光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响.pdf

江苏农业学报(JiangsuJ.ofAgr.Sci.)，2018，34(3)：630635 http：/www.jsnyxb.com 黄静艳，李 臣，李 欢，等.光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响J.江苏农业学报，2018，34(3)：630-635. doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2018.03.022 光 照 度 和 光 周 期 对 水 培 薯 芽 菜 品 质 的 影 响 黄 静 艳 1 , 李 臣 1 , 李 欢 1 , 薛 冠 炜 1 , 吴 列 洪 2 , 陆 国 权 1 (1.浙江农林大学农业与食品科学学院，薯类作物研究所/浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，浙江农林大学薯类作 物研究所，浙江 临安 311300；2.浙江省农业科学院作物与核技术研究所，浙江 杭州 310021) 收 稿 日 期：2017-09-14 基 金 项 目：国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助(CARS- 10-B19)：国家自然科学基金面向项目(31671750)；浙江 省农业(粮食)新品种选育重大科技专项子专题 (2016C02050-7-5) 作 者 简 介：黄静艳(1987-)，女，广西贵港人，硕士研究生，主要从事甘 薯栽培研究。 (Tel)17321021070；(Email)yanyandcxc 163.com 通 讯 作 者：陆国权，(Tel)13857191928；(Email)lugq10zju.edu.cn摘 要： 本试验以主栽甘薯品种心香为材料，采用水培方式研究了不同光照度和光周期对薯芽菜品质的 影响，以期筛选出生产薯芽菜的最优光照度和光周期，为商业化生产提供理论依据。 光照度处理试验结果表 明，随着光照度的增强，薯芽菜可溶性蛋白、类胡萝素含量升高，硝酸盐含量降低，叶色变绿，硬度变大、咀嚼 性变差。 在750lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝素含量比2250lx光照度下略低，但叶色比较鲜绿，其 咀嚼性较好。 光周期处理试验结果表明，不同光周期处理间薯芽菜类胡萝卜素的含量存在显著差异(P 0.05)，但其可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量差异不显著(P0.05)。 12h/d光周期条件下的可溶性蛋 白、类胡萝卜素含量最高，硝态氮含量最低，但硬度、内聚性最大，咀嚼性最差。 4h/d光周期条件下，薯芽菜 的硬度、咀嚼性最好。 本试验条件下，750lx光照度、4h/d光周期培养的薯芽菜叶色鲜绿，具有鲜嫩的口感和 较好的营养品质。 关 键 词： 薯芽菜； 水培； 光照度； 光周期； 营养品质 中 图 分 类 号： S531   文 献 标 识 码： A   文 章 编 号： 1000-4440(2018)03-0630-06 Effectsoflightintensityandphotoperiodonqualityofhydroponicsweet- potatosprouts HUANGJing-yan 1 ， LIChen 1 ， LIHuan 1 ， UEGuan-wei 1 ， WULie-hong 2 ， LUGuo-quan 1 (1.CollegeofAgriculturalandFoodScience，ZhejiangAgricultureandForestryUniversity/KeyLaboratoryforQualityImprovementofAgro-ProductsofZhe- jiangProvince/ InstituteofRootTuberCrops，ZhejiangAgricultureandForestryUniversity，Linan311300，China； 2.InstituteofCropandNuclear TechnologyUtilization，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)Abstract： Inthispaper，theeffectsofdifferentlightintensityandphotoperiodonthequalityofsweetpotato sprouts were studied by using the main cultivar inxiang， in order to screen out the optimal light strengthandphotoperiodofsweetpotatosproutsandpro- videthe theoretical basis for the commercialization of sweetpotato sprouts. The results of light intensity test showedthatwiththeenhancementoflightintensity，the contentofsolubleproteinandcarotenoidsinsweetpotato sproutsincreased，thenitratecontentdecreased.Mean- while，the leaf color turned more green， the hardness 0 3 6 becamegreater，andthechewinessbecameworse. Thecontentsofsolubleproteinandcarotenoids in sweetpotato sproutsin750lxlightintensitywerelowerthanthosein2250lxlightintensity，buttheleafcolorwasslightlygreen anditschewinesswasbetter.Theresultsofdifferentphotoperiodtreatmentshowedthattherewassignificantdifference incarotenoidcontent(P0.05)，butthecontentsofsolublesugar，solubleproteinandvitaminCwerenotsignifi- cantlydifferent(P0.05).Thecontentsofsolubleproteinandcarotenoidwerethehighestat12h/d，thecontentof nitratenitrogenwasthelowest，thehardnessandcohesionwerethehighest，andthechewinesswastheworst. The hardnessandchewinessofsweetpotatosproutswerethebestat4h/d.Undertheconditionsofthistest，750lxlight intensityand4h/dphotoperiodwereselected，andthesweetpotatosproutshadfreshtasteandgoodnutritionalquality. Keywords： sweetpotatosprouts； hydroponics； lightintensity； lightphotoperiod； nutritionalquality甘薯(IpomoeabatatasL.)具有高产稳产、耐 旱耐贫瘠、适应性广的特点，是中国主要的食饲 作物和淀粉加工、生物能源的重要原料，其块根 可食用，嫩尖、叶柄也可用作蔬菜食用。 随着甘 薯利用方式的改变，国外研究人员更多关注甘 薯地上部分的研究，并得到了一系列研究进展。 据Ishida等 1 研究发现甘薯茎叶的营养成分明 显高于块根所含营养，其丰富的维生素含量 (0.6270.810mg/g)与菠菜相近。 Islam等 2 研究发现甘薯茎叶多酚含量为0.900 mg/g，叶 柄多酚含量为0.450 mg/g，Padda等 3 研究发 现甘薯叶的多酚含量与抗氧化性呈正相关。 国 内研究主要在不同甘薯品种茎尖的营养成分比 较、功能性成分的提取，为菜用甘薯选育及其利 用奠定了理论基础 4-5 ，育种家对菜用甘薯品种 选育不断取得新成果 6 ，培育出许多菜用甘薯 新品种，并配套高效优质栽培技术进行推广。 现今在东南地区推广较好的品种有广菜薯3 号 7 、福薯7-6 8 、薯绿一号 9 、徐菜薯1号 10 等。 江苏徐州甘薯研究中心研发出利用日光温 室大棚，配套太阳能光伏循环加热系统，用肥水 偶合设施栽培技术达到全年多周期生产菜用甘 薯的目的 11 。 因菜用甘薯嫩茎比普通甘薯品 种的嫩茎和叶柄适口性好，无苦涩味且口感柔 嫩，其市场需求越来越大。 但直接食用从薯块 上发出的薯芽菜还比较罕见。 据报道，衣申 艳 12 用水培薯块方式进行培养甘薯芽菜的研 究，通过探索不同培养条件进行薯芽菜品种的 筛选及其营养品质评价。 研究结果表明，不同 甘薯品种培养出来的薯芽菜品质有差异，以薯 块发芽快、芽量多、品质好及适合进行薯芽菜生 产为依据，筛选出金玉、心香等适宜生产薯芽菜 的甘薯品种可作为一种新型芽菜进行商业化生 产。 芽菜作为一种幼苗蔬菜，光环境对其生长 和品质影响很大，生产上利用光调控改变芽菜 生长发育状态和产生不同外观颜色，从而提升 芽菜商品品质。 如半软化型芽菜是在一定弱光 条件下形成，颜色浅绿。 绿化型芽菜是在半软 化前提下继续适当光照条件下培养，使达到全 绿。 这两种产品像韭黄和青韭一样，非常受消 费者的喜爱 13 。 而黄化型芽菜是在完全黑暗 条件下生产，为乳白色或鹅黄色。 因此，普通家 庭可利用室内光照条件培养出好吃又可观赏的 保健型芽菜 14 。 本试验以甘薯心香品种为试 验材料，在人工气候箱培养薯块使其发芽生长， 探究生长环境中的光照度、光周期条件对薯芽 菜品质的影响，以期丰富市场上的芽菜种类，补 充冬春季蔬菜短缺，为薯芽菜的商业化生产提 供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材 料 来 源 本试验选用的甘薯品种是由浙江省农业科学院 培育的主栽鲜食甘薯品种心香，薯块由浙江农林大 学薯类作物研究所提供。 1.2 试 验 设 计 1.2.1 不 同 光 照 度 处 理 试验于人工气候箱(PR- 150B)内进行，内置LED白光光源，以黑暗条件为对 照，分别设置3个不同的光照度处理：光照度750lx、 2250lx、4500lx，温度为35，光照时间为8h/d， 相对湿度为85。 选取100g10g、无病虫害且外 观完好的薯块，放入盛有150ml自来水的发芽盒 中，每盒放置6个薯块，重复3次，每天更换清水，待 1 3 6 黄静艳等：光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响 薯芽生长至15cm左右时进行采收，测定各项相关 指标。 1.2.2 不 同 光 周 期 处 理 在不同光照度处理试验 筛选基础上，以黑暗为对照，设置优选光照度的3个 不同的光周期处理：4h/d、8h/d、12h/d，其他试验 条件不变。 1.3 测 定 指 标 及 方 法 1.3.1 叶 色 参 数 采用便携式色差仪(HP- 2132)测定，每个处理随机取5株薯芽菜，以 第1片展开叶为准，每片叶子进行3次重复测 定。 叶色参数中的L * 、a * 和b * 值是代表物体 颜色的色度值。 L * 值表示明暗度，从0至100 之间是各种灰与白的渐变，即数值越小越暗， 数值越大越亮，能体现不同光照度影响下叶色 细微差别；a * 代表红绿色，正值说明物体偏 红，负值则偏绿；b * 值代表黄蓝色，正值为物 体偏黄，为负偏蓝。 1.3.2 营 养 成 份 含水量采用105烘干法测定。 胡萝卜素采用95乙醇和少量碳酸钙粉末研磨后 置于超声波中反应35min离心后进行分光光度计 测定吸光度 15 。 可溶性糖采用蒽酮比色法 15 测 定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法 15 测 定，硝态氮采用水杨酸比色法 15 测定，维生素C采 用紫外比色法 15 测定。 1.3.3 质 构 特 性 质构仪(TPA)是国内外业内公 认的果蔬、食品质地标准的检测仪器 16-17 ，本试验 采用质构仪(型号TMS-PRO)P/75圆盘挤压探头对 薯芽菜的茎段进行测定，参数设置为：力量感应元量 程为500N，探头回升到样品表面的高度为15mm， 形变百分量为30，检测速度为30mm/min。 随机 选取生长一致的10株新鲜的薯芽菜，剪去叶片和叶 柄，只留下茎。 将茎剪成4cm的小段分别进行挤压 测定，将每株所测的平均值作为最终数据。 1.4 数 据 处 理 及 分 析 采用Excel2007对数据进行处理，SPSS19.0软 件进行统计分析。 2 结果与分析 2.1 不 同 光 照 度 对 薯 芽 菜 品 质 的 影 响 2.1.1 叶 色 参 数 的 变 化 由表1可知，黑暗条件下 培养的薯芽菜叶色的L * 值、a * 值、b * 值均最高，与 光照条件下叶色的L * 值、a * 值、b * 值差异显著(P 0.05)；不同光照条件下，叶色a * 值差异不显著(P 0.05)，叶色L * 值差异显著(P0.05)，750lx光照条 件下的叶色L * 值和b * 值数值最高。 由图1可知， 随着光照度的增强，薯芽菜的叶色由黄色向绿色转 变，绿色程度加深，其变绿程度为：750lx2250lx 4500lx。 表1 不 同 光 照 条 件 下 薯 芽 菜 的 叶 色 参 数 Table1 Theleafcolorparametersofsweetpotatosproutsunder differentlightintensity 光照度 (lx) 叶色L * 叶色a * 叶色b * 0 79.100.80a 1.400.20a 45.603.30a 750 62.601.40b -10.201.56b 37.202.00b 2250 57.000.70c -10.000.20b 26.400.90c 4500 48.502.20d -9.900.30b 29.303.90c 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。 2.1.2 营 养 指 标 的 变 化 由表2可以看出，黑暗 条件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝态氮含量 最高，可溶性蛋白、维生素C和类胡萝卜素含量 最低。 在不同光照条件下，2250lx和4500lx光 照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝卜素含量差 异不显著(P0.05)，750lx光照度下薯芽菜可溶 性蛋白和类胡萝卜素含量略低。 2.1.3 质 构 特 性 的 变 化 从表3中得出，黑暗条件 下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，其硬度与有光照条 件下的差异显著(P0.05)。 不同光照度下薯芽菜 的硬度和咀嚼性均有差异，750lx光照度下，薯芽菜 咀嚼性最低，硬度与2250lx光照度下硬度差异不显 著(P0.05)；4500lx光照度下的硬度最大，咀嚼性 最差。 2.2 750lx 的 光 照 度 下 不 同 光 周 期 对 薯 芽 菜 品 质 的 影 响 2.2.1 叶 色 参 数 的 变 化 由表4可知，黑暗条件下薯 芽菜的叶色L * 值、a * 值最高，与光照条件下薯芽菜的 叶色L * 值、a * 值差异显著(P0.05)。 在不同光照条 件下，薯芽菜的叶色a * 、b * 值均差异显著(P0.05)， 光周期4h/d、8h/d处理间，叶色L * 值差异不显著， 而a * 、b * 值差异显著(P0.05)。 由图2可知，随着 光照时间的增加，薯芽菜的叶色由黄向深绿转变，其 叶色绿化程度为：4h/d8h/d12h/d。 2 3 6 江 苏 农 业 学 报 2018 年 第 34 卷 第3 期 图1 不 同 光 照 条 件 下 薯 芽 菜 的 叶 色 Fig.1 Leafcolorofsweetpotatosproutsunderdifferentlight intensity 2.2.2 营 养 指 标 的 变 化 由表5可知，黑暗条件下 的薯芽菜含水量、可溶性糖、硝态氮含量最高，可溶 性蛋白、维生素C、类胡萝卜素含量最低。 在不同光 周期处理条件下，薯芽菜类胡萝卜素的含量存在显 著差异(P0.05)，其可溶性糖、可溶性蛋白、维生素 C含量差异不显著(P0.05)，在光周期12h/d时， 薯芽菜的可溶性蛋白、类胡萝卜素含量最高，硝态氮 含量最低。 表2 不 同 光 照 条 件 下 薯 芽 菜 营 养 指 标 的 变 化 Table2 Thechangesofnutritionalindicesofsweetpotatosproutsunderdifferentlightconditions 光照度 (lx) 含水量 () 可溶性糖 (mg/g) 可溶性蛋白 (mg/g) 维生素C (mg/g) 类胡萝卜素 (mg/g) 硝态氮 (mg/g) 0 89.090.26a 27.673.35a 9.340.31b 0.480.15a 0.060c 129.4927.94a 750 87.620.11b 24.111.71a 9.940.56b 0.530.08a 0.120b 106.1710.56ab 2250 87.740.40b 25.801.05a 12.491.09a 0.550.06a 0.140.01a 104.355.06ab 4500 87.770.14b 24.931.08a 14.021.24a 0.500.10a 0.150a 68.644.46c 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。 表3 不 同 光 照 条 件 下 薯 芽 菜 质 构 特 性 的 变 化 Table3 The changes of texture characteristics of sweetpotato sproutsunderdifferentlightconditions 光照度 (lx) 硬度 (N) 内聚性 (Ratio) 弹性 (mm) 咀嚼性 (J) 0 12.240.40c 0.330.02b 0.300.01b 1.200.06c 750 18.040.23b 0.320.03b 0.370.04a 2.130.18b 2250 18.871.72b 0.330.05b 0.380.04a 2.370.28b 4500 21.510.44a 0.380.04a 0.400.03a 3.300.51a 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。 表4 750lx 光 照 度 下 不 同 光 周 期 薯 芽 菜 叶 色 参 数 的 变 化 Table4 The changes of leaf color parameters of sweetpotato sproutsin750lxlightintensityunderdifferentphotope- riod 光周期 (h/d) 叶色L * 叶色a * 叶色b * 0 79.100.80a 1.400.20a 45.603.30a 4 62.801.20b -12.200.50d 45.902.10a 8 62.601.40b -10.201.56c 37.202.00b 12 53.500.50c -8.100.20b 23.400.20c 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。 2.2.3 质 构 特 性 的 变 化 由表6可知，与有光照条 件下相比，黑暗条件下薯芽菜的硬度和咀嚼性最低。 图2 不 同 光 周 期 下 薯 芽 菜 的 叶 色 Fig.2 The leaf color of sweetpotato sprouts under different photoperiod 不同光周期处理下，薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差 异，其中光周期4h/d条件下，薯芽菜的硬度和咀嚼 性最低，光周期12h/d条件下硬度最高，咀嚼性最 差。 3 讨 论 本试验对不同光照度下培养薯芽菜的叶色、质 构特性和营养品质进行分析发现，不同光照度下薯 芽菜类型有黄化型(黑暗)、半软化型(750lx)、绿化 型(2250lx、4500lx)。 黑暗条件下的薯芽菜含水 量、可溶性糖和硝态氮含量最高，可溶性蛋白、维生 素C和类胡萝卜素含量最低；不同光照度下，薯芽 菜的可溶性蛋白、类胡萝卜素和硝态氮含量差异不 3 3 6 黄静艳等：光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响 显著，750lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝 卜素含量最低。 4500lx光强度下的薯芽菜外观叶 色与常规栽培的菜用甘薯嫩尖的叶色相近，其硬度 最大且咀嚼性最差而不予以考虑。 与750lx光照度 下相比，2250lx光照度下薯芽菜的叶色更为深绿， 且咀嚼性也增大，口感不脆嫩。 因此，若在厂房内规 模化、调控光条件下培养薯芽菜，以节约能源方面考 虑，750lx光照度下培养薯芽菜更经济节能，且薯芽 菜产品的外观和口感最佳。 若在智能日光温室进行 规模化设施栽培，可控光在750lx光照度下培养薯 芽菜，配套建设太阳能光伏循环系统，既生态又可获 得较好的经济利益 18 。 表5 750lx 光 照 度 下 不 同 光 周 期 薯 芽 菜 的 营 养 指 标 Table5 Thenutritionalindicesofsweetpotatosproutsin750lxlightintensityunderdifferentphotoperiod 光周期 h/d 含水量 () 可溶性糖 (mg/g) 可溶性蛋白 (mg/g) 维生素C (mg/g) 类胡萝卜素 (mg/g) 硝态氮 (mg/g) 0 89.090.03a 27.673.35a 9.340.31c 0.480.15a 0.060d 129.4927.94a 4 88.520.02b 24.431.17a 10.890.78ab 0.530.12a 0.080c 95.7518.10ab 8 87.620.11c 24.111.71a 9.840.56bc 0.530.08a 0.120.01b 104.355.06ab 12 87.670.08c 26.080.08a 11.370.51a 0.510.04a 0.160.02a 84.1013.71c 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。 表6 750lx 光 照 度 下 不 同 光 周 期 薯 芽 菜 质 构 特 性 多 重 比 较 Table6 Themultiplecomparisonontexturecharacteristicsofsweetpotatosproutsin750lxlightintensityunderdifferentphotoperiod 光周期 (h/d) 硬度 (N) 内聚性 (Ratio) 弹性 (mm) 咀嚼性 (J) 0 12.240.40c 0.330.01b 0.300.02c 1.200.06d 4 14.980.73b 0.350.02b 0.330.05ab 1.690.26c 8 18.040.23a 0.320.03b 0.370.04a 2.130.18b 12 18.591.00a 0.380.03a 0.350.07ab 2.470.72a 同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P0.05)。在对不同光周期下培养出的薯芽菜叶色和品质 进行分析发现，薯芽菜在4h/d光周期的叶色比8 h/d光周期下的叶色更加鲜绿，软化程度更好，且咀 嚼性好，能满足人们对薯芽菜质地品质的要求。 另 外，薯芽菜在4h/d和8h/d光周期培养下的营养价 值没有很大的差别，建议以较短光周期条件下培养。 薯芽菜在12h/d光周期下的叶色最为深绿，可溶性 蛋白、维生素C和类胡萝卜素含量最高，但含水量 最低，其硬度和咀嚼性最差，且消耗能源而不予以考 虑。 蔬菜中的硝酸盐含量是评价其品质的重要指标 之一，低硝酸盐含量的蔬菜更符合食品安全要 求 19 。 在本试验中所测得薯芽菜的硝态氮含量为 62154 mg/kg，相当于硝酸盐含量为 275682 mg/kg，而一些叶菜类蔬菜中的硝酸盐含量较高 20 ， 如菠菜：2393872 mg/kg，大白菜：4291610 mg/kg，小白菜：10233098 mg/kg，甘蓝：259 1250mg/kg，油菜：7661365mg/kg。 因此，薯芽 菜中硝酸盐含量远低于上述叶菜类蔬菜中的硝酸盐 含量，是一种食用安全的蔬菜。 综上所述，本试验条件下生产薯芽菜的最佳培 养条件是：750lx光照度、4h/d光周期。 今后将在不 同光质、微弱光及光周期等环境因子综合调控对薯 芽菜的品质及其功能性成分方面的影响做进一步研 究。 此外，利用不同比例硝态氮-铵态氮的营养液来 培养薯芽菜，提高薯芽菜的产量和品质也是重要的 研究方向。 参 考 文 献： 1 ISHIDAH，SUZUNOH，SUGIYAMAN，etal.Nutritiveevalua- tiononchemicalcomponentsofleaves，stalksandstemsofsweet- potatos(Ipomoea batatas poir) J. 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( 责 任 编 辑: 姜 华 珏) 5 3 6 黄静艳等：光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响