两种羽衣甘蓝品种（*Brassica oleracea* L. var. *sabellica*）碘生物强化的比较评估：对硫代葡萄糖苷、水溶性维生素、抗氧化剂及初步体外细胞毒性筛选的影响

《Food Chemistry》：Comparative assessment of iodine biofortification in two kale cultivars ( Brassica oleracea L. var. sabellica): Effects on glucosinolates, water-soluble vitamins, antioxidants, and preliminary in vitro cytotoxicity screening

　　

碘生物强化显著改变了羽衣甘蓝的硫代葡萄糖苷（GSL）谱。8-OH-7-I-5QSA对总硫代葡萄糖苷积累的影响最为显著。在‘Oldenbor F1’品种中，脂肪族硫代葡萄糖苷占主导地位，而在‘Redbor F1’品种中，吲哚族硫代葡萄糖苷占主导地位。碘处理增强了总多酚含量和抗氧化能力。羽衣甘蓝提取物在体外诱导了剂量依赖性的细胞毒性。

**研究背景、存在问题与研究目的**

全球约30%的人口仍面临碘缺乏风险，尽管食盐加碘降低了碘缺乏症发病率，但受限于限盐政策，碘生物强化蔬菜成为补充碘元素的潜在替代方案（Nicol等，2024；Zhang等，2023），同时兼具癌症预防作用（Koronowicz等，2016；Sularz等，2021；Sularz等，2022）。此前研究已证实，在碘生物强化过程中使用碘喹啉类化合物可显著提升两种羽衣甘蓝品种的碘含量（Krawczyk等，2024；Krzemińska等，2024；Wa?niowska等，2023）。十字花科蔬菜（如芸薹属）富含硫代葡萄糖苷（GSL）、维生素、类胡萝卜素及酚类化合物，具有降低慢性病风险的潜力（A?agüdnüz等，2022；?amec等，2018）。然而，硫代葡萄糖苷及其降解产物可能干扰碘吸收和甲状腺激素合成，产生致甲状腺肿效应（Felker等，2016；Galanty等，2024），但该效应取决于芸薹属物种和碘营养状态，且甘蓝（*Brassica oleracea*）被认为风险较低（Pa?ko等，2018）。基于此，研究人员假设羽衣甘蓝（*Brassica oleracea* L. var. *sabellica*）对水培碘生物强化的响应取决于碘的化学形态、品种及两者交互作用。本研究旨在比较两种羽衣甘蓝品种在三种碘源处理下，碘积累、硫代葡萄糖苷、水溶性维生素、抗氧化化合物及抗氧化能力的变化，并进行初步体外细胞毒性筛选。

**主要关键技术方法**

研究采用营养膜技术（NFT）水培系统，在波兰克拉科夫农业大学温室（50°05′04.1″N 19°57′02.1″E）种植‘Oldenbor F1’和‘Redbor F1’两个羽衣甘蓝品种。碘处理包括碘酸钾（KIO₃）、8-羟基-7-碘-5-喹啉磺酸（8-OH-7-I-5QSA）和5-氯-7-碘-8-喹啉醇（5-Cl-7-I-8-Q），浓度均为10?μM。主要分析技术包括：电感耦合等离子体串联质谱（ICP-MS/MS）测定总碘及碘离子形态；超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱（UHPLC-Q-Exactive Orbitrap HRMS）鉴定和定量13种硫代葡萄糖苷；液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定水溶性B族维生素和PP（烟酰胺-D-生物素）；毛细管电泳（CE）测定维生素C（L-抗坏血酸L-AA和脱氢抗坏血酸DHA）；分光光度法测定总多酚、苯丙烷类、黄酮类、花青素、总类胡萝卜素及抗氧化能力（ABTS法）；乳酸脱氢酶（LDH）释放法评估提取物对MCF-7、MDA-MB-231、MCF-12A和Nthy-ori 3-1细胞系的体外细胞毒性。

**研究结果**

**3.1 碘生物强化效率**：碘强化效果受品种影响，‘Redbor F1’积累碘效率高于‘Oldenbor F1’，且8-OH-7-I-5QSA和KIO₃处理导致最高碘积累。碘形态分析显示，KIO₃和8-OH-7-I-5QSA主要增加碘离子（I^?）含量，而5-Cl-7-I-8-Q显著增加碘酸根离子（IO₃^?）含量，且品种间存在差异。理论每日碘摄入量计算表明，20?g鲜重强化羽衣甘蓝可提供每日推荐摄入量（RDA-I）的18.10%–80.87%，危害商（HQ）均低于1.0，提示短期食用安全。

**3.2 碘强化对硫代葡萄糖苷含量的影响**：共鉴定出13种硫代葡萄糖苷（GSL），包括脂肪族（GIB、PRO、SIN、GRA、GNP、GIV）、芳香族（GTL、GBR、GNS）和吲哚族（GBS、hGBS、mGBS、nGBS）。8-OH-7-I-5QSA处理对总GSL积累的促进效应最强，在‘Oldenbor F1’中总GSL增加714%，在‘Redbor F1’中增加54%；而5-Cl-7-I-8-Q在‘Redbor F1’中导致总GSL减少39%。‘Oldenbor F1’以脂肪族GSL为主（PRO、GRA、GNP含量高），‘Redbor F1’以吲哚族GSL为主（GIB、SIN、hGBS、GBS、mGBS及芳香族GNS含量高）。碘处理还使部分低含量GSL（如PRO、GBS、nGBS）从低于检测限变为可定量。

**3.3 碘强化对水溶性维生素含量的影响**：品种间维生素分布差异显著，‘Oldenbor F1’富含B₂和B₉，‘Redbor F1’富含B₁、B₃、B₅、B₆和PP。碘处理对B₂和B₉无显著影响，但5-Cl-7-I-8-Q显著提升B₁和B₃水平；8-OH-7-I-5QSA和5-Cl-7-I-8-Q显著增加‘Redbor F1’中B₅和B₆含量。维生素C方面，所有碘处理均显著提高‘Oldenbor F1’中L-AA含量，而KIO₃显著增加DHA；‘Redbor F1’中KIO₃和8-OH-7-I-5QSA使L-AA升高但未达显著水平。

**3.4 碘强化对抗氧化化合物及抗氧化能力的影响**：碘处理显著提升总多酚含量和抗氧化能力（ABTS法），其中KIO₃效果最强。‘Oldenbor F1’的总多酚、苯丙烷类、黄酮类含量及抗氧化能力均高于‘Redbor F1’。花青素和总类胡萝卜素含量无显著品种差异或处理效应。

**3.5 初步体外细胞毒性筛选（LDH法）**：在MCF-7细胞中，除‘Oldenbor F1’对照组外，各提取物细胞毒性通常低于10%；MDA-MB-231细胞在250–500?μg·mL^?1浓度下细胞毒性超过10%；MCF-12A细胞在100–750?μg·mL^?1范围内细胞毒性低于10%；Nthy-ori 3-1细胞在整个浓度范围内细胞毒性显著升高。在正常细胞系中，MCF-12A在≤1750?μg·mL^?1、Nthy-ori 3-1在≤1250?μg·mL^?1时细胞毒性一般不超过20%。需注意，这些结果属于初步体外筛选，不代表真实膳食暴露或体内安全性。

**总结与讨论**

本研究通过比较两种羽衣甘蓝品种在无机碘（KIO₃）和两种碘喹啉类化合物（8-OH-7-I-5QSA、5-Cl-7-I-8-Q）处理下的化学组成和初步生物学效应，揭示了碘生物强化对羽衣甘蓝代谢组的多方面影响。讨论部分指出，硫代葡萄糖苷的显著变化可能与碘诱导的氧化应激及植物防御反应相关，但具体机制需通过硫代谢和硫代葡萄糖苷相关基因表达分析验证。水溶性维生素的变化被认为是植物应激反应和氧化还原稳态调节的一部分，而非碘与维生素生物合成的直接代谢联系。抗氧化能力与总多酚含量的同步增加可能反映了植物对碘处理的适应性代谢调整。细胞毒性结果呈非选择性，不应解读为特异性抗癌活性或安全性证据。

**结论翻译**：羽衣甘蓝（*Brassica oleracea* L. var. *sabellica*）的化学成分取决于用于生物强化的碘化合物类型、品种以及（对于选定参数）这些因素的交互作用。硫代葡萄糖苷表现出最显著的变化。8-OH-7-I-5QSA处理使两种品种的总硫代葡萄糖苷含量增幅最大。‘Oldenbor F1’植株以PRO、GRA和GNP含量较高为特征，而‘Redbor F1’品种含有较高量的GIB、SIN、hGBS、GBS、mGBS和GNS。相反，在‘Redbor F1’品种中施用5-Cl-7-I-8-Q导致选定硫代葡萄糖苷及其总含量降低。碘生物强化对维生素组成的影响不一。B₂和B₉未观察到显著变化，而8-OH-7-I-5QSA和5-Cl-7-I-8-Q增加了‘Redbor F1’品种中B₅和B₆的浓度。在‘Oldenbor F1’羽衣甘蓝中，所有测试的碘化合物均与更高的L-AA含量相关，而DHA仅在施用KIO₃后显著增加。生物强化还提高了总多酚含量和抗氧化潜力，处理与品种之间存在显著交互作用，而总花青素和类胡萝卜素含量保持不变。这些结果表明，羽衣甘蓝对碘生物强化的代谢反应是化合物和品种依赖性的。体外细胞毒性结果应被视为初步且非选择性的，反映了复杂羽衣甘蓝提取物在直接暴露条件下的细胞反应，而非特异性抗癌活性或生物安全性的证据。总之，本研究提供了在单一预选碘浓度下，用无机碘和两种碘喹啉类化合物进行生物强化的羽衣甘蓝的组成比较评估和初步生物学评价。所观察到的响应为进一步的机制和代谢组学研究（包括剂量-反应实验、碘形态和转化产物扩展分析、单一次级代谢物谱分析以及氧化还原和硫代谢相关通路评估）提供了有价值的起点。