提高香椿芽苗菜品质的光质探析

时间：2015-12-21 00:38:44 所属分类：园艺 浏览量:

近年来，光质已成为国内外研究热点，相关研究表明，光质对植物的形态建成[1]、光合作用[1]、幼苗生长[2]、果实品质[3-4]和物质代谢[5]等均具有调控作用，光质还参与糖信号和激素信号[6]共同协调植物某些生长发育过程。但是，目前人工得到的光质大多采用普通

　　近年来，光质已成为国内外研究热点，相关研究表明，光质对植物的形态建成[1]、光合作用[1]、幼苗生长[2]、果实品质[3-4]和物质代谢[5]等均具有调控作用，光质还参与糖信号和激素信号[6]共同协调植物某些生长发育过程。但是，目前人工得到的光质大多采用普通电光源或滤光膜等措施获得，往往还掺杂少量波长相差甚远的异色光，进而无法定量精确调制光谱能量分布，影响了研究结论的可靠性和可比性[6].发光二极管（ Light Emitting Diodes,LED） 是一种柔性的固体人工电光源，具有低功耗、波谱窄、寿命长、光量和光质柔性可调、易于分散或组合控制、光质纯等优势[7-9],提高了光质对植物影响试验研究结果的可靠性。香椿[Toona sinensis（ A. Juss） Roem]为楝科香椿属树种，其嫩芽于早春采摘，芳香馥郁，营养丰富，是蔬菜之上品。但其采收季节性较强，供应鲜食时间短，可利用香椿种子生产芽苗菜，替代传统的香椿树芽，实现陆续上市，周年供应，且以这种方法栽培的椿芽，生物效率高，产品无污染，口感脆嫩，风味天然，是一种深受消费者青睐的绿色食品。香椿属喜光植物，光照对香椿的生长发育起重要作用，但传统的香椿芽苗菜培养中往往忽略光质的影响，致使香椿芽苗菜生长畸形，品质下降。目前国内外对光质的研究大多针对花卉、农作物及组培，对蔬菜品质影响研究的报道甚少。本文利用四周为黑色遮光材料的培养架进行红蓝光对香椿芽苗菜的光照培养，旨在探究红蓝光对香椿芽苗菜总黄酮、氨基酸、维生素 C（ Vc） 、亚硝酸盐等品质指标的影响，以探索提高香椿芽苗菜品质的光质，为不同生产目的采取不同的光质提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1. 1 材料

　　1. 1. 1 试验材料精选当年生红油香椿、红叶香椿种子，分别随机挑选100 粒种子进行种子发芽试验，发芽率均大于90%.

　　1. 1. 2 试验设计光质： 光源为红光（ RL: 波幅 590 - 670nm,波峰640nm） 、蓝光（ BL: 波幅 420 - 510nm,波峰 460nm） 、红蓝光组合（ R/BL: 红︰蓝 = 3︰1,灯的数量比） ,制成LED 均匀分布的长 135cm,宽 60cm 的平面光源，对照为普通日光灯（ WL） .灯管（ 光源） 固定在钢架培养架顶端，其高度可调，确保光源下部 50cm 处光照强度为 100μmol·m- 2·s- 1.培养架内层用镀铝反光膜，外层为黑色遮光材料，各光质培养架随机排列。各处理均设 3 个重复。

　　培养条件： 试验于 2012 - 12 - 20 在山东农业大学园艺科学与工程学院光质培养室进行。将精选新鲜种子于 0. 1% 的 KMnO4溶液中浸泡 1min,洗净后在清水中浸泡 24h,28℃恒温装盘催芽，1/3 露白后均匀播在长 60cm,宽 22cm,底部均匀铺设 1. 5cm 厚湿珍珠岩的育苗盘中，置不同波长光照下培养，每个处理 3 盘。白天温度 20 ~25℃，夜间 12 ~15℃，光照时间 13h·d- 1; 每日喷水 4 次，湿度保持在 80% ~90% .香椿芽苗菜生长过程中只添加自来水。

　　1. 2 测定方法

　　可食部分于光照处理 17d 后测定品质指标，随机取样，在贴近基质表面剪下地上部，蒸馏水冲洗数次，用吸水纸吸干水分，剪碎混匀作为试验样品。游离氨基酸测定采用水合茚三酮显色法[10],Vc 含量用 2,6-二氯靛酚滴定法测定[10],单宁采用苯酚 - 硫酸法测定[10],总黄酮含量测定采用 Al（ NO3）3- NaNO2比色法[11],粗纤维采用酸碱洗涤法测定[10],硝酸盐含量采用磺基水杨酸法测定[10].

　　1. 3 统计分析

　　采用 DPS 软件进行数据分析，各组间的差异比较采用 LSD 法。

　　2 结果与分析

　　2. 1 红蓝光质对香椿芽苗菜氨基酸含量的影响

　　由图 1 可见，不同光质处理下两个品种香椿芽苗菜氨基酸含量变化基本一致，但略有区别。红叶香椿芽苗菜氨基酸含量以蓝光处理最高（ 3. 39mg·g- 1） ,白光（ 对照） 次之，红光处理最低（ 2. 97mg·g- 1） ; 蓝光处理氨基酸含量比对照高5. 28%,红光处理比对照低 7. 76%,红蓝混合光处理比对照低 4. 35% ,各处理与对照差异显着（ P <0. 05） .红油香椿芽苗氨基酸含量以红蓝混合光处理为最高（ 3. 25mg·g- 1） ,蓝光处理次之 （ 3. 12mg · g- 1） ,红 光 处 理 最 低，仅 为2. 17mg·g- 1,除蓝光和红蓝混合光处理间差异为显着外（ P <0. 05） ,其它处理间差异均达极显着水平（ P< 0. 01） .红蓝混合光处理比对照氨基酸含量高14. 45% ,蓝光处理比对照高 6. 34% ,红光处理比对照低23. 59%.可见，对于两个品种来说，蓝光有利于香椿芽苗菜氨基酸的形成和累积，而红光对氨基酸的形成和累积有明显的抑制作用； 相对来说，红油香椿品种在对照条件下的氨基酸含量明显低于红叶品种，但在红蓝混合光条件下氨基酸含量却高于红叶品种，红光条件下明显低于红叶品种，说明蓝光的促进、红光的抑制作用对红油香椿品种更敏感。

　　2. 2 红蓝光质对香椿芽苗菜 Vc 含量的影响

　　Vc 是香椿芽苗菜的重要营养成分，是评价香椿芽苗菜品质的重要指标。图 2 表明，不同处理对两个品种香椿芽苗菜的 Vc 含量的影响趋于一致，均表现为蓝光 > 红蓝混合光 > 红光 > 对照。红叶香椿芽苗菜 Vc 含量以蓝光处理最高（ 116. 63mg·100g- 1） ,红蓝混合光处理次之（ 106. 39mg·100g- 1） ,白光处理（ 对照） 最低（ 87. 17mg·100g- 1） ,蓝光、红蓝混合光和红 光 处 理 的 Vc 含 量 分 别 比 对 照 高 33. 80%、22. 05% 和 12. 89% ,且处理间差异为极显着水平 （ P< 0. 01） .红油香椿芽苗菜 Vc 含量表现为蓝光处理最高（ 107. 52mg ·100g- 1） ,红蓝混合光处理次之（ 100. 92mg · 100g- 1） ,白 光 处 理 （ 对 照） 最 低（ 95. 15mg·100g- 1） ; 蓝光、红蓝混合光和红光处理Vc 含量分别比对照高 13. 00% 、6. 06% 和 1. 74% ,除红光处理与对照无差异外，其它处理间差异均达极显着水平（ P < 0. 01） .由此可见，对于两个品种来说，蓝光、红光和红蓝混合光均有利于香椿芽苗菜 Vc 的形成和累积，且促进作用大小依次为蓝光 > 红光 > 红蓝混合光，相对来说，蓝光、红光和红蓝混合光对红油香椿品种 Vc 的形成和累积的促进作用均低于对红叶品种，说明红叶香椿 Vc 含量对光质反应更敏感。

　　2. 3 红蓝光质对香椿芽苗菜硝酸盐含量的影响

　　硝酸盐含量是衡量蔬菜安全性的重要指标，因为硝酸盐易转化为亚硝酸盐，对人体有毒害作用。从图3 可看出，不同光质对两个品种的香椿芽苗菜硝酸盐含量的影响依次为： 白光（ 对照） > 蓝光 > 红蓝混合光 > 红光。蓝光、红蓝混合光和红光处理的红叶香椿芽苗菜硝酸盐含量分别比对照低 18. 54%、26. 30% 和32. 44% ,且各处理间差异达极显着水平（ P < 0. 01） ;蓝光、红蓝混合光和红光处理的红油香椿芽苗菜的硝酸盐含量分别比对照低 8. 17%、17. 30% 和 4. 42%,处理间差异均达显着水平（ P < 0. 05） .因此，与对照相比，各处理均抑制香椿芽苗菜硝酸盐的累积，其中红光的抑制作用最强； 两个品种中，各处理对红叶香椿芽苗菜硝酸盐累积的抑制作用高于对红油香椿，说明红油香椿硝酸盐含量对光质反应更敏感。　　　　2. 4 红蓝光质对香椿芽苗菜粗纤维含量的影响

　　粗纤维可促进肠胃蠕动，有利于消化，分解后还可转化为其它营养物质，但香椿芽苗菜中粗纤维含量过高，口感就会受到影响。从图 4 可知，不同光质处理对两个品种香椿芽苗菜的粗纤维含量影响大致相同，其粗纤维含量均表现为红光 > 红/蓝 > 白光 > 蓝光。与对照相比，红光可以显着提高香椿芽苗菜的粗纤维含量（ P <0. 05） ,红叶香椿和红油香椿分别提高14. 91% 和 9. 09% ; 而蓝光降低了香椿芽苗菜粗纤维含量，红叶香椿和红油香椿分别比对照降低8. 70%和20. 13% .说明红光处理可提高香椿芽苗菜的粗纤维含量，而蓝光处理可降低香椿芽苗菜粗纤维含量； 各处理红油香椿的粗纤维含量均低于红叶香椿，且红光对红油香椿粗纤维含量的促进作用弱，而蓝光对其抑制作用强。　　　　2. 5 红蓝光质对香椿芽苗菜总黄酮含量的影响

　　总黄酮具有抗氧化、抗炎、抗癌及降血糖的作用，对体外蛋白质也具有非霉糖基化的抑制作用等。从图 5 可以看出，不同光质处理对两个香椿品种芽苗菜的总黄酮含量变化趋势一致，红叶香椿的总黄酮含量均低于红油香椿。两个品种香椿芽苗菜中总黄酮含量均以蓝光处理最高，红光和白光处理最低，且红光、白光处理间无差异。与对照相比，红光、蓝光和红蓝混合光处理的红叶香椿总黄酮含量分别提高1. 06%、29. 08% 和 12. 77% ,红 油 香 椿 分 别 为 - 0. 63% 、24. 14% 和 7. 21% ,说明蓝光和红蓝混合光对红叶香椿芽苗菜总黄酮含量的促进作用强于对红油香椿。　　　　2. 6 红蓝光质对香椿芽苗菜单宁含量的影响

　　单宁广泛存在于植物体的各器官结构中，是一类具有生物活性的天然化合物，单宁含量高，苦涩味重，商品价值低，其含量的高低对香椿芽苗菜的口感影响很大。图6 表明，白光处理的红叶香椿芽苗菜单宁含量最 高，达 0. 71mg · g- 1,红 光 次 之，蓝 光 最 低（ 0. 49mg·g- 1） ,且处理间差异显着； 红油香椿芽苗菜单宁含量依次为红光 > 白光 > 红/蓝 > 蓝光，红光处理单宁含量高达0. 67mg·g- 1,蓝光处理仅0. 41mg·g- 1,红光、蓝光处理间差异显着，但白光、红/蓝混合光处理间差异不显着。与对照相比，蓝光和红蓝混合光处理的红叶香椿芽苗菜单宁含量分别降低 30. 99% 和21. 10% ,红油香椿分别降低 26. 79% 和 14. 30% .可见，蓝光和红蓝混合光处理的红叶香椿芽苗菜单宁含量的降幅均高于红油香椿。　　　　3 结论与讨论

　　3. 1 结论

　　蓝光处理促进香椿芽苗菜氨基酸、Vc、总黄酮的合成与积累，同时抑制硝酸盐、粗纤维、单宁的形成；红光处理降低香椿芽苗菜硝酸盐含量，促进香椿芽苗菜粗纤维、Vc 的形成与累积，对总黄酮的合成基本无影响，红光对红油香椿芽苗菜单宁含量有促进作用但对红叶香椿呈抑制作用； 红/蓝混合光处理的氨基酸、Vc、硝酸盐、粗纤维、总黄酮、单宁的含量大都位于红光处理和蓝光处理之间。研究表明，在提高香椿芽苗菜的营养品质上蓝光更胜一筹，通过调节光质环境可以实现对香椿芽苗菜的品质培育。

　　3. 2 讨论

　　氨基酸是蛋白质的基本单位，也是重要的风味物质和营养成分，其含量是香椿芽苗菜重要的营养品质指标。本研究中，蓝光处理的红叶香椿芽苗菜氨基酸含量比对照高 5. 28%,蓝光、红蓝混合光处理的红油香椿芽苗菜游离氨基酸含量分别比对照高 6. 34% 和14. 45% ; 红光处理对两个品种的氨基酸含量的合成和累积均有抑制作用，与对照相比抑制率高达23. 59% .说明不同品种对不同光质的响应不同，但蓝光对两个品种香椿芽苗菜氨基酸的合成和累积均具有促进作用，这与崔慧茹等[12-13]的研究结果一致。

　　种子萌发时体内蛋白质水解为游离氨基酸，然后进入根芽中重新合成新的蛋白质和其它物质[14],而蓝光可显着促进线粒体的暗呼吸，为氨基酸合成提供了碳架，从而提高氨基酸的含量[15].Vc 是人体营养中最重要的维生素之一，植物性食物是人体所需 Vc 的主要来源[16],因此 Vc 含量是衡量农产品品质的重要指标之一。有研究表明，光质对 Vc 含量的影响与其合成分解酶活性有关： 半乳糖内酯脱氢酶（ GLDH） 直接催化半乳糖内酯合成 Vc; 抗坏血酸氧化酶（ AAO） 和抗坏血酸过氧化物酶（ AAP）则是植物体内氧化 Vc 的关键酶[17],以上 3 种酶对光敏感。本研究结果表明，红光、蓝光和红蓝混合光处理均促进香椿芽苗菜中 Vc 的合成与累积，其中蓝光的促进作用最强，与对照相比，对红叶香椿 Vc 含量的促进 率 高 达 33. 80%,对 红 油 香 椿 的 促 进 率 为13. 00% .这一试验结果与陈强等[3-4,18]众多研究结果相一致，但徐师华等[19-22]分别在黄瓜、豌豆、大蒜愈伤组织和叶用莴苣上的研究认为，红光可促进 Vc 的合成和累积。说明不同作物、同一作物不同品种的这3 种酶对不同光质的响应是不同的，具体机理还有待进一步研究探讨。

　　光质显着影响植物硝酸盐含量，对不同作物的作用效果不同。唐丽等[23]发现蓝光显着降低了苜蓿芽苗菜硝酸盐的含量，闻婧等[24]研究表明，R/B 为 8 的红蓝 LED 混合光下生长的生菜硝酸盐含量最低，Akvile等[25]指出以红光为主添加少量的短波光，可使蔬菜的硝酸盐含量降低 20% 以上。本研究结果表明，红光处理的红叶和红油香椿芽苗菜硝酸盐含量均最低，分别比对照降低 32. 44% 和 24. 42%,且蓝光和红/蓝混合光处理的硝酸盐含量均低于对照，这与齐连东等[5]在菠菜上的研究结果相一致。由此可见，红光、蓝光及不同配比的红蓝混合光均可降低植物硝酸盐的含量，Meena 等[26]研究证明，红光引起 NR 转录水平的提高，能大大降低硝酸盐的含量，但其它光质降低硝酸盐含量的机理还有待进一步探究。

　　粗纤维是结构性碳水化合物，主要成分为纤维素、残存少量的半纤维素和木质素。本研究结果表明，与对照相比，红光处理提高香椿芽苗菜粗纤维的含量，蓝光则降低香椿芽苗菜粗纤维含量，这与张立伟等[27-30]研究结果一致。纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，唐仕荣等[31]研究发现，蓝光可提高纤维素酶的活性，红光则降低纤维素酶的活性。这一结论与本试验结果相吻合，表明光质可通过调节纤维素酶的活性来影响纤维素含量。同时，红光对红油香椿粗纤维含量的促进作用较红叶香椿要弱，而蓝光对其的抑制作用则强，说明不同品种对不同光质的反应不同。

　　有报道认为，长波段（ 如红光） 的光抑制黄酮类物质的积累，短波段（ 如蓝光） 的光利于黄酮类物质的积累[32].本研究发现，蓝光能显着提高香椿芽苗菜总黄酮含量，这与 Lee 等[33-34]的研究结果一致。试验中蓝光和红蓝混合光对红叶香椿芽苗菜总黄酮含量的促进作用强于对红油香椿，鲁燕舞等[28]研究也发现白光有利于香椿芽苗菜总黄酮含量的积累，依次为红光和蓝光，这可能是由于香椿品种不同、培养条件及时间不同所造成的。

　　香椿芽苗菜中单宁含量越高，其苦涩味越重，商品价值越低。本试验中，蓝光处理的香椿芽苗菜单宁含量最低，红光处理最高，这与齐连东等[5]研究得出的蓝光处理下菠菜地上部分的单宁含量低于红光处理的结论相一致。有研究认为乙醇脱氢酶将植物体内乙醇氧化为乙醛，乙醛直接与可溶性单宁缩合形成不溶性产物而使植物脱涩[35],这可能是蓝光处理下乙醇脱氢酶的活性较高所致。【表略】

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