在外源硒浓度达到3mM时，其总硒和有机硒的富集量显著降低，说明等离子体处理可以提高西兰花芽苗对外源硒的耐受程度。

进一步地，采用如下步骤将培育的西兰花芽苗制成西兰花芽苗粉：

2)酶解：将漂烫后西兰花芽苗与4倍(w/v)的水混合，加入0.1％的抗坏血酸，并用柠檬酸调节pH至4，然后置于35℃的恒温振荡器中酶解5h；

3)冷冻干燥：酶解完成后，酶解液于10000rpm下高速离心，45℃下旋蒸，待浓缩到四分之一体积后取出；

向浓缩液中加入2％(w/v)的环糊精与5％(w/v)的麦芽糊精溶解，置于冰箱中冷冻；冻结成型的西兰花芽苗液置于冷冻干燥机中冻干，即得西兰花芽苗粉。

采用获得的西兰花芽苗进行酒精肝损伤保护试验，试验过程如下：

T1空白组、T2酒精喂养组、T3为萝卜硫素(SF)处理组、T4为SF与Se处理组。其中，T3正常喂食同时灌胃由对比例3的芽苗所制成的芽苗粉，灌胃量为25μmoL/kg/d，T4正常喂食同时灌胃由实施例1的芽苗所制成的芽苗粉，灌胃量同T3。T2、T3和T4在正常喂食14天后，灌胃50％酒精，灌胃量为12mL/kg，连续3d。第3d灌胃6h后杀死老鼠取样测试相关指标，试验结果如图1-5所示。

其中，血清中ALT、AST的活性是反映肝损伤的重要指标，在肝损伤或组织坏死期间，血清中的ALT,AST平升高。血清中的γ-GT活性是肝细胞癌前病变的重要标志物，正常小鼠血清中活性很低，肝细胞受损后γ-GT由胞浆释放至血液循环，造成血清中活性的急剧升高。T3及T4处理组均显著降低了ALT、AST和γ-GT活性，且T4处理效果更显著。抗氧化酶在酒精诱导肝损伤中起到重要作用，单独酒精处理显著降低了SOD、CAT、GPX和GR抗氧化酶活性，T3及T4处理组均显著提高了抗氧化酶活力，且T4处理效果更显著。

进一步地，采用如下步骤，制备含有由实施例1西兰花芽苗制备的西兰花芽苗粉的酸奶：

1)将新鲜牛奶于126℃下杀菌15s，冷却至40℃后，与乳酸菌发酵剂混合，于40℃发酵，待酸度达到115°时终止发酵，获得发酵液；其中，乳酸菌发酵剂的接种量为0.3mg/kg；

2)将西兰花芽苗粉与发酵液混合均匀，在115℃、6MPa下灭菌5s，即得所述酸奶；

3)将所得酸奶低温无菌灌装，即得成品，其中，每份酸奶的质量为120g，其中添加的所述西兰花芽苗粉的质量为1g。

对上述酸奶4℃冷藏21天内的萝卜硫素和有机硒含量进行测定，测定结果如图6和7所示。

可以看出，随着储存时间的延长，酸奶中的萝卜硫素和有机硒含量未发生明显降低，说明萝卜硫酸和有机硒可以在酸奶中稳定存在。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗培育方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用低温等离子体预处理西兰花种子；

预处理后的种子经浸种后发芽培养，并在培养过程中喷施含硒营养液，获得所述富集硒与萝卜硫素的西兰花芽苗。

2.根据权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述低温等离子体预处理的电压为10～40KV，优选为20～30KV。

3.根据权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述低温等离子体预处理的电流为0.2～2.0A，优选为0.6～1.0A。

4.根据权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述低温等离子体预处理的时间为1～5min，优选为2～4min。

5.根据权利要求1所述的培育方法，其特征在于，所述含硒营养液包含1～3mM硒酸钠或1～3mM亚硒酸钠；

6.根据权利要求5所述的培育方法，其特征在于，所述含硒营养液还包括1～3mM硫酸锌和/或0～50μM硫酸镁。

7.根据权利要求1所述的培育方法，其特征在于，预处理后的种子在浸种前还包括消毒步骤，所述消毒步骤为用次氯酸钠溶液浸泡消毒。

8.一种如权利要求1～7任一项所述培育方法制备得到的西兰花芽苗，其特征在于，所述西兰花芽苗萝卜硫素含量比未经处理的西兰花芽苗增加1.8倍以上，且以所述西兰花芽苗的干重计，所述西兰花芽苗的硒含量不小于150μg/g。

9.一种西兰花芽苗粉，其特征在于，所述西兰花芽苗粉由权利要求8所述的西兰花芽苗经漂烫、酶解、干燥处理所获得。

10.一种酸奶，其特征在于，所述酸奶含有如权利要求9所述的西兰花芽苗粉，其中，每80～200g酸奶中所述西兰花芽苗粉的质量为0.5～2g。