不同肥料對朝天椒中辣椒素及相關(guān)物質(zhì)的影響

蘇 丹，蓬桂華，付文婷，韓世玉，邢 丹

（貴州省辣椒研究所，貴州 遵義 563006）

辣椒是人們喜愛的一種風(fēng)味蔬菜，因其獨(dú)特的辛辣屬性而深受消費(fèi)者的青睞。辣椒中的辛辣味主要來自于辣椒素類物質(zhì)。辣椒素是評價辣椒果實品質(zhì)的重要指標(biāo)之一；同時辣椒素作為一種次生代謝物質(zhì)，被廣泛用于食品添加劑、生物農(nóng)藥、抗菌和鎮(zhèn)痛藥物以及制催淚彈等眾多領(lǐng)域[1]。

雖然辣椒素的運(yùn)用前景廣泛，但其產(chǎn)量仍是其應(yīng)用的主要瓶頸。因此，辣椒果實中辣椒素含量積累的影響因素一直受到人們的廣泛關(guān)注，但是目前的研究多著眼于單一肥料的影響效果，沒有考慮到市場上常用的幾種復(fù)合肥料配施對辣椒果實中辣椒素的積累效應(yīng)；且以朝天椒為材料研究辣椒素的積累效應(yīng)的研究極少。因此，試驗以貴州特有的朝天椒為材料，通過在朝天椒的栽培中施用幾種常用的復(fù)合肥料，研究在不同肥料的栽培條件下朝天椒果實中辣椒素及其相關(guān)物質(zhì)的變化規(guī)律，為人工調(diào)控朝天椒果實中辣椒素合成代謝過程、促進(jìn)辣椒素的合成提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于供試?yán)苯窞閳A錐形朝天椒材料8024，為貴州省辣椒研究所提供。供試肥料為有機(jī)肥、無機(jī)復(fù)合肥（磷酸一銨）、生物復(fù)合肥（阿維菌素原肥）。供試肥料養(yǎng)分含量，有機(jī)肥：有機(jī)質(zhì)≥30.0%、N、P、K≥4.0%、水分≤20.0%，無機(jī)復(fù)合肥（磷酸一銨）：N+P2O5≥55.0%，生物復(fù)合肥（阿維菌素原肥）：N、P、K≥40%、有機(jī)質(zhì)≥30.0%、有效活性菌數(shù)2 億/g、腐殖酸≥15%、黃腐酸鉀≥20%、蛋白質(zhì)≥10%、中微量元素≥8%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012年在貴州省辣椒研究所試驗基地中進(jìn)行。3月上旬育苗，5月初以盆栽方式定植。以不施肥料對照，7個處理：處理1，不施肥（CK）；處理2，有機(jī)肥；處理3，無機(jī)復(fù)合肥；處理4，生物復(fù)合肥；處理5，1/2 有機(jī)肥+1/2 生物復(fù)合肥；處理6，1/2 無機(jī)肥+1/2 生物復(fù)合肥；處理7，1/3 有機(jī)肥+1/3 無機(jī)復(fù)合肥+1/3 生物復(fù)合肥。每處理重復(fù)6 次，共42 盆。盆中土重約10 kg，每盆每次施入18 g 肥料，在朝天椒的苗期、初花期和盛花期分3 次施入。

1.3 測定項目與方法

在開花當(dāng)天，對同一節(jié)位（“四門斗”）朝天椒花朵進(jìn)行掛牌標(biāo)記，分別于開花后20、30、35、40、45、50 d對果實隨機(jī)取樣。每次取樣均選大小均勻、果形基本一致的果實進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。辣椒素含量的測定采用高效液相色譜法[2]；類黃酮含量的測定參考王華田[3]的方法；木質(zhì)素含量采用波欽諾克的方法[4]；多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性測定參照果蔬采后生理生化實驗指導(dǎo)中的方法[5]。

試驗所得數(shù)據(jù)使用Excel 軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料處理對朝天椒果實中辣椒素含量的影響

如圖1 所示，朝天椒在開花后20 d 時，基本上無辣椒素產(chǎn)生，隨著辣椒果實的發(fā)育成熟，果實中辣椒素的含量逐漸增加，在花后45 d（即果實絳紅期）時達(dá)到最高峰，之后略有下降。其中，處理4 的朝天椒果實中辣椒素含量最高，最高值為15.41 mg/g，其次為處理2 和處理3，再次為處理6、處理7 和處理5，均高于處理1（CK）。由此可見，朝天椒在果實發(fā)育前期辣椒素類物質(zhì)的形成較為緩慢，果實發(fā)育進(jìn)入轉(zhuǎn)紅期后辣椒素類物質(zhì)迅速合成，在果實絳紅期時出現(xiàn)辣椒素積累峰值，說明果實轉(zhuǎn)紅期至絳紅期（即花后35 d）是朝天椒果實中辣椒素合成最活躍時期，絳紅期時采摘朝天椒提取辣椒素的最佳時期，且施用生物復(fù)合肥能最大限量的促進(jìn)辣椒素的積累。

圖1 不同肥料處理對朝天椒果實中辣椒素含量的影響

2.2 不同肥料處理對朝天椒果實中辣椒素代謝競爭物質(zhì)的影響

2.2.1 不同肥料處理對朝天椒果實中類黃酮含量的影響 從圖2 中可知，不同肥料處理下朝天椒果實發(fā)育過程中類黃酮含量整體上呈上升趨勢，處理1、3 中的類黃酮含量在花后45 d 時達(dá)到最高峰，其后略有下降；花后50 d 時，處理4 的類黃酮含量最高，達(dá)4.30 mg/g，其次是處理7、第三是處理6，且各處理的類黃酮含量均高于處理1（CK）。施用生物復(fù)合肥或生物復(fù)合肥與其他肥料配施，更能促進(jìn)類黃酮的積累。

圖2 不同肥料處理對朝天椒果實中類黃酮含量的影響

2.2.2 不同肥料處理對朝天椒果實中木質(zhì)素含量的影響 從圖3 中可知，不同肥料處理下朝天椒果實發(fā)育過程中木質(zhì)素含量均在花后45 d 時達(dá)到最高，其后迅速下降，其中處理2 的含量積累峰值最高，達(dá)10.00%，處理4 的含量積累峰值最低，為6.98%，各處理的木質(zhì)素含量差異較小。朝天椒果實中木質(zhì)素含量在朝天椒絳紅期達(dá)到最高峰，其后迅速下降，且施用有機(jī)肥最能促進(jìn)木質(zhì)素的積累。

圖3 不同肥料處理對朝天椒果實中木質(zhì)素含量的影響

2.3 不同肥料處理對辣椒果實中辣椒素代謝相關(guān)酶活性的影響

2.3.1 不同肥料處理對辣椒果實中過氧化物酶（POD）活性的影響 由圖4 可知，隨著果實發(fā)育成熟，POD 活性呈先下降后上升再下降趨勢，處理1、2、3、4 的POD 活性在花后35 d 時達(dá)到峰值，其余處理均在花后40 d 左右時POD 活性達(dá)到峰值，其中處理3 的POD 活性最高，最高值24.110 U/g·m in，其次為處理4，其余各處理在花后35 d 差異不大。POD 活性在果實絳紅期或紅熟期時降到最低點，而辣椒素的積累值則在紅熟期達(dá)到最高，說明過氧化物酶的活性與辣椒素含量變化呈負(fù)相關(guān)。

圖4 不同肥料處理對朝天椒果實中過氧化物酶活性的影響

2.3.2 不同肥料處理對辣椒果實中多酚氧化酶（PPO）活性的影響 如圖5 所示，在朝天椒果實的發(fā)育過程中，PPO 活性呈“上升-下降-上升-下降”的趨勢。所有處理的PPO 的活性在花后20～30 d 時急劇上升并達(dá)到最高峰，其后迅速下降，處理6、7 在花后40 d 左右時略有回升，處理1、3、4、5 則在45 d 左右時略有回升，所有處理辣椒果實PPO 活性在花后50 d時均降至零點。朝天椒果實中的PPO 活性在青果期（花后35 d）時達(dá)到最高，在果實逐漸成熟過程中略有上升，其后下降，直至降到零點。總體看來，各處理的PPO 活性差異不大，在果實發(fā)育過程中PPO 活性與辣椒素含量變化呈負(fù)相關(guān)。

圖5 不同肥料處理對朝天椒果實中多酚氧化酶活性的影響

2.3.3 不同肥料處理對辣椒果實中過氧化氫酶（CAT）活性的影響 如圖6 所示，CAT 活性在朝天椒中果實的發(fā)育過程中呈先上升后下降趨勢，各處理的CAT 活性在花后45 d 時達(dá)到峰值，其后迅速下降，其中處理1 的CAT 活性在45 d 時達(dá)到最高，最高值為780.64 U/g·m in，其余處理的CAT 活性均低于處理1（CK）。在朝天椒果實發(fā)育過程中CAT 活性與辣椒素含量呈現(xiàn)正比例關(guān)系。

圖6 不同肥料處理對朝天椒果實中過氧化氫酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

辣椒素用途廣泛，但其產(chǎn)量較低，不能滿足生產(chǎn)的需要，栽培條件對辣椒果實中的辣椒素含量有一定影響，故可以通過改變栽培條件來調(diào)節(jié)辣椒素的積累。前人有關(guān)栽培條件對辣椒素的合成和積累影響的研究多在于外源激素、光照強(qiáng)度、遮陰或氮素等對辣椒素及其相關(guān)物質(zhì)的積累和變化產(chǎn)生的影響，而施用幾種常用肥料對朝天椒果實中辣椒素的代謝作用研究不多。因此試驗研究了幾種常用肥料對朝天椒果實中辣椒素含量的影響，旨在為提高辣椒素積累提供較好的施肥措施。

本試驗研究表明，施用生物復(fù)合肥的處理的辣椒素含量最高，最高值達(dá)15.41 mg/g。朝天椒在果實發(fā)育前期辣椒素類物質(zhì)的形成較為緩慢，果實發(fā)育進(jìn)入轉(zhuǎn)紅期（花后35 d）后辣椒素類物質(zhì)迅速合成，在果實絳紅期（花后45 d）時出現(xiàn)辣椒素積累峰值，說明轉(zhuǎn)紅期是朝天椒果實中辣椒素合成最活躍時期，絳紅期是采摘朝天椒提取辣椒素的最佳時期。富宏丹[6]、王淑杰等[7]的研究顯示，辣椒果實中辣椒素的積累峰值出現(xiàn)在花后40 d，這與本試驗的研究結(jié)果略有不同，可能是朝天椒果實的發(fā)育比其他品種的晚一些。

在本試驗條件下，施用生物復(fù)合肥的處理的果實中類黃酮含量和木質(zhì)素含量也最高，可見，施用生物復(fù)合肥最有利于朝天椒果實中類黃酮和木質(zhì)素的積累。朝天椒中的辣椒素、類黃酮和木質(zhì)素含量的動態(tài)變化趨勢在果實絳紅期前相同，在絳紅期后類黃酮含量略有上升，木質(zhì)素含量急速下降。辣椒素、木質(zhì)素和類黃酮的合成代謝底物均為苯丙氨酸，因此在辣椒素的合成代謝途徑中，有部分苯丙氨酸合成的中間物質(zhì)流向了類黃酮和木質(zhì)素的合成途徑，抑制辣椒素的合成，辣椒素與類黃酮和木質(zhì)素存在競爭關(guān)系。這與富宏丹[6]、陳俊琴等[8]的研究結(jié)果相似。

在辣椒素的代謝中，有多種酶類參與辣椒素的降解[9-10]。多酚氧化酶能夠氧化酚類物質(zhì)，辣椒素作為一種酚類物質(zhì)有可能被該酶所氧化[9]；過氧化物酶和過氧化氫酶可能參與辣椒素的代謝過程，降解辣椒果實中的辣椒素[11]。在本試驗條件下，在花后35 d，朝天椒過氧化物酶（POD）活性達(dá)到最高峰，施用無機(jī)復(fù)合肥的處理POD 活性最高，其后逐漸下降，各處理的過氧化物酶活性在果實紅熟后差異較小。各處理朝天椒的多酚氧化酶（PPO）活性差異不大，在果實發(fā)育過程中PPO 活性與辣椒素含量變化呈負(fù)相關(guān)。有機(jī)肥、無機(jī)復(fù)合肥和生物復(fù)合肥各1/3 的處理朝天椒的過氧化氫酶（CAT）活性最高，朝天椒CAT 活性在花后45 d達(dá)到峰值，對照處理的CAT 活性最高，其后迅速下降。在花后35 d，朝天椒辣椒素合成量迅速升高，POD和PPO 活性都有不同程度的降低，說明POD 和PPO可能參與了辣椒素的降解，這兩種酶活性降低，辣椒素則迅速合成。CAT 活性變化趨勢與辣椒素積累趨勢相似，可能不是辣椒素合成的限制因子。

綜上所述，在本試驗條件下，施用生物復(fù)合肥最有利于朝天椒果實中辣椒素的積累，且在絳紅期采摘辣椒素的積累合成達(dá)到最高峰。施用生物復(fù)合肥同時也促進(jìn)了類黃酮和木質(zhì)素的合成，均與辣椒素的合成存在競爭關(guān)系。施用生物復(fù)合肥在一定程度上抑制了朝天椒果實中的POD、PPO 活性，促進(jìn)了果實中辣椒素的合成。

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