油菜素內酯對小黑豆芽苗菜生理特性及營養品質的影響

薛晶晶，劉兆寧，郭臣臣，申雨肖，楚建周，姚曉芹

河北大學生命科學學院（保定 071002）

油菜素內酯（BR）是一種生理活性極強的新型甾醇類植物激素，在促進植物生長發育、提高抗逆性、延緩衰老等方面具有積極作用。油菜素內酯可以促進光合產物的運輸，使植物組織內部的細胞壁松弛從而促進伸長[1]。有研究證明，噴施適宜濃度的油菜素內酯可顯著降低番茄的畸形果率；顯著增加富貴竹單葉片的干鮮重和葉面積，增加富貴竹的株高、節間數和莖粗并增強其抗氧化活性[2-3]。林竹等[4]發現，肥城桃果樹的硬核期葉面噴施0.10 mg/L油菜素內酯能顯著增加肥城桃采收果實中的可溶性固形物、可溶性糖、蔗糖含量，提高果實品質。

芽苗菜作為一種由植物種子或其他貯藏營養的器官培育而成的、生長周期短、生產方法簡易的幼嫩綠色蔬菜，品種繁多[5]。植物種子中的活性成分會在發芽過程中發生變化，如蘿卜苗中的總酚、總黃酮含量較其種子的總酚、總黃酮含量成倍地增加，且產生了槲皮素[6]，從而使芽苗菜的營養價值提高，受到廣大消費者的青睞[7]。余碧霞[8]指出，香椿發芽144 h后，香椿芽體內的總硒和有機硒含量隨著Na2SeO3溶液浸種濃度（2～10 mg/L）的增加而顯著增加。另有研究發現，噴施適宜濃度的GA3（500 mg/L）溶液可顯著提高蘿卜芽苗菜的產量[9]。劉晨霞等[10]報道，經90 mg/L乙烯利浸泡8 h后的綠豆在發芽第4天收獲時具有更好的外觀品質和產量。可見，探究外源化學物質對芽苗菜生長及品質改善的作用已成為關注熱點。

針對油菜素內酯對芽苗菜品質影響的研究報道較少，因此以常見的芽苗菜品種——小黑豆為試材，探究不同濃度油菜素內酯浸種對小黑豆芽苗菜生理特性及品質的影響，旨在說明外源油菜素內酯對小黑豆芽苗菜生長的作用，為生產中提高小黑豆芽苗菜的品質以及油菜素內酯的合理應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以內蒙扁粒黃芯小黑豆為供試品種（購于保定市農資科技市場），培養成苗后分別在采收當天去掉小黑豆芽苗菜的根部，一部分保存在-80 ℃冰箱中，供生理參數測定；另一部分105 ℃殺青5 min，于56 ℃烘干至恒重，粉碎，過60目篩，混勻備用。

1.2 主要試劑與儀器設備

蕓苔素內酯（72962-43-7，上海安譜實驗科技股份有限公司）、無水乙醇、2,4-二硝基苯肼、三氯乙酸、苯丙氨酸、硫酸等均為分析純。

紫外可見分光光度計（WFZ UV-2800H型，尤尼柯上海儀器有限公司）；電子天平（BSA124S，賽多利斯科學儀器北京有限公司）；HH-4數顯恒溫水浴鍋（常州普天儀器制造有限公司）；智能人工氣候箱（RXZ型，寧波江南儀器廠）；數控超聲波清洗器（PS-40A型，240 W，深圳市康潔洗凈電器有限公司）；低溫離心機（Multifuge 1S-R D-37520 Osterode made in Germany）。

1.3 試驗方法

1.3.1 芽苗菜培養

挑選飽滿度好、無殘損的小黑豆種子，分別用種子體積2倍的0.01，0.20，0.50，1.00，1.50和2.00 mg/L油菜素內酯溶液在室溫下浸種24 h，以蒸餾水浸種作對照。浸種結束后撈出種子，瀝去多余水分，整齊擺放在鋪有3層濕紗布的平底托盤中，每個處理重復4次，每個重復200粒，置于23 ℃、相對濕度80%人工氣候箱中，先黑暗催芽2 d，待苗高2 cm左右調成正常光照（12 h光照、12 h黑暗），光照強度4 000 Lux。適時補充水分并每天變換托盤位置，待小黑豆子葉半展、尚未平展，真葉微露時采收。

1.3.2 指標測定方法

1.3.2.1 光合色素含量

參考張以順等[11]的方法并進行適當修改。稱取0.2 g新鮮子葉剪碎，用8 mL 80%丙酮黑暗浸提3 d，期間振蕩幾次。取上清液，以80%丙酮為參比，分別于分光光度計663，646和470 nm下測定溶液的OD值。

1.3.2.2 花青素含量

稱取0.2 g剪碎的新鮮莖，加5 mL 0.1 mol/L HCl于32℃恒溫箱中避光浸提6 h，于530 nm下測定過濾后浸提液的OD值。OD值0.1時的花青素濃度稱為1個單位[12]。

1.3.2.3 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性

在張欣等[13]的測定方法上稍作修改。稱取0.3 g剪碎的子葉，在冰浴的研缽中加5 mL硼酸緩沖液（含5 mmol/L巰基乙醇）研磨，4 ℃以10 000 r/min離心15 min，上清液就是酶的粗提液。取3 mL 0.02 mol/L苯丙氨酸底物和50 μL酶液混勻，30 ℃恒溫水浴鍋中保溫0.5 h，加0.5 mL 6 mol/L HCl終止反應，搖勻后于290 nm下測定反應液的OD值。

1.3.2.4 總酚含量

參考Peng等[14]的方法進行測定。稱取0.2 g剪碎的莖，用5 mL酸化甲醇（V甲醇∶V鹽酸=99∶1）于暗處浸提，每天振蕩1次，3 d后于280 nm下測定提取液的OD值。

1.3.2.5 可溶性糖含量

采用蒽酮比色法[12]。稱取0.1 g干樣品于試管中，用5 mL蒸餾水沸水浴提取10 min，冷卻后以8 000 r/min離心15 min，上清液轉入刻度試管中；其殘渣用水重復提取1次，合并上清液，用蒸餾水定容至15 mL。取0.1 mL提取液、0.9 mL 80%乙醇、1 mL蒸餾水及5 mL蒽酮試劑，混勻后煮沸10 min，迅速冷卻，測定反應液在625 nm下的吸光度。

1.3.2.6 維生素C含量

參考張明晶等[15]的方法進行測定。稱取0.2 g干樣，用8 mL 1%草酸超聲提取30 min，以8 000 r/min離心5 min，將上清液轉入25 mL刻度試管中，用1%草酸稀釋至刻度，混勻。取10 mL稀釋液加入0.2 g活性炭振蕩1 min，過濾。將5 mL濾液和5 mL 2%硫脲混勻，取4 mL該液加入1 mL 2% 的2,4-二硝基苯肼，混勻后于37 ℃保溫3 h，取出后放冰水中，將5 mL 85%硫酸緩慢滴入試管（同時振蕩試管），完畢后將試管置于室溫靜置30 min，于500 nm下測定溶液的OD值。

1.3.2.7 游離氨基酸含量

采用茚三酮比色法[11]測定。稱取0.1 g干樣，加8 mL的10%乙酸浸泡過夜，超聲提取30 min，以8 000 r/min離心5 min。取2 mL上清液加入3 mL水合茚三酮溶液、0.1 mL 0.1%的抗壞血酸，振蕩均勻后沸水浴15 min，取出冷卻并搖動，待紅色褪去呈藍紫色時，用60%乙醇定容至20 mL，于可見光570 nm處測定溶液的吸光度。

1.3.2.8 黃酮含量

采用AlCl3比色法[16]測定。稱取0.2 g干樣，加入5 mL 50%乙醇浸提12 h，超聲提取30 min后過濾，將濾渣過濾1次，合并濾液，用50%乙醇定容至25 mL。吸取5 mL定容液，加入8 mL 1.5% AlCl3、4 mL乙酸緩沖溶液，再用50%乙醇定容至25 mL，混勻后靜置30 min，于分光光度計415 nm下測定反應液的OD值。

1.4 數據處理

運用SPSS 20.0版軟件及Microsoft Excel 2010對試驗數據進行處理并作圖。

2 結果與分析

2.1 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜光合色素含量的影響

由圖1可知，與對照相比，低濃度油菜素內酯處理（0.01～0.2 mg/L）顯著提高小黑豆芽苗菜中葉綠素含量，并且在浸種濃度0.2 mg/L時小黑豆芽苗菜中葉綠素含量最大（0.682 1 mg/g FW）。這與黃蕾[17]在谷子和肖瑞雪等[18]在牡丹上的研究結果相似。結果表明，適量油菜素內酯浸種能夠提高小黑豆芽苗菜的光合能力。然而，在試驗條件下，高濃度油菜素內酯處理（0.5～2.0 mg/L）與對照相比顯著降低小黑豆子葉中葉綠素含量。劉長英等[19]研究表明，ABA和乙烯利處理也顯著降低桑椹中葉綠素含量，說明激素對葉綠素的合成有調控作用。高濃度油菜素內酯處理可能誘導一種脅迫環境，從而抑制黑豆芽苗菜中葉綠素合成。

圖1 不同濃度油菜素內酯對小黑豆芽苗菜總葉綠素含量的影響

類胡蘿卜素分布在葉綠素附近，保護其免受光氧化損傷[20]。試驗條件下，高濃度油菜素內酯處理（0.5～2.0 mg/L）與對照相比顯著降低小黑豆子葉中類胡蘿卜素含量（圖2）。表明高濃度油菜素內酯抑制小黑豆子葉中類胡蘿卜素的合成，這可能是導致高濃度油菜素內酯處理下小黑豆芽苗菜中葉綠素含量降低的主要原因。

圖2 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜類胡蘿卜素含量的影響

2.2 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜苯丙氨酸解氨酶活性的影響

苯丙氨酸解氨酶（PAL）是植物次生代謝過程中苯丙烷途徑的關鍵酶[21]。與對照相比，低濃度的油菜素內酯處理（0.01～0.2 mg/L）對小黑豆芽苗菜中PAL活性沒有顯著影響。然而，高濃度油菜素內酯（0.5～2.0 mg/L）顯著提高了小黑豆芽苗菜中PAL活性，油菜素內酯濃度1.0 mg/L時PAL活性最強[580.575 9 U/（g·h FW）]（圖3）。試驗結果表明，適當濃度的油菜素內酯可提高小黑豆芽苗菜的PAL活性。這與馬立娜等[22]在葡萄上的研究結果相似。進一步證明高濃度油菜素內酯能夠促進植物的次生代謝過程。

圖3 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜苯丙氨酸解氨酶活性的影響

2.3 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜可溶性糖、游離氨基酸、維生素C含量的影響

圖4 表明，與對照相比，低濃度的油菜素內酯（0.01和0.2 mg/L）顯著降低小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量，高濃度油菜素內酯處理顯著提高小黑豆苗菜中可溶性糖含量，并且油菜素內酯質量濃度1.5 mg/L時小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量達到最大值（33.508 mg/g DW）。

圖4 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜可溶性糖含量的影響

小黑豆芽苗菜中游離氨基酸含量隨著浸種濃度的升高呈現出先上升后下降趨勢（圖5）。與對照相比，油菜素內酯處理均顯著提高小黑豆芽苗菜中游離氨基酸含量（2.0 mg/L除外），且在質量濃度為0.5 mg/L時芽苗菜中游離氨基酸含量達最高值（589.624 μg/g DW）。逆境誘導植物體內的糖類和蛋白質變成可溶性化合物增加[23]，所以可溶性糖和游離氨基酸不僅是果蔬中的營養成分，還是果蔬遭受滲透脅迫時產生的滲透調節物質。試驗結果顯示，小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量在0.5～2.0 mg/L濃度處理時較高，這與相應濃度油菜素內酯對PAL活性的影響一致。

圖6表明，0.01～0.5 mg/L油菜素內酯浸種處理下小黑豆芽苗菜中維生素C含量顯著高于1.0～2.0 mg/L處理下小黑豆苗中維生素C含量。然而，李洪波等[24]研究指出，噴施1.0和2.0 mg/L油菜素內酯會顯著增加火龍果果實中維生素C含量，而噴施低濃度BR（0.25和0.50 mg/L）時，果實中維生素C含量會顯著降低。這可能是因為油菜素內酯對維生素C的作用效果不僅與物種有關，還與施加方式有關。

圖5 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜游離氨基酸含量的影響

圖6 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜維生素C含量的影響

2.4 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜黃酮、花青素、總酚含量的影響

植物體黃酮是一種重要的抗氧化活性成分。由圖7可知，小黑豆芽苗菜中黃酮含量隨著浸種濃度升高而增加，并在質量濃度2.0 mg/L時達最大值（1.751 g/100 g DW）。謝琳淼等[25]研究不同油菜素內酯噴施（0，0.1，0.4和0.8 mg/L）對藍莓果實中黃酮的影響，結果表明，低質量濃度（0.1 mg/L）和高質量濃度（0.8 mg/L）油菜素內酯處理與對照相比對藍莓中黃酮含量沒有顯著影響，然而0.4 mg/L油菜素內酯顯著提高藍莓果實中總黃酮含量。試驗條件下，不同濃度油菜素內酯浸種處理與對照相比均顯著地提高小黑豆芽苗菜中總黃酮含量。在高濃度油菜素內酯處理下小黑豆芽苗菜中黃酮含量與PAL活性和花青素含量呈顯著正相關。

花青素是一種廣泛存在于植物中的水溶性色素，其合成起始于苯丙氨酸，是黃酮和黃烷酮的衍生物，具有抗氧化、預防心血管疾病等作用[26-27]。由圖8可知，與對照相比，油菜素內酯（0.01和0.5 mg/L除外）顯著提高小黑豆芽苗菜中花青素含量，并且油菜素內酯質量濃度為2.0 mg/L時，小黑豆芽苗菜中花青素含量最高（2.273 A/g FW）。這與蔡叢希等[28]在蘿卜芽菜中研究結果一致。然而，Loreti等[29]研究發現，GA處理對擬南芥中花青素的合成沒有顯著影響。表明激素對花青素的影響可能與品種、激素種類和濃度相關。另外，劉長英等[19]發現，桑椹發育過程中花青素含量與葉綠素含量的變化呈負相關關系。試驗也表明，油菜素內酯處理下小黑豆芽苗菜中花青素含量與葉綠素含量呈負相關關系。

圖7 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜黃酮含量的影響

圖8 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜花青素含量的影響

植物多酚是植物體內多羥基酚類化合物的總稱，具有抗氧化活性[30]，能保護植物細胞免受氧化損傷。圖9顯示，與對照相比，不同濃度油菜素內酯浸種均可顯著增加小黑豆芽苗菜中的總酚含量（0.01 mg/L除外），且在質量濃度為1.0 mg/L時芽苗菜中總酚含量達最大值（10.102 A/g FW）。該結果與馮曉雪[31]在紅地球葡萄上的研究結果一致。Guo等[32]報道，6-BA、NAA和GA3處理不僅顯著提高黃豆芽菜中總酚含量，也顯著提高GmPAL，GmCHS andGmIFS的表達水平。結果表明，外源植物激素可以調控植物體內酚類化合物的生物合成過程。試驗中油菜素內酯可能也誘導酚類化合物主要合成基因高表達，從而促進總酚積累。

圖9 油菜素內酯對小黑豆芽苗菜總酚含量的影響

3 結論

試驗表明，外源油菜素內酯浸種處理可以有效提高小黑豆芽苗菜的品質，但是各成分對油菜素內酯濃度（0.01～2.0 mg/L）的反應并不一致。試驗條件下，低濃度油菜素內酯處理（0.01～0.2 mg/L）能夠顯著提高小黑豆芽苗菜中葉綠素、類胡蘿卜素、氨基酸、維生素C、黃酮、花青素（0.01 mg/L除外）和總酚（0.01 mg/L除外）含量，然而卻顯著降低小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量。高濃度油菜素內酯處理（0.5～2.0 mg/L）顯著提高小黑豆芽苗菜中PAL活性和可溶性糖、氨基酸（2.0 mg/L除外）、黃酮、總酚和花青素含量（0.5 mg/L除外）。并且，高濃度處理下小黑豆芽苗菜中總酚、花青素、黃酮、可溶性糖含量顯著高于低濃度油菜素內酯處理下芽苗菜中含量。