不同處理方法對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響

羅倉學, 張冬梅

(陜西科技大學生命科學與工程學院， 陜西 西安 710021)

0 前 言

苦蕎是自然界中甚少的藥食兩用作物，但由于籽粒中含有高活性的胰蛋白酶抑制劑和蘆丁降解酶等抗營養(yǎng)因子以及含有大量的抗性淀粉和過敏原等[1]，從而降低了苦蕎麥的營養(yǎng)價值.苦蕎種子萌發(fā)后理化性質(zhì)發(fā)生了較大變化，營養(yǎng)價值大幅提高，含有更為豐富的氨基酸、各種酶類、可溶糖、不飽和脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)等.從上世紀九十年代開始，人們越來越關(guān)注對芽苗菜營養(yǎng)價值的研究[2].萌發(fā)對苦蕎的營養(yǎng)品質(zhì)有改良作用.蕎麥籽粒萌發(fā)后，胰蛋白酶抑制劑的活性降低[3]，胚中蘆丁降解酶活性在胚為子葉完全吸收后活性消失[4]，氨基酸更為均衡[3]，VB1、VB6、Vc、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分明顯提高[5]，且含有大量的不飽和脂肪酸[6]和更為豐富的黃酮類物質(zhì)[3].

苦蕎芽菜的人工培養(yǎng)日漸興起，目前，對苦蕎萌發(fā)過程中活性成分的變化及保健功能的研究較多[7,8]，但有關(guān)其萌發(fā)吸水特性和催芽的研究報道較少.本試驗采用不同吸水方式(浸種與濕紗布包裹)、硝酸鉀、變溫層積對苦蕎種子進行處理，分析了不同吸水方式和吸水時間、不同濃度硝酸鉀溶液和不同時間層積處理對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響，旨在提高苦蕎種子的萌發(fā)效果，為苦蕎芽菜的人工栽培提供參考.

1 材料與方法

1．1 材料

苦蕎種子：來自四川涼山州苦蕎生產(chǎn)基地.

1．2 儀器和試劑

KQ-200TDV型高頻數(shù)控超聲波清洗器(頻率60 kHz),昆山市超聲儀器有限公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵,鄭州長城科工貿(mào)有限公司；101-2型電熱鼓風干燥箱,北京科偉永興儀器有限公司；HPG-280B光照培養(yǎng)箱,哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司.

蘆丁、無水乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、高錳酸鉀、硝酸鉀鈉均為分析純.

1．3 處理與方法

1.3.1 種子吸水率的測定[9]

1.3.2 種子吸水試驗

選取大小均勻一致的種子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸餾水沖洗，采取將種子放入蒸餾水中浸泡和濕紗布包裹兩種方式使其吸水膨脹.每種方式分別進行2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h時間梯度處理，種子吸脹后置于放雙層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，3次重復(fù)，25 ℃光照培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng).第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率，第7天測量芽品鮮重.依照公式：

Gt為在7天的發(fā)芽種子數(shù),Dt為相對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù).

Gt為某天的幼苗生長勢(鮮苗重、干重或長度).

1.3.3 硝酸鉀試驗

選取大小均勻一致的種子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸餾水沖洗干凈，用不同濃度KNO3溶液浸濕的紗布包裹種子吸水6 h.KNO3溶液的濃度梯度為： 0.10 mol/L、0.30 mol/L、0.50 mol/L、0.80 mol/L、1.00 mol/L.種子吸脹后，用蒸餾水沖洗，置于放雙層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，3次重復(fù)，25 ℃光照培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng).第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率，第7天測量芽品鮮重.

1.3.4 變溫層積試驗

層積方法是用濕紗布卷將種子包裹后放入一塑料袋中保濕(松扎袋口)[10].選取種子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸餾水沖洗，用濕紗布包裹種子吸水6 h，取出種子后進行變溫層積處理.

變溫層積的條件為：高溫4 h/低溫4 h、高溫6 h/低溫6 h、高溫8 h/低溫8 h、高溫10 h/低溫10 h、高溫12 h/低溫12 h，高溫在室溫(20～25 ℃)下進行，低溫在3～6 ℃冰箱中進行，進行一次變溫層積處理.3次重復(fù)，第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率，第7天測量芽品鮮重.

1.3.5 總黃酮提取與測定[11]

將冷凍備用的蕎麥芽菜在60 ℃下烘干至恒重，粉碎過80目篩.采用超聲波提取苦蕎芽菜中的總黃酮.超聲波提取條件為：80%乙醇，1∶20料液比，在溫度75 ℃、功率160 W下提取20 min，連續(xù)提取兩次.以蘆丁為標準樣，比色法(亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉顯色法)測定總黃酮含量，制作蘆丁標準曲線，得蘆丁濃度C與吸光度A關(guān)系曲線的回歸方程為C=8.840 5A-0.003 7，r2=0.997 2.

稱取一定量樣品，超聲波提取，510 nm處測吸光度，從標準曲線上讀出樣品液中蘆丁的含量，計算樣品的黃酮含量.

1．4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理，用SPSS17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行方差分析和顯著性檢驗，多重比較用Duncan法.

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎種子的吸水規(guī)律

由圖1 可以看出，苦蕎種子萌發(fā)的吸水過程可分為3個階段：0～6 h內(nèi)吸水極快且吸水量大，為物理吸水過程，到6 h吸水量達到最大吸水量的73.56%，平均每小時吸水12.26%；6～48 h為緩慢吸水階段，到48 h吸水量達到最大吸水量的98.42%，平均每小時吸水0.59%；48 h后種子吸水量基本不變.符合種子萌發(fā)的一般吸水過程.

圖1 苦蕎種子吸水曲線 圖2 不同吸水方式對苦蕎種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.2 吸水方式和吸水時間對苦蕎種子發(fā)芽及芽菜黃酮含量的影響

2.2.1 浸泡吸水時間對種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響

浸種時間對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響見表1.

注：大小寫字母分別表示在0.01、0.05水平差異顯著.下表同.

對于種子萌發(fā)而言，在2～4 h范圍內(nèi)，隨浸種時間延長，種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均上升，進一步延長浸種時間，各項指標均降低.浸種4 h處理各項指標達到最大，其次為浸種2 h，24 h處理各項指標最低.浸種4 h與24 h差異顯著，其余各處理間差異不顯著.

從黃酮含量上看，浸種時間對苦蕎芽菜黃酮含量有較大影響.浸種4 h黃酮含量最高，其次為6 h、24 h、2 h、8 h、10 h，12 h含量最低.浸種4 h與10 h、12 h差異顯著.浸種24 h黃酮含量僅次于6 h.以往研究苦蕎種子萌發(fā)過程中黃酮成分的變化時，大多采取將種子浸種12 h或24 h使其吸水膨脹，本次試驗中，浸種4 h黃酮含量最高，是12 h、24 h的1.44倍和1.08倍.芽菜黃酮含量與種子萌發(fā)指標基本保持一致.

因此，25 ℃催芽條件下，苦蕎種子的浸種時間以2～6 h為宜.

2.2.2 濕紗布包裹吸水時間對種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響

濕紗布包裹吸水時間對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響見表2.

表2 不同濕紗布包裹吸水時間對苦蕎種子萌發(fā)的影響

從種子萌發(fā)上看，在0～6 h范圍內(nèi)，隨吸水時間延長，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)均上升，進一步延長浸種時間，各項指標均下降.6 h處理各指標均達到最大，其次為4 h處理，24 h處理各項指標最低.6 h處理顯著優(yōu)于24 h處理，其余各處理間差異不顯著.

從黃酮含量上看，苦蕎芽菜黃酮含量隨濕紗布包裹吸水時間變化差異較大.與浸泡處理一樣，濕紗布包裹黃酮含量較優(yōu)的4個處理也依次為4 h、6 h、24 h、2 h.其余處理黃酮含量由高到低依次為10 h、8 h、12 h.吸水4 h與8 h、12 h差異顯著.吸水24 h黃酮含量僅次于6 h.吸水4 h黃酮含量分別為12 h、24 h的1.44倍和1.06倍.芽菜黃酮含量與種子萌發(fā)指標基本保持一致.

因此，25 ℃催芽條件下，苦蕎種子的濕紗布包裹吸水時間以2～6 h為宜.

結(jié)合苦蕎種子吸水曲線與萌發(fā)吸水過程可以看出，苦蕎種子的萌發(fā)與黃酮積累和吸水過程有一定關(guān)系，0～6 h為種子完成物理吸水過程，兩種方式吸水2～6 h萌發(fā)效果較好，這說明苦蕎種子萌發(fā)吸水時間以完成物理吸水過程的時間為好，即以2～6 h為宜.

2.2.3 兩種吸水方式對種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響

不同吸水方式對苦蕎種子萌發(fā)和芽菜黃酮含量的影響見圖2、圖3和圖4.從試驗結(jié)果總體看，采用濕紗布包裹的吸水方式優(yōu)于浸泡，這可能是濕紗布包裹種子的吸水過程不僅提供了種子萌發(fā)所需的充足水分，也保證了種子萌發(fā)所需的足夠氧氣，種子活力旺盛.本試驗中，從種子萌發(fā)效果看，濕紗布包裹的最優(yōu)吸水時間為6 h，浸泡吸水的最優(yōu)處理為4 h，前者的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別是后者的1.07倍和1.31倍；從芽菜黃酮含量看，二者黃酮含量較高的4個處理都為4 h、2 h、6 h和24 h，且濕紗布包裹這4個處理的黃酮含量依次是浸泡的1.04倍、1.05倍、1.02倍和1.04倍.因此，可采用濕紗布包裹吸水的方式促使苦蕎種子吸脹萌發(fā).

圖3 不同吸水方式對苦蕎種子活力指數(shù)的影響 圖4 不同吸水方式對芽菜黃酮含量的影響

2.2.4 硝酸鉀溶液濃度對苦蕎種子發(fā)芽和芽菜黃酮含量的影響

不同濃度硝酸鉀處理對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響見表3.硝酸鉀滲調(diào)處理具有打破休眠、提高種子活力及種子萌發(fā)率的作用[12].

從種子萌發(fā)效果看，經(jīng)不同濃度硝酸鉀處理的種子與對照相比雖無顯著性差異，但種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)一般都高于對照.其中，0.5 mol/L處理效果最好，與對照相比，各項指標的增幅最大，分別達到13.20%，12.28%，12.5%，39.88%.當硝酸鉀濃度低于0.5 mol/L時，各指標隨濃度增加而增大，當濃度高于0.5 mol/L時，各指標隨濃度增加呈下降趨勢，1.0 mol/L處理效果最低，其發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均低于對照.

表3 不同濃度硝酸鉀處理對苦蕎種子萌發(fā)和芽菜黃酮含量的影響

從黃酮含量變化看，經(jīng)不同濃度硝酸鉀處理的種子與對照相比無顯著性差異.低濃度(0.1～0.3 mol/L)的硝酸鉀溶液對苦蕎芽菜黃酮的積累有促進作用，而在高濃度(0.5～1.0 mol/L)時有抑制作用.0.3 mol/L的處理效果最好，其次為0.1 mol/L，二者的黃酮含量分別是對照的1.19倍和1.11倍.

2.2.5 變溫層積對苦蕎種子發(fā)芽的影響

變溫層積處理對苦蕎種子萌發(fā)及芽菜黃酮含量的影響見表4.層積處理是目前解除種子休眠最常用且最有效的方法，變溫層積也稱為濕溫/濕冷作用，高溫吸濕的處理使種子完成胚后熟或胚根長出，濕冷處理打破胚芽生長，從而解除種子休眠[13].

表4 變溫層積對苦蕎種子萌發(fā)的影響

從種子萌發(fā)效果看，暖溫/低溫層積時間的長短對苦蕎種子萌發(fā)有較大影響.層積6 h處理效果最好，其次為層積4 h.與對照相比，層積6 h各項指標的增幅最大，分別達到8.49%，5.26%，7.23%，7.14%.層積4 h發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)高于對照，但活力指數(shù)低于對照.層積8 h、10 h、12 h各處理效果均低于對照，層積12 h與對照有顯著性差異.

從黃酮含量變化看，變溫層積處理抑制了苦蕎芽菜黃酮的積累.層積6 h處理黃酮含量高于其它處理，其次依次為層積10 h、8 h、4 h、12 h.以上各處理的黃酮含量比對照分別低5.93 mg/g、12.58 mg/g、17.56 mg/g、19.08 mg/g和22.62 mg/g.

3 結(jié) 論

(1) 苦蕎種子的萌發(fā)、芽菜黃酮積累和種子吸水過程有一定關(guān)系，0～6 h為苦蕎種子完成物理吸水的過程，浸泡與濕紗布包裹吸水均在2～6 h內(nèi)種子萌發(fā)和芽菜黃酮含量積累效果較好，因此，苦蕎種子萌發(fā)吸水時間以完成物理吸水過程的時間為好，即以2～6 h為宜.

(2)以往對苦蕎種子萌發(fā)的試驗研究都是采取將種子完全浸泡在水中使其吸水膨脹，且浸泡時間通常為12 h和24 h，本試驗研究發(fā)現(xiàn)：從苦蕎種子萌發(fā)和黃酮含量積累整體上看，采用濕紗布包裹的吸水方式優(yōu)于浸泡，且較好的處理時間為2～6 h.

(3)濃度在0.3～0.8 mol/L的硝酸鉀溶液對苦蕎種子的萌發(fā)有一定的促進作用，0.5 mol/L為萌發(fā)最優(yōu)的滲調(diào)濃度，但硝酸鉀對苦蕎芽菜黃酮的積累則表現(xiàn)為低濃度(0.1～0.3 mol/L)促進、高濃度(0.5～1.0 mol/L)抑制，0.3mol/L的處理黃酮含量最高.

(4)本試驗中，變溫層積時間的長短對苦蕎種子萌發(fā)有一定促進作用，高溫6 h/低溫6 h效果最好，但變溫層積處理抑制了苦蕎芽菜黃酮的積累.從總體上看，硝酸鉀滲調(diào)處理的效果優(yōu)于變溫層積處理.

參考文獻

[1] 張 超, 黃衛(wèi)寧, 盧 艷. 蕎麥芽營養(yǎng)及生產(chǎn)研究進展[J]. 糧食與油脂,2005,(5):18-21.

[2] Marton M, Manodoki Zs, Csapo-KI Zs,etal. The role of sprouts in human nutrition:a review[J]. Acta Univ．Sapientian，Alimentaria,2010,(3): 81-117.

[3] 蔡 馬. 萌發(fā)對蕎麥營養(yǎng)成分的影響研究[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報,2004,13(3):18-21.

[4] 陳 鵬, 侯智法. 苦蕎種子萌發(fā)過程中蘆丁降解酶的代謝規(guī)律[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報,2010,19(7):48-52.

[5] 劉本國, 陳永生, 高海燕, 等. 苦蕎麥萌發(fā)過程中活性成分的變化[J]. 糧食加工,2010,(3):48-50.

[6] 張美莉, 吳繼紅, 趙 鐳, 等. 苦蕎和甜蕎萌發(fā)后脂肪酸營養(yǎng)評價[J]. 中國糧油學報, 2005,20(3):44-47.

[7]LIU C L, CHEN Y S, YANG J H,etal. Activity of tartary (Fagopyrumtataricum(L.) Gaertn.) and common (FagopyrumesculentumMoench) buckwheat sprouts[J]. J. Agric. Food Chem, 2008, (56): 173-178.

[8] Watanabe M. An anthocyanin compound in buckwheat sprouts and its contribution to antioxidant capacity[J]. Biosci Biotechnol Biochem,2007,71(2): 579-582.

[9] 田 聰, 謝麗瓊, 李 冠. 珍稀藥用植物新疆阿魏種子萌發(fā)特性研究[J]. 種子,2008,27(5):88-90.

[10] 張 義, 王劍峰. 赤霉素浸泡與層積時間對山櫻種子萌發(fā)的影響[J]. 長江大學學報(自然版),2005,2(8):26-27.

[11] 張美莉, 吳繼紅, 趙 鐳, 等. 超聲波法提取苦蕎黃酮的工藝研究[J]. 西北農(nóng)業(yè)學報,2009,18(1):281-284.

[12] 劉春花, 高金鋒, 王鵬科, 等. 硝酸鉀處理對不同貯藏年限辣椒種子發(fā)芽的影響[J]. 種子,2005,24(4):28-32.

[13] 張艷杰. 南方紅豆杉種子休眠機理的研究[D]．南京: 南京林業(yè)大學博士學位論文,2007．