藜屬植物葉片生長期有益礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)分析

吳應(yīng)齊，姚理武，趙紅波，王衍彬，周侃侃，柴振林，王朝仁，楊柳

（1. 慶元縣自然資源和規(guī)劃局，浙江 慶元 323800；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

藜麥Chenopodiumquinoa是莧科Amaranthaceae 藜屬Chenopodium的一種糧食作物，原產(chǎn)于南美安第斯山地區(qū)，距今已有約7 000 年的種植歷史[1-2]。因藜麥的營養(yǎng)和食用價(jià)值超過很多谷物，且富含人體必需的多種氨基酸、礦物質(zhì)、多不飽和脂肪酸[3]，被國際營養(yǎng)學(xué)家們稱為“營養(yǎng)黃金”[4-5]，備受聯(lián)合國糧農(nóng)組織推崇。20 世紀(jì)90 年代初，中國就已引種栽培[6]，目前已在甘肅、青海、河北、吉林、內(nèi)蒙古等省、自治區(qū)大面積種植，主要品種有如隴藜Ch.Quinoa‘Longli’、青藜Ch.Quinoa‘Qingli’、冀藜Ch.Quinoa‘Jili’和東北紅藜Ch.formosanum‘Dongbei’等，產(chǎn)量均可達(dá)2 200 kg·hm-2，高于全球平均產(chǎn)量[7]，已成為區(qū)域性特色經(jīng)濟(jì)作物[8]。除作為類谷物食用籽粒外，藜麥莖稈也可通過青貯等手段制成牲畜飼料[9-10]，葉片更是富含多種礦物質(zhì)、維生素C、多酚和黃酮等有益物質(zhì)[11-12]，在播種后生長至20 ～ 30 cm 的藜麥幼嫩莖葉即可食用[13-14]，且在人體微量元素?cái)z取補(bǔ)充方面的優(yōu)勢要優(yōu)于藜麥米[15]。藜麥中的鈣、鎂、鉀等元素含量顯著高于普通小麥Triticumaestivum、玉蜀黍Zeamays等谷物[3,16]。

藜麥葉片生長過程對環(huán)境條件的要求較收獲籽粒的生長過程更為寬泛，浙江、湖南、天津等省、直轄市已有藜麥栽培報(bào)道[17-19]。隨著人們對食品健康的不斷追求和對藜麥葉菜的認(rèn)可，藜麥或?qū)⒆鳛榱计肥卟俗哌M(jìn)千家萬戶。本研究通過對藜麥葉片生長期礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)進(jìn)行跟蹤分析，旨在為藜麥菜的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和食用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇‘隴藜1 號’Ch.Quinoa‘Longli 1 ’‘青藜4 號’Ch.Quinoa‘Qingli 4’‘冀藜2 號’Ch.Quinoa‘Jili 1’和紅藜Ch.formosanum等浙江省主栽的4 種藜屬植物為實(shí)驗(yàn)材料。種子由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于 2020 年 9—12 月在浙江省杭州市西湖區(qū)浙江省林業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)田（30°13′1.2″E，120°1′32.52″N)進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤pH 值為6.1，有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量分別為55.9 g·kg-1、2.7 g·kg-1、30.9 mg·kg-1、85.1 mg·kg-1。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，全年平均氣溫為17.8 ℃，年平均相對濕度為70.3%，年降水量為1 454 mm，年日照時(shí)數(shù)為1 765 h。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)品種6 次重復(fù)，共24 個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)的面積為0.5 m × 0.5 m，相鄰2 個(gè)小區(qū)間隔1 m。藜麥種植采用覆膜穴播方式，播種深1.5 cm，2020 年9 月15 日播種。出苗后視苗情對缺苗處進(jìn)行補(bǔ)苗。在藜麥苗生長至4 ～ 6 葉時(shí)，進(jìn)行間苗，生長至7 ～ 10 葉時(shí)，進(jìn)行定苗，田間管理期間僅澆水和除雜草，未施肥和噴藥。待藜麥生長至4 ～ 6 葉時(shí)開始采摘葉片，選擇正常苗株每次摘取1～2 片葉片，之后每6 ～ 7 d 取樣。取樣時(shí)間分別為9 月30、10 月6 日、10 月12 日、10 月18 日、10 月24 日、10 月30 日，連續(xù)取樣6 次后，植株上的葉片開始有失水現(xiàn)象，之后葉片已不宜食用，遂間隔60 d 后于12 月30 日取第7 次樣品（干樣）。每次取樣后即編號、制樣、冰凍（－18 ℃）存放，完成全部取樣后統(tǒng)一采用等離子發(fā)射光譜質(zhì)譜儀檢測分析。

1.4 礦質(zhì)元素分析

1.4.1 樣品前處理 去除藜麥葉樣品中的雜質(zhì)，用去離子水沖洗干凈，用紗布拭去葉片表面水分，晾干（干樣不用清洗），用勻漿機(jī)磨勻，－18 ℃冷凍保存?zhèn)錂z。

1.4.2 樣品消解 準(zhǔn)確稱取磨勻后的樣品1.0 g（干樣稱取0.5 g，精確至小數(shù)點(diǎn)后四位）于微波消解管中，加5 mL 濃硝酸和0.5 mL 雙氧水，加蓋旋緊，放入微波消解儀消解，消解程序如表1 所示。消解完畢后，冷卻，緩慢開蓋，于100 ℃下加熱20 min。冷卻，定容備用。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

表1 微波消解程序Tab. 1 Microwave digestion process

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 分別配制鈣、鐵、鋅、鉀、鈉、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 mg·L-1，銅、錳 標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 μg·L-1，采用經(jīng)過國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。用硝酸溶液（5+95）逐級稀釋配制成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，各元素質(zhì)量數(shù)、內(nèi)標(biāo)及質(zhì)量濃度如表2 所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液系列Tab. 2 Standard solution

1.4.4 電感耦合等離子體（ICP/MS）檢測技術(shù)參數(shù) 按照表3 所給條件，將儀器調(diào)整至最佳工作狀態(tài)，待儀器穩(wěn)定后，將標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液注入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測定元素信號響應(yīng)值，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，響應(yīng)值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并對樣品進(jìn)行檢測。

表3 ICP/MS 檢測技術(shù)參數(shù)Tab. 3 Technical parameters for ICP/MS detection

2 結(jié)果與分析

2.1 必需常量礦質(zhì)元素含量分析

2.1.1 藜麥生長期葉片鈣含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片中的鈣含量動(dòng)態(tài)如圖1。由圖1 可見，在藜麥苗生長過程中，葉片中的鈣含量整體呈上升的趨勢，且最后一次取樣葉片中的鈣含量較前一次均成倍增加。第一次取樣時(shí)（9 月30 日），整株葉片較小（葉長5 ～ 6 cm、葉寬3 ～ 4 cm），隨著生長時(shí)間的增加，藜麥苗逐漸拔高，葉面隨之增長變寬，至10 月18日時(shí)，葉面增幅達(dá)極限（葉長9.2 ～ 9.5 cm、葉寬9.3～ 9.6 cm），此后葉面積無明顯變化。前6 次采樣時(shí)，藜麥葉片鮮活、含水量充足、無明顯衰敗現(xiàn)象，此間所產(chǎn)藜麥葉均可供食用。第7 次采樣時(shí)，藜麥米均已經(jīng)成熟，葉片嚴(yán)重失水、明顯枯萎，已不宜食用。在葉片可食用階段，紅藜葉片中的鈣含量均處于最高水平，并由第一次采樣時(shí)的1.51 g·kg-1增至第6 次采樣時(shí)的1.79 g·kg-1，其平均含量是另3 種藜麥葉的1.3 ～ 1.4 倍，‘隴藜1 號’‘冀藜2 號’‘青藜4 號’在可食用期間葉片中的鈣平均含量分別為1.35 g·kg-1、1.31 g·kg-1和1.40 g·kg-1。其間鈣含量的變異系數(shù)如表4 所示，紅藜葉片中的鈣含量相對穩(wěn)定，其次是‘青藜4號’‘冀藜2 號’和‘隴藜1 號’。葉片枯萎后，由于大量水分喪失而礦質(zhì)元素不易揮發(fā)，葉片中鈣含量大幅上升，含量最高的是‘隴藜1 號’，達(dá)8.91 g·kg-1，其次是‘青藜4 號’（7.89 g·kg-1）、紅藜（4.43 g·kg-1）和‘冀藜2 號’（3.47 g·kg-1）。

圖1 藜麥生長期葉片鈣含量動(dòng)態(tài)Fig. 1 Calcium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

表4 藜麥葉可食用期間礦質(zhì)元素含量變異系數(shù)Tab. 4 Coefficient of variation of mineral element content in leaves during edible period of tested species and cultivars

2.1.2 藜麥生長期葉片鉀含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片中的鉀含量動(dòng)態(tài)如圖2。由圖2 可知，在藜麥葉片可食用階段，葉片中的鉀含量整體呈下降趨勢，降幅為1.6% ～ 25.0%。4 種藜麥葉片中的鉀含量均值為9.61 g·kg-1，其中紅藜葉片中的鉀含量均值仍最高，達(dá)10.57 g·kg-1，其次是‘隴藜1 號’ ‘青藜4 號’和‘冀藜2 號’，其葉片中鉀含量均值均為9.13 g·kg-1。紅藜也是食用期內(nèi)鉀含量降幅最大的品種，其次是‘冀藜2 號’（21.8%）、‘青藜4號’（8.54%）。‘隴藜1 號’葉片中的鉀含量最穩(wěn)定，其變異系數(shù)為10.9%，其次是紅藜、‘青藜4號’和‘冀藜2 號’，如表4。葉片枯萎后，鉀含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘隴藜1 號’，達(dá)36.94 g·kg-1，其次是‘青藜4 號’，為29.99 g·kg-1，紅藜和‘冀藜2 號’相近，分別為12.55 g·kg-1和12.69 g·kg-1。

圖2 藜麥生長期葉片鉀含量動(dòng)態(tài)Fig. 2 Potassium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.1.3 藜麥生長期葉片鎂含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片鎂含量動(dòng)態(tài)如圖3。

圖3 藜麥生長期葉片鎂含量動(dòng)態(tài)Fig. 3 Magnesium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

由圖3 可知，在藜麥葉片可食用階段，葉片中的鎂含量相對穩(wěn)定，整體含量均值為0.59 g·kg-1。其中，紅藜葉片中鎂含量均值最高，達(dá)0.73 g·kg-1，其次是‘冀藜2 號’，為0.57 g·kg-1、‘隴藜1 號’和‘青藜1 號’含量相近，分別為0.54 g·kg-1、0.51 g·kg-1。鉀含量最穩(wěn)定的是‘冀藜2 號’，變異系數(shù)僅為5.6%，其次是紅藜、‘隴藜1 號’和‘青藜4 號’，如表4。葉片枯萎后，鎂含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘隴藜1 號’，達(dá)6.37 g·kg-1，其次是‘青藜4 號’，為5.49 g·kg-1，紅藜和‘冀藜2 號’相近，分別為2.43 g·kg-1、2.28 g·kg-1。

2.1.4 藜麥生長期葉片鈉含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片中的鈉含量動(dòng)態(tài)如圖4。由圖4 可知，在藜麥葉片可食用階段，葉片中的鈉含量整體呈下降趨勢，降幅為22.3% ～ 44.9%。4 種藜麥葉片中的鈉含量均值為0.013 g·kg-1，其中，‘隴藜1 號’葉片中的鈉含量均值最高，達(dá)0.016 g·kg-1，其次是‘冀藜2 號’，為0.015 g·kg-1，‘青藜4 號’和紅藜均為0.011 g·kg-1。在可食用期內(nèi)，葉片中鈉含量降幅最大的藜麥為‘青藜4 號’，為44.9%，其次是‘隴藜1 號’，為36.9%，紅藜為25.7%。紅藜葉片中的鈉含量相對穩(wěn)定，變異系數(shù)為12.2%，其次是‘冀藜2 號’‘隴藜1 號’和‘青藜4 號’，見表4。葉片枯萎后，鈉含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘隴藜1 號’，達(dá)0.077 g·kg-1，其次是‘青藜4 號’，為0.063 g·kg-1，‘冀藜2 號’和紅藜相近，分別為0.023 g·kg-1和0.027 g·kg-1。

圖4 藜麥生長期葉片鈉含量動(dòng)態(tài)Fig. 4 Sodium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.2 有益微量礦質(zhì)元素含量分析

2.2.1 藜麥生長期葉片鐵含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片中的鐵含量動(dòng)態(tài)如圖5。由圖5 可知，在藜麥葉片可食用階段，葉片中的鐵含量整體呈下降趨勢，降幅為48.2% ～ 78.5%。4 種藜麥鐵含量均值為20.3 mg·kg-1，其中‘隴藜1 號’葉片的鐵含量均值最高，達(dá)28.9 mg·kg-1，其次是‘冀藜2 號’，為20.5 mg·kg-1，‘青藜4 號’和紅藜分別為16.8 mg·kg-1和15.1 mg·kg-1。在可食用期內(nèi)，葉片中鐵含量降幅最大的是‘隴藜1 號’（78.5%），其次是‘冀藜2 號’（75.6%）、‘青藜4 號’（68.6%）。在前四次采樣樣品中，葉片中的鐵流失明顯。10 月18—30日，葉片中的鐵含量變化較小，變異系數(shù)為6.0% ～ 12.0%，明顯低于整體變異系數(shù)，見表4。葉片枯萎后，鐵含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘隴藜1 號’，達(dá)223 mg·kg-1，其次是‘青藜4 號’，為175 mg·kg-1，‘冀藜2 號’和紅藜相近，分別為65.4 mg·kg-1和62.0 mg·kg-1。

圖5 藜麥生長期葉片鐵含量動(dòng)態(tài)Fig. 5 Iron content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.2.2 藜麥生長期葉片錳、鋅、銅含量動(dòng)態(tài) 藜麥生長期葉片中的錳、鋅、銅含量動(dòng)態(tài)見圖6、圖7 和圖8。

圖6 藜麥生長期葉片錳含量動(dòng)態(tài)Fig. 6 Manganese content in leaves of tested species and cultivars during growth period

圖7 藜麥生長期葉片鋅含量動(dòng)態(tài)Fig. 7 Zinc content in leaves of tested species and cultivars during growth period

圖8 藜麥生長期葉片銅含量動(dòng)態(tài)Fig. 8 Copper content in leaves of tested species and cultivars during growth period

由圖可知，在藜麥葉片可食用階段，葉片中的錳、鋅、銅含量動(dòng)態(tài)相似，整體含量均衡且略呈先揚(yáng)后抑，拐點(diǎn)為10 月6 日。錳含量均值為27.1 mg·kg-1，鋅含量均值為11.6 mg·kg-1，銅含量均值為1.21 mg·kg-1。10 月12 日前，三者的含量波動(dòng)變化較大，后續(xù)四次采樣結(jié)果的變化不明顯。錳、鋅、銅含量變異系數(shù)分別為11.1% ～24.1%、6.9% ～ 20.6%、13.5% ～ 25.5%，如表4 所示。第7 次采樣時(shí)，葉片中3 種礦物質(zhì)含量也均大幅上升，其中增幅最高的是‘隴藜1 號’，葉片中的錳、鋅、銅含量分別是10 月30 日時(shí)的11.5 倍、8.7 倍、7.6；其次是‘青藜4 號’，葉片中的錳、鋅、銅含量分別是10 月30 日時(shí)的11.4 倍、9.6 倍、7.1 倍；紅藜葉片中的錳、鋅、銅含量分別是10 月30 日時(shí)的4.9 倍、4.3 倍、4.6 倍；‘冀藜2 號’葉片中的錳、鋅、銅含量分別是10 月30日時(shí)的4.5 倍、3.4 倍、3.4 倍。

3 結(jié)論與討論

通過對目前浙江省主要栽培的藜麥品種（種）‘隴藜1 號’‘青藜4 號’‘冀藜2 號’和紅藜葉片生長期礦質(zhì)元素含量動(dòng)態(tài)進(jìn)行跟蹤分析，初步探明了藜麥葉可食用階段人體必需常量和有益微量的8 種礦質(zhì)元素的含量狀況。在藜麥葉可食用期內(nèi)，隨著藜麥的生長，葉片中礦質(zhì)元素含量的增減狀態(tài)不盡相同。含量最高的是鉀，為10.57 g·kg-1，按礦質(zhì)元素含量由高到低依次為鉀>鈣>鎂>鐵>錳>鈉>鋅>銅。鈣含量呈逐漸上升趨勢，而鉀、鈉、鐵含量呈下降趨勢，鎂含量相對穩(wěn)定，錳、鋅、銅含量動(dòng)態(tài)相似，整體含量均衡且略呈先揚(yáng)后抑。藜麥生命周期末端，葉片已不宜食用，由于水分大幅蒸發(fā)，礦質(zhì)元素含量均成倍增長。

藜麥葉是一種高鈣、鉀、錳，低鈉、鎂的蔬菜，是進(jìn)行補(bǔ)鈣、鉀、錳人士的天然食材。在可食用階段，藜麥葉片中的鈣、鉀含量均高于同科的菠菜Spinaciaoleracea[20]。其中，紅藜葉片中的鈣含量均值可達(dá)1.79 g·kg-1；鉀含量均值可達(dá)10.57 g·kg-1，是菠菜的3 倍、其他常見蔬菜的10 ～ 20 倍[21]；錳含量均值達(dá)27.1 mg·kg-1，是藜麥米的3 倍、菠菜的4 倍[22-23]；鐵含量均值為20.3 mg·kg-1，為菠菜的10%、藜麥米的70%，與蘆蒿Artemisia seleirgens、山藥Dioscoreapolystachya相近[21,24-25]。4 種藜麥葉片中的鈉含量均值為0.013 g·kg-1，僅為是菠菜的15%，也低于白菜Brassicapekinensis、胡蘿卜Daucuscarotavar.sativa等常見蔬菜[26]；鎂含量均值為0.59 g·kg-1，低于菠菜、白菜、莧菜Amaranthusretroflexus等常見蔬菜中的含量[22]；鐵、鋅、銅含量與常見蔬菜相近[22,26]。