西蘭花芽苗品種揮發性和風味代謝物的鑒定

中國科學研究院劉紅艷教授、香港理工大學甘人友教授團隊在《Food Chemistry: X》雜志(IF=8.2)上發表“Identification of volatile and flavor metabolites in three varieties of
broccoli sprouts”，文章提出西蘭花豆芽是一種有前途的功能性食品來源，其味道和風味在消費者的接受度方面發揮著關鍵作用。采用HS-SPME-GC/MS分析，對碧綠、優秀和綠花三個西蘭花豆芽品種的風味特征進行了全面的鑒定。成功鑒定了15個化學類別的364種揮發性和風味成分。結果顯示，大多數揮發性代謝物在發芽過程中表現出上調，導致發芽后味覺強度增強，特別是鮮味和甜味，這與相關氨基酸和糖含量的增加有關。盡管西蘭花芽中的總硫代苷含量與種子相比有所下降，但它仍然是西蘭花芽苦味的主要原因。研究闡述了西蘭花芽的風味貢獻，支持將其作為營養食品進行栽培和消費。
 
一、研究背景與意義
花椰菜（Brassica oleracea var. italica）屬十字花科，原產亞洲和地中海地區，因富含硫苷、酚類化合物、維生素等成分，具有增強免疫力、降低慢性病發病率的潛在價值。西蘭花種子與豆芽是硫代苷、蘿卜硫素的優質來源，種子萌發時，芥子酶會將芥子油苷降解為具化學預防、抗癌特性的產物；且發芽過程能分解抗營養物質，增加自由氨基酸（鮮味來源）與低糖（甜味來源），使豆芽營養價值高于種子，生產也更簡便高效。
但硫苷及其降解產物會讓西蘭花豆芽帶苦味和含硫風味，降低消費者（尤其兒童）接受度，地中海人群也不認可其苦味與辛辣味。目前研究多聚焦成熟西蘭花風味，對豆芽風味研究極少，僅 1 項羽衣甘藍菜芽研究提及西蘭花芽不良風味，缺乏對其風味影響化合物及香、味的全面分析。而 HS-SPME-GC/MS 技術因靈敏度高、操作簡單等優勢，為研究豆芽揮發性代謝物提供了可靠方法。
   
二、實驗材料與方法 
西蘭花種子有碧綠（BL）、優秀（YX）和綠花（LH）3個品種。
前期處理：先對種子進行消毒與浸泡處理，隨后將處理后的種子均勻鋪展在鋪有吸油紗布的托盤中，每個托盤放置 5 克種子。
發芽環境控制：將托盤置于恒溫箱內，在受控條件下發芽，具體參數為：溫度 25℃、濕度 75%、白色光強度 40μmol・m⁻²・s⁻¹；光照周期采用 “16 小時光照 + 8 小時黑暗” 的模式。
收獲與儲存：種子發芽 7 天后，收獲豆芽并立即置于 - 80℃環境中冷凍保存，以備后續實驗分析使用。
 
使用上海保圣電子鼻進行氣味分析，該設備配備了14個金屬氧化物半導體傳感器陣列。將5 g樣品轉移至40 mL頂空瓶中，并在50 ℃下平衡20分鐘。隨后，每個樣品的分析在1 L/min的空氣流速下持續60 s，系統在樣品之間進行了兩輪60 s的清潔。選擇響應曲線的最大值進行數據分析。
 
三、實驗結果與討論
對三種不同西蘭花品種種子和豆芽的揮發性成分組成、風味特征和感官評價進行了全面分析。西蘭花豆芽中揮發性代謝物的水平因品種和發芽前后而異，其中大多數揮發性成分在西蘭花發芽過程中有所增加。發芽過程使總FAA增加了約四倍，特別是提高了鮮味和甜味FAA的TAV值，發芽后總糖含量的顯著增加可能是西蘭花豆芽甜味的另一個來源。盡管西蘭花發芽后總硫代苷有所下降，但苦味和酸味仍然是西蘭花豆芽的主要風味。
 
電子鼻分析：
 

圖中A表示出了不同品種的西蘭花種子和芽的電子鼻風味雷達。特性傳感器包括S1、S2、S4和S14。特別是，S1在捕捉獨特風味方面表現得最為突出。已識別的特征風味包括烷烴和硫化合物以及芳香族化合物，與成熟西蘭花的風味特征一致。值得注意的是，與西蘭花相關的主要刺激性氣味歸因于含硫化合物，其氣味閾值極低。西蘭花芽的特征傳感器值普遍高于種子樣品，表明發芽過程導致風味化合物的產生和釋放。圖B示出了不同品種的西蘭花種子和芽的風味的PCA。兩個主成分解釋了70.00%以上的方差。不同品種的西蘭花芽和西蘭花種子聚集在一起。然而，種子和豆芽之間仍然有明顯的區別，表明所有西蘭花種子的味道發芽后樣本發生了變化。這種現象也在豆類和藜麥中觀察到，它們的味道在發芽過程中發生了顯著變化。具體來說，發芽會增強藜麥的花香和豆類的木質香氣。