不同氨基酸處理對西藍(lán)花芽苗生長及品質(zhì)的影響

張艾 魏學(xué)軍 謝龍 李寧 裴寶路 劉偉

摘 ? ?要：為探究不同氨基酸種類對西藍(lán)花芽苗生長及品質(zhì)特性的影響，采用6種氨基酸（甘氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸和谷氨酸）對西藍(lán)花芽苗進(jìn)行根施處理，以處理后西藍(lán)花芽苗的生長指標(biāo)（芽苗長度和含水率）和品質(zhì)指標(biāo)（可溶性糖、可溶性蛋白、總黃酮、總酚、硝態(tài)氮、光合色素、總硫苷和蘿卜硫素含量）為評價(jià)依據(jù)，篩選適宜西藍(lán)花芽苗生長的氨基酸種類。結(jié)果表明，與CK（蒸餾水）相比，不同氨基酸處理提高了西藍(lán)花芽苗中的可溶性糖、可溶性蛋白、總黃酮、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，顯著降低了硝態(tài)氮含量，抑制了總硫苷的積累，其中甲硫氨酸處理后西藍(lán)花芽苗中可溶性糖含量（w，后同）（650.64 mg·g-1）、蘿卜硫素含量（904.17 μg·g-1）增加最為顯著，分別比CK顯著提高28.42%和123.71%。研究結(jié)果可為氨基酸處理在西藍(lán)花芽苗提質(zhì)增效生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：西藍(lán)花；氨基酸；芽苗；生理生化；蘿卜硫素

中圖分類號：S635.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）05-151-06

Effects of different amino acid treatments on the growth and quality of broccoli sprouts

ZHANG Ai1， 2， WEI Xuejun2， XIE Long1， LI Ning1， PEI Baolu1， 2， LIU Wei1

（1. North China Key Laboratory of Urban Agriculture， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Beijing Vegetable Research Institute， Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Beijing 100097， China; 2. College of Landscape and Ecological Engineering， Hebei University of Engineering， Handan 056038， Hebei， China）

Abstract： In order to explore the effects of different amino acids on the growth and quality characteristics of broccoli sprouts. In this study， six amino acids（glycine， tryptophan， phenylalanine， methionine， tyrosine and glutamic acid）were applied to the roots of broccoli sprouts to improve the growth index（sprout length and moisture content） and quality index（soluble sugar， soluble protein， total flavonoids， total phenols， nitrate nitrogen， light and pigment， total glucosinolate and sulforaphane）of the treated broccoli sprouts. The results showed that different amino acid treatments increased the soluble sugar， soluble protein， total flavonoids， chlorophyll a， chlorophyll b and carotenoids content， significantly decreased the nitrate content， and inhibited the accumulation of total glucosinolates. Among them， the soluble sugar content （650.64 mg·g-1） and sulforaphane content （904.17 μg·g-1） in broccoli sprouts after methionine treatment significantly increased the most， and increased significantly 28.42% and 123.71%， respectively， compared with CK. The research results can provide theoretical basis for the application of amino acid treatment in the production of broccoli sprouts.

Key words： Broccoli; Amino acid; Sprouting vegetable; Physiology and biochemistry; Sulforaphane

西藍(lán)花（Brassica oleracea L. var. italica Plenck）是十字花科蕓薹屬一年生或二年生草本植物，別名綠花菜、綠菜花、青花菜、綠花椰，為甘藍(lán)中以綠色花球?yàn)楫a(chǎn)品的一個變種。西藍(lán)花芽苗富含抗壞血酸、花色苷、可溶性糖、可溶性蛋白、蘿卜硫素、硫代葡萄糖苷等活性成分，具有極高的營養(yǎng)價(jià)值和保健作用[1-2]。研究表明，西藍(lán)花芽苗具有抗氧化、降低血糖、降低心血管疾病、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力、消炎等功能，這取決于西藍(lán)花芽苗中富含的蘿卜硫素[3-4]。蘿卜硫苷為蘿卜硫素的前體物質(zhì)，細(xì)胞破碎后在黑芥子酶的作用下形成蘿卜硫素[5]，因此如何通過栽培技術(shù)創(chuàng)新提高西藍(lán)花芽苗中蘿卜硫素的含量，已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。

氨基酸是植物生長必需的化合物，是蛋白質(zhì)的組成部分、氮（N）素主要的呈現(xiàn)形式和信號分子。氨基酸作為一種有機(jī)氮源可以被作物直接吸收利用，外源施用氨基酸可以顯著提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)以及抗逆性[6]。王峻等[7]以大白菜為試材，探究0.2 mmol·L-1的7種氨基酸對白菜生長及品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)賴氨酸處理組白菜生物量、可溶性蛋白質(zhì)含量均最高，絲氨酸處理白菜葉綠素含量最高。丁雙雙等[8]以小白菜為試材，探究氨基酸和硝酸鈣單獨(dú)噴施、配合噴施，對小白菜生長、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收以及對鈣有效性的影響，發(fā)現(xiàn)噴施氨基酸可增加小白菜生物量、可溶性糖和可溶性蛋白含量，明顯促進(jìn)小白菜生長和養(yǎng)分吸收，并改善品質(zhì)。于俊紅等[9]以菜心為試材，研究3種氨基酸以及6個濃度梯度對菜心生長及品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，50～200 mg·kg-1的組氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸噴施能不同程度促進(jìn)菜心生長和增產(chǎn)，提高菜心地上部蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，降低硝酸鹽含量。梁志雄等[10]以油麥菜為試材，研究不同噴施濃度的3種氨基酸對油麥菜生長的影響，結(jié)果表明，丙氨酸噴施處理增產(chǎn)效果最優(yōu)，噴施濃度為20 mmol·L-1時，油麥菜產(chǎn)量顯著高于對照，適量氨基酸噴施均能增加油麥菜總蛋白含量，同時降低硝酸鹽含量。Shekari等[11]以西藍(lán)花為試材，研究氨基酸類別、施加方式對西藍(lán)花生理及品質(zhì)特性的影響，結(jié)果表明，葉面噴施100、200 mg·L-1半胱氨酸和200 mg·L-1甲硫氨酸顯著增加了干質(zhì)量，噴施200 mg·L-1半胱氨酸的酚類化合物含量最高，噴施100 mg·L-1半胱氨酸的維生素C含量最高。翟志亭等[12]以甘藍(lán)為試材，研究葉面噴施6種氨基酸對甘藍(lán)硫代葡萄糖苷組分及其含量的影響，結(jié)果表明，氨基酸對甘藍(lán)硫苷含量有一定的影響，半胱氨酸和甲硫氨酸顯著提高硫苷的總含量、脂肪族硫苷的含量和4-甲基硫氧丁基硫苷含量，其中半胱氨酸處理含量最高。Pérez-balibrea等[13]以西藍(lán)花為試材，在發(fā)芽過程中噴灑不同濃度的氨基酸，發(fā)現(xiàn)甲硫氨酸能提高7 d苗齡西藍(lán)花芽的脂肪族硫苷含量，色氨酸則能使吲哚族硫苷含量增加近2倍，同時使蘿卜硫素含量升高。研究表明，硫苷是蘿卜硫素的前體物質(zhì)，并且硫苷的生物合成均源于氨基酸，苯丙氨酸、甲硫氨酸和色氨酸分別是芳香族硫苷、脂肪族硫苷和吲哚族硫苷的合成前體[14]。

筆者通過研究不同種類氨基酸對西藍(lán)花芽苗生長和品質(zhì)的影響，分析處理后西藍(lán)花芽苗中生理指標(biāo)（芽苗長度、含水量）及品質(zhì)指標(biāo)（可溶性糖、可溶性蛋白、總黃酮、總酚、光合色素、硝態(tài)氮、總硫苷和蘿卜硫素的含量）的變化，并以功能性成分蘿卜硫素含量為指標(biāo)篩選顯著提升西藍(lán)花芽苗品質(zhì)的氨基酸種類，為氨基酸在西藍(lán)花芽苗提質(zhì)增效生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為綠健西芽1號F1西藍(lán)花芽苗專用品種，由北京市農(nóng)林科學(xué)院京研益農(nóng)（北京）種業(yè)科技有限公司提供；甘氨酸、L-酪氨酸、L-甲硫氨酸、L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-谷氨酸購自國藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司；可溶性糖試劑盒和硝態(tài)氮試劑盒購自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2023年4－5月在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所日光溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室內(nèi)環(huán)境可控，溫度控制在20～26 ℃，濕度控制在50%～60%。

采用無土栽培育苗盤方式種植。取10 g西藍(lán)花種子播種在育苗托盤中，托盤內(nèi)加入1.4 L蒸餾水，前3 d避光萌發(fā)，第4天開始進(jìn)行不同種類氨基酸根施處理，第12天采收，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)分析。不同氨基酸試驗(yàn)處理如表1所示。

1.3 生理指標(biāo)測定

芽苗長度：取出20株西藍(lán)花芽苗，用直尺測量整根芽長，取平均值。

含水量：取培養(yǎng)12 d后的西藍(lán)花芽苗，測定西藍(lán)花芽苗地上部鮮質(zhì)量，放入凍干機(jī)中凍干，取出后及時測定干質(zhì)量，并計(jì)算含水量。含水量/%=（地上部鮮質(zhì)量-地上部干質(zhì)量）/地上部鮮質(zhì)量×100。

1.4 品質(zhì)指標(biāo)測定

用試劑盒方法測定可溶性糖含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定可溶性蛋白含量[15]，采用沒食子酸比色法測定總黃酮含量[16]，采用福林酚比色法測定總酚含量[16]。使用試劑盒方法測定硝態(tài)氮含量，采用乙醇浸提法測定光合色素含量[13]，參照吳謀成等[17]的方法測定總硫苷含量，參照余靜等[18]的方法并稍做修改，采用高效液相色譜法（HPLC）測定蘿卜硫素含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件處理，采用Origin 2021軟件繪圖，采用SPSS 25.0軟件Duncan 's多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類氨基酸對西藍(lán)花芽苗生理指標(biāo)的影響

由表2可知，與CK相比，不同種類氨基酸處理后西藍(lán)花芽苗的芽長均受到抑制，T2、T4和T6處理對芽長有顯著的抑制作用；芽苗含水量在不同種類氨基酸處理下均與CK無顯著差異。

2.2 不同種類氨基酸對西藍(lán)花芽苗品質(zhì)指標(biāo)的影響

由圖1可知，經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的可溶性糖和可溶性蛋白含量均顯著高于CK，其中，T4處理可溶性糖含量（w，后同）最高，為650.64 mg·g-1，與CK相比顯著提高了28.42%；T3處理可溶性蛋白含量最高，為335.78 mg·g-1，與CK相比顯著提高了120.56%。

由圖2可知，經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的總黃酮含量均高于CK，T3處理總黃酮含量最高，為25.82 mg·g-1，與CK相比顯著提高了29.29%。經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的總酚含量在T2處理下相比于CK顯著提高了12.69%，T4處理下相比于CK顯著提高了7.26%，而T1、T3、T5、T6處理后的總酚含量均低于CK，但差異不顯著。

由圖3可知，經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的硝態(tài)氮含量均顯著低于CK，T3處理硝態(tài)氮含量最高，為22.37 μg·g-1，與CK相比顯著降低了46.24%，T5、T4、T1、T6、T2處理下硝態(tài)氮含量分別為18.53、15.11、12.40、11.85、8.45 μg·g-1，與CK相比分別顯著降低了55.47%、63.69%、70.20%、71.52%、79.69%。

由表3可知，經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量均顯著高于CK，其中，T2處理的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量均最高，分別比CK顯著提高40.91%、87.88%、49.20%、24.00%。

由圖4可知，和CK相比，經(jīng)過氨基酸處理后，西藍(lán)花芽苗的總硫苷含量均有不同程度下降，除T1處理與CK差異不顯著外，其他處理均與CK 呈顯著差異。西藍(lán)花芽苗的蘿卜硫素含量在T3、T4、T5、T6處理下均高于CK，T4處理下的含量最高，為904.17 μg·g-1，與CK相比顯著提高了123.71%；在T1、T2處理下，蘿卜硫素含量顯著低于CK，T2處理下的含量最低，為127.96 μg·g-1，與CK相比顯著降低了68.34%。

3 討論與結(jié)論

可溶性糖是許多植物為了適應(yīng)脅迫環(huán)境而主動積累的一種滲透調(diào)節(jié)劑。總黃酮和總酚可以幫助植物對抗氧化反應(yīng)，減少因氧化反應(yīng)而引起的細(xì)胞損傷和氧化應(yīng)激。植物體內(nèi)硝態(tài)氮的含量，不僅能夠反映出植物的氮素營養(yǎng)狀況，而且對鑒定蔬菜及其加工品的品質(zhì)也有重要意義。硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素是重要的生物分子，具有多種生物學(xué)功能。

在本研究中，與CK相比，根施氨基酸顯著提高了西藍(lán)花芽苗可溶性糖、可溶性蛋白含量，整體來看，根施苯丙氨酸和甲硫氨酸作用較明顯。同時，根施氨基酸顯著降低了硝態(tài)氮含量，這與前人的研究結(jié)果一致。Hassini等[19]研究發(fā)現(xiàn)，葉面施用甲硫氨酸，顯著提高了水稻生物量和酚類化合物的含量。將一定濃度的甘氨酸和甲硫氨酸，對小油菜和小白菜進(jìn)行葉面噴施，能有效提高小油菜和小白菜的產(chǎn)量，提高維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，同時降低硝酸鹽含量，有效改善其品質(zhì)[20-21]。劉繁超等[22]研究表明，相較于對照組施用0.9 g·L-1谷氨酸肥料，水稻秧苗的可溶性糖含量最高。Haghighi等[23]研究表明，相較于對照組，在噴施300 mg·L-1氨基酸時，大白菜的葉綠素、總黃酮、總酚、蛋白質(zhì)含量均顯著提高。所有氨基酸處理組的可溶性蛋白含量均顯著高于CK，這是由于氨基酸是合成蛋白質(zhì)的前體物質(zhì)，氨基酸處理組芽苗直接吸收外源氨基酸進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，縮短了芽苗吸收氮源合成蛋白質(zhì)的路徑，與其他氮源相比，氨基酸氮更容易被植物吸收同化，從而減少植物在進(jìn)行生理代謝時所消耗的能量[8]，進(jìn)一步改善產(chǎn)品品質(zhì)[24]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，和CK相比，根施所有類別的氨基酸均會不同程度降低西藍(lán)花芽苗中的總硫苷含量，根施苯丙氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸和谷氨酸后，蘿卜硫素含量均有提高，甲硫氨酸處理蘿卜硫素含量最高。硫苷按照組成基團(tuán)的不同，可分為脂肪族硫苷、芳香族硫苷和吲哚族硫苷，不同類別硫苷由不同的氨基酸前體合成，脂肪族硫苷、芳香族硫苷和吲哚族硫苷的前體物質(zhì)分別為甲硫氨酸、苯丙氨酸和色氨酸，蘿卜硫素是蘿卜硫苷（脂肪族硫苷）的降解產(chǎn)物，蘿卜硫苷的合成以甲硫氨酸為起始底物[25]，因此根施甲硫氨酸后芽苗中蘿卜硫素的含量最高。

綜上所述，不同種類氨基酸根施處理，提高了西藍(lán)花芽苗中可溶性糖、可溶性蛋白、總黃酮、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，降低了硝態(tài)氮含量，抑制了總硫苷物質(zhì)的積累，其中甲硫氨酸處理后西藍(lán)花芽苗中可溶性糖含量（650.64 mg·g-1）、蘿卜硫素含量（904.17 μg·g-1）增加最顯著，因此選擇甲硫氨酸作為根施西藍(lán)花芽苗的氨基酸種類。研究結(jié)果為氨基酸處理在西藍(lán)花芽苗提質(zhì)增效生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

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