光照度和光周期對水培薯芽菜品質的影響

黃靜艷， 李 臣， 李 歡， 薛冠煒， 吳列洪， 陸國權

(1.浙江農林大學農業與食品科學學院，薯類作物研究所/浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室，浙江農林大學薯類作物研究所，浙江 臨安 311300； 2.浙江省農業科學院作物與核技術研究所，浙江 杭州 310021)

甘薯(IpomoeabatatasL.)具有高產穩產、耐旱耐貧瘠、適應性廣的特點，是中國主要的食飼作物和淀粉加工、生物能源的重要原料，其塊根可食用，嫩尖、葉柄也可用作蔬菜食用。隨著甘薯利用方式的改變，國外研究人員更多關注甘薯地上部分的研究，并得到了一系列研究進展。據Ishida等[1]研究發現甘薯莖葉的營養成分明顯高于塊根所含營養，其豐富的維生素含量(0.627～0.810 mg/g)與菠菜相近。Islam等[2]研究發現甘薯莖葉多酚含量為0.900 mg/g，葉柄多酚含量為0.450 mg/g，Padda等[3]研究發現甘薯葉的多酚含量與抗氧化性呈正相關。國內研究主要在不同甘薯品種莖尖的營養成分比較、功能性成分的提取，為菜用甘薯選育及其利用奠定了理論基礎[4-5]，育種家對菜用甘薯品種選育不斷取得新成果[6]，培育出許多菜用甘薯新品種，并配套高效優質栽培技術進行推廣。現今在東南地區推廣較好的品種有廣菜薯3號[7]、福薯7-6[8]、薯綠一號[9]、徐菜薯1號[10]等。江蘇徐州甘薯研究中心研發出利用日光溫室大棚，配套太陽能光伏循環加熱系統，用肥水偶合設施栽培技術達到全年多周期生產菜用甘薯的目的[11]。因菜用甘薯嫩莖比普通甘薯品種的嫩莖和葉柄適口性好，無苦澀味且口感柔嫩，其市場需求越來越大。但直接食用從薯塊上發出的薯芽菜還比較罕見。據報道，衣申艷[12]用水培薯塊方式進行培養甘薯芽菜的研究，通過探索不同培養條件進行薯芽菜品種的篩選及其營養品質評價。研究結果表明，不同甘薯品種培養出來的薯芽菜品質有差異，以薯塊發芽快、芽量多、品質好及適合進行薯芽菜生產為依據，篩選出金玉、心香等適宜生產薯芽菜的甘薯品種可作為一種新型芽菜進行商業化生產。

芽菜作為一種幼苗蔬菜，光環境對其生長和品質影響很大，生產上利用光調控改變芽菜生長發育狀態和產生不同外觀顏色，從而提升芽菜商品品質。如半軟化型芽菜是在一定弱光條件下形成，顏色淺綠。綠化型芽菜是在半軟化前提下繼續適當光照條件下培養，使達到全綠。這兩種產品像韭黃和青韭一樣，非常受消費者的喜愛[13]。而黃化型芽菜是在完全黑暗條件下生產，為乳白色或鵝黃色。因此，普通家庭可利用室內光照條件培養出好吃又可觀賞的保健型芽菜[14]。本試驗以甘薯心香品種為試驗材料，在人工氣候箱培養薯塊使其發芽生長，探究生長環境中的光照度、光周期條件對薯芽菜品質的影響，以期豐富市場上的芽菜種類，補充冬春季蔬菜短缺，為薯芽菜的商業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料來源

本試驗選用的甘薯品種是由浙江省農業科學院培育的主栽鮮食甘薯品種心香，薯塊由浙江農林大學薯類作物研究所提供。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同光照度處理 試驗于人工氣候箱(PRX-150B)內進行，內置LED白光光源，以黑暗條件為對照，分別設置3個不同的光照度處理：光照度750 lx、2 250 lx、4 500 lx，溫度為35 ℃，光照時間為8 h/d，相對濕度為85%。選取100 g±10 g、無病蟲害且外觀完好的薯塊，放入盛有150 ml自來水的發芽盒中，每盒放置6個薯塊，重復3次，每天更換清水，待薯芽生長至15 cm左右時進行采收，測定各項相關指標。

1.2.2 不同光周期處理 在不同光照度處理試驗篩選基礎上，以黑暗為對照，設置優選光照度的3個不同的光周期處理：4 h/d、8 h/d、12 h/d，其他試驗條件不變。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 葉色參數 采用便攜式色差儀(HP-2132)測定，每個處理隨機取5株薯芽菜，以第1片展開葉為準，每片葉子進行3次重復測定。葉色參數中的L*、a*和b*值是代表物體顏色的色度值。L*值表示明暗度，從 0至100之間是各種灰與白的漸變，即數值越小越暗，數值越大越亮，能體現不同光照度影響下葉色細微差別；a*代表紅綠色，正值說明物體偏紅，負值則偏綠；b*值代表黃藍色，正值為物體偏黃，為負偏藍。

1.3.2 營養成份 含水量采用105 ℃烘干法測定。胡蘿卜素采用95%乙醇和少量碳酸鈣粉末研磨后置于超聲波中反應35 min離心后進行分光光度計測定吸光度[15]。可溶性糖采用蒽酮比色法[15]測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250染色法[15]測定，硝態氮采用水楊酸比色法[15]測定，維生素C采用紫外比色法[15]測定。

1.3.3 質構特性 質構儀(TPA)是國內外業內公認的果蔬、食品質地標準的檢測儀器[16-17]，本試驗采用質構儀(型號TMS-PRO)P/75圓盤擠壓探頭對薯芽菜的莖段進行測定，參數設置為：力量感應元量程為500 N，探頭回升到樣品表面的高度為15 mm，形變百分量為30%，檢測速度為30 mm/min。隨機選取生長一致的10株新鮮的薯芽菜，剪去葉片和葉柄，只留下莖。將莖剪成4 cm的小段分別進行擠壓測定，將每株所測的平均值作為最終數據。

1.4 數據處理及分析

采用Excel 2007對數據進行處理，SPSS 19.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同光照度對薯芽菜品質的影響

2.1.1 葉色參數的變化 由表1可知，黑暗條件下培養的薯芽菜葉色的L*值、a*值、b*值均最高，與光照條件下葉色的L*值、a*值、b*值差異顯著(P<0.05)；不同光照條件下，葉色a*值差異不顯著(P>0.05)，葉色L*值差異顯著(P<0.05)，750 lx光照條件下的葉色L*值和b*值數值最高。由圖1可知，隨著光照度的增強，薯芽菜的葉色由黃色向綠色轉變，綠色程度加深，其變綠程度為：750 lx<2 250 lx<4 500 lx。

表1 不同光照條件下薯芽菜的葉色參數

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

2.1.2 營養指標的變化 由表2可以看出，黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝態氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最低。在不同光照條件下， 2 250 lx和4 500 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量差異不顯著(P>0.05)，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量略低。

2.1.3 質構特性的變化 從表3中得出，黑暗條件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，其硬度與有光照條件下的差異顯著(P<0.05)。不同光照度下薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差異，750 lx光照度下，薯芽菜咀嚼性最低，硬度與2 250 lx光照度下硬度差異不顯著(P>0.05)；4 500 lx光照度下的硬度最大，咀嚼性最差。

2.2 750 lx的光照度下不同光周期對薯芽菜品質的影響

2.2.1 葉色參數的變化 由表4可知，黑暗條件下薯芽菜的葉色L*值、a*值最高，與光照條件下薯芽菜的葉色L*值、a*值差異顯著(P<0.05)。在不同光照條件下，薯芽菜的葉色a*、b*值均差異顯著(P<0.05)，光周期4 h/d、8 h/d處理間，葉色L*值差異不顯著，而a*、b*值差異顯著(P<0.05)。由圖2可知，隨著光照時間的增加，薯芽菜的葉色由黃向深綠轉變，其葉色綠化程度為： 4 h/d<8 h/d<12 h/d。

圖1 不同光照條件下薯芽菜的葉色Fig.1 Leaf color of sweetpotato sprouts under different light intensity

2.2.2 營養指標的變化 由表5可知，黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖、硝態氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C、類胡蘿卜素含量最低。在不同光周期處理條件下，薯芽菜類胡蘿卜素的含量存在顯著差異(P<0.05)，其可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量差異不顯著(P>0.05)，在光周期12 h/d時，薯芽菜的可溶性蛋白、類胡蘿卜素含量最高，硝態氮含量最低。

表2 不同光照條件下薯芽菜營養指標的變化

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表3 不同光照條件下薯芽菜質構特性的變化

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表4 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜葉色參數的變化

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

圖2 不同光周期下薯芽菜的葉色Fig.2 The leaf color of sweetpotato sprouts under different photoperiod

2.2.3 質構特性的變化 由表6可知，與有光照條件下相比，黑暗條件下薯芽菜的硬度和咀嚼性最低。不同光周期處理下，薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差異，其中光周期4 h/d條件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，光周期12 h/d條件下硬度最高，咀嚼性最差。

3 討 論

本試驗對不同光照度下培養薯芽菜的葉色、質構特性和營養品質進行分析發現，不同光照度下薯芽菜類型有黃化型(黑暗)、半軟化型(750 lx)、綠化型(2 250 lx、4 500 lx)。黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝態氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最低；不同光照度下，薯芽菜的可溶性蛋白、類胡蘿卜素和硝態氮含量差異不顯著，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量最低。4 500 lx光強度下的薯芽菜外觀葉色與常規栽培的菜用甘薯嫩尖的葉色相近，其硬度最大且咀嚼性最差而不予以考慮。與750 lx光照度下相比，2 250 lx光照度下薯芽菜的葉色更為深綠，且咀嚼性也增大，口感不脆嫩。因此，若在廠房內規模化、調控光條件下培養薯芽菜，以節約能源方面考慮，750 lx光照度下培養薯芽菜更經濟節能，且薯芽菜產品的外觀和口感最佳。若在智能日光溫室進行規模化設施栽培，可控光在750 lx光照度下培養薯芽菜，配套建設太陽能光伏循環系統，既生態又可獲得較好的經濟利益[18]。

表5 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜的營養指標

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表6 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜質構特性多重比較

同一列數據后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

在對不同光周期下培養出的薯芽菜葉色和品質進行分析發現，薯芽菜在4 h/d光周期的葉色比8 h/d光周期下的葉色更加鮮綠，軟化程度更好，且咀嚼性好，能滿足人們對薯芽菜質地品質的要求。另外，薯芽菜在4h/d和8h/d光周期培養下的營養價值沒有很大的差別，建議以較短光周期條件下培養。薯芽菜在12 h/d光周期下的葉色最為深綠，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最高，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慮。

蔬菜中的硝酸鹽含量是評價其品質的重要指標之一，低硝酸鹽含量的蔬菜更符合食品安全要求[19]。在本試驗中所測得薯芽菜的硝態氮含量為62～154 mg/kg，相當于硝酸鹽含量為 275～682 mg/kg，而一些葉菜類蔬菜中的硝酸鹽含量較高[20]，如菠菜：239～3 872 mg/kg，大白菜：429～1 610 mg/kg，小白菜：1 023～3 098 mg/kg，甘藍：259～1 250 mg/kg，油菜：766～1 365 mg/kg。因此，薯芽菜中硝酸鹽含量遠低于上述葉菜類蔬菜中的硝酸鹽含量，是一種食用安全的蔬菜。

綜上所述，本試驗條件下生產薯芽菜的最佳培養條件是：750 lx光照度、4 h/d光周期。今后將在不同光質、微弱光及光周期等環境因子綜合調控對薯芽菜的品質及其功能性成分方面的影響做進一步研究。此外，利用不同比例硝態氮-銨態氮的營養液來培養薯芽菜，提高薯芽菜的產量和品質也是重要的研究方向。

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