栽培方式對菠菜和生菜主要抗氧化物質含量和活性的影響

劉 吉，趙敏華，葛晨輝，王全華，王小麗*

（1.上海師范大學生命科學學院，上海 200234；2.上海師范大學植物種質資源開發協同創新中心，上海 200234）

0 引言

隨著市場對蔬菜供應量、品質和安全性的需求不斷提高，蔬菜設施栽培方式應運而生，使蔬菜栽培類型逐步由單一的傳統露地土壤栽培向基質栽培、水培和霧培等多元化栽培方式發展，不同的栽培方式對不同蔬菜的品質影響不同.目前，相關研究主要集中在比較不同栽培方式和栽培營養成分對蔬菜生長和營養品質的影響［1］.有研究表明，基質栽培能顯著提高菠菜和生菜的營養品質［1］，而ZHAI等［2］發現基質栽培的番茄和茄子的產量顯著低于土培產量.ZHOU等［3］發現水培的“上海青”的葉面積、單株質量等指標明顯較基質栽培更優.SELMA等［4］對比了生菜在基質和土培兩種模式下的生長情況，發現土培產品質量和可溶性糖含量較高，而基質栽培生菜的抗壞血酸（VC）含量和質構屬性更優越.

抗氧化物是清除自由基的重要物質，人類必須通過日常飲食，才能攝取足夠的抗氧化物，以免除自由基對人體健康造成傷害.不同栽培方式會影響作物抗氧化活性.WANG等［5］研究發現，露地栽培的草莓的抗氧化物VC、花青苷和總酚含量均高于溫室栽培的草莓.YANG等［6］通過研究分析發現，大棚栽培的番茄中VC含量顯著高于露地栽培的，但維生素E含量和總抗氧化活性卻呈相反趨勢.而不同栽培方式對蔬菜抗氧化物質影響的報道較少.

菠菜（Spinacia oleraceaL.）和生菜（Lactuca sativaL.）是重要的世界性葉菜，風味鮮美，經濟價值高，尤其含有豐富的VC、類胡蘿卜素、總黃酮、總酚、花色苷等抗氧化物質，廣泛被土培和無土栽培［7-9］.但不同栽培方式下菠菜和生菜的抗氧化物質的具體變化規律尚不明確，因此本文作者選擇了菠菜和生菜各5個品種，對土培、水培以及基質栽培下菠菜和生菜的主要抗氧化物質含量和活性的變化進行探究，旨在為高品質菠菜和生菜生產提供參考.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試5個菠菜品種為“西星1號”（西由種子公司）、“西星2號”（西由種子公司）、“西星3號”（西由種子公司）、“哈里姆”（哈里姆種子（天津）有限公司）和“久綠”（北京碩源種子有限公司）；5個生菜品種為“香港玻璃生菜”（青豐種業）、“特級奶油生菜”（惠禾種業）、“漢堡奶油咖啡菜”（春花秋實種業）、“L14-68”（上海師范大學種質資源開發中心保存）、“L14-75”（上海師范大學種質資源開發中心保存）作為試驗材料.

1.2 材料培養與處理

挑選顆粒飽滿的種子于同期同條件下播于穴盤后，大棚溫室內育苗，定期澆水保持穴盤內基質濕度并觀察記錄幼苗的生長狀況.當菠菜、生菜幼苗長至標準4片真葉時，篩選出長勢較好、大小一致幼苗，分別移栽至裝有土壤、基質和營養液的50 L定植桶中，每處理重復5次，每重復10株.供試土壤采自上海師范大學金匯港基地菜園土，土壤理化性質見表1.基質為按草炭、蛭石、珍珠巖以1∶1∶1體積比混合的復合基質；水培營養液配方為1/2的Hoagland營養液，每隔15 min間歇通氣培養.所有供試材料全部在智能玻璃溫室培養，定期澆灌或補充相同的氮（N）、磷（P）、鉀（K）肥.待生長1月后，采樣測定.

表1 供試栽培介質基本理化性質

1.3 樣品處理與提取

處理結束后，采集菠菜、生菜地上部分，稱重.一部分材料準確稱取2.5 g鮮樣用于VC含量測定；其余轉入紙袋，凍干機凍干，粉碎機粉碎，一部分凍干粉用于花色苷測定；一部分用80 mL 95%（體積分數）乙醇在避光處浸提48 h，過濾，旋轉蒸發濃縮至10 mL左右，用60%的乙醇溶解后定容至20 mL，過濾，用于總黃酮含量、總酚含量及總抗氧化能力的測定等.

1.4 理化指標測定

VC含量采用紫外分光光度法測定［4］；花色苷含量按TENG等［10］方法測定，1個花色苷單位（U）表示1 mL提取液中花色苷的相對濃度；總酚含量采用福林酚法進行測定［11］，樣品中總酚含量以每g（干重）樣品中沒食子酸的當量（mg GAE·g-1）表示；總黃酮含量參考LIU等［12］的方法進行測定，樣品中黃酮含量以每g（干重）樣品中蘆丁的當量（mg RE·g-1）表示；總抗氧化能力采用南京建成總抗氧化能力（T-AOC）測定試劑盒測定.

1.5 數據統計與分析

試驗數據采用SPSS 25.0軟件分析，采用Sigamaplot 14.0進行圖表繪制.

2 結果與分析

2.1 栽培方式對VC含量的影響

不同的栽培方式對菠菜和生菜的影響不一致.3種栽培方式對菠菜VC含量（質量分數）影響差異顯著，如圖1（a）、表2所示，且水培的（平均2.10 mg·g-1）大于基質栽培的（平均1.72 mg·g-1），大于土培的（平均1.42 mg·g-1）.不同菠菜品種間VC含量也差異顯著，“西星1號”的VC質量分數最高，為1.95 mg·g-1；“哈里姆”的最低，為1.44 mg·g-1.供試3種栽培方式對生菜VC含量無顯著影響，且品種間VC含量差異也未達到統計學顯著水平（表2，圖1（b））.

2.2 栽培方式對不同菠菜和生菜品種花色苷含量的影響

由圖1（c）和表2可知，菠菜花色苷含量受品種間影響差異顯著，但不受栽培方式的影響.“哈利姆”的花色苷相對含量為2.68 U·g-1，顯著高于其余4個菠菜品種.

表2 栽培方式和品種類型對菠菜、生菜主要抗氧化物質含量與活性影響的方差（P值）分析

圖1 不同栽培方式下菠菜、生菜主要抗氧化物質含量和活性比較.

栽培方式對生菜花色苷含量的影響受品種的交互作用，沒有明顯的規律性，如基質栽培的“漢堡”的花色苷相對含量（43.03 U·g-1）最高，而“香港玻璃”在3種栽培方式下的花色苷相對含量均最低（平均1.94 U·g-1），如圖1（d）所示.

2.3 栽培方式對總酚含量的影響

不同栽培方式下，基質栽培的菠菜的總酚含量明顯低于水培和土培的，如圖1（e）、表2所示，并且顯著受品種影響，其中“久綠”和“西星1號”總酚含量在水培條件下最高，而“哈里姆”和“西星3號”總酚含量在土培條件下最高（表3）.

表3 不同栽培方式下各菠菜品種主要抗氧化物質含量、活性及鮮重比較

生菜的總酚含量受栽培方式和品種的交互影響，沒有明顯的規律性，其中基質栽培下的“香港玻璃”以及土培條件下的“L14-75”的總酚含量顯著高于其他栽培方式下不同品種的總酚含量，而水培下“香港玻璃”的總酚質量分數最低，僅為2.88 mg GAE·g-1（表4，圖1（f））.

2.4 栽培方式對總黃酮含量的影響

與總酚含量變化規律一致，菠菜總黃酮含量均受栽培方式和品種的共同作用.總體看，菠菜總黃酮含量在基質栽培條件下低于水培和土培，其中“久綠”和“西星1號”總黃酮含量在水培條件下最高，而“哈里姆”和“西星3號”總黃酮含量在土培條件下最高（表2，圖1（g））.

生菜的總黃酮含量受栽培方式和品種的交互影響，沒有明顯的規律性.土培下“漢堡”的總黃酮含量最高，為11.42 mg RE·g-1，土培下“香港玻璃”的總黃酮含量最低，僅為1.36 mg RE·g-1，如圖1（h）所示.

2.5 栽培方式對總抗氧化能力的影響

方差分析結果表明，栽培方式和品種對菠菜總抗氧化能力存在交互影響（表2）.除“哈里姆”的總抗氧化能力在基質栽培和水培中無顯著差異外，其余品種的總抗氧化能力均表現為基質栽培顯著大于水培和土培的（表3）.同樣，生菜的總氧化能力受栽培方式和品種的共同影響，沒有明顯的規律性（表2）.其中水培“漢堡”的總抗氧化能力最高，為30.52 U·g-1；而基質栽培下“L14-75”的總抗氧化能力最低，為6.42 U·g-1（表4，圖1（i）～1（j））.

表4 不同栽培方式下各生菜品種主要抗氧化物質含量、活性及鮮重多重比較

2.6 栽培方式對地上部分鮮重的影響

栽培方式和品種對菠菜地上部分鮮重存在交互影響（表2）.除基質栽培的“西星2號”、水培的“西星3號”與其土培下的鮮重差異不顯著外，其余處理下的菠菜地上部分鮮重均表現為土培大于基質栽培和水培的，說明土培更有利于菠菜生長（圖2，表3）.其中土培“西星1號”的地上部分鮮重最大，為12.77 g/株；而水培的“西星2號”最小，為3.93 g/株（圖2，表3），說明“西星1號”更適于土壤栽培.

圖2 不同栽培方式下（a）菠菜和（b）生菜（平均）地上部分鮮重比較

同樣，生菜地上部分鮮重也受栽培方式和品種的共同影響（表2）.“特級奶油”“香港玻璃”和“漢堡”地上部分鮮重顯著高于其他栽培方式下的生菜品種，最適宜水培；其余品種和栽培方式的組合差異幅度不大（表4）.

3 討論與結論

不同栽培方式因其水肥供應方式以及根際微生態環境的變化，通常會對作物生長發育產生不同的影響，如水培西蘭花的長勢優于基質栽培與土壤栽培［13］；櫻桃番茄在水培條件下生長狀況優于基質栽培［14］；HU等［1］通過對基質栽培、水培與土培對生菜生長及品質影響的比較發現，水培生菜的產量最高，而基質栽培生菜的綜合營養品質最高，與本試驗結果相似.本實驗中生菜品種“特級奶油”“香港玻璃”和“漢堡”在水培條件下的地上部分鮮重顯著高于其他栽培方式，更適宜水培.相較于土培、基質栽培，水培能明顯提高生菜的產量，這可能是由于生菜對營養液溶解氧和pH值穩定性要求不高，同時水培可以滿足生菜迅速生長對充足水分與養分的需求有關［15］.而菠菜是一種對溶解氧濃度需求較高的蔬菜，其根系屬于直根系，水培前期根系生長較為緩慢，極受營養液條件的影響，在淹水條件下，除“西星2號”“西星3號”以外，其他菠菜品種的地上部分鮮重均顯著低于基質栽培和土培，土培可能更有利于菠菜生長.

除產量外，菠菜和生菜的抗氧化物質含量和活性指標在不同栽培方式下也差異較大.抗氧化能力是評價生菜和菠菜品質高低的重要指標.植物的抗氧化活性通常被認為與總酚、總黃酮含量相關［16］.抗氧化物質的合成代謝不僅與蔬菜品種的遺傳特性有關，而且還受到栽培條件、栽培季節、栽培地點、氣候等許多生產中相關環境因素的影響［17］.本研究發現，栽培方式對兩種蔬菜抗氧化能力的影響差異較大，且受具體品種的影響.供試菠菜品種“西星1號”在水培條件下的總酚和總黃酮含量均顯著高于基質栽培的，而除“哈里姆”外的其他菠菜品種的總抗氧化能力均為基質栽培下最高，說明基質栽培可在一定程度上提高菠菜的總酚和總黃酮含量.相反，生菜各品種抗氧化指標的高低與栽培方式沒有明顯的相關性，不同品種間差異較大.此外，試驗結果表明：菠菜和生菜的總抗氧化能力與總酚、總黃酮含量變化規律不一致，沒有太大的相關性，可能是因為試驗所測指標不是菠菜和生菜總抗氧化能力的主要貢獻者，總抗氧化能力可能還與其他抗氧化物質，如各種抗氧化酶活性有關［18-19］.綜上，栽培方式對菠菜、生菜抗氧化能力表現與品種密切相關.菠菜品種如“久綠”“西星1號”“西星2號”“西星3號”在基質栽培下總抗氧化能力較高，土培中較低；“西星1號”是水培下VC、總酚和總黃酮含量均較高的品種，可作為水培優良菠菜品種加以利用.生菜品種“漢堡”在基質栽培下的花色苷含量較高，在土培下總黃酮含量較高，在水培下抗氧化能力和地上部分鮮重較高，生產上可結合需要選擇合適的栽培方式，發揮其優勢作用.為獲得最佳抗氧化表現的生菜，品種選擇可能比栽培方式更重要.