油菜籽饼粕是油菜籽制油产生的副产物,富含蛋白质和氨基酸等营养物质。但含有硫代葡萄糖苷(简称硫苷)、植酸和多酚等抗营养物质,限制了油菜籽饼粕在食品和饲料领域的应用。研究发现,硫苷降解产物异硫氰酸酯不仅是十字花科蔬菜和芥末等调味品的辛辣风味物质,还具有参与植物防御、生长素动态平衡和人类癌症预防等生物活性。研究黑芥子酶降解硫苷定向转化为异硫氰酸酯的影响因素,比较7种不同来源的黑芥子酶对油菜籽饼粕中硫苷降解产物组分的影响,获得最佳外源黑芥子酶源,优化黑芥子酶降解油菜籽饼粕中硫苷转化为异硫氰酸酯的工艺条件和异硫氰酸酯的提取工艺,筛选不同洗脱系统,分离纯化硫苷降解产物中丁烯基异硫氰酸酯,并探讨其抑菌活性。研究结果如下:1、采用GC-MS法分析比较了来源于7种十字花科植物种子中的黑芥子酶降解油菜籽饼粕中的硫苷的产物和相对含量,发现来源于白菜籽、芥蓝籽、芥菜籽和甘蓝籽中的黑芥子酶降解硫苷产物中有新组分丁基异硫氰酸酯产生,相对含量差异较小。甘蓝籽黑芥子酶酶解产生的1-丁烯基-4-异硫氰酸酯含量最高(33.22%)、油菜籽黑芥子酶次之,为32.20%,芥蓝籽黑芥子酶为26.61%,萝卜籽黑芥子酶和芥菜籽黑芥子酶产生较少量(0.54%)或不产生。除油菜籽黑芥子酶外,其它6种酶降解产物中几乎不产生2,1-苯并异噁唑,但其它噁唑类及腈类产物种类增加,噁唑类种类最多:2,4-二甲基噁唑,2-乙基-4甲基-噁唑,5-甲氧基-4-甲基-2,1,3-苯并噁唑,2-氰基甲基-1,3-苯并噁唑;腈类次之,主要有丁腈、1-戊烯基,5-腈和3-吲哚乙腈。不同来源的黑芥子酶降解油菜籽饼粕中硫苷的产物种类和相对含量存在明显差异(p<0.05),油菜籽黑芥子酶能有效减少油菜籽饼粕中硫苷转化为噁唑类及腈类产物。2、添加外源黑芥子酶能显著增加油菜籽饼粕中异硫氰酸酯的生成量(p<0.0.05),比油菜籽饼粕中内源黑芥子酶生成的异硫氰酸酯量增加5.5-8.2倍。黑芥子酶降解硫苷的最佳条件为:柠檬酸-磷酸盐缓冲液为反应缓冲液,外源黑芥子酶的添加量为油菜籽饼粕的20%,料液比1:15,温度50℃,时间1h,pH为6.0,抗坏血酸添加量为0.005mg/g,异硫氰酸酯生成量为1.799mg/g,是油菜籽饼粕内源黑芥子酶产生异硫氰酸酯含量的7.6倍。GC-MS鉴定酶解提取产物,硫苷降解产物相对含量在总提取物的67%以上。降解产物包括1种腈类,2种噁唑烷酮和4种异硫氰酸酯,其中丁烯基异硫氰酸酯的含量最高,占降解产物总量的26.77%。3、采用超声溶剂辅助提取法提取油菜籽饼粕中硫苷降解产物异硫氰酸酯,通过单因素和正交试验,优化的提取条件为提取温度45℃,提取时间60min,料液比1:15,超声功率为60W,提取次数为3,异硫氰酸酯含量为2.812mg/g。3种二元层析剂筛选柱层析洗脱剂,石油醚-乙酸乙酯和正己烷-乙酸乙酯能将油菜籽饼粕降解产物中丁烯基异硫氰酸酯分离;硅胶柱层析纯化试验中,以石油醚-乙酸乙酯洗脱系统获得丁烯基异硫氰酸酯纯度,高于正己烷-乙酸乙酯所得纯度;石油醚-乙酸乙酯体积比为30:1、20:1和10:1。纯化后丁烯基异硫氰酸酯与提取物中其它组分分离,纯度达93.1%,GC-MS鉴定结构,确定为丁烯基异硫氰酸酯。4、纯化后的丁烯基异硫氰酸酯对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和乳酸杆菌均有抑制作用,其中,革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌最敏感,最低抑菌浓度为16.0μg/mL。柱层析分离降解产物得到的其它3种组分对试验菌抑制效果不显著。丁烯基异硫氰酸酯的抑菌作用表现为增强细胞膜的通透性、抑制TCA循环中的琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性,影响菌体蛋白的合成以抑制菌体正常生长。