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腌制萝卜是中国、韩国、日本等地广为流传并为许多消费者喜爱的一种萝卜加工产品。随腌制的进行萝卜及腌制汁液颜色逐渐转黄，在长期贮藏过程当中萝卜则容易由黄变褐，严重影响了腌制萝卜的感官品质和内在质量如风味、脆度，乃至营养成分。明晰腌制萝卜黄变原理及其影响因素，并寻找安全有效的黄变抑制方法对于提高腌制萝卜产品质量、促进我国腌制萝卜的产业化及出口创汇具有重要的理论和现实意义。
本课题以长阳萝卜为原料，采用LC-MS2、GC-MS等技术，并与色度评价相结合，研究萝卜中主要硫甙4-甲硫基-3-丁烯基硫代葡萄糖甙(4-methylthio-3-butenylglucosinolate，4-MTBG)的降解产物4-甲硫基-3-丁烯基异硫氰酸酯(4-methylthio-3-butenyl isothiocyanate，4-MTBD的稳定性，探讨4-MTBI与L-色氨酸(L-trp)的相互作用与腌制萝卜黄色素形成的关系，并通过模拟试验和腌制试验证实黄色素的生成途径和硫甙的作用，研究环境因素等对黄色素形成的影响，进一步阐明腌制萝卜的黄变机理并为腌制萝卜黄变的控制提供理论参考和试验数据。主要研究结果如下：
1、萝卜总硫甙的提取和定量以冻干、灭酶的萝卜粉为原料，在单因子试验的基础上运用响应面分析优化萝卜中硫甙的提取工艺，建立了硫甙提取率的回归方程，方差分析结果显示，在乙醇浓度、提取时间、液料比三个因素中，乙醇浓度对硫甙提取率影响最大；各因素间的交互作用不显著。最佳提取条件为：提取温度90℃、乙醇浓度82.79％、液料比15.33mL/g、提取时间32.68min，在此条件下萝卜硫甙提取液浓度理论值达到0.592mg/mL，即提取率2.96%，验证试验中萝卜硫甙提取液浓度达到0.570mg/mL，吻合度达到96.28%。脱脂和脱蛋白使硫甙提取率稍有降低；将萝卜在优化条件下提取两次，硫甙总溶出率达85.88%，提取三次硫甙总溶出率达92.37%。
2、萝卜芥子苷酶特性研究采用冷丙酮法提取制备新鲜萝卜芥子苷酶，研究了萝卜芥子苷酶的基本特性以及加工中常用添加剂和金属离子对萝卜芥子苷酶活性的影响，结果表明，萝卜芥子苷酶的最适反应温度为50℃，低于40℃时较稳定；pH7.0时萝卜芥子苷酶稳定性最好；抗坏血酸对萝卜芥子苷酶有激活作用，抗坏血酸的浓度在2.5-30mmol/L之间激活作用明显，5mmol/L时酶活力最大；L-半胱氨酸对萝卜芥子苷酶也有较明显的激活作用，而还原型谷胱甘肽对萝卜芥子苷酶活性的影响不显著；低浓度NaCl对萝卜芥子苷酶活力基本无影响，当浓度高于1%时，NaCl对萝卜芥子苷酶活有明显的抑制作用；Na2SO3和柠檬酸对该酶有较强的抑制作用；Fe2+能够显著增强该酶的活性，其浓度与芥子苷酶活力线性相关(R2=0.9525);Mg2+，Ca2+对萝卜芥子苷酶活力几乎无影响，而Al3+对该酶活力有抑制作用。
3、4-MTBI的纯化、鉴定和性质研究以外源酶法制备4-MTBI纯品，通过紫外光谱、红外光谱、GC和GC-MS等方法进行鉴定，其UV光谱在230nm处有特征吸收，240-250nm间有一肩峰；红外光谱在2081.39cm-1和2181.62cm-1处的宽、双峰为-N=C=S的面外伸缩振动，2917.14cm-1处为-CH3S的反对称伸缩，在686(w)、821(m)、854(w)、935(m)、1020(m)、1091(m)、1189(w)、1260(m)、1342(m)、1457(m)、1617(m)、2853(vs)和2924(vvs)cm-1均有明显的IR吸收谱带：GC-MS分析中，其保留时间为15.870min和16.484min的两个峰的MS谱图均和标准谱库中的4-MTBI高度匹配；4-MTBI的气相色谱分析显示几乎无杂峰，面积归一化法计算其纯度为98.28±0.51%，纯度较高，为后续研究奠定基础。
4-MTBI稳定性较差，超声波处理20min后UV光谱即发生明显变化，特征吸收波长从226nm蓝移至265nm，前2h内265nm处吸光值呈线性增加，2h后265nm处吸光值增幅明显减小。
考察了温度、NaCl、pH、光照对4-MTBI稳定性的影响，结果表明，4-MTBI在乙醇-水(1∶7，V∶V)体系中不稳定，在5℃下即可较慢转化，温度越高，4-MTBI转化越快，转化产物UV光谱的变化越复杂；加入NaCl后4-MTBI的转化在一定程度上被抑制，3%、5%NaCl溶液中4-MTBI浓度下降速度最慢，其次是1%NaCl，8%NaCl溶液中4-MTBI浓度下降速度相对最快，但仍比不加NaCl者慢得多，NaCl浓度对4-MTBI转化的影响小于温度的影响；pH对4-MTBI的转化有很大影响，酸性环境下产物UV光谱的峰型和中性环境下4-MTBI的转化产物较类似，而碱性环境下的转化产物峰型变化非常大，降低pH有利于4-MTBI的稳定；光照促进了4-MTBI的转化，光照与避光条件下转化产物UV光谱的峰型无差异。
4、4-MTBI生成黄色素模拟反应体系的建立及其影响因素通过模拟试验考察4-MTBI与黄色生成的关系，结果表明，4-MTBI单独超声波反应不能生成黄色，有L-trp、VC或邻苯二酚共存时可形成黄色物质，其中与L-trp形成的反应产物黄色最明显，其次为邻苯二酚。因此，以4-MTBI和L-trp组成的体系研究黄色素的生成机制。
对4-MTBI和L-trp模拟反应形成的黄色素前体及黄色素进行了MS和MS2分析，结果表明4-MTBI和L-trp反应可以生成黄变前体1-(2’-硫羰吡咯烷-3’-基)-1，2，3，4-四氢-β-咔啉-3-羧酸(1-(2’-pyrrolidinethion-3’-yl)-1，2，3,4-tetrahydro-β-carboline-3-carboxylic acid，PTCC)及黄色素2-[3-（2-硫代吡咯烷-3-内鎓烯）甲基]-色氨酸(2-[3-(2-Thioxopyrro-lidin-3-ylidene)methyl]-tryptophan，TPMT)，且模拟体系与腌制萝卜的黄色素组成相近，均含有m/z249、288、316、413、489等离子峰。以上结果证明腌制萝卜的黄色素由4-MTBI和L-trp通过缩合反应生成，其可能历程是4-MTBI的降解产物2-硫代-3-吡咯烷醛(2-thioxo-3-pyrrolidinecarbaldehyde，TPC)与L-trp脱水缩合生成无色的咔啉类化合物PTCC，该物质开环后生成黄色化合物TPMT。
通过模拟实验研究了NaCl和pH对4-MTBI和L-trp反应生成黄色素的影响，结果表明，添加NaCl可明显抑制超声波处理过程中黄色素的生成，但对超声波处理后贮藏过程中黄色生成有较小的促进作用，可见NaCl在黄色素形成的不同阶段起着不同的作用；降低pH对模拟反应和贮藏过程中黄色素生成均有较小的抑制作用。
同时以Na2S2O5为对照，考察了L-Cys对4-MTBI和L-trp反应生成黄色素的影响，结果表明，L-Cys能短时间内在一定程度上延缓4-MTBI与L-trp超声波反应体系黄色素的形成，随时间延长，抑制效果逐渐丧失。
5、萝卜腌制过程中的黄变及其抑制在模拟试验的基础之上，对萝卜腌制过程中黄变相关指标的变化进行了监测。腌制过程中萝卜皮和萝卜肉的色度变化趋势一致，随腌制的进行快速呈现绿黄色，萝卜皮绿黄色更加明显。整个腌制过程中萝卜pH、硫甙总量、4-MTBI含量、VC含量、芥子苷酶活性明显下降，尤以晒制过程中下降最为明显，硫甙总量、4-MTBI含量和芥子苷酶活性在晒制过程中分别下降66.75%、91.70%和80.91%。腌制过程中上述指标及L-trp含量均有不同程度下降或阶段性下降，而萝卜的黄色不断加深，进一步证明腌制萝卜的黄变与硫甙酶解生成的4-MTBI的降解及其与L-trp的相互作用有关。
以Na2S2O5为对照，考察了L-Cys对腌制萝卜黄变的抑制效果，结果表明，L-Cys抑制芥子苷酶活性作用更强，也能延缓4-MTBI的降解，对腌制萝卜中黄色素的形成有一定的抑制作用，但后期抑制作用丧失，萝卜黄变加速。