特色叶菜品质比较及硝酸盐累积规律

高 杏,王利康,翁金洋,李彭丽,俞 静,牛庆良

(上海交通大学农业与生物学院,上海200240)

特色蔬菜是指区别于普通的蔬菜品种,富含人体必需的蛋白质、有机物和微量元素等营养成分,同时又具有一定特殊功能的蔬菜,其在营养价值和医疗保健等方面均优于普通蔬菜[1]。 有研究表明,许多特色蔬菜具有一定的药用价值,能够预防和治疗疾病、促进人体健康[2]。 芝麻菜(Eruca sativaMill.)属十字花科一年生草本植物,主要包括小叶芝麻菜、花叶芝麻菜和板叶芝麻菜,是一种具有保健功效的稀有蔬菜,香味浓郁、营养丰富[3-4]。 苦苣(Cichorium endiviaL.)属桔梗目菊科1—2 年生草本植物,味道微苦[5],由于其独特的药用价值广受人们喜爱[6]。 京水菜(Brassica japonicaSieb.)是十字花科芸薹属白菜亚种的一个新品种[7],最早在日本育成,属1—2 年生草本植物,含有丰富的矿质营养[8]。 近年来,蔬菜的安全问题被屡屡提及,其中硝酸盐含量更是受到广泛关注[9]。 有研究表明,蔬菜是一类易于富集硝酸盐的植物,人体中摄入的硝酸盐有81.2%来自于蔬菜[10]。 硝酸盐本身并无害,当其进入人体内,一部分硝酸盐会转化为亚硝酸盐[11],当人体血液中亚硝酸盐含量过高时,会降低细胞中血红蛋白的携氧能力,进而导致人体缺氧[12];同时亚硝酸盐在人体内可以转化成亚硝胺类物质,具有致癌风险[13]。

随着人们生活品质的提高和消费需求的变化,对于菜品的营养需求和安全意识也逐渐提高,使得部分新兴且营养丰富的特色叶菜广受欢迎。 前人已对常见绿叶菜的营养品质、硝酸盐累积等方面有所研究。 陈火英等[14]研究表明,不同莴苣品种的硝酸盐含量差异显著。 王延芹等[15]试验表明,不同苋菜品种的硝酸盐累积和营养品质也存在很大差异。 但关于特色叶菜营养品质及硝酸盐累积规律的研究尚不多见。 本试验以3 种特色叶菜为材料,研究不同特色叶菜品种的营养品质及其生育期硝酸盐累积规律,初步探究其产生差异的原因,以期通过合理调控来降低特色叶菜硝酸盐含量,为硝酸盐降控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为市场上较受欢迎且栽培面积广的3 种特色叶菜,其中包括6 个芝麻菜品种、4 个苦苣品种和3 个京水菜品种(表1、图1)。

图1 参试叶菜品种Fig.1 Leaf vegetable varieties in the test

1.2 试验设计

试验于2018 年8—10 月在上海市金山区廊下基地温室内进行,所有品种以撒播形式播种。 芝麻菜6 个品种长至三叶一心时每隔7 d 取样1 次,共取样5 次并于9 月底采收;苦苣4 个品种和京水菜3 个品种定值后每隔10 d 取样1 次,共取样5 次并于10 月底采收。 生长期取样测定叶片的硝酸盐、亚硝酸盐含量及硝酸还原酶活性,在采收期取样测定单株干鲜重、叶片数,含水量、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、游离总氨基酸、粗纤维及硝酸盐含量,每处理重复3 次。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生长指标测定

每个品种随机取样,测定植株的鲜质量、干质量及叶片数,3 次重复。 植株鲜质量、干质量使用电子天平(PL602-L)测定,先测量植株鲜质量,之后将植株放入105 ℃烘箱杀青30 min,再将温度调至60 ℃烘干48 h 至恒重,称其干质量;单株叶片数计去除老叶、病叶后完全展开的叶片数。

1.3.2 生理指标测定

叶绿素含量使用便携式叶绿素仪(CCM-300,Opti-Sciences,lnc.USA)测定。 含水量的测定采用烘干法,计算公式为:含水量=×100 %。 游离总氨基酸含量用茚三酮溶液显色法测定;硝酸盐含量采用水杨酸法测定;硝酸还原酶活性采用活体法测定;可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定;维生素C 含量采用钼蓝比色法测定;可溶性糖含量采用量蒽酮比色法测定[16]。 亚硝酸盐含量参考范亚娜等[17]的方法测定;粗纤维含量采用周勇辉等[18]的方法测定。 以上测定均3 次重复。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0 软件处理试验数据,并进行显著性差异分析以及相关性分析,处理间均值多重比较用Duncan’s 新复极差法,并用Excel 2016 软件作图。

2 结果与分析

2.1 3 种特色叶菜及其品种间生长指标比较

由表2 可知,不同特色叶菜品种中,‘白梗千筋京水菜’的单株鲜质量最大,达242.77 g,与其他12 个品种均达到显著差异;‘小叶芝麻菜1 号’的单株鲜质量最小,只有14.27 g。 芝麻菜6 个品种的单株鲜质量为14.27—42.73 g,其中‘板叶芝麻菜2 号’单株鲜质量最大,显著高于其他品种。 苦苣4 个品种的单株鲜质量在145.59—189.14 g,‘鸟巢碎叶苦苣’的单株鲜质量最小,显著低于其他品种。 京水菜3 个品种的单株鲜质量为151.01—242.77 g,总体呈现为‘紫晶京水菜’ ＜‘东升京水菜’ ＜‘白梗千筋京水菜’,品种间差异显著。

表2 3 种特色叶菜及其品种间生长指标比较Table 2 Comparison of growth indexes among three characteristic leaf vegetables and their varieties

不同特色叶菜品种中,‘东升京水菜’的单株干质量最大,达14.74 g,显著高于其他12 个品种。 芝麻菜6 个品种的单株干质量在1.28—3.75 g,‘板叶芝麻菜2 号’的单株干质量最高,显著高于‘板叶芝麻菜号’和小叶芝麻菜2 个品种;苦苣4 个品种的单株干质量为8.26—10.66 g,‘鸟巢碎叶苦苣’的单株干质量最小,显著低于其他品种。 京水菜3 个品种的单株干质量为12.25—14.74 g,其中‘东升京水菜’的单株干质量最大,显著高于其他2 个品种。

在3 种特色叶菜及其品种间,京水菜类和苦苣类叶菜品种的叶片数相对最多,显著高于芝麻菜的6 个品种,其中‘白梗千筋京水菜’的叶片数最多,达120 片。 芝麻菜6 个品种的平均叶片数在9.33—16.00 片,‘小叶芝麻菜2 号’的叶片数最多,但品种间无显著性差异。 苦苣4 个品种的叶片数在38.33—47.00 片,其中‘意大利小叶苦苣’叶片数显著高于‘北京花叶苦苣’和‘巴硒苦苣’。 京水菜3 个品种叶片数为40.67—120.00 片,其中‘白梗千筋京水菜’叶片数显著高于其他2 个品种。

2.2 3 种特色叶菜及其品种间品质比较

由表3 可知,3 种特色叶菜的不同品种中,‘板叶芝麻菜1 号’可溶性糖含量最高,达3.23 %,显著高于其他品种。 其中芝麻菜6 个品种的可溶性糖含量为1.62%—3.23%,‘小叶芝麻菜1 号’的可溶性糖含量最低,显著低于其他品种。 苦苣4 个品种的可溶性糖含量为1.782.48%,其中‘北京花叶苦苣’和‘巴硒苦苣’可溶性糖含量显著高于其他2 个品种。 京水菜3 个品种的可溶性糖为1.49%—2.48 %,其中‘紫晶京水菜’可溶性糖含量显著高于其他2 个品种。

表3 3 种特色叶菜及其品种间品质比较(1)Table 3 Comparison of quality among three characteristic leaf vegetables and their varieties(1)

不同特色叶菜品种中,‘板叶芝麻菜1 号’的可溶性蛋白含量最高,其次为‘小叶芝麻菜2 号’,均超过180 mg∕g,显著高于其他品种。 芝麻菜6 个品种的可溶性蛋白含量介于107.55—188.2 mg∕g,其中花叶芝麻菜2 个品种的可溶性蛋白含量最低,均显著低于其他4 个品种。 苦苣4 个品种的可溶性蛋白含量在78.33—118.73 mg∕g,其中‘巴硒苦苣’可溶性蛋白含量显著高于其他品种。 京水菜3 个品种的可溶性蛋白含量在158.14—173.82 mg∕g,总体呈现为‘东升京水菜’ ＜‘紫晶京水菜’ ＜‘白梗千筋京水菜’。

在3 种特色叶菜及其品种间,‘板叶芝麻菜1 号’的VC 含量最高,达75.62 mg∕(100 g),与其他12 个品种呈显著差异;‘巴硒苦苣’的VC 含量显著低于其他品种,仅有30.16 mg∕(100 g)。 芝麻菜6 个品种的VC 含量为55.99—75.62 mg∕(100 g),其中‘花叶芝麻菜1 号’VC 含量最低,显著低于其他品种。 苦苣4个品种的VC 含量介于30.16—52.78 mg∕(100 g),其中‘北京花叶苦苣’VC 含量最高,显著高于其他品种。 京水菜3 个品种的VC 含量为43.04—70.55 mg∕(100 g),‘白梗千筋京水菜’VC 含量显著高于其他2 个品种。

不同特色叶菜品种中,苦苣4 个品种和‘白梗千筋京水菜’的含水量最高,均超过94 %,显著高于其他品种。 芝麻菜6 个品种的含水量在90.56%—91.40%,其中‘小叶芝麻菜2 号’含水量最高,但与其他品种间无显著差异。 苦苣4 个品种的含水量在94.02%—94.41 %,其中‘北京花叶苦苣’含水量最高,但与其他品种间无显著差异。 京水菜3 个品种的含水量为91.86%—94.62 %,其中‘白梗千筋京水菜’含水量显著高于其他2 个品种。

由表4 可以看出,3 种特色叶菜的不同品种中,芝麻菜6 个品种的叶绿素含量显著高于其他品种。 其中,板叶芝麻菜2 个品种和‘花叶芝麻菜2 号’叶绿素含量最高,均超过30 μg∕cm2。 苦苣4 个品种的叶绿素含量在16.70—20.33 μg∕cm2,其中‘鸟巢碎叶苦苣’叶绿素含量显著高于其他品种。 京水菜3 个品种叶绿素含量在17.35—17.70 μg∕cm2,品种间叶绿素含量无显著性差异。

表4 3 种特色叶菜及其品种间品质比较(2)Table 4 Comparison of quality among three characteristic leaf vegetables and their varieties(2)

在3 种特色叶菜及其品种间,苦苣4 个品种的粗纤维含量均显著高于其他9 个品种,其中‘意大利小叶苦苣’的粗纤维含量最高,达1.69 %;‘板叶芝麻菜2 号’和‘紫晶京水菜’的粗纤维含量最低,均低于0.75 %。 芝麻菜6 个品种的粗纤维含量在0.74%—0.90 %,其中板叶芝麻菜2 个品种粗纤维含量显著低于其他品种。 苦苣4 个品种的粗纤维含量为1.49%—1.69 %,其中‘意大利小叶苦苣’粗纤维含量最高,显著高于其他品种。 京水菜3 个品种的粗纤维含量为0.74%—0.87%,其中‘白梗千筋京水菜’粗纤维含量最高,显著高于其他品种。

不同品种特色叶菜中,‘北京花叶苦苣’的总氨基酸含量最高,与其他12 个品种均呈显著性差异。 芝麻菜6 个品种的总氨基酸含量为0.44—0.80 μmol∕mg,其中‘花叶芝麻菜2 号’总氨基酸含量最高,显著高于其他品种。 苦苣4 个品种总氨基酸含量在0.71—1.06 μmol∕mg,其中‘北京花叶苦苣’总氨基酸含量显著高于其他品种。 京水菜3 个品种总氨基酸含量为0.48—0.68 μmol∕mg,其中‘东升京水菜’总氨基酸含量最高,显著高于其他品种。

3 种特色叶菜的不同品种硝酸盐含量差异显著,其中‘小叶芝麻菜2 号’硝酸盐含量最高,显著高于其他品种;‘巴硒苦苣’的硝酸盐含量最低,仅有195.37 μg∕g。 芝麻菜6 个品种的硝酸盐含量介于364.93—857.07 μg∕g,总体呈现为小叶芝麻菜＞花叶芝麻菜＞板叶芝麻菜,其中‘板叶芝麻菜1 号’硝酸盐含量最低。 苦苣4 个品种的硝酸盐含量为195.37—481.56 μg∕g,‘鸟巢碎叶苦苣’硝酸盐含量最高,显著高于其他品种。 京水菜3 个品种间硝酸盐含量差异显著,总体呈现为‘白梗千筋京水菜’ ＞‘东升京水菜’ ＞‘紫晶京水菜’。

2.3 特色叶菜不同生长期的硝酸盐累积差异

由图2 可知,在芝麻菜的生长发育过程中,各个品种硝酸盐含量总体呈先降低后升高的变化趋势,其中‘花叶芝麻菜1 号’和‘花叶芝麻菜2 号’在播后31 d硝酸盐含量降到最低,其他品种在播后24 d 硝酸盐含量最低。 在生长后期,即播后31—38 d,各个品种的硝酸盐含量均呈现上升趋势,并在播后38 d 达到最大。其中,小叶芝麻菜的2 个品种在整个生长期硝酸盐含量均高于其他芝麻菜品种。

图2 6 个芝麻菜品种不同生长期硝酸盐累积的差异Fig.2 Differences in nitrate accumulation between six varieties of arugula in different growth periods

由图3 可见,在整个生长发育过程中,苦苣4 个品种和京水菜3 个品种的硝酸盐含量均在播后40 d 达到最大,其中‘白梗千筋京水菜’的硝酸盐含量在各个时期均高于其他品种;苦苣类4 个品种的硝酸盐含量呈现先增高后降低的趋势,并在生长后期趋于平稳;京水菜3 个品种的硝酸盐含量变化呈现先升高后降低再升高的趋势,并在播后60 d 降至最低。

2.4 特色叶菜不同生长期的亚硝酸盐累积差异

由图4 可见,不同芝麻菜品种的亚硝酸盐含量与生长初期相比,基本呈下降趋势。 其中,‘小叶芝麻菜1 号’的亚硝酸盐含量一直高于其他品种;‘板叶芝麻菜1 号’的亚硝酸盐含量一直低于其他品种;板叶芝麻菜的2 个品种在播后17 d 亚硝酸盐含量最高,其他品种在播后10 d 亚硝酸盐含量最高,在生长后期,各个品种亚硝酸盐含量变化不大,基本趋于平稳。

图3 苦苣、京水菜7 个品种不同生长期硝酸盐累积的差异Fig.3 Differences in nitrate accumulation between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

图4 6 个芝麻菜品种不同生长期亚硝酸盐累积的差异Fig.4 Differences in nitrite accumulation between six varieties of arugula in different growth periods

由图5 可知,苦苣和京水菜的各个品种亚硝酸盐含量在播后30—50 d 均呈现先降低再升高的趋势,并在播后40 d 降至最低;在整个生长过程中,苦苣的4 个品种在播后30 d 亚硝酸盐含量最高,在生长后期亚硝酸盐含量变化趋于平缓;京水菜3 个品种的亚硝酸盐含量在播后60 d 升至最大,随后呈下降趋势。

2.5 特色叶菜不同生长期的硝酸还原酶(NR)活性差异

由图6 可见,在整个生长时期,不同芝麻菜品种的NR 活性总体上均呈先升高后降低的趋势,与硝酸盐含量变化相反。 其中,‘花叶芝麻菜1 号’和‘花叶芝麻菜2 号’的NR 活性在播后31 d 最大,其余品种均在播后24 d 升至最高。

图5 苦苣、京水菜7 个品种不同生长期亚硝酸盐累积的差异Fig.5 Differences in nitrite accumulation between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

图6 6 个芝麻菜品种不同生长期硝酸还原酶活性的差异Fig.6 Differences in NR activity between six varieties of arugula in different growth periods

由图7 可知,在整个生长过程中,各个品种的NR 活性均在播后40 d 达到最低值,且‘东升京水菜’和‘白梗千筋京水菜’的NR 活性一直低于其他品种。 苦苣4 个品种的NR 活性呈先降低后升高而后趋于平缓的趋势;而京水菜3 个品种的NR 活性呈现“S 型”变化曲线,在生长后期呈下降趋势,均与硝酸盐含量的变化相反。

图7 苦苣、京水菜7 个品种不同生长期硝酸还原酶活性的差异Fig.7 Differences in NR activity between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

2.6 硝酸盐、亚硝酸盐含量和硝酸还原酶活性的相关性分析

对不同特色叶菜品种的硝酸盐、亚硝酸盐含量及硝酸还原酶活性进行相关性分析(表6),硝酸盐含量和硝酸还原酶活性间的相关系数为-0.923,达极显著负相关;亚硝酸盐含量和硝酸盐含量及硝酸还原酶活性间无显著的相关关系。

表6 硝酸盐、亚硝酸盐含量及硝酸还原酶活性的相关性分析Table 6 Correlation analysis of nitrate,nitrite content and nitrate reductase activity

3 讨论与结论

蔬菜中的可溶性糖、氨基酸、VC、可溶性蛋白等含量是决定其营养品质的重要因素,不同品种蔬菜的营养品质有很大差异。 汤亚芳[19]研究表明,不同小白菜品种的硝酸盐累积及营养品质有显著差异;刘甜甜等[20]研究发现,不同品种结球莴苣的各个生理指标表现出不同程度差异,本试验有相似发现。 3 种特色叶菜及其品种间的产量及品质差异显著。 其中,芝麻菜6 个品种中,‘板叶芝麻菜1 号’的可溶性糖、可溶性蛋白质、VC 和叶绿素含量最高,硝酸盐含量最低;苦苣4 个品种中,‘北京花叶苦苣’的含水量、VC、总氨基酸含量最高;京水菜3 个品种中,‘白梗千筋京水菜’的单株鲜重、叶片数、含水量、可溶性蛋白和VC 含量最高。 不同特色叶菜品质差异显著,分析原因可能是遗传因素或对环境需求不同所致。

硝酸盐是衡量蔬菜安全问题的重要指标。 世界卫生组织规定,新鲜蔬菜的硝酸盐含量在0—432 mg∕g时,为一级污染,可以生食;当其含量在432—785 mg∕g 时,为二级污染,不宜生食;当其含量在785—1 234 mg∕g时,达到三级污染,生食、盐渍皆不易;当其含量在1 234—3 100 mg∕g 时,已达到四级污染,不宜使用[21]。 本试验中,3 个特色叶菜品种硝酸盐含量已达到三级污染。 由此可见,特色叶菜硝酸盐富集问题值得关注。 通过对3 种特色叶菜不同时期硝酸盐含量测定,发现芝麻菜各个品种的硝酸盐含量总体呈现先降低后升高的趋势,苦苣类4 个品种的硝酸盐含量呈现先增高后降低的趋势,并在生长后期趋于平稳,京水菜3 个品种的硝酸盐含量变化呈现先升高后降低再升高的趋势。 分析芝麻菜和京水菜后期硝酸盐含量升高可能是生长后期NR 活性降低和植株生长缓慢的原因[22]。

亚硝酸盐对人体的毒害作用目前已有许多报道[23-24],但关于其在植物体内的累积规律鲜有研究。 本试验对3 种特色叶菜不同时期亚硝酸盐累积规律进行研究,结果显示:不同芝麻菜品种的亚硝酸盐含量与生长初期相比,总体呈下降趋势;苦苣4 个品种的亚硝酸盐含量先降低再升高而后趋于平缓;京水菜3个品种的亚硝酸盐含量呈现“S 型”变化曲线。 3 种特色叶菜不同时期亚硝酸盐含量最高为2.07 μg∕g,在国家规定的限量标准内[25],但因亚硝酸盐对人体危害较大,仍值得注意。

硝酸还原酶是植物氮代谢过程的关键酶,其活性高低直接影响植物体内硝酸盐含量[26]。 本试验结果显示:在整个生长时期,不同芝麻菜品种NR 活性总体呈现先升高后降低的趋势;苦苣4 个品种的NR 活性呈现先降低后升高而后趋于平缓的趋势;而京水菜3 个品种的NR 活性呈现“S 型”变化曲线,在生长后期呈现下降趋势。 本试验发现,3 种特色叶菜NR 活性均与硝酸盐变化趋势相反,进一步验证了植物体内NR 活性会显著影响其硝酸盐含量,这与汪李平等[27]关于植物不同部位NR 活性不同导致其硝酸盐含量差异的研究结果一致。

硝酸盐、亚硝酸盐含量及硝酸还原酶活性相关性分析结果表明,硝酸盐含量与硝酸还原酶活性呈极显著负相关,而亚硝酸盐含量与硝酸盐含量和硝酸还原酶活性无显著相关性,与陶正平[28]在大白菜上的研究结论相同。

综上所述,通过对3 种特色叶菜不同品种产量、品质的比较分析及硝酸盐、亚硝酸盐含量与硝酸还原酶活性动态变化规律及相关性的研究,发现不同特色叶菜品种的营养品质及硝酸盐累积规律差异显著,其中‘板叶芝麻菜1 号’‘北京花叶苦苣’和‘白梗千筋京水菜’的综合品质最好。