芸薹属蔬菜是我国种植面积最大和总产量最高的一类蔬菜，在农业生产中具有重要的地位。临床医学研究表明，食用芸薹属蔬菜可以极大地降低胰腺癌、前列腺癌、结肠癌等多种癌症的发生率。植物化学和营养学研究表明，芸薹属蔬菜的抗癌活性主要来源于次生代谢物质芥子油苷及其降解产物^[1]。根据侧链氨基酸来源的不同，芥子油苷可分为3种类型：脂肪族、芳香族和吲哚族。其中脂肪族芥子油苷——萝卜硫苷降解形成的异硫代氰酸盐——萝卜硫素是迄今为止发现的抗癌活性最强的一种天然植物化学物质，它通过特异性地抑制细胞癌变从而阻遏癌症的发生，同时还能够诱导人体细胞系中癌症细胞的程序化死亡^[2]。因此，萝卜硫苷等脂肪族芥子油苷是芸薹属蔬菜营养品质的重要构成因子。此外，芥子油苷还影响芸薹属蔬菜的感官品质，2-丙烯基芥子油苷和3-丁烯基芥子油苷等脂肪族芥子油苷是芸薹属蔬菜辛辣味和苦味的主要来源。因此，芥子油苷与芸薹属蔬菜的风味和品质密切相关。

本文主要综述了不同采后处理，包括贮藏方式、加工和烹饪处理对芸薹属蔬菜中芥子油苷代谢和营养品质的影响，并探讨了在采后环节维持有益芥子油苷含量和蔬菜品质的方法。

1 芥子油苷的生物合成与降解

通过生物化学、分子遗传学和系统生物学等研究手段，芥子油苷生物合成的相关基因已经逐步得以鉴定及克隆，其合成途径也已经被阐明^[3]。芥子油苷合成的前体物质是氨基酸，其中：脂肪族芥子油苷来源于丙氨酸（Ala）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、缬氨酸（Val）和甲硫氨酸（Met）；芳香族芥子油苷来源于苯丙氨酸（Phe）或酪氨酸（Tyr）；吲哚族芥子油苷来源于色氨酸（Trp）^[3-4]。芥子油苷的生物合成途径主要包括3个独立的阶段：特定前体氨基酸侧链的延伸、核心结构的形成和氨基酸侧链的次级修饰。

植物体内存在2种芥子油苷降解途径：一种是典型性降解，由黑芥子酶，也称β-硫葡糖苷水解酶（thioglucoside glucohydrolase，TGG）催化；另一种是非典型性降解，由黑芥子酶PEN2催化。目前认为，生物体内芥子油苷降解最广泛的方式是依赖于黑芥子酶的芥子油苷-黑芥子酶系统（glucosinolatemyrosinase system）^[5]。在完整植物中，芥子油苷定位于细胞的液泡中，相对而言较为稳定，而黑芥子酶则定位于特定的蛋白体上。在正常情况下，两者是分离的，但当组织和细胞受到损伤时，黑芥子酶就会从它所贮藏的组织中释放出来，并很快将芥子油苷水解^[6]。根据芥子油苷侧链结构、蛋白配体（如表皮特异硫蛋白ESPs、腈特异蛋白NSPs等）、辅基（如铁离子）和pH值的不同，糖苷配基可以重排形成不同的降解产物，包括异硫代氰酸盐、唑烷-2-硫酮、乙腈、上皮环硫腈和硫代氰酸盐^[7]。

芸薹属蔬菜中的芥子油苷水平由2个相反的代谢方向调控：一个是信号分子或逆境诱导的芥子油苷生物合成途径；另一个是依赖黑芥子酶等降解酶的水解途径。采后某阶段芸薹属蔬菜中的芥子油苷含量就是合成与降解的综合结果。

2 不同贮藏方式对芸薹属蔬菜芥子油苷代谢和品质的影响

在芸薹属蔬菜品质的构成因素中，人们一直以来比较关注外观品质，而忽略了营养品质和健康功能品质，这已成为芸薹属蔬菜产业发展的瓶颈之一。因此，很有必要建立完善的芸薹属蔬菜外观品质、营养品质和健康功能品质的评价体系，把芸薹属蔬菜中的主要抗癌芥子油苷组分（如萝卜硫苷）和抗癌活性作为其健康功能品质的主要构成成分，并在此基础上研究冷藏、气调、薄膜包装和乙烯抑制剂处理等不同贮藏方式对芸薹属蔬菜中芥子油苷代谢和品质的影响，以有效维持采后芸薹属蔬菜的品质和商品性。

2.1 冷藏

在采后贮藏中，低温能够维持蔬菜品质并显著延缓脂肪族芥子油苷含量的下降。RANGKADILOK等^[8]研究发现，在20 ℃条件下贮藏7 d后，青花菜花球中的萝卜硫苷含量下降50%，而在4 ℃条件下贮藏时则没有明显的下降。在青花菜的小花球及芽菜、结球甘蓝和白萝卜中也观察到类似的结果^[9]。但是，也存在例外的情况。芝麻菜的芽菜在4 ℃条件下储存1到2周后，其芝麻菜苷和萝卜硫苷含量有明显的下降^[9]。HOWARD等^[10]发现，青花菜在4 ℃条件下贮存21 d后萝卜硫素含量减少50%。萝卜的2个品种“青云”和“太白”在0 ℃条件下贮存4个月后，其萝卜籽素含量分别下降81%和40%，而在贮存1个月内均保持最高的含量^[11]。

吲哚族芥子油苷对贮存温度的响应比脂肪族芥子油苷更复杂。青花菜花球在10 ℃条件下贮藏9 d后吲哚族芥子油苷的含量增加^[12]；类似地，青花菜在室温下贮藏48 h后，4-羟基芸薹葡糖硫苷和4-甲氧基芸薹葡糖硫苷均显著增加^[13]。本课题组之前的研究也发现，青花菜花球在20 ℃条件下贮藏的第1天，其4-甲氧基芸薹葡糖硫苷含量就升高^[14]。这很可能是低温或者高温以一种目前尚未知的机制诱导了吲哚族芥子油苷的合成，并在青花菜采后贮藏过程中对吲哚族芥子油苷含量的维持发挥着重要的作用。但也有相反的结果，如JIA等^[15]发现，青花菜的小花球在4 ℃低温贮藏25 d的过程中，其吲哚族芥子油苷含量持续降低。

综上表明，对芸薹属蔬菜而言，尽快冷藏有利于维持对人体有益的脂肪族芥子油苷的含量和品质。但一些产品在产地采收后往往来不及立即冷藏，比如包装处理和运输等，通常会导致几个小时的延迟冷藏。研究发现，青花菜产品在20 ℃室温条件下，延迟冷藏时间在6 h之内基本不影响其贮藏寿命、萝卜硫苷含量和醌还原酶活性，但如果超过6 h，就会使以上指标显著下降^[16]。

2.2 气调

气调是一种能够延缓生物活性物质降解、有效维持蔬菜品质的采后技术。FERNÁNDEZ-LEÓN等^[17]研究发现，青花菜很适合二氧化碳浓度升高而氧气浓度下降的气调处理：青花菜小花球在5 ℃、正常的氧气浓度和10%二氧化碳环境下贮藏20 d后，其萝卜硫苷含量与在空气中的对照处理相比显著增加；而在降氧气调（1%氧气）处理下，其萝卜硫苷含量则显著降低。类似地，芥子油苷的降解程度在空气中比在气调环境下（10%氧气和5%二氧化碳）更高。最近的研究发现，在4 ℃和8 ℃条件下进行气调处理，可以使青花菜花球中的芥子油苷含量保持21 d^[18]。在冷藏的开始阶段进行气调处理会使芥子油苷含量显著升高，其他的次生代谢物质也有所增加，这一现象可能是植物应对胁迫环境的结果。青花菜的花球在4 ℃、1.5%氧气和6%二氧化碳的环境下，其萝卜硫苷的含量能维持25 d^[18]；而在1 ℃、17%氧气和2%二氧化碳的环境下，7 d后萝卜硫苷就下降48%^[19]，其原因可能是二氧化碳浓度升高有利于诱导萝卜硫苷的生物合成，或者降低了内源的葡萄糖硫苷酶，特别是黑芥子酶对芥子油苷的降解^[8]。二氧化碳浓度升高对黑芥子酶的去活化作用，可以解释在二氧化碳浓度升高的气调条件下萝卜硫苷降解减弱的现象。在花椰菜中，空气和气调（3%氧气和5%二氧化碳）处理没有改变芥子油苷的组分，但在这2种条件下，3-丁烯基芥子油苷和芸薹葡糖硫苷的含量都有所增加^[20]。因此，在生产中利用较低温（如4 ℃、8 ℃）结合气调贮藏，能够更有效地延缓芥子油苷的降解。其中，二氧化碳及氧气的比例要根据不同的芸薹属蔬菜而异。对于青花菜，正常的空气加10%二氧化碳的气调条件最佳。

2.3 薄膜包装

对于芸薹属蔬菜的采后贮藏，冷藏和气调均是有效的贮藏方式，但由于目前冷藏设施和气调设备在发展中国家还不够普及，且在这些国家和地区，芸薹属蔬菜产品在贮藏、运输和销售过程中又不可避免地会遇到高温等逆境^[21]。因此，在这种情况下，简单经济的薄膜包装对于延迟蔬菜产品的采后劣变和维持外观品质是一个更好的选择^{[8, 15, 21]}。RANGKADILOK等^[8]认为，青花菜在4 ℃条件下用薄膜包装贮藏可以使萝卜硫苷含量和青花菜的外观品质维持10 d。SCHREINER等^[22]研究发现，用8%氧气和14%二氧化碳的气调处理能够在7 d内维持脂肪族和吲哚族芥子油苷的含量。与之类似，青花菜品种“Parthenon”经薄膜包装后在5 ℃条件下可贮存12 d，期间其脂肪族和吲哚族芥子油苷含量下降更少。薄膜包装处理能够较好地保持青花菜的外观品质，但不同薄膜的效果不一，如0.04 mm聚乙烯膜的效果要优于0.02 mm聚乙烯膜和0.06 mm聚丙烯膜^[23]。此外，不同孔径的薄膜包装效果也各不相同。在4 ℃条件下，无孔及小孔的薄膜包装处理均可以较好地维持青花菜中萝卜硫苷的含量^[8]。采用无孔、小孔（750 µm）和大孔（8.8 mm）的聚乙烯膜包装青花菜小花球，在20 ℃条件下贮藏5 d后，所有处理均好于无膜包装，且效果最好的为无孔包装，其黄化率、质量损失率、维生素C、类胡萝卜素、萝卜硫苷等含量均显著高于其他处理^[15]。气调和薄膜包装都是采后维持芥子油苷含量的有效方法。值得注意的是，气调和薄膜包装不仅调控了气体成分，同时也改变了相对湿度。这2种成分的改变避免了细胞膜的破裂，从而避免了芥子油苷和黑芥子酶的接触，进而维持芥子油苷含量。

2.4 1-甲基环丙烯处理

乙烯作为一种经典的植物激素在调控植物的生长和发育过程中具有多重效应。1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene, 1-MCP）是一种有效的乙烯作用抑制剂，广泛应用于园艺作物的采后处理中。我们之前的研究^[23]发现：在春、夏季常温下用1-MCP处理采收的青花菜花球和芥蓝花薹，均能有效地延长贮藏寿命，保持外观品质，减少对健康有益成分如芥子油苷等的损失；但是，当芥蓝作为叶菜时，采前用乙烯利和1-MCP处理后，其脂肪族和吲哚族芥子油苷都没有明显的变化。ABLE等^[24]的研究也表明，将1-MCP运用于花菜类的芸薹属蔬菜比叶菜类的芸薹属蔬菜更有效。这些结果也预示了乙烯可能在不同的发育阶段和植物器官中发挥不同的作用。

3 不同加工和烹饪方法对芥子油苷代谢和品质的影响

芸薹属蔬菜虽然有一部分是鲜食的，但是大部分需要经过烹饪后食用。近年来，通过冷冻等工厂化方式来生产加工型芸薹属蔬菜得到了较快发展。因此，研究不同的加工和烹饪方法对芸薹属蔬菜芥子油苷代谢和品质的影响具有重要的现实意义。

3.1 加工

除上述贮藏方式之外，加工操作是另外一种可控因子，通过实现食品加工机械的最优化可有效减少蔬菜中植物化学物质的损失。家庭或者工厂化的加工方式可分为加热型（如漂烫、巴斯德杀菌、干制和罐藏）和不加热型（如高压、脉冲电场、紫外光、臭氧和声波降解）^[25]。研究表明，蔬菜的加工过程能造成植物化学物质含量的明显降低^[25-26]。花椰菜在96~98 ℃条件下煮3 min能够使总脂肪族芥子油苷含量下降31%，吲哚族芥子油苷含量减少37%^[26]。与传统的加热型加工不同，非加热型技术在亚致死温度下有效，能够使芥子油苷等生物活性物质的损失最小化^[25]。此外，甘蓝经采后辐射（0.5~2 kGy）后，其黑芥子苷及相应的异硫代氰酸盐含量升高，并在之后的贮藏中维持恒定^[27]。

本课题组研究了速冻预处理（切割、清洗、热水漂烫和冲淋强冷）对芥子油苷等生物活性物质的影响，发现速冻预处理中的热水漂烫和冲淋强冷使芥子油苷含量损失较大；由于芥子油苷是水溶性的，因此，从工艺改良的角度考虑可以将其替换为汽蒸漂烫和冰水冷却，从而降低冷冻预处理中芥子油苷的损失；此外，还发现速冻青花菜在－20 ℃冻藏170 d期间，其外观品质和营养品质整体保持稳定，各营养物质含量基本恒定^[28]。

3.2 烹饪处理

大部分的十字花科蔬菜通常经烹饪后食用，因此，烹饪方法也是影响蔬菜营养的重要因子之一。在烹饪过程中芥子油苷的含量通常会减少，因此，研究哪种烹饪方式更有利于保持芥子油苷的含量和功能至关重要。

芥子油苷在通常情况下具有化学稳定性，但当遇到有活性的黑芥子酶时会被水解成具有化学和生物活性的物质^[29]。传统的烹饪方法，如水煮和漂烫能够从以下3个方面影响十字花科蔬菜中芥子油苷的含量：1）细胞结构的破坏，使芥子油苷从细胞中漏出；2）黑芥子酶的水解；3）在热环境下芥子油苷的分解^[30]。研究发现，在热环境下芥子油苷的分解产物与其化学结构、热处理条件及额外因子如环境基质、水量、离子浓度和pH值等有关^[31]。芥子油苷通常被降解为腈类和异硫代氰酸盐。腈类在热环境下相对稳定，而异硫代氰酸盐则会和亲核物质如羟基、氨基或硫醇基团迅速反应，形成各种挥发性和非挥发性的物质，如O-硫代氨基甲酸酯、硫脲衍生物或二硫代氨基甲酸盐类^[26]。在影响芥子油苷含量的烹饪方法中，含水热处理（如漂烫、水煮、汽蒸等）被广泛研究。在含水热处理中，不同温度、处理时间和蔬菜与水的比例通常会导致不同组分和总芥子油苷含量的变化。一般而言，处理时间越长，处理温度越高，蔬菜中留存的芥子油苷含量越少^{[26, 32-33]}。VOLDEN等^[34]发现，红甘蓝在漂烫、水煮和汽蒸后，其芥子油苷含量分别减少了64%、38%和19%。在其他的研究中也发现了类似的结果^[33-34]，这表明汽蒸是保存芥子油苷最好的处理方式。VOLDEN等^[34]还发现，水煮甘蓝在开始的2 min之内芥子油苷就几乎损失一半。SONG等^[35]也发现，在水煮过程中芥子油苷能渗出细胞外而到汤中。除此之外，在开始时用冷水或热水煮会产生不同的效果，后者的青花菜中芥子油苷含量更高^[36]；所以，对于喜欢煮青花菜食用的消费者而言，开始就用热水煮是更好的选择。另一个比较普遍的烹饪方式是微波。SONG等^[35]发现，微波烹饪不会导致芥子油苷含量的显著下降；但JONES等^[37]发现，含水的微波烹饪会造成青花菜中萝卜硫苷和萝卜硫素的显著减少，相对应地，在微波烹饪后的水中发现高含量的芥子油苷。

综上所述，不同的烹饪方法造成了烹饪后蔬菜中留存的芥子油苷含量的差异。研究表明，汽蒸是一种在烹饪后能够在蔬菜产品中留存更多芥子油苷的相对较好的烹饪方法，这种方法甚至可以在最初的10 min内使蔬菜中的总芥子油苷含量升高^[36]。

4 小结与展望

在芸薹属蔬菜采后贮运过程中，从维持芥子油苷等健康功能成分和蔬菜品质的角度考虑，低温结合气调处理是最适宜的处理方法，可以有效维持产品的贮藏寿命和品质，目前已在发达国家普遍使用。对于发展中国家，由于气调的成本较高，适宜的薄膜包装可以有效替代气调而取得较好的贮藏效果，并可以维持芥子油苷的组分、含量及产品品质。此外，乙烯抑制剂1-MCP可运用于较高温度（如春、夏季）条件下采收的花菜类芸薹属蔬菜的采后处理，不仅经济有效，而且可以延长蔬菜的贮藏寿命和有效维持蔬菜品质。总体上：冷冻的加工方式能够较好地维持芸薹属蔬菜的芥子油苷含量和品质，但一些工艺还有待改进；在所有的烹饪处理方式中，汽蒸能最好地维持芸薹属蔬菜的芥子油苷组分和营养品质。

芸薹属蔬菜作为一类重要的蔬菜作物，目前主要通过广泛种植和有效地采后贮藏等方式来满足周年供应和消费者大量食用的需求。与采前环节各种环境因子、栽培方式和化学调控等对芸薹属蔬菜中芥子油苷合成和降解的精细调控研究相比，目前各种采后处理对芸薹属蔬菜芥子油苷-黑芥子酶系统的调控研究还不够系统和深入；因此，进一步研究贮藏、加工和家庭烹饪等采后处理对芸薹属蔬菜中芥子油苷代谢和抗癌活性的调控机制，将有利于更好地提高和保存芥子油苷组分的含量和抗癌活性，维持蔬菜的营养品质，对于人们通过饮食实现对癌症的化学预防具有重大意义。