伽马辐射种子预处理对十字花科植物芽中硫代葡萄糖苷代谢、微生物动态及抗菌活性的影响

《International Journal of Radiation Biology》：The effect of gamma radiation seed priming on glucosinolate metabolism, microbial dynamics, and antimicrobial activity in Brassicaceae sprouts

本研究通过γ射线预处理三种十字花科植物种子，探讨其对生长、代谢及生物活性物质积累的影响。结果表明，γ射线显著提高生物量（最高71%），硫代葡萄糖苷（如Eruca sativa中glucoerucin达227%）、类黄酮（如quercetin增加48-191%）及抗氧化能力（FRAP和DPPH指标提升），同时增强抗菌活性（40-77%），但可能增加微生物污染。该技术为提升食用芽苗的营养与功能特性提供了新方法。

　　

摘要

目的

发芽能够促进十字花科植物中生物活性化合物的积累，包括硫代葡萄糖苷、氨基酸和花青素。本研究探讨了伽马射线处理对Nasturtium officinale、Eruca sativa和Raphanus raphanistrum幼苗的生长、代谢及生物活性物质积累的影响。

材料与方法

三种植物的种子均接受了伽马射线处理（0.1 kGy/h），并在受控条件下生长。测量了生物量；通过代谢分析量化了硫代葡萄糖苷、氨基酸、黄酮类化合物和花青素的含量；评估了参与硫代葡萄糖苷和黄酮类化合物生物合成的酶活性。利用FRAP和DPPH实验检测了抗氧化潜力；并对大肠杆菌（Escherichia coli）和粪肠球菌（Enterococcus faecalis）进行了抗菌活性测试；同时测定了微生物数量（包括总菌数和大肠菌群）。

结果

伽马射线处理使N. officinale、E. sativa和R. raphanistrum的生物量分别增加了48%、36%和71%。硫代葡萄糖苷含量显著上升，尤其是葡糖萝卜硫苷（在E. sativa中增加了227%）和葡萄糖萝卜硫苷（增加了60%），这与前体氨基酸（亮氨酸、色氨酸、甲硫氨酸）的增加以及谷胱甘肽和谷胱甘肽S-转移酶、硫酸转移酶活性的增强有关。芥子酶活性提高，从而促进了萝卜硫素的生成。黄酮类化合物的含量也显著增加：槲皮素增加了48%至191%，山柰酚增加了75%至172%，花青素增加了42%至60%；同时，相关的酶活性（如PAL、CHS、4CL和C4H）也有所提升。尽管总菌数和大肠菌群数量有所增加，但植物的抗氧化和抗菌能力（分别提高了40%至77%）仍得到了改善。

结论

伽马射线处理能够促进十字花科植物幼苗的生长、次生代谢产物的积累、抗氧化潜力和抗菌活性。这种方法有望提升可食用芽苗的营养价值和功能性，从而有助于提高食品安全和人类健康。