甘肅不同生態區域高原夏菜的礦質元素與抗氧化性分析

馮毓琴 魏麗娟 李翠紅 慕鈺文

摘要：為探究甘肅不同生態區域高原夏菜的礦質元素和抗氧化活性，根據海拔和氣候差異，選取沿黃灌區、河西戈壁綠洲以及過渡帶不同生態區域的6個產地，進行西蘭花、娃娃菜、紅筍3個高原夏菜主導品種的鐵、鈣、鉀含量以及FRAP值、DPPH清除率、POD活性、PPO活性4種抗氧化活性指標的測定。結果表明，西蘭花的鐵、鈣、鉀含量均高于娃娃菜和紅筍，榆中2產地的3種蔬菜的鐵、鈣、鉀含量均較高，反映了西蘭花對3種礦質元素的高富集性和榆中區域性的土壤礦質元素富集特點，3種蔬菜的4種抗氧化性指標測定結果未表現出品種間抗氧化性強弱的規律性特點，需進一步豐富測定指標，進行綜合評價。

關鍵詞：高原夏菜；生態區域；礦質元素；抗氧化性；甘肅

中圖分類號：S311；S63? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2023）09-0834-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.09.009

Analysis of Mineral Elements and Antioxidant Activities of Plateau Summer Vegetables from Different Ecological Regions of Gansu

FENG Yuqin， WEI Lijuan， LI Cuihong， MU Yuwen

（Institute of Agricultural Products Storage and Processing， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to explore the mineral elements and antioxidant activities of plateau summer vegetables from different ecological regions of Gansu， six producing areas， based on different altitude and climate involving irrigation area of yellow river basin， Hexi oasis district and transition zone， were the location of sample collection. Contents of iron， calcium， potassium and four antioxidant activities including FRAP value， DPPH clearance rate， POD activity and PPO activity of broccoli， baby cabbage and red bamboo shoot were determined and analyzed. The results showed that contents of three minerals in broccoli were higher than that in baby cabbage and red bamboo shoot， respectively. The mineral content of the three vegetables in cultivated fields of Yuzhong Coutry was higher than that in other fields， which reflected three mineral elements could be enriched for broccoli and Yuzhong area. Meanwhile the content for four antioxidant activities from three vegetables did not show significant difference. Accurate and comprehensive evaluation of these characteristics should add more parameters.

Key words： Plateau summer vegetable; Ecological region; Mineral element; Antioxidant activity; Gansu

收稿日期：2023 - 04 - 20；修訂日期：2023 - 07 - 05

基金項目：甘肅省科技重大專項（21ZD4NA016）；甘肅省瓜菜產業技術體系（GARS-GC-6）；甘肅省農業科學院科技支撐計劃（2017GAAS42）。

作者簡介：馮毓琴（1968 —），女，甘肅秦安人，研究員，博士，主要從事蔬菜營養品質和貯藏保鮮工作。Email：1060859084@qq.com。

礦質元素與抗氧化活性物質是蔬菜的兩大類功能性成分，礦質營養元素是維持人體正常生理代謝的必需營養元素，無法在人體內自行產生、合成，必須由外界供給，礦質元素攝入不足會直接導致多種嚴重疾病［1 ］。自由基是人體生命活動中各種生化反應的中間代謝產物，是失去一個電子的原子，具有高度的化學活性。自由基通過竊取周圍原子電子，破壞健康細胞，給健康造成很多損害［2 ］。人體降低自由基的機制，除依靠體內自身的自由基清除系統外，補充外源性的抗氧化活性物質可有效減少自由基的產生或加速其清除。蔬菜富含礦質元素和多種抗氧化成分，是人體獲得這兩大類物質的主要食物來源之一。過氧化物酶POD（Peroxidase）是廣泛存在于各種動物、植物和微生物體內的一類氧化酶，它以H2O2為電子受體直接氧化酚類或胺類化合物，具有消除過氧化氫和酚類胺類毒性的雙重作用。多酚氧化酶PPO（Polyphenoloxidase）是一種金屬蛋白酶，被稱為生物催化劑，普遍存在于植物、真菌、昆蟲的質體中，甚至在土壤中腐爛的植物殘渣上都可以檢測到多酚氧化酶的活性。在植物組織中，PPO是與內囊體膜結合在一起的，天然狀態無活性，但將組織勻漿或損傷后PPO被活化，從而表現出活性。植物受到機械損傷和病菌侵染后，PPO催化酚與O2氧化形成醌，使組織形成褐變，以便損傷恢復，防止或減少感染，提高抗病能力。另一方面，PPO的存在是水果、蔬菜褐變及營養喪失的主要原因之一，PPO氧化內源的酚類物質生成鄰醌，鄰醌再相互聚合成醌或蛋白質、氨基酸等作用生成高分子絡合物而導致褐色素的生成，色素分子量愈高，顏色愈暗，會影響果蔬的色澤和感官，一般PPO含量高的果蔬，易發生褐變視象。POD和PPO均是植物抗氧化性的主要指標。

甘肅省是一個蔬菜大省，尤其生產的高原夏菜享譽國內外，年播種面積在53.33萬hm2以上。高原夏菜是種植在高海拔地區的冷涼蔬菜，由于海拔高、日照長、溫差大、土壤冬閑期長等環境優勢，造就了高原夏菜優異的質量安全和營養品質優勢。2015年以來，隨著蔬菜產業機械化和集約化發展需求，甘肅高原夏菜種植區域由沿黃灌區擴展到河西走廊。目前，河西走廊已成為甘肅高原夏菜的產業新區和主產區。由于沿黃灌區與河西戈壁綠洲的生態條件差異較大，為了探究不同生態區域高原夏菜在營養品質尤其是在礦質元素含量和抗氧化性方面的差異，我們根據海拔和氣候差異，選取沿黃灌區與河西戈壁綠洲這兩大種植區域及中間過渡帶不同海拔的6個產地，取樣檢測分析了高原夏菜的主導品種娃娃菜、紅筍、西蘭花的相關品質指標。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

指示蔬菜品種為娃娃菜（韓國春玉黃）、紅筍（福建永安紅筍）、西蘭花（日本耐寒優秀）。

1.2? ?產地概況與種植模式

以海拔作為產地環境差異的主要依據，共選取沿黃灌區、河西戈壁綠洲以及過渡帶不同生態區域的6個蔬菜產地進行蔬菜品質分析，各蔬菜產地概況如表1所示。各產地不同蔬菜均采用露地覆膜種植，播前均基施腐熟的農家肥60 t/hm2、三元復合肥（N-P-K為15-15-15）225 kg/hm2，生長期追肥，病蟲害發生時采用75%百菌清可濕性粉劑500倍液和2.5%溴氰菊酯乳油2 000倍液田間噴霧防治。由于不同海拔區域的氣溫不同，各產區的栽培模式和采后時間也各不相同，其中榆中縣三角城鄉、永登縣大同鎮、張掖市甘州區大滿鎮為兩茬種植，頭茬5月份播種，7月初采收；二茬7月中下旬播種，9月下旬后采收。榆中縣馬坡鄉、天祝縣打柴溝鎮、永昌縣黑土洼農場等3個高海拔區為一茬種植，6月播種，8月中旬采收。

1.3? ?樣品采集與測定方法

根據各產地成熟期，選擇個體均勻的蔬菜樣品，采收后加冰裝入泡沫箱密封包裝，24 h內運送至甘肅省農業科學院農業測試中心實驗室進行分析。其中鐵含量依據GB 5009.90 — 2016標準［3 ］、鈣含量依據GB 5009.92 — 2016標準［4 ］，均采用火焰原子吸收光譜法測定；鉀含量依據GB 5009.91 — 2016標準［5 ］，采用酸溶-火焰光度法測定；亞鐵離子還原能力采用FRAP法測定［6 ］，DPPH自由基清除能力的測定參考蔡萌等［7 ］的方法。過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創木酚法［8 ］；多酚氧化酶（PPO）活性采用鄰苯二酚法測定［9 ］。各項待測指標測定時均3 次重復。

1.4? ?數據統計分析

用Excel 2010軟件對試驗數據進行整理并繪圖，用SPSS 20.0軟件對數據進行方差分析，并進行Duncans’差異顯著性分析。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同產地不同高原夏菜礦質元素對比

2.1.1? ? 鐵含量? ? 由圖1可知，6個不同產地娃娃菜的鐵含量以榆中馬坡生產的娃娃菜含量最高，為8.6 mg/kg，與其余地區生產的娃娃菜均差異顯著；榆中三角城生產的娃娃菜次之，為6.1 mg/kg，除與天祝打柴溝生產的娃娃菜差異不顯著外，與其余地區生產的娃娃菜差異均顯著；其余地區生產的娃娃菜鐵含量間均差異不顯著。由此可見，榆中2個產地娃娃菜的鐵含量均明顯高于其余地區。不同產地的紅筍比較分析發現，榆中馬坡生產的紅筍鐵含量最高，為6.4 mg/kg，與榆中三角城生產的紅筍差異不顯著，但與其余地區生產的紅筍均差異顯著；榆中三角城生產的紅筍次之，為5.4 mg/kg，與甘州大滿生產的紅筍差異不顯著，但與其余地區生產的紅筍均差異顯著。由此可見，榆中2個產地紅筍鐵含量明顯高于其他地區，永登大同、永昌黑土洼和天祝打柴溝生產紅筍中鐵含量較低，且差異不顯著。不同產地西蘭花的鐵含量比較，榆中三角城生產的西蘭花鐵含量最高，為20.8 mg/kg，較其余地區生產的西蘭花均差異顯著；榆中三角城生產的西蘭花次之，為23.7 mg/kg，也較其余地區生產的西蘭花均差異顯著；以永登大同生產的西蘭花最低，為6.3 mg/kg，較其余地區生產的西蘭花均差異顯著。由此可見，榆中2個產地西蘭花鐵含量均顯著高于其他地區。經過綜合對比分析，榆中縣2個產地的3種蔬菜的鐵含量均較高，呈現榆中縣高原夏菜區域性富鐵的特點；就3個蔬菜品種而言，西蘭花的鐵含量明顯高于娃娃菜和紅筍。

2.1.2? ? 鈣含量? ? 由圖2可知，不同產地的娃娃菜鈣含量以榆中三角城生產的娃娃菜最高，為380.0 mg/kg，與其余地區生產的娃娃菜均差異顯著；其次是榆中馬坡生產的娃娃菜，為324.0 mg/kg，也與其余地區生產的娃娃菜均差異顯著；甘州大滿生產的娃娃菜鈣含量僅為73.4 mg/kg，顯著低于其他地區。不同產地的紅筍鈣含量比較分析發現，永昌黑土洼生產的紅筍鈣含量最高，為107.0 mg/kg，與榆中馬坡、天祝打柴溝生產的紅筍差異不顯著，與其余地區生產的紅筍均差異顯著；其次為榆中馬坡生產的紅筍，鈣含量為104.0 mg/kg，與天祝打柴溝生產的紅筍差異不顯著，與其余地區生產的紅筍均差異顯著；永登大同生產的紅筍鈣含量僅為22.4 mg/kg，與甘州大滿生產的紅筍差異不顯著，均顯著低于其他地區。不同產地的西蘭花鈣含量以榆中三角城、榆中馬坡生產的西蘭花較高，分別為476.0、474.0 mg/kg，均顯著高于其他地區生產的西蘭花，永登大同生產的西蘭花鈣含量最低，為114.0 mg/kg。綜合分析表明，榆中2產地的3種蔬菜的鈣含量均較高，呈現榆中縣高原夏菜區域性富鈣的特點；就3個蔬菜品種鈣含量而言，由高到低依次為西蘭花、娃娃菜、紅筍。

2.1.3? ?鉀含量? ?由圖3可知，不同產地的娃娃菜鉀含量以榆中三角城生產的娃娃菜最高，為2420.0 mg/kg，但與其余地區（天祝打柴溝除外）的差異均不顯著；天祝打柴溝生產的娃娃菜鉀含量最低，為1620.0 mg/ kg，均顯著低于其他地區。不同產地的紅筍鉀含量對比分析發現，各產地紅筍鉀含量比較接近，其中以甘州大滿生產的紅筍鉀含量最高，為3 490.0 mg/ kg，除與永昌黑土洼生產的紅筍差異不顯著外，與其余地區生產的紅筍均差異顯著；其次為永昌黑土洼生產的紅筍，鉀含量為? 3 280.0 mg/ kg，除與榆中三角城生產的紅筍差異顯著外，與其余地區生產的紅筍均差異不顯著；榆中三角城生產的紅筍鉀含量最低，為2 690.0 mg/ kg，顯著低于其他地區生產的紅筍。不同產地西蘭花的鉀含量以榆中三角城生產的西蘭花最高，為4 130.0 mg/kg，除與甘州大滿生產的西蘭花差異不顯著外，與其余地區生產的西蘭花均差異顯著；永登大同生產的西蘭花鉀含量最低，為? 1 900.0 mg/ kg，均顯著低于其他地區生產的西蘭花。綜合分析表明，榆中三角城生產的娃娃菜、西蘭花的鉀含量均為最高，但紅筍鉀含量以甘州大滿、永昌黑土洼兩產地較高；就3種蔬菜富集特點分析，鉀含量由高到低依次為西蘭花、紅筍、娃娃菜。

2.2? ?不同產地高原夏菜抗氧化特性分析

2.2.1? ? 亞鐵離子還原力（FRAP）分析? ? 如圖4所示，3種蔬菜的亞鐵離子還原力在6個產地之間均有顯著差異。6個產地的娃娃菜中還原力最高的為天祝打柴溝，為6.4 mmol/kg；榆中馬坡最低，為4.7 mmol/kg。6個產地的紅筍中還原力最高的是榆中馬坡，為4.3 mmol/kg；最低的是榆中三角城，為2.1 mmol/kg。6個產地的西蘭花中還原力最高的是甘州大滿，為4.7 mmol/kg；最低的是榆中三角城，為3.0 mmol/kg。綜合分析表明，3種蔬菜在6個產地的亞鐵還原能力未呈現出某產地一致性高或者低的特點，但從品種分析，娃娃菜亞鐵離子還原力高于西蘭花和紅筍。

2.2.2? ? DPPH自由基清除能力? ? 如圖5 所示，娃娃菜和紅筍的DPPH清除率較低，且6個產地之間無顯著差異；6個產地西蘭花的DPPH清除率有一定差異，均呈現出較高的DPPH清除率，且均超過了40%。同時可看出6個產地西蘭花的DPPH清除率除甘州大滿與榆中馬坡差異顯著不顯著外，其余地區間均差異顯著。其中以甘州大滿生產的西蘭花DPPH清除率最高，為63.5%；榆中三角城生產的西蘭花DPPH清除率最低，為40.1%。6個產地的娃娃菜中DPPH清除率最高的為天祝打柴溝，為31.5%；榆中馬坡最低，為22.9%。6個產地的紅筍中DPPH清除率最高的是榆中馬坡，為20.49%；最低的是榆中三角城，為11.89%。綜合分析表明，3種蔬菜在6個產地的DPPH清除率未呈現某產地一致性高或者低的特點，但從品種分析，西蘭花的DPPH清除率最高，其次是娃娃菜，紅筍的DPPH清除率最低。

2.2.3? ? 過氧化物酶（POD）活性? ? 由圖6可知，娃娃菜的POD活性在6個產地間無顯著差異，而紅筍和西蘭花有一定差異。6個產地的娃娃菜中POD活性最高的是天祝打柴溝，為1 335.3 U/（min·g）FW；最低的是榆中馬坡，為791.7 U/（min·g）FW。6個產地的紅筍中POD活性最高的是榆中馬坡，為247.7 U/（min·g）FW；最低的是榆中三角城，為103.7 U/（min·g）FW。6個產地的西蘭花中POD活性最高的為甘州大滿，為4 782.9 U/（min·g）FW；最低的是榆中三角城，為1 395.6 U/（min·g）FW。綜合分析，3種蔬菜在6個產地的POD活性未呈現某產地一致性高或者低的特點，但從品種分析，西蘭花的POD活性最高，其次是娃娃菜，紅筍的POD活性最低。

2.2.4? ? 多酚氧化酶（PPO）活性? ? 由圖7可知，娃娃菜的PPO活性在6個產地間無顯著差異，而紅筍和西蘭花有一定的差異。6個產地的娃娃菜中PPO活性最高的是天祝打柴溝，為15.0 U/（min·g）FW；最低的是榆中馬坡，為7.4 U/（min·g）FW。6個產地的紅筍中PPO活性最高的是榆中馬坡，為32.9 U/（min·g）FW；最低的是榆中三角城，為14.3 U/（min·g）FW。6個產地的西蘭花中PPO活性最高的為甘州大滿，為19.3 U/（min·g）FW；最低的是榆中三角城，為9.8 U/（min·g）FW。綜合分析，3種蔬菜在6個產地的PPO活性未呈現某產地一致性高或者低的特點，但從品種分析，紅筍的PPO活性略高于西蘭花和娃娃菜。

綜上分析，3種蔬菜在6個產地的抗氧化性未呈現出某產地一致性高或者低的特點，3種蔬菜亞鐵離子還原力從高到低依次為娃娃菜、西蘭花、紅筍，DPPH清除率從高到低依次為西蘭花、娃娃菜、紅筍，POD活性從高到低依次為西蘭花、娃娃菜、紅筍，PPO活性從高到低依次為紅筍、西蘭花、娃娃菜。

3? ?討論與結論

在沿黃灌區、河西戈壁綠洲以及過渡帶不同生態區域的6個高原夏菜產地，進行西蘭花、娃娃菜、紅筍3個高原夏菜主導品種的鐵、鈣、鉀含量以及FRAP值、DPPH清除率、POD活性、PPO活性4種抗氧化活性指標的測定，結果表明，娃娃菜、西蘭花、紅筍這3種高原夏菜中，6個產地西蘭花的鐵、鈣、鉀的含量均高于娃娃菜和紅筍，說明西蘭花有富集鐵、鈣、鉀這3種礦質元素的營養特點，而產地方面，榆中三角城、榆中馬坡產地3種蔬菜的鐵、鈣、鉀含量均較高。蔬菜礦物質含量一方面與蔬菜品種對礦質元素的富集特性有關，另一方面與土壤中礦物質的含量有關，可能與榆中區域內土壤中鐵、鈣、鉀這3種礦質元素含量高有關。榆中縣是高原夏菜的起源地，種植時間超過20 a，是高原夏菜的老產區，由于種植時間長，施肥充足，土壤中礦質元素的含量較高，而永登、天祝等過渡地帶，尤其是河西綠洲，長期種植禾本科農作物，土壤中的礦物質相對含量較少，因此在生產中，應根據種植蔬菜的需肥特點，進行測土配方施肥。

本試驗對3種蔬菜的FRAP值、DPPH清除率、POD活性、PPO活性這4種指標測定所得的抗氧化活性結果表現不完全一致，未表現出品種間抗氧化性強弱的規律性特點，這與楊冬梅［10 ］的研究結果一致。蔬菜抗氧化活性的測定指標較多，除本研究中采用的FRAP值、DPPH清除率、POD活性、PPO活性之外，還有SOD（過氧化物歧化酶）活性、CAT（過氧化氫酶）活性、MDA（丙二醛）含量等指標，由于蔬菜成分的復雜性，需采用多種方法對蔬菜的抗氧化能力進行綜合評價，才能得到比較科學、合理的數據。鑒于此，在今后的相關研究中，需進一步豐富各種蔬菜抗氧化性研究的指標。

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