水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的品質(zhì)對(duì)比研究

仇玉潔 李茜 賀江 楊品紅

[摘要]水培技術(shù)是一種安全可控的新型蔬菜種植模式，但水培蔬菜與傳統(tǒng)土培蔬菜在品質(zhì)方面的對(duì)比研究鮮有報(bào)道。本研究選用小白菜、生菜、油麥菜作為實(shí)驗(yàn)材料，從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量4個(gè)方面對(duì)水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的品質(zhì)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，水培生菜和油麥菜中Vc含量高于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜和油麥中亞硝酸鹽含量低于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜的總抗氧化能力和類胡蘿卜素總量均高于傳統(tǒng)蔬菜。水培種植蔬菜在品質(zhì)上較傳統(tǒng)蔬菜體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，但不同類型蔬菜結(jié)果不同。針對(duì)不同蔬菜開(kāi)發(fā)專用的水培營(yíng)養(yǎng)液，將有利于進(jìn)一步發(fā)揮水培蔬菜的品質(zhì)優(yōu)勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]水培蔬菜;品質(zhì)對(duì)比;水培營(yíng)養(yǎng)液

中圖分類號(hào)：S63 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190723

隨著農(nóng)用土地資源的減少以及人們對(duì)食物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的日益重視，傳統(tǒng)土壤種植模式中存在的土壤依賴性大、農(nóng)藥殘留、病蟲(chóng)害、重金屬超標(biāo)和季節(jié)性等問(wèn)題促使人們大力發(fā)展新型的無(wú)土栽培種植形式[1-2]。蔬菜水培種植模式是在環(huán)境相對(duì)可控的條件下，對(duì)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)及各種環(huán)境因子做到相對(duì)精準(zhǔn)的調(diào)控，將植物的全部或部分根系與營(yíng)養(yǎng)液直接接觸，從而進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，是無(wú)土栽培中最熱門(mén)的一種栽培方式，在全世界范圍內(nèi)日益普遍[3-5]。與傳統(tǒng)蔬菜相比，水培蔬菜具有安全性強(qiáng)、節(jié)水節(jié)肥、復(fù)種指數(shù)高、受季節(jié)影響小及易于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn);但由于其對(duì)營(yíng)養(yǎng)液成分高度累積的特點(diǎn)，在產(chǎn)生高累積營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)可能帶來(lái)的非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的安全隱患也是人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題[6]。

品質(zhì)是評(píng)價(jià)蔬菜外在及內(nèi)在食用價(jià)值的重要因素之一，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于水培蔬菜生產(chǎn)的研究較多，但針對(duì)水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜品質(zhì)的對(duì)比研究鮮有報(bào)道。本文選用生菜、小白菜和油麥菜作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量4個(gè)方面對(duì)水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進(jìn)行品質(zhì)比較，以期為廣大消費(fèi)者以及各種植戶提供數(shù)據(jù)參考和理論指導(dǎo)。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

試驗(yàn)所用小白菜（Pakchoi）、生菜（Romaine Lettuce）、油麥菜（Lactuca sativa L.）品種分別為“四季小白菜”“四季生菜”和“四季香油麥”，材料較為均一整齊，無(wú)病蟲(chóng)害與機(jī)械損傷，生長(zhǎng)健壯。土培苗以菜園土作為培養(yǎng)土，上面覆蓋約1 mm營(yíng)養(yǎng)土，在大棚里養(yǎng)護(hù);水培苗采用管道式水培機(jī)進(jìn)行培養(yǎng)，水位控制在2/3處，每過(guò)2 h進(jìn)行0.5 h管道內(nèi)水循環(huán)，約10～15 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液。為排除其他因素的影響，水培種植和土壤種植在同一大棚中進(jìn)行，取樣測(cè)定時(shí)確保單株蔬菜的鮮重基本一致。

營(yíng)養(yǎng)液為通用型水培營(yíng)養(yǎng)液：北京中盈綠安工程科技有限公司;抗壞血酸（Vc）測(cè)定試劑盒、亞硝酸鹽測(cè)試盒、總抗氧化能力（T-AOC）測(cè)定試劑盒：南京建成生物工程研究所;乙醚（C4H10O）、無(wú)水硫酸鈉（Na2SO4）、氫氧化鉀的甲醇溶液[ω（KOH）=20%]、丙酮溶液[φ（C3H6O）=90%]、氯化鈉溶液[ω（NaCl）=10%]、生理鹽水[ω（NaCl）=0.85%]。所用試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

1.2? 儀器與設(shè)備

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV-1800：島津企業(yè)管理（中國(guó)）有限公司;XH-C型旋渦混合器：常州越新儀器制造有限公司;FSH-Ⅱ型高速電動(dòng)勻漿器：江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;SorvallStratos高速冷凍離心機(jī)：賽默飛世爾科技中國(guó)有限公司;電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司;島津TX223L型電子天平：島津企業(yè)管理（中國(guó)）有限公司;UPT系列超純水器：四川優(yōu)普超純科技有限公司。

1.3? 方法與步驟

1.3.1? 樣品預(yù)處理

預(yù)處理方法：取形態(tài)較均一的各組土培蔬菜與水培蔬菜，將其洗凈，取可食部分剪成正方形小塊，準(zhǔn)確稱量約5.0 g，記錄數(shù)值。按重量（g）∶體積（mL）=1∶9的比例往蔬菜小塊中加入生理鹽水，制備成10%的樣品勻漿液，2 500 r/min離心10 min，取上清液待測(cè)。

1.3.2? Vc含量測(cè)定

按1.3.1進(jìn)行樣品預(yù)處理，采用抗壞血酸（Vc）測(cè)定試劑盒測(cè)定蔬菜中維生素C的含量。Fe3+能與還原型抗壞血酸迅速作用生成Fe2+，后者再與啡羅啉進(jìn)行顯色反應(yīng)，試驗(yàn)通過(guò)該原理測(cè)定蔬菜中Vc的含量，按式（1）計(jì)算：

Vc含量（mg/kg）=[測(cè)定OD值-空白OD值標(biāo)準(zhǔn)OD值-空白OD值]×標(biāo)準(zhǔn)品濃度×樣品稀釋倍數(shù) （1）

1.3.3? 亞硝酸鹽含量測(cè)定

按1.3.1進(jìn)行樣品預(yù)處理，使用亞硝酸鹽測(cè)試盒測(cè)定蔬菜中的亞硝酸鹽含量。亞硝酸鹽與顯色劑生成淡紅色偶氮化合物，通過(guò)比色可間接測(cè)知亞硝酸鹽含量（以NO3-計(jì)），按式（2）計(jì)算：

亞硝酸鹽含量（mg/kg）=[測(cè)定OD值-空白OD值標(biāo)準(zhǔn)OD值-空白OD值]×標(biāo)準(zhǔn)品濃度×樣品稀釋倍數(shù) （2）

1.3.4? 總抗氧化能力測(cè)定

按1.3.1進(jìn)行樣品預(yù)處理，采用總抗氧化能力（T-AOC）測(cè)定試劑盒測(cè)定蔬菜中總抗氧化能力。蔬菜樣品中所含的抗氧化物質(zhì)，能使Fe3+還原成Fe2+，而后者又可與菲啉類物質(zhì)形成穩(wěn)固的絡(luò)合物，通過(guò)比色即可測(cè)出蔬菜總抗氧化能力的高低，按式（3）計(jì)算：

總抗氧化能力（g）=[測(cè)定OD值-空白OD值0.01]÷30×[反應(yīng)液總量取樣量]×樣品稀釋倍數(shù) （3）

1.3.5? 總類胡蘿卜素含量測(cè)定

參照杜詠梅等[7]所建立的方法，采用90%的丙酮溶液將蔬菜中全部色素浸提出后，用氫氧化鉀的甲醇溶液將葉綠素及葉黃素的酯皂化形成溶于水的鹽，最后用乙醚萃取出類胡蘿卜素定容至50 mL容量瓶中，并通過(guò)光度法對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定。

以公認(rèn)的胡蘿卜素分子平均吸收系數(shù)250為依據(jù)，按式（4）計(jì)算蔬菜中總類胡蘿卜素含量（mg），其中OD為乙醚色素溶液在最大吸收波長(zhǎng)下的吸光值，V為乙醚色素溶液的體積（mL），F(xiàn)為乙醚色素溶液測(cè)定時(shí)的稀釋倍數(shù)：

類胡蘿卜素（mg/kg）=OD×V×F×[1250] （4）

2? 結(jié)果與分析

2.1? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的Vc含量對(duì)比

蔬菜是日常膳食中Vc的主要來(lái)源，本研究采用抗壞血酸（Vc）測(cè)定試劑盒對(duì)水培及傳統(tǒng)蔬菜進(jìn)行Vc含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖1。

據(jù)圖1可知，水培組生菜中Vc含量達(dá)1 993.7±880.0 mg/kg，極顯著高于土培組（P<0.01），且二者相差近16倍;水培組油麥菜中Vc含量達(dá)750.7±272.9 mg/kg，顯著高于土培組（P<0.05）;而對(duì)于水培組與土培組白菜，二者的Vc含量無(wú)顯著差異。綜合以上結(jié)果表明，本研究條件下的水培種植模式有利于生菜和油麥菜合成和積累Vc，而對(duì)白菜合成和積累Vc無(wú)影響。蔬菜種類對(duì)Vc含量有著較大的影響，同種蔬菜不同品種之間Vc含量也有一定的差異;通過(guò)優(yōu)化水培條件也將能夠進(jìn)一步提高蔬菜中Vc的合成量。如有研究表明，在收獲前對(duì)水培蔬菜進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡馗蓴_處理可提高葉片的Vc含量[8-9]。

2.2? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的亞硝酸鹽含量對(duì)比

蔬菜中亞硝酸鹽偏高是人們廣泛關(guān)注的食品安全問(wèn)題之一，應(yīng)用亞硝酸鹽測(cè)試盒對(duì)水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進(jìn)行亞硝酸鹽含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖2。

據(jù)圖2可知，水培組和土培組的3種蔬菜中亞硝酸鹽的含量均低于相應(yīng)的最大殘留限量（MRL）3 000 mg/kg;其中水培組白菜和油麥菜組中亞硝酸鹽含量均顯著低于土培組（P<0.01），且水培組白菜中亞硝酸鹽含量（95.5±10.0 mg/kg）僅為土培組白菜高的含量（2 140.3±70.0）的1/22;但水培組生菜中亞硝酸鹽含量顯著高于和土培組（P<0.05）。由本試驗(yàn)可知，水培種植可作為一種降低白菜、油麥菜等蔬菜中亞硝酸鹽含量的有效方式。此外，也有研究者發(fā)現(xiàn)，蔬菜水培時(shí)在營(yíng)養(yǎng)液中添加一定濃度的硒和氨態(tài)氮，能有效降低蔬菜中NO3-含量且同時(shí)提高蔬菜產(chǎn)量[10]。

2.3? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的總抗氧化能力對(duì)比

蔬菜中富含酚類物質(zhì)等多種抗氧化活性成分，本研究應(yīng)用總抗氧化能力（T-AOC）測(cè)定試劑盒對(duì)水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進(jìn)行總抗氧化能力測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。

據(jù)圖3可知，水培組白菜中的總抗氧化能力則極顯著高于土培組（P<0.01）;但水培組生菜及油麥菜的總抗氧化能力則要極顯著低于土培組（P<0.01）。出現(xiàn)差異可能與蔬菜種類和營(yíng)養(yǎng)液配比有關(guān)，有研究表明營(yíng)養(yǎng)液K+∶Ca+對(duì)酶促（過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶）和非酶促（總酚、酚類化合物和花青素）的抗氧化能力有顯著影響[11]，在水培種植中保持適當(dāng)?shù)腒+∶Ca+可能會(huì)使水培蔬菜的抗氧化能力提升。

2.4? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的總類胡蘿卜素含量對(duì)比

類胡蘿卜素是蔬菜中主要的抗氧化活性成分之一，本研究采用紫外-可見(jiàn)分光光度法對(duì)水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進(jìn)行總類胡蘿卜素含量測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖4。

據(jù)圖4可知，水培組白菜中總類胡蘿卜素含量顯著高于土培組（P<0.05）;但水培組生菜中總類胡蘿卜素含量顯著低于土培組（P<0.05）;而對(duì)于油麥菜，土培組和水培組之間無(wú)顯著差異。3種不同現(xiàn)象的存在可能與蔬菜種類以及水培條件有著一定的聯(lián)系。有文獻(xiàn)報(bào)道表明，適當(dāng)控制水培條件可以提高蔬菜中總類胡蘿卜素，如在營(yíng)養(yǎng)液中用銨態(tài)氮代替部分硝酸鹽[12-13]。

3? 結(jié)? 論

本研究從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量等方面對(duì)水培模式下和傳統(tǒng)土壤種植模式下收獲的白菜、生菜和油麥菜進(jìn)行了品質(zhì)比較。結(jié)果表明，水培蔬菜和傳統(tǒng)蔬菜在不同的品質(zhì)指標(biāo)上表現(xiàn)出不同的差異。水培生菜和油麥菜中Vc含量高于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜和油麥菜中硝酸鹽含量低于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜的總抗氧化能力和類胡蘿卜素總量均高于傳統(tǒng)蔬菜。文獻(xiàn)資料表明，水培營(yíng)養(yǎng)液的配方等條件對(duì)所種植蔬菜的品質(zhì)有顯著影響，而不同蔬菜對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求必然存在差異。因此，針對(duì)不同蔬菜進(jìn)行專用水培營(yíng)養(yǎng)液的研究將是本課題組進(jìn)一步研究的方向。總體來(lái)看，本研究采用的通用型水培營(yíng)養(yǎng)液較適合用于白菜的水培種植。

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Comparative Study on the Quality of Hydroponic Vegetables and Traditional Vegetables

Qiu YuJie，Li Xi，He Jiang，Yang PinHong

（College of Life and Environmental Sciences，Hunan University of Arts and Science，Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hunan Province，Key Laboratory of Health Aquaculture and Product Processing in Dongting Lake Area of Hunan Province，Changde，Hunan 415000）

Abstract：Hydroponics is a safe and controllable new vegetable planting mode，but the comparative study on the quality of hydroponics vegetables and traditional soil-cultured vegetables is seldom reported.In the current study，Pakchoi，Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.were used as experimental materials to compare the quality of hydroponic vegetables with traditional vegetables from four aspects： Vc content，nitrite content total antioxidant capacity，and total carotenoid content.The results showed that Vc content in Hydroponic Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.was higher than that in traditional vegetables，nitrate content in hydroponic Pakchoi and Lactuca sativa L.was lower than that in traditional vegetables，and total antioxidant capacity and carotenoid content in hydroponic Pakchoi were higher than those in traditional vegetables.The quality of hydroponic vegetables is better than that of traditional vegetables，but the results are varied with different types of vegetables.Develop special hydroponic nutrient solution for different vegetables will be helpful to further display the quality advantages of hydroponic vegetables.The results of this study can provide reference for consumers and growers.

Keywords：hydroponic vegetables，quality comparison，hydroponic nutrient solution