改良型植物营养剂对番茄果实中番茄红素含量的影响.pdf

湖 北 农 业 科 学 2018 年 收 稿 日 期2017-09-29 基 金 项 目 湖 南 省 教 育 厅 青 年 项 目15B027 作 者 简 介 彭 亮1984-, 男, 湖 南 长 沙 人, 讲 师, 硕 士, 主 要 从 事 植 物 营 养 的 研 究 工 作, 电 话13667398997 电 子 信 箱； 通 信 作 者, 唐 建 洲1979-, 男, 湖 南 永 州 人, 讲 师, 在 读 博 士 研 究 生, 研 究 方 向 为 小 肽 的 营 养 与 生 理, 电 话13786122046 电 子 信 箱 。 第57 卷 第3 期 2018 年1 月 湖 北 农 业 科 学 Hubei Agricultural Sciences Vol.55No.10 May.,2016 第55 卷 第2 期 2016 年1 月 湖 北 农 业 科 学 Hubei Agricultural Sciences Vol.55No.1 Jan.,2016 第57 卷 第9 期 2018 年5 月 湖 北 农 业 科 学 Hubei Agricultural Sciences Vol.57No.9 May.,2018 番 茄 红 素 主 要 存 在 于 茄 科 植 物 番 茄 成 熟 的 果 实 中。 由 于 其 具 有 强 抗 氧 化 性, 在 防 癌 抗 癌、 增 强 机 体 免 疫 力、 延 缓 衰 老 等 方 面 有 着 极 其 重 要 的 作 用 [1] 。 研 究 表 明, 适 宜 的 锌 水 平、 锰 水 平 和 硼 水 平 对 番 茄 产 量 以 及 风 味 品 质 有 影 响, 是 保 证 番 茄 高 产、 优 质 的 重 要 因 素 [2-4] 。 因 此, 在 肥 料 中 加 入 一 定 量 的 锌、 锰 和 硼 元 素, 能 够 有 效 提 高 番 茄 红 素 含 量。 而 且, 番 茄 红 素 是 由 植 物 类 异 戊 二 烯 途 径 中 前 体 物 质GGPP 牻 牛 儿 基 牻 牛 儿 基 焦 磷 酸 转 化 而 来, 番 茄 红 素 在 环 化 酶 的 作 用 下 生 成β- 胡 萝 卜 素 等 产 物 [5,6] 。 添 加 合 适 的 环 化 酶 抑 制 剂 可 以 抑 制 番 茄 红 素 到β- 胡 萝 卜 素 的 环 化 途 径, 大 量 积 累 番 茄 红 素 [7,8] 。 常 见 的 环 化 酶 抑 制 剂 有 咪 唑、 吡 啶、 烟 碱 等 [9] , 但 是 咪 唑、 吡 啶 等 有 毒, 对 人 健 康 有 危 害, 而 烟 碱 本 身 存 在 于 茄 科 植 物 中, 且 有 杀 虫 作 用, 所 以 它 是 良 好 的 环 化 酶 抑 制 剂。 为 此, 试 验 以 长 沙 学 院 植 物 工 程 研 究 室 制 备 的 植 物 营 养 剂 为 基 础, 对 其 进 行 改 良。 加 入 微 量 元 素 锌、 锰、 硼, 制 成 改 良 型 植 物 营 养 剂, 与 市 场 上 常 见 的 绿 芬 威、 诺 翠 丰 进 行 对 比, 通 过 叶 面 喷 施, 以 期 提 高 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 的 含 量。 并 在 此 基 础 上 加 入 烟 碱, 研 究 不 同 烟 碱 加 入 量 对 番 茄 红 素 含 量 的 影 响, 并 对 番 茄 果 实 烟 碱 残 留 量 进 行 了 分 析。 1 材 料 与 方 法 1.1 供 试 材 料 1.1.1 供 试 番 茄 品 种 供 试 番 茄 品 种 为 群 兴903。 改 良 型 植 物 营 养 剂 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 彭 亮, 孙 智 明, 黄 芝 淇, 颜 洁 妤, 张 哲, 张 志 元, 唐 建 洲 长 沙 学 院 生 物 与 环 境 工 程 学 院, 长 沙 410003 摘 要 通 过 加 入 适 量 微 量 元 素 锌、 锰、 硼, 以 及 环 化 酶 抑 制 剂 烟 碱, 对 植 物 营 养 剂 进 行 改 良。 采 用 田 间 试 验 和 仪 器 分 析 方 法, 研 究 了 改 良 后 的 植 物 营 养 剂 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响。 结 果 表 明, 在Zn∶Mn∶B∶ 植 物 营 养 剂＝2.84∶0.25∶0.23∶100, 添 加80mg∕L 烟 叶 水 提 物 的 条 件 下, 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 有 了 很 大 的 提 高, 从 对 照 的8.57mg∕kg 增 加 到21.32mg∕kg, 具 有 很 好 的 应 用 前 景。 关 键 词 改 良 型 植 物 营 养 剂； 番 茄 红 素； 烟 碱 中 图 分 类 号S641.2 文 献 标 识 码A 文 章 编 号0439-8114201809-0086-02 DOI10.14088/ki.issn0439-8114.2018.09.020 EffectsofImprovedPlantNutritiononChangesofLycopene’sContents inFruitofTomato PENGLiang,SUNZhi-ming,HUANGZhi-qi,YANJie-yu,ZHANGZhe,ZHANGZhi-yuan,TANGJian-zhou Departmentof Biological andEnvironmentalEngineering,ChangshaUniversity,Changsha410003,China Abstract Plant nutrition was improved by adding a moderate amount of trace element zinc,manganese,boron,and cyclase in- hibitor nicotine. The field experiment and instrument analytical were conducted to study the effects of the Improved Plant Nutrition on the lycopene content in tomato fruit. The results showed that, under the condition of the Zn∶Mn∶B∶Plant Nutrition＝2.84∶0.25∶0.23∶100, adding 80mL∕L tobacco water extract,the lycopene content had a very big enhancement,in- creasedfrom 8.57mg∕kg ofthecontrast to21.32mg∕kg,whichhad the verygoodapplication prospect. Key words Improved PlantNutrition；lycopene；nicotine 彭 亮, 孙 智 明, 黄 芝 淇, 等. 改 良 型 植 物 营 养 剂 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响[J]. 湖 北 农 业 科 学,2018,57986-87,91. 第9 期 1.1.2 供 试 肥 料 供 试 肥 料 有 市 售 生 物 有 机 肥、 市 售 叶 面 肥 绿 芬 威、 诺 翠 丰、 植 物 营 养 剂 长 沙 学 院 植 物 工 程 研 究 室 研 制。 1.1.3 改 良 型 植 物 营 养 剂 的 制 备 按 照Zn∶Mn∶B∶ 植 物 营 养 剂＝2.84∶0.25∶0.23∶100100mL 植 物 营 养 剂 中 按 质 量 比 加 入 相 应 的 微 量 元 素, 即Zn2.84g,Mn0.25g, B0.23g, 添 加 微 量 元 素 制 备 得 到。 1.1.4 烟 叶 水 提 物 的 制 备 取 一 定 量 的 烟 叶, 加 入 500mL10％HCl, 沸 腾 回 流20min。 随 后 用40％ 的 NaOH 调 节pH 至910。 然 后 将 混 合 物 转 入 旋 转 蒸 发 仪 中 进 行 负 压 蒸 馏, 收 集 蒸 馏 液。 1.2 试 验 设 计 1.2.1 不 同 叶 面 肥 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 试 验 按 随 机 区 组 设 计, 设5 个 处 理, 处 理1 清 水 对 照； 处 理2 绿 芬 威, 喷 施 浓 度 为0.10％； 处 理 3 诺 翠 丰, 喷 施 浓 度 为0.75％； 处 理4 植 物 营 养 剂, 喷 施 浓 度 为0.50％； 处 理5 改 良 型 植 物 营 养 剂, 喷 施 浓 度 为0.67％。 每 处 理3 次 重 复, 共15 个 小 区, 每 个 小 区66.7m 2 。 番 茄 植 株 行 距35cm35cm, 每 小 区 550 株。 1.2.2 不 同 烟 叶 水 提 物 添 加 量 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 试 验 按 随 机 区 组 设 计, 设5 个 烟 叶 水 提 物 添 加 量, 分 别 为60、70、80、90、100mg∕L, 改 良 型 植 物 营 养 剂 喷 施 浓 度 为0.67％。 每 处 理3 次 重 复, 共15 个 小 区, 每 个 小 区66.7m 2 。 番 茄 植 株 行 距 35cm35cm, 每 小 区550 株。 1.3 施 肥 方 法 1.3.1 基 肥 采 用 挖 穴 深 施 方 式, 每 个 处 理 都 施1 次 市 售 生 物 有 机 肥 作 为 基 肥, 用 量 为0.5kg∕ 株。 1.3.2 追 肥 按 试 验 设 计 进 行 叶 面 施 肥, 开 花 前 期 喷 施1 次, 坐 果 后 每7d 喷 施1 次, 连 喷3 次, 喷 施 以 叶 面 叶 背 出 现 雾 珠 不 掉 下 为 宜, 喷 施 时 间 为 傍 晚500 后, 喷 施 量 为 每666.7m 2 喷 施78kg 植 物 营 养 剂。 1.4 番 茄 红 素 含 量 分 析 番 茄 结 果 中 期 取 样, 测 定 第2 次 坐 果 和 第3 次 坐 果 果 实 的 品 质。 番 茄 红 素 含 量 采 用 石 油 醚 抽 取 比 色 法 测 定。 1.5 烟 碱 残 留 分 析 采 用 高 效 液 相 色 谱 法。 色 谱 柱Hypersil BDS C185μm； 流 动 相0.1mol∕L 磷 酸 二 氢 钾- 磷 酸 缓 冲 溶 液pH 2.5； 流 速1.5mL∕min； 进 样 量5μL； 检 测 波 长260nm。 2 结 果 与 分 析 2.1 不 同 叶 面 肥 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 由 图1 可 以 看 出, 不 同 叶 面 肥 处 理 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 较 对 照8.57mg∕kg 均 有 明 显 增 加, 处 理2、 处 理3、 处 理4 和 处 理5 分 别 增 加 了22.7％、 39.3％、55.1％ 和82.6％, 以 改 良 型 植 物 营 养 剂 增 加 最 为 明 显。 锌、 锰 和 硼 是 番 茄 生 长 的 必 需 微 量 元 素, 适 宜 的 锌、 锰 和 硼 水 平 能 够 有 效 提 高 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 的 含 量。 2.2 烟 叶 水 提 物 中 烟 碱 含 量 分 析 烟 碱 纯 品 价 格 比 较 昂 贵, 而 烟 叶 中 烟 碱 的 含 量 为1％3％。 烟 叶 水 提 物 中 主 要 成 分 为 烟 碱。 根 据 图 2 烟 碱 标 准 品 的 回 归 方 程 计 算 得 出 烟 碱 含 量 为2.65 mg∕L。 因 此 试 验 中 可 用 烟 叶 水 提 物 代 替 烟 碱, 更 加 符 合 实 际 生 产。 2.3 不 同 烟 叶 水 提 物 添 加 量 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 由 图3 可 知, 随 着 烟 叶 水 提 物 添 加 量 的 增 加, 番 60 70 80 90 100 烟 碱 浓 度//mg/L 24 22 20 18 16 14 12 图3 不 同 烟 叶 水 提 物 添 加 量 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 图2 烟 碱 标 准 品 的 线 性 回 归 方 程 10 20 30 40 50 60 70 浓 度//mg/L 500000 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 y5182.3x73350 R 2 0.9991 1 2 3 4 5 处 理 16 14 12 10 8 6 4 2 0 图1 不 同 叶 面 肥 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 下 转 第91 页 彭 亮 等 改 良 型 植 物 营 养 剂 对 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 影 响 87 第9 期 茄 果 实 中 番 茄 红 素 的 含 量 先 增 大 后 逐 渐 趋 于 平 缓, 在80mg∕L 的 添 加 量 时, 番 茄 红 素 含 量 最 大, 达 到 了 21.32mg∕kg。 2.4 番 茄 果 实 中 烟 碱 残 留 量 的 分 析 烟 碱 是 一 种 天 然 农 药, 能 够 有 效 防 治 虫 害。 但 是 它 极 易 被 口 腔、 消 化 道 和 呼 吸 道 吸 收, 对 人 体 有 毒 害 作 用, 严 重 时 可 使 心 脏 麻 痹 而 致 死。 成 人 致 死 量 为 4075mg, 儿 童 致 死 量 为1020mg [10] 。 因 此, 有 必 要 对 番 茄 果 实 中 烟 碱 残 留 量 进 行 检 测。 日 本“ 食 品 中 残 留 农 业 化 学 品 肯 定 列 表 制 度” 规 定 了 烟 碱 类 农 药 在 水 果 蔬 菜 上0.055.00mg∕kg 的 最 大 残 留 限 量。 试 验 中 高 效 液 相 色 谱 法 的 检 出 限 为0.004mg∕kg, 结 果 表 明, 未 检 测 到 番 茄 果 实 中 有 烟 碱 残 留, 符 合 食 品 安 全 标 准。 3 小 结 试 验 结 果 表 明, 在 植 物 营 养 剂 中 加 入 锌、 锰、 硼 等 微 量 元 素 以 及 烟 叶 水 提 物 以 后, 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 的 含 量 大 大 提 高, 提 高 了 番 茄 的 附 加 值, 为 番 茄 红 素 的 扩 大 生 产 提 供 了 一 定 的 理 论 依 据, 具 有 很 好 的 应 用 前 景。 环 化 酶 抑 制 剂 应 用 于 微 生 物 发 酵 来 提 高 番 茄 红 素 积 累 量 的 报 道 较 多, 而 应 用 于 叶 面 肥 方 面 的 研 究 较 少, 因 此, 环 化 酶 抑 制 剂 提 高 番 茄 果 实 中 番 茄 红 素 含 量 的 机 理 研 究 是 今 后 工 作 的 重 点。 参 考 文 献 [1] 陈 文 静, 张 欢, 董 旭, 等. 番 茄 红 素 的 研 究 现 状 及 应 用 前 景[J]. 安 徽 农 业 科 学,2015,432729-32,99. [2] 侯 雷 平, 吴 俊 华, 李 梅 兰, 等. 供 锌 水 平 对 番 茄 果 实 抗 氧 化 性 及 风 味 品 质 的 影 响[J]. 植 物 营 养 与 肥 料 学 报,2010,163763-767. [3] 侯 雷 平, 吴 俊 华, 李 远 新. 缺 锰 和 多 锰 对 番 茄 产 量 及 风 味 品 质 的 影 响[J]. 核 农 学 报,2010,24183-87. [4] 李 梅 兰, 吴 俊 华, 李 远 新, 等. 不 同 供 硼 水 平 对 番 茄 产 量 及 风 味 品 质 的 影 响[J]. 核 农 学 报,2009,235875-878. [5] 刘 涤, 胡 之 壁. 植 物 类 异 戊 二 烯 生 物 合 成 途 径 的 调 节[J]. 植 物 生 理 学 通 讯,1998,3411-9. [6] LOPEZ-NIETO M J,COSTA J,PEIRO E,et al. Biotechnological lycopeneproductionbymatedfermentationofBlakesleatrispora[J]. ApplMicrobiolBiotechnol,2004,662153-159. [7] BHOSALEP.Environmentalandcultural stimulantsinthe pro- duction of carotenoids from microorganisms[J].Appl Microbiol Biotechnol,2004,634351-361. [8] 徐 娜, 郑 珩, 许 激 扬. 环 化 酶 抑 制 剂 对 三 孢 布 拉 霉 产 生 番 茄 红 素 的 影 响[J]. 中 国 抗 生 素 杂 志,2006,316372-375. [9] 王 强, 余 晓 斌. 三 孢 布 拉 霉 发 酵 产 番 茄 红 素 的 研 究 进 展[J]. 微 生 物 学 通 报,2015,422420-426. [10] 杜 凤 君. 食 品 中 烟 碱 残 留 的 色 谱 质 谱 联 用 分 析 方 法 研 究[D]. 福 建 厦 门 集 美 大 学,2012. 上 接 第87 页 “1.2.4” 项 下, 测 得 提 取 物 中 咖 啡 酸、 绿 原 酸、 木 犀 草 苷 和 多 糖 总 含 量 为12.98％RSD＝2.06％,n＝3, 其 中 咖 啡 酸 含 量0.91％、 绿 原 酸 含 量5.0％、 木 犀 草 苷 含 量0.05％、 多 糖 含 量7.02％, 表 明 响 应 面 设 计 得 到 的 工 艺 条 件 是 有 效、 可 行 的。 3 讨 论 应 用 超 声 技 术 同 时 提 取 忍 冬 器 官 综 合 物 中 多 种 成 分, 具 有 提 取 效 率 高、 节 约 资 源 等 优 势, 合 适 的 水 醇 比 是 其 关 键 因 素。 随 着 乙 醇 体 积 分 数 逐 渐 升 高, 产 物 的 总 量 呈 先 增 加 后 降 低 的 趋 势。 绿 原 酸、 咖 啡 酸 和 木 犀 草 苷 在 乙 醇 中 的 溶 解 度 强 于 在 纯 水 中, 乙 醇 体 积 分 数 上 升 使 得3 种 化 合 物 的 提 取 率 上 升, 而 金 银 花 多 糖 溶 于 水, 难 溶 于 有 机 溶 剂, 乙 醇 体 积 分 数 太 高, 则 会 导 致 多 糖 沉 淀。 经 优 化 应 用45％ 的 乙 醇 提 取, 绿 原 酸、 咖 啡 酸、 木 犀 草 苷 和 多 糖 的 综 合 提 取 率 最 佳。 在 含 量 检 测 过 程 中 以 甲 醇 为 系 统 各 成 分 的 分 离 效 果 并 不 理 想, 乙 腈 的 黏 度 小, 洗 脱 力 大, 经 优 化 后 的 乙 腈- 甲 酸 水 系 统 各 成 分 的 分 离 效 果 较 好。 应 用 超 声 提 取 技 术 能 够 在 盐 碱 地 栽 培 的 忍 冬 器 官 综 合 物 中 同 时 获 得 一 定 含 量 的 咖 啡 酸、 绿 原 酸、 木 犀 草 苷、 多 糖 等 产 物, 而 以 器 官 综 合 物 为 收 获 目 标 则 更 易 于 实 施 机 械 化 采 收, 这 将 为 实 现 忍 冬 的 工 厂 化 生 产 及 其 天 然 产 物 的 深 度 开 发 提 供 参 考。 参 考 文 献 [1] 李 平, 赵 成. 金 银 花 水 提 物 及 醇 提 物 体 外 抗 菌 实 验[J]. 中 国 当 代 医 药,2010,171748-50. [2] 胡 克 杰, 王 跃 红, 王 栋. 金 银 花 中 绿 原 酸 在 体 外 抗 病 毒 作 用 的 实 验 研 究[J]. 中 医 药 信 息,2010,7327-28. [3] 刘 雄, 高 建 德. 金 银 花 质 量 控 制、 化 学 成 分 及 药 理 学 研 究 进 展[J]. 甘 肃 中 医 学 院 学 报,2006,23446-48. [4] 国 家 药 典 委 员 会. 中 华 人 民 共 和 国 药 典 一 部[M]. 北 京 中 国 医 药 科 技 出 版 社,2015. [5] 韩 飞 飞, 吴 绵 斌, 孔 繁 智. 天 然 活 性 多 糖 药 理 作 用 研 究 进 展[J]. 西 北 药 学 杂 志,2006,21291-92. [6] 王 宗 成, 彭 延 波, 盘 雪, 等. 响 应 面 设 计 优 化 苎 麻 叶 黄 酮 提 取 工 艺[J]. 中 国 饲 料,2016,19312-15. [7] 罗 毅, 潘 细 贵, 刘 刚, 等. 苯 酚- 硫 酸 法 测 定 多 糖 含 量 显 色 方 式 的 优 选[J]. 中 国 中 医 药 信 息 杂 志,2005,12145-46. [8] 石 奇. 酶 辅 助 提 取 金 银 花 中 绿 原 酸 与 多 糖 的 工 艺 研 究[J]. 应 用 化 工,2015,4471268-1271. [9] 雷 艳 萍, 石 晓 峰, 刘 东 彦, 等. 响 应 面 法 优 化 雪 松 松 针 中 总 木 脂 素 的 提 取 工 艺[J]. 中 国 药 房,2016,277939-942. [10] 薛 迎 迎, 杨 汝 德, 齐 瀚 实, 等. 胶 束 溶 液 中 微 生 物 萃 取 转 化 合 成 L- 苯 基 乙 酰 基 甲 醇 条 件 的 研 究[J]. 食 品 科 技,2010,3522-5. [11] 薛 迎 迎. 响 应 面 法 优 化 微 生 物 萃 取 转 化 制 备L- 苯 基 乙 酰 基 甲 醇 的 工 艺[J]. 中 国 药 房,2017,28192692-2695. 胡 玉 涛 等 响 应 面 法 优 化 忍 冬 器 官 中 四 种 成 分 的 超 声 提 取 工 艺 91