光照度和光周期對水培薯芽菜品質(zhì)的影響

黃靜艷， 李 臣， 李 歡， 薛冠煒， 吳列洪， 陸國權

(1.浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院，薯類作物研究所/浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術研究重點實驗室，浙江農(nóng)林大學薯類作物研究所，浙江 臨安 311300； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學院作物與核技術研究所，浙江 杭州 310021)

甘薯(IpomoeabatatasL.)具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐旱耐貧瘠、適應性廣的特點，是中國主要的食飼作物和淀粉加工、生物能源的重要原料，其塊根可食用，嫩尖、葉柄也可用作蔬菜食用。隨著甘薯利用方式的改變，國外研究人員更多關注甘薯地上部分的研究，并得到了一系列研究進展。據(jù)Ishida等[1]研究發(fā)現(xiàn)甘薯莖葉的營養(yǎng)成分明顯高于塊根所含營養(yǎng)，其豐富的維生素含量(0.627～0.810 mg/g)與菠菜相近。Islam等[2]研究發(fā)現(xiàn)甘薯莖葉多酚含量為0.900 mg/g，葉柄多酚含量為0.450 mg/g，Padda等[3]研究發(fā)現(xiàn)甘薯葉的多酚含量與抗氧化性呈正相關。國內(nèi)研究主要在不同甘薯品種莖尖的營養(yǎng)成分比較、功能性成分的提取，為菜用甘薯選育及其利用奠定了理論基礎[4-5]，育種家對菜用甘薯品種選育不斷取得新成果[6]，培育出許多菜用甘薯新品種，并配套高效優(yōu)質(zhì)栽培技術進行推廣。現(xiàn)今在東南地區(qū)推廣較好的品種有廣菜薯3號[7]、福薯7-6[8]、薯綠一號[9]、徐菜薯1號[10]等。江蘇徐州甘薯研究中心研發(fā)出利用日光溫室大棚，配套太陽能光伏循環(huán)加熱系統(tǒng)，用肥水偶合設施栽培技術達到全年多周期生產(chǎn)菜用甘薯的目的[11]。因菜用甘薯嫩莖比普通甘薯品種的嫩莖和葉柄適口性好，無苦澀味且口感柔嫩，其市場需求越來越大。但直接食用從薯塊上發(fā)出的薯芽菜還比較罕見。據(jù)報道，衣申艷[12]用水培薯塊方式進行培養(yǎng)甘薯芽菜的研究，通過探索不同培養(yǎng)條件進行薯芽菜品種的篩選及其營養(yǎng)品質(zhì)評價。研究結(jié)果表明，不同甘薯品種培養(yǎng)出來的薯芽菜品質(zhì)有差異，以薯塊發(fā)芽快、芽量多、品質(zhì)好及適合進行薯芽菜生產(chǎn)為依據(jù)，篩選出金玉、心香等適宜生產(chǎn)薯芽菜的甘薯品種可作為一種新型芽菜進行商業(yè)化生產(chǎn)。

芽菜作為一種幼苗蔬菜，光環(huán)境對其生長和品質(zhì)影響很大，生產(chǎn)上利用光調(diào)控改變芽菜生長發(fā)育狀態(tài)和產(chǎn)生不同外觀顏色，從而提升芽菜商品品質(zhì)。如半軟化型芽菜是在一定弱光條件下形成，顏色淺綠。綠化型芽菜是在半軟化前提下繼續(xù)適當光照條件下培養(yǎng)，使達到全綠。這兩種產(chǎn)品像韭黃和青韭一樣，非常受消費者的喜愛[13]。而黃化型芽菜是在完全黑暗條件下生產(chǎn)，為乳白色或鵝黃色。因此，普通家庭可利用室內(nèi)光照條件培養(yǎng)出好吃又可觀賞的保健型芽菜[14]。本試驗以甘薯心香品種為試驗材料，在人工氣候箱培養(yǎng)薯塊使其發(fā)芽生長，探究生長環(huán)境中的光照度、光周期條件對薯芽菜品質(zhì)的影響，以期豐富市場上的芽菜種類，補充冬春季蔬菜短缺，為薯芽菜的商業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來源

本試驗選用的甘薯品種是由浙江省農(nóng)業(yè)科學院培育的主栽鮮食甘薯品種心香，薯塊由浙江農(nóng)林大學薯類作物研究所提供。

1.2 試驗設計

1.2.1 不同光照度處理 試驗于人工氣候箱(PRX-150B)內(nèi)進行，內(nèi)置LED白光光源，以黑暗條件為對照，分別設置3個不同的光照度處理：光照度750 lx、2 250 lx、4 500 lx，溫度為35 ℃，光照時間為8 h/d，相對濕度為85%。選取100 g±10 g、無病蟲害且外觀完好的薯塊，放入盛有150 ml自來水的發(fā)芽盒中，每盒放置6個薯塊，重復3次，每天更換清水，待薯芽生長至15 cm左右時進行采收，測定各項相關指標。

1.2.2 不同光周期處理 在不同光照度處理試驗篩選基礎上，以黑暗為對照，設置優(yōu)選光照度的3個不同的光周期處理：4 h/d、8 h/d、12 h/d，其他試驗條件不變。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 葉色參數(shù) 采用便攜式色差儀(HP-2132)測定，每個處理隨機取5株薯芽菜，以第1片展開葉為準，每片葉子進行3次重復測定。葉色參數(shù)中的L*、a*和b*值是代表物體顏色的色度值。L*值表示明暗度，從 0至100之間是各種灰與白的漸變，即數(shù)值越小越暗，數(shù)值越大越亮，能體現(xiàn)不同光照度影響下葉色細微差別；a*代表紅綠色，正值說明物體偏紅，負值則偏綠；b*值代表黃藍色，正值為物體偏黃，為負偏藍。

1.3.2 營養(yǎng)成份 含水量采用105 ℃烘干法測定。胡蘿卜素采用95%乙醇和少量碳酸鈣粉末研磨后置于超聲波中反應35 min離心后進行分光光度計測定吸光度[15]。可溶性糖采用蒽酮比色法[15]測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250染色法[15]測定，硝態(tài)氮采用水楊酸比色法[15]測定，維生素C采用紫外比色法[15]測定。

1.3.3 質(zhì)構特性 質(zhì)構儀(TPA)是國內(nèi)外業(yè)內(nèi)公認的果蔬、食品質(zhì)地標準的檢測儀器[16-17]，本試驗采用質(zhì)構儀(型號TMS-PRO)P/75圓盤擠壓探頭對薯芽菜的莖段進行測定，參數(shù)設置為：力量感應元量程為500 N，探頭回升到樣品表面的高度為15 mm，形變百分量為30%，檢測速度為30 mm/min。隨機選取生長一致的10株新鮮的薯芽菜，剪去葉片和葉柄，只留下莖。將莖剪成4 cm的小段分別進行擠壓測定，將每株所測的平均值作為最終數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進行處理，SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照度對薯芽菜品質(zhì)的影響

2.1.1 葉色參數(shù)的變化 由表1可知，黑暗條件下培養(yǎng)的薯芽菜葉色的L*值、a*值、b*值均最高，與光照條件下葉色的L*值、a*值、b*值差異顯著(P<0.05)；不同光照條件下，葉色a*值差異不顯著(P>0.05)，葉色L*值差異顯著(P<0.05)，750 lx光照條件下的葉色L*值和b*值數(shù)值最高。由圖1可知，隨著光照度的增強，薯芽菜的葉色由黃色向綠色轉(zhuǎn)變，綠色程度加深，其變綠程度為：750 lx<2 250 lx<4 500 lx。

表1 不同光照條件下薯芽菜的葉色參數(shù)

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

2.1.2 營養(yǎng)指標的變化 由表2可以看出，黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝態(tài)氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最低。在不同光照條件下， 2 250 lx和4 500 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量差異不顯著(P>0.05)，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量略低。

2.1.3 質(zhì)構特性的變化 從表3中得出，黑暗條件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，其硬度與有光照條件下的差異顯著(P<0.05)。不同光照度下薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差異，750 lx光照度下，薯芽菜咀嚼性最低，硬度與2 250 lx光照度下硬度差異不顯著(P>0.05)；4 500 lx光照度下的硬度最大，咀嚼性最差。

2.2 750 lx的光照度下不同光周期對薯芽菜品質(zhì)的影響

2.2.1 葉色參數(shù)的變化 由表4可知，黑暗條件下薯芽菜的葉色L*值、a*值最高，與光照條件下薯芽菜的葉色L*值、a*值差異顯著(P<0.05)。在不同光照條件下，薯芽菜的葉色a*、b*值均差異顯著(P<0.05)，光周期4 h/d、8 h/d處理間，葉色L*值差異不顯著，而a*、b*值差異顯著(P<0.05)。由圖2可知，隨著光照時間的增加，薯芽菜的葉色由黃向深綠轉(zhuǎn)變，其葉色綠化程度為： 4 h/d<8 h/d<12 h/d。

圖1 不同光照條件下薯芽菜的葉色Fig.1 Leaf color of sweetpotato sprouts under different light intensity

2.2.2 營養(yǎng)指標的變化 由表5可知，黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖、硝態(tài)氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C、類胡蘿卜素含量最低。在不同光周期處理條件下，薯芽菜類胡蘿卜素的含量存在顯著差異(P<0.05)，其可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量差異不顯著(P>0.05)，在光周期12 h/d時，薯芽菜的可溶性蛋白、類胡蘿卜素含量最高，硝態(tài)氮含量最低。

表2 不同光照條件下薯芽菜營養(yǎng)指標的變化

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表3 不同光照條件下薯芽菜質(zhì)構特性的變化

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表4 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜葉色參數(shù)的變化

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

圖2 不同光周期下薯芽菜的葉色Fig.2 The leaf color of sweetpotato sprouts under different photoperiod

2.2.3 質(zhì)構特性的變化 由表6可知，與有光照條件下相比，黑暗條件下薯芽菜的硬度和咀嚼性最低。不同光周期處理下，薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差異，其中光周期4 h/d條件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，光周期12 h/d條件下硬度最高，咀嚼性最差。

3 討 論

本試驗對不同光照度下培養(yǎng)薯芽菜的葉色、質(zhì)構特性和營養(yǎng)品質(zhì)進行分析發(fā)現(xiàn)，不同光照度下薯芽菜類型有黃化型(黑暗)、半軟化型(750 lx)、綠化型(2 250 lx、4 500 lx)。黑暗條件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝態(tài)氮含量最高，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最低；不同光照度下，薯芽菜的可溶性蛋白、類胡蘿卜素和硝態(tài)氮含量差異不顯著，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和類胡蘿卜素含量最低。4 500 lx光強度下的薯芽菜外觀葉色與常規(guī)栽培的菜用甘薯嫩尖的葉色相近，其硬度最大且咀嚼性最差而不予以考慮。與750 lx光照度下相比，2 250 lx光照度下薯芽菜的葉色更為深綠，且咀嚼性也增大，口感不脆嫩。因此，若在廠房內(nèi)規(guī)?；⒄{(diào)控光條件下培養(yǎng)薯芽菜，以節(jié)約能源方面考慮，750 lx光照度下培養(yǎng)薯芽菜更經(jīng)濟節(jié)能，且薯芽菜產(chǎn)品的外觀和口感最佳。若在智能日光溫室進行規(guī)?；O施栽培，可控光在750 lx光照度下培養(yǎng)薯芽菜，配套建設太陽能光伏循環(huán)系統(tǒng)，既生態(tài)又可獲得較好的經(jīng)濟利益[18]。

表5 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜的營養(yǎng)指標

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

表6 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜質(zhì)構特性多重比較

同一列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

在對不同光周期下培養(yǎng)出的薯芽菜葉色和品質(zhì)進行分析發(fā)現(xiàn)，薯芽菜在4 h/d光周期的葉色比8 h/d光周期下的葉色更加鮮綠，軟化程度更好，且咀嚼性好，能滿足人們對薯芽菜質(zhì)地品質(zhì)的要求。另外，薯芽菜在4h/d和8h/d光周期培養(yǎng)下的營養(yǎng)價值沒有很大的差別，建議以較短光周期條件下培養(yǎng)。薯芽菜在12 h/d光周期下的葉色最為深綠，可溶性蛋白、維生素C和類胡蘿卜素含量最高，但含水量最低，其硬度和咀嚼性最差，且消耗能源而不予以考慮。

蔬菜中的硝酸鹽含量是評價其品質(zhì)的重要指標之一，低硝酸鹽含量的蔬菜更符合食品安全要求[19]。在本試驗中所測得薯芽菜的硝態(tài)氮含量為62～154 mg/kg，相當于硝酸鹽含量為 275～682 mg/kg，而一些葉菜類蔬菜中的硝酸鹽含量較高[20]，如菠菜：239～3 872 mg/kg，大白菜：429～1 610 mg/kg，小白菜：1 023～3 098 mg/kg，甘藍：259～1 250 mg/kg，油菜：766～1 365 mg/kg。因此，薯芽菜中硝酸鹽含量遠低于上述葉菜類蔬菜中的硝酸鹽含量，是一種食用安全的蔬菜。

綜上所述，本試驗條件下生產(chǎn)薯芽菜的最佳培養(yǎng)條件是：750 lx光照度、4 h/d光周期。今后將在不同光質(zhì)、微弱光及光周期等環(huán)境因子綜合調(diào)控對薯芽菜的品質(zhì)及其功能性成分方面的影響做進一步研究。此外，利用不同比例硝態(tài)氮-銨態(tài)氮的營養(yǎng)液來培養(yǎng)薯芽菜，提高薯芽菜的產(chǎn)量和品質(zhì)也是重要的研究方向。

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