基于自制水培裝置培養(yǎng)的花生芽苗白藜蘆醇含量分析

林賢偉，劉展眉，程杏安，蔣旭紅，吳 波，葉靜敏

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)研究所，廣東 廣州 510225）

植物水培是無土栽培領(lǐng)域的一種重要方法。水培具有突出優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐［1-2］。立體管道水培種植裝置是利用室內(nèi)陽臺空間進(jìn)行無土栽培植物的一種新型種植容器，具有制作工藝簡單、成本低等特點(diǎn)［3］，可以用來大量培養(yǎng)植物幼苗?；ㄉN子發(fā)芽后得到花生芽，又稱長壽芽，可以作為芽菜食用［4］。芽菜是我國人民喜食的一種傳統(tǒng)蔬菜，與其他蔬菜相比具有營養(yǎng)豐富等鮮明特點(diǎn)。芽菜中還含有較多的維生素B1、B2。芽菜中礦質(zhì)元素，特別是磷含量也較豐富，而且種子中豐富的磷在萌發(fā)及芽苗生長時，以無機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)移到芽苗當(dāng)中，便于人體吸收、消化。近年來國內(nèi)外研究者在花生芽菜中發(fā)現(xiàn)了一種生物活性很強(qiáng)的天然多酚類物質(zhì)—白藜蘆醇［5］。白藜蘆醇作為一種重要活性化合物，存在于花生［6］、葡萄［7］、虎杖、桑樹等植物中。白藜蘆醇具有高疏水性，外界環(huán)境如空氣、光、氧化酶等因素均影響其生物活性、分子結(jié)構(gòu)以及在功能性食品中的作用［8］。由于白藜蘆醇和白藜蘆醇苷具有抗炎癥、強(qiáng)效抗氧化、抗自由基、預(yù)防動脈硬化、抗癌、心血管保護(hù)、抗老化、免役調(diào)節(jié)、化學(xué)敏化和化學(xué)預(yù)防等多種藥物活性，現(xiàn)被廣泛用于醫(yī)藥和保健產(chǎn)品中，成為治療組織癌變和腫瘤最有前途的藥物之一［9-10］。目前，人類飲食中白黎蘆醇的主要來源為花生、花生醬、葡萄和紅酒。白黎蘆醇在自然界的含量并不是很豐富，且多分布在果皮、果穗軸等在食用時丟棄的部位，因此通過日常的飲食攝取的白黎蘆醇量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其能發(fā)揮功能的水平［11］。芽菜作為白藜蘆醇補(bǔ)充源，經(jīng)濟(jì)價值高、培養(yǎng)條件簡單、不受地方影響、生產(chǎn)周期短，富含白藜蘆醇及其他營養(yǎng)物質(zhì)。我國又是花生生產(chǎn)大國，在20世紀(jì)90年代花生高產(chǎn)田667 m2產(chǎn)量就已突破750 kg大關(guān)［12］。2011年花生種植面積達(dá)470萬hm2，總產(chǎn)量達(dá)1 620萬t［13］，可見我國花生資源豐富，開展花生芽培養(yǎng)、花生芽白藜蘆醇提取及含量檢測等技術(shù)的相關(guān)研究具有重要意義。本研究擬用當(dāng)年采收、種粒飽滿、大小一致、完整無損的花生品種ZK-826種子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定花生芽不同培養(yǎng)方式、不同生長天數(shù)以及不同組織部位白藜蘆醇的含量。同時分析花生芽在自制水培裝置培養(yǎng)成苗后，花生苗不同部位白藜蘆醇的含量，以期為確定花生芽采收適期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花生品種仲愷花826：為仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院種子科學(xué)與工程研究所培育，2015年2月28日播種于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院鐘村農(nóng)場，于播種后120 d獲得；φ110 mm硬聚氯乙烯（PVC-U）管、PVC-U-90°φ110/50 mm彎頭、不銹鋼支架；98%白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)品，購買于杭州瑞樹生化有限公司; 無水乙醇（分析純），購買于天津市大茂化學(xué)試劑廠; 甲醇、乙腈（色譜純），分別購買于天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司、上海安普科學(xué)儀器有限責(zé)任公司。

Agilent 1200S 高效液相色譜儀，美國安捷倫科技有限公司；SCIENTZ-ⅡD 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；湘儀L400 離心機(jī)，湘南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；DLSB-5L/25低溫冷卻液循環(huán)泵、SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵、RE-201D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)機(jī)，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；KQ-50DA型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲波儀器有限公司；QE-100g高速粉碎機(jī)，浙江屹立工貿(mào)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 自制花生水培裝置 分割PVC-U管：用鋸子切割φ110 mmPVC-U管，截取4段長度為1 m的種植管，在切口處打磨平滑。

鉆定植孔：將切割好的PVC-U管，兩端分別距端口10 cm，用電鉆打定植孔，孔徑為5 cm。

支架由立架和斜架組成，種植管固定在斜架上，立架支撐斜架。立架：架體高度110 cm，寬度100 cm，由φ25 mm的不銹鋼管組成。

1.2.2 種植花生 選用粒大飽滿、色澤新鮮、表皮光滑的花生種子，用30℃的清水浸泡10 h，避光，使種子充分吸水膨脹。每隔2 h換一次清水。播種：播種前將栽培容器清洗消毒干凈。溫度應(yīng)控制在18～25℃，保持花生芽體的濕潤，每天換一次水。

1.2.3 花生芽中白藜蘆醇提取及含量測定 準(zhǔn)確稱取2.0 g花生芽粉末于100 mL燒杯中，70%乙醇為提取溶劑，料液比為1∶25，浸泡24 h。50℃恒溫超聲萃取30 min，離心，取上清液，濃縮至干。用甲醇溶解并定容至10 mL，再用HPLC分析檢測。單個樣品重復(fù)3次。

1.2.4 高效液相色譜分析條件 色譜柱：CNW Athena C18-WP，100A，4.6 mm×250 mm，粒度5μm；流動相∶乙腈∶水=30∶70（V/V）；流速1.000 mL/min；紫外檢測波長VWD=306 nm；柱溫：28℃；進(jìn)樣量20μL。

1.2.5 白藜蘆醇標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制 準(zhǔn)確稱取白藜蘆醇標(biāo)品0.2000 mg，色譜純甲醇定容至10 mL，得 20 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)液，分別稀釋至 2 、4、8、10、16 μg/mL，HPLC檢測其峰面積，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線. 測得白藜蘆醇甲醇溶液的吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線為y= 106.8x- 14.82，R2= 0.999。

2 結(jié)果與分析

2.1 仲愷花826花生芽中白藜蘆醇含量

2.1.1 仲愷花826花生芽生長情況 選用種粒飽滿、完整無損的花生，花生發(fā)芽前3 d整體生長速度較慢，根部長度在2～3 cm，莖部未明顯長出，發(fā)芽4 d后，花生芽莖部快速生長，主根開始長出側(cè)根。發(fā)芽5 d后主根開始腐爛，但側(cè)根繼續(xù)生長。發(fā)芽6 d后根部已大部分腐爛，且發(fā)芽6 d花生芽尺寸較發(fā)芽5 d已沒明顯變化，所以其最佳培養(yǎng)天數(shù)為4～5 d。由表1可知，花生仁含水量很低，僅3.4%?；ㄉ康暮侩S培養(yǎng)天數(shù)的遞增而增加，水培花生芽含水量明顯高于土培花生芽。發(fā)芽5 d時，其含水量在64%以上，其中水培花生芽含水量最高達(dá)82.2%。

2.1.2 仲愷花826不同發(fā)芽天數(shù)白藜蘆醇含量 由表2可知，隨著發(fā)芽天數(shù)增加，白藜蘆醇含量也隨之增加，發(fā)芽4 d達(dá)最大值，水培和土培花生芽分別達(dá)41.36、117.6 μg/g，發(fā)芽5 d后白藜蘆醇含量開始減少，土培花生芽減少幅度較大。從表3可以看出，花生芽不同組織部位中根部白藜蘆醇含量最高，從發(fā)芽5 d開始花生芽出現(xiàn)爛根導(dǎo)致花生芽白藜蘆醇總含量的降低。土培花生芽爛根的情況比較嚴(yán)重，而土培花生芽白藜蘆醇含量卻又明顯高于水培花生芽，其原因主要是土壤中含有較多微生物，而白藜蘆醇是一種含有芪類結(jié)構(gòu)的非黃酮類多酚化合物，被認(rèn)為是一種植物抗毒素，是在植物受到病原性進(jìn)攻和環(huán)境惡化時產(chǎn)生的［14］，所以在土培前期，花生芽白藜蘆醇的含量遠(yuǎn)高于水培白藜蘆醇含量。另外，微生物會對花生芽根部進(jìn)行腐蝕，當(dāng)其培養(yǎng)到6 d時，根部已完全腐爛。再者，由于花生發(fā)芽是由自身提供營養(yǎng)物質(zhì)，到發(fā)芽5 d，其營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足，也是其爛根的原因之一。

表1 原料烘干前后質(zhì)量

表2 仲愷花826不同發(fā)芽天數(shù)白藜蘆醇含量

2.1.3 仲愷花826水培發(fā)芽5 d根、莖、子葉白藜蘆醇含量 由圖1（封二）可知，發(fā)芽5 d的花生芽根系發(fā)達(dá)，子葉與莖粗壯白嫩，可食用，其鮮嫩爽脆、香甜可口，且白藜蘆醇較高。利用HPLC分析其白藜蘆醇含量，結(jié)果見表3，根部白藜蘆醇含量最高，達(dá)115.6 μg/g。子葉最低，白藜蘆醇含量為22.18 μg/g。

表3 水培發(fā)芽5d根、莖、子葉白藜蘆醇含量

2.2 自制立體管道水培種植裝置對花生芽的進(jìn)一步培養(yǎng)

自制立體管道水培種植裝置（圖2，封二），其制作成本為350.0元，制作材料簡單，使用操作簡單，可種植各種蔬菜及花卉，改變了傳統(tǒng)果蔬主要由大田種植的格局，本研究利用其對花生芽進(jìn)一步培養(yǎng)，使其成長為花生苗。由于花生發(fā)芽靠自身提供營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)芽5 d后，其營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足，本自制裝置在循環(huán)水中加入植物培養(yǎng)液，為花生芽生長提供營養(yǎng)。此外，可以利用自制裝置對花生苗生長過程分泌的物質(zhì)進(jìn)行檢測，對其中有價值的物質(zhì)進(jìn)行富集。

本試驗(yàn)將發(fā)芽4～5 d的花生芽轉(zhuǎn)移到自制立體管道水培種植裝置，花生芽發(fā)育情況良好（圖3，封二），枝葉茂盛，根系發(fā)達(dá)。待花生苗生長速度到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時，將其移出裝置，烘干，按根、莖、葉分開，分別提取其中白藜蘆醇，利用高效液相色譜測其含量。由表4可知，花生芽根系發(fā)達(dá)，根部白藜蘆醇的含量達(dá)143.4 μg/g，遠(yuǎn)高于莖、葉的含量（分別為50.50、18.70 μg/g）。

表4 花生苗根、莖、子葉白藜蘆醇含量

3 結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)花生種子發(fā)芽后白藜蘆醇含量明顯提高，當(dāng)發(fā)芽5 d時，白藜蘆醇含量達(dá)到最大值，而且土培花生芽白藜蘆醇含量高于水培花生芽。由于白藜蘆醇是一種含有芪類結(jié)構(gòu)的非黃酮類多酚化合物，被認(rèn)為是一種植物抗毒素，是在植物受到病原性進(jìn)攻和環(huán)境惡化時產(chǎn)生的［14］。張俊等［15］研究發(fā)現(xiàn)花生根采收后，放置在潮濕環(huán)境中，很快就會有霉菌在上面生長，分別檢測采收后直接干燥和發(fā)霉后干燥的花生根中白藜蘆醇的含量，發(fā)霉花生根中白藜蘆醇的含量要高于原樣?；ㄉ诎l(fā)芽過程，其所處環(huán)境必有微生物的滋長，其白藜蘆醇含量增長是正常情況，且土培過程中，由于土壤環(huán)境的復(fù)雜性，花生芽分泌更多的白藜蘆醇，所以土培花生芽白藜蘆醇含量高于水培?；ㄉ堪l(fā)芽5 d時白藜蘆醇量開始減少，其中土培花生芽減少的幅度較大，其原因是花生芽根部白藜蘆醇含量較高，發(fā)芽5d花生芽開始出現(xiàn)爛根，爛根導(dǎo)致花生芽總白藜蘆醇含量的劇減。本研究在花生芽培養(yǎng)方面，種子用30℃清水浸泡10 h，清水沒過花生，避光，使種子充分吸水膨脹。每隔2 h換1次清水。這與梁德生等［5］通過單因素試驗(yàn)確定在浸種10 h，浸種溫度30℃，發(fā)芽溫度25℃的條件下培養(yǎng)的花生芽為最佳條件基本相符。浸種吸水是種子萌發(fā)的第一步，也是重要的一步，只有讓種子充分吸水，才能膨脹軟化種皮，增加氧透過率，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，快速啟動萌發(fā)的能力與生長的活力［16］。浸種時間太短花生萌發(fā)啟動不充分，浸種時間太長會因種子的無氧呼吸而造成種子發(fā)臭腐爛。另外，于淼［11］通過添加不同的外源物研究其對花生發(fā)芽率、芽長及白黎蘆醇含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同外源添加物對花生發(fā)芽率、芽長及白黎蘆醇含量均具有顯著差異。其還發(fā)現(xiàn)對種子進(jìn)行超聲也能增加其白藜蘆醇含量，甚至提高種子的發(fā)芽率。本研究是在正常環(huán)境下，研究不同發(fā)芽天數(shù)花生芽中白藜蘆醇的含量，可給市場推廣花生芽提供依據(jù)，下一步需要通過實(shí)驗(yàn)找出市購花生發(fā)芽白藜蘆醇含量最高的品種。

目前有關(guān)花生芽不同組織部位白藜蘆醇含量分析的研究鮮有報道。本研究分析了仲愷826花生芽、苗各個部位白藜蘆醇的含量，發(fā)現(xiàn)花生芽、苗根部的白藜蘆醇含量遠(yuǎn)高于莖、子葉，這與前人研究花生中白藜蘆醇含量結(jié)果基本相符。薛曉麗等［17］采用反相高效液相色譜法（RP-HPLC）檢測花生花生根、莖、葉、果殼、紅衣、果仁中白藜蘆醇的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)花生植株中白藜蘆醇含量依次為根、莖、葉、果殼、紅衣、果仁，其中花生根含量最高為0.844 3 g/ kg。張烜等［18］分析花生不同部位白藜蘆醇含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)花生根、莖、花、果殼、種衣5個部位中均含有白藜蘆醇 ，其中花生根中含量最高。另外，楊振等［19］采用三維熒光法直接測定花生芽不同部位白藜蘆醇的含量，結(jié)果表明花生芽不同部位白藜蘆醇的含量有明顯不同，以花生芽莖中白藜蘆醇的含量最高;其次是花生芽瓣、芽根，芽葉含量最低。吳向陽等［20］采用HPLC法測定花生根、莖、葉中白藜蘆醇的含量，發(fā)現(xiàn)山東產(chǎn)花生根、莖和葉中白藜蘆醇的含量分別為 223.08、1 211.19、429.79 μg/g，也發(fā)現(xiàn)花生莖白藜蘆醇含量遠(yuǎn)高于根白藜蘆醇含量。這與本研究結(jié)論有差異，可能是選用花生品種、種植地域、環(huán)境等條件因素不同的原因引起。張磊等［21］的測定結(jié)果表明，不同品種花生其白藜蘆醇含量不同，且花生各部位含量也有所不同。

通過自制水培種植裝置，由其進(jìn)一步培育花生芽，得到枝葉茂密、根系發(fā)達(dá)的花生苗。經(jīng)檢測，花生苗白藜蘆醇含量高于花生芽中白藜蘆醇含量，其根部白藜蘆醇也比其莖、葉白藜蘆醇含量高。其用途遠(yuǎn)不止種植植物果蔬，還可以利用循環(huán)泵，使裝置內(nèi)的水循環(huán)流動，植物分泌物能均勻分散到水中，不會集中停留在根系處，因?yàn)橹参锼喔捣置谖镏?，某些物質(zhì)會對植物本身產(chǎn)生自毒作用［22］，通過循環(huán)作用，降低化感物質(zhì)的濃度，還能促進(jìn)根系分泌更多物質(zhì)。最后通過濃縮富集、檢測水培植物在水中的分泌物。另外，本裝置可以作為裝飾，改進(jìn)支架后的裝置除在陽臺種植外，懸掛于靠近陽面臥室見光窗臺旁，能為臥室增添生機(jī)。配備LED植物生長燈后，可在室內(nèi)任何空間種植植物，放置于電視、電腦旁可吸收家用電器使用過程中產(chǎn)生的輻射。此裝置制作材料簡單，使用操作簡單、成本低，可種植各種蔬菜及花卉，改變了傳統(tǒng)上果蔬只能由大田種植的格局，有利于推廣和普及無土栽培技術(shù)，也有利于休閑農(nóng)業(yè)朝綠色、無污染、安全、良性循環(huán)的方向蓬勃發(fā)展。

花生芽發(fā)芽5 d時，其白藜蘆醇含量最高，土培和水培含量分別為117.6、42.27 μg/g，由于微生物會對花生芽根部進(jìn)行腐蝕，而且于花生發(fā)芽是由自身提供營養(yǎng)物質(zhì)，到發(fā)芽5 d后，其營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足，導(dǎo)致其白藜蘆醇含量無法再增加。自制水培裝置培養(yǎng)的花生苗根系發(fā)達(dá)，花生苗根部白藜蘆醇的含量達(dá)143.4 μg/g，遠(yuǎn)高于莖、葉的含量。裝置制備成本為350元，制作材料簡單，使用操作簡單，可種植各種蔬菜及花卉，改變了傳統(tǒng)果蔬主要由大田種植的格局。

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