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萝卜硫素:将在“个性化营养”中扮演重要角色

发表于:2022-04-15   作者:萝卜硫素研究院   来源:中国食品报   点击量:1340

萝卜硫素又称“莱菔硫烷”,在西兰花、芥蓝、花菜等十字花科植物中含有大量萝卜硫素的前体物质——萝卜硫苷(glucosinlates,一种硫代葡萄糖苷),它可经植物内黑芥子酶或人体肠道菌群水解迅速转变为活性成分萝卜硫素。值得一提的是,萝卜硫素虽然名字中有“萝卜”二字,但实际上它在萝卜中的含量极低,萝卜中的主要活性物质为萝卜素(莱菔素),不仅与萝卜硫素在结构上完全不同而且具有一定的毒性。2017年,西兰花种子水提物(萝卜硫苷含量为13%-20%)获批新食品原料,为我国开发相关营养食品提供了法律依据。

西兰花与萝卜硫素的前世今生

  西兰花第一次以不仅仅是蔬菜的身份被大众关注,还要追溯到1978年,美国国家癌症研究所通过流行病学调查发现,大量摄入西兰花等十字花科蔬菜可降低癌症发生的风险,并且建议人们多吃十字花科蔬菜。当年信息通讯并不发达,只是在上流社会刮起了一阵追捧西兰花的热潮。接下来,一位对西兰花中活性成分有了新发现的人物登场了,他就是美国约翰斯·霍普金斯大学的Paul Talalay教授。

  当时,全球癌症发病率和死亡率始终居高不下,包括Talalay在内的许多研究者开始积极寻找解决方法。受到1978年那份报道的启发,Talalay开始探寻:西兰花为什么可以降低癌症风险。1992年,Talalay对外刊发了他的新发现——成功从西兰花芽苗中提取出了重要活性成分萝卜硫素。“摄入萝卜硫素,有助于降低可能导致癌症的‘环境损伤’。”Talalay教授对《华尔街日报》解释道。

  萝卜硫素的这一新发现,在全球范围内引起西兰花种子两度脱销。“Talalay的研究方法和工具帮助其他科学家们了解了更多营养干预疾病的信息。”西雅图Fred Hutchinson癌症研究中心的研究者Kensler博士说道。

  萝卜硫素的发现仅仅是个开始,当科学家们想提取萝卜硫素进行更多科学研究时,问题随之而来:萝卜硫素在常温条件下性质极不稳定,提取过程中条件的轻微变化也会对萝卜硫素的提取产生影响。为什么在西兰花和芽苗中能稳定存在的萝卜硫素,提取后却会快速降解呢?直到1997年,科学家才进一步发现西兰花芽苗中萝卜硫素是以其稳定的前体——萝卜硫苷形式广泛存在的。这就要感叹大自然的巧妙绝伦。正常状态下,萝卜硫苷存在西兰花中,与植物自身拥有的黑芥子酶被细胞膜加以隔离,而当受到虫咬或提取等外部破坏后,细胞膜破裂,黑芥子酶与萝卜硫苷相遇,催化其转变为具有刺激味道的萝卜硫素。

  解开了这一谜团,萝卜硫素的科研和应用就开始变得顺利。更多研究发现,萝卜硫苷不仅能够通过黑芥子酶转化为萝卜硫素,人体肠道微生物也能发挥相似的作用。Talalay曾发现,西兰花芽苗中的萝卜硫苷含量远高于西兰花,后来科学家发现还有比西兰花芽苗中萝卜硫苷含量更高的部位,那就是西兰花种子。西兰花种子和芽苗中萝卜硫苷的含量是成熟西兰花蔬菜的10—100倍。

  2001年,法国科学家首次发现萝卜硫素能通过Nrf2(人体细胞保持主动健康最重要的信号通路之一)诱导细胞保护酶。也正是因为萝卜硫素激活Nrf2这一作用机理的阐明,Talalay最终决定以西兰花种子提取物的形式加大萝卜硫素的应用。2001年,研究者首次将萝卜硫苷/素用于营养补充剂、功能性食品中,这种功能食品一经问世就风靡欧美。

  然而,就在国外萝卜硫苷/素产业欣欣向荣的同时,国内市场因受限于相关法规而无法使用该原料。国际原料厂家却盯上了中国市场,2015年,国外厂商向中国提交了将“西兰花种子提取物列为新食品原料”的申请;2016年,西兰花种子提取物通过了美国食品药品监督管理的GRAS (一般公认为安全)认证;2017年,含萝卜硫苷13-20%的西兰花种子水提物在我国获批新食品原料,让西兰花种子水提物正式纳入食品原料库中。这标志着萝卜硫苷从此可以广泛应用于国内食品领域。

萝卜硫素相关文献数量大幅增加

  随着老龄化进程的加剧,慢性疾病发生率不断增加,然而由于病理机制复杂,大多数慢性疾病主要是通过纠正症状或危险因素来治疗。与只考虑一种疾病、一种药物的线性方法相反,慢性疾病显示出高度复杂的多因素的关联性,需要更精确的、以机制为基础的疾病定义,而不是目前以器官和症状为基础的疾病定义。饮食营养代表了能够在一生中调节基因表达的相关环境因素。现已确定,膳食成分能够改变、削弱或提高发生代谢紊乱的可能性。

  在人类基因组测序和分子网络得到发展之后,人们认识到具有不同临床表现的多种慢病的发生、发展拥有共同的分子机制,也由此产生了一种新的非基于具体症状或器官、而是针对慢病共同分子机制的营养靶向干预概念——系统营养靶向干预,即“多种慢病,一种营养靶向干预方法”。大量研究发现,当Nrf2信号通路被激活时,就能调节重要保护性蛋白基因的转录,这些基因涉及抗氧化等多个重要的生命活动过程,从而帮助机体高效清除体内自由基,维持稳定的内部环境。研究发现,萝卜硫素能够有效激活Nrf2。在过去的几年中,许多体外、体内和临床研究已经用来评估萝卜硫素的潜力。

  越来越多的科学家进一步探索萝卜硫素,将其引入临床应用的兴趣日益浓厚。近年来,有关萝卜硫素的文献数量大幅增加,全球关于萝卜硫苷、萝卜硫素健康作用的研究论文已经多达2000篇,临床实验项目高达100多项。萝卜硫素作为膳食补充剂已在许多临床试验中用于干预其他不同疾病,包括肥胖、脂肪肝等。

构建营养靶向食品全产业链

  2017年,《“十三五”食品科技创新规划》中把重点突破创制营养靶向设计的新型营养健康食品列为颠覆性技术,强调要以“营养组学技术推进健康食品精准制造,实现食品营养靶向设计”。

  在该规划的指引下,深圳福山生物研发团队致力研究寻找可以靶向激活基因组的可食性成分。萝卜硫素就是这样的一种成分。在持续数年的深入研究过程中,福山生物研发团逐渐摸索建立了开创性的营养靶向设计技术体系。营养靶向设计技术建立在营养基因组学理论基础上,是打开通往“个性化营养”大门的钥匙。可以说,没有营养靶向设计技术的广泛应用,就无法实现以基因检测技术为基础的精准健康。“营养靶向设计与精准制造”的核心技术,解决了萝卜硫苷体内转化为萝卜硫素生物利用度低、萝卜硫素性质不稳定等数个关键技术难题,实现了产品原料有效成分富集、稳态化保持以及体内靶向递送和萝卜硫素的高效转化,建立了从富含萝卜硫苷的西兰花种子培育基地、原料生产提取、萝卜硫苷产品研发转化和市场营销的全产业链。

  福山生物研发团队进一步拓展了上游原料建设,利用在高萝卜硫苷含量种子选育和萝卜硫苷稳态化富集工艺上的技术优势,建立了西兰花种子水提物的生产工艺。目前,公司生产的西兰花种子水提物原料已开始出口。

  (来源:萝卜硫素研究院)

  《中国食品报》(2022年04月12日05版)


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