多環(huán)芳烴進(jìn)入菜心體內(nèi)的途徑及其對(duì)菜心產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

喬雙雨　巫桂芬　龍明華　梁勇生　申海燕　唐璇　李朋欣　張會(huì)敏　趙體躍

摘要：【目的】探索多環(huán)芳烴（PAHs）進(jìn)入菜心的主要途徑，為提高菜心產(chǎn)量和品質(zhì)及保障質(zhì)量安全提供參考依據(jù)?！痉椒ā吭诓诵氖斋@期，利用5種PAHs對(duì)菜心進(jìn)行葉面涂抹和根部水培處理，比較兩種處理方式下菜心體內(nèi)的PAHs含量、菜心產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異。【結(jié)果】葉面涂抹處理后3 d，菜心中的PAHs總含量為127.28 μg/kgDW，顯著高于根部水培處理組（13.63 μg/kgDW）（P<0.05，下同）。菜心主要以葉面吸收PAHs，此過程中菜心對(duì)5種PAHs的吸收量排序?yàn)檩?菲>熒蒽>苯并（a）蒽>苯并（a）芘。葉面涂抹處理組菜心的單株鮮重和可溶性糖含量分別為44.94 g和175.67 μg/g，均顯著高于根部水培處理和對(duì)照組；維生素C（Vc）和可溶性蛋白含量以根部水培處理組最高，分別為21.24 mg/100 gFW和10.76 μg/g，均顯著高于葉面涂抹處理組和對(duì)照組；根部水培處理組的纖維素含量最高，為10.26%，與對(duì)照組差異顯著；兩種PAHs處理方式對(duì)菜心葉綠素含量無顯著影響（P>0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，菜心體內(nèi)的總PAHs含量與菜心單株鮮重、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和纖維素含量呈正相關(guān)，與Vc含量呈負(fù)相關(guān)?！窘Y(jié)論】菜心葉面吸收PAHs的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于根部，生產(chǎn)上菜地選擇應(yīng)遠(yuǎn)離公路和工廠，以避免尾氣、灰塵和煙霧中的PAHs等通過葉片進(jìn)入菜心體內(nèi)，影響菜心品質(zhì)及食用安全。

關(guān)鍵詞： 菜心；多環(huán)芳烴（PAHs）；葉面涂抹；根部水培；品質(zhì)；質(zhì)量安全

中圖分類號(hào)： S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2018）06-1202-06

Abstract：【Objective】The purpose of this study was to explore the main path ways of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） entering into Brassica parachinensis and provide reference for improving its yield，quality and production safety. 【Method】At harvest stage，experiment was carried out through applying five kinds of PAHs on the B. parachinensis in leaf smear and root hydroponic treatments. Then PAHs content， yield and nutritional quality of B. parachinensis under different treatments were compared. 【Result】Three days after smearing the leaf of B. parachinensis with PAHs， the results showed that the content of PAHs was 127.28 μg/kgDW，which was significantly higher than that of root hydroponic treatment（13.63 μg/kgDW）（P<0.05，the same below）. PAHs mainly entered B. parachinensis through its leaf. In this process， the absorption of five different kinds of PAHs by the B. parachinensis were as follows：NAP>PHE>FLT>BaA>BaP. After leaf smear treatment， the single plant fresh weight was 44.94 g and soluble sugar content 175.67 μg/g，which were both significantly higher than the root of hydroponic treatment group and control group. The contents of vitamin C（Vc） and soluble protein were the highest in the root hydroponics treatment，with 21.24 mg/100 gFW and 10.76 μg/g respectively，which were significantly higher than those of the leaf smear treatment and control groups. The cellulose content in root hydroponics treatment group was the highest（10.26%）， significantly higher than that in the control group. Both PAHs treatments had no significant effects on the chlorophyll content of B. parachinensis（P>0.05）. The results of correlation analysis showed that the content of PAHs in B. parachinensis was positively correlated with single plant weight，soluble sugar content，soluble protein content and cellulose content，but negatively correlated with Vc content. 【Conclusion】The capacity to absorb PAHs of leaf of B. parachinensis is much stronger than the root. Therefore， during the production process，the vegetable field should be far away from roads and factories in order to prevent PAHs in exhaust gas， dust and smoke from entering B. parachinensis body through leaves， thus affecting the quality and safety of B. parachinensis.

Key words：Brassica parachinensis； polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）； leaf smear； root hydroponic； quality； quality and safety

0 引言

【研究意義】多環(huán)芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一類典型的持久性污染物，廣泛存在于自然環(huán)境中（馮承蓮等，2007；錢薇等，2007；丁瀟等，2011），蔬菜中累積的PAHs對(duì)人體健康產(chǎn)生直接危害（尹春芹等，2008；林愛軍等，2011）。1998年，歐洲32國(guó)正式將萘（NAP）、苊烯（ANY）、菲（PHE）、芴（FLU）、苊（ACE）、蒽（ANT）、熒蒽（FLT）、芘（PYR）、苯并（a）蒽（BaA）、屈（CHR）、苯并（b）熒蒽（BbF）、苯并（k）熒蒽（BKF）、苯并（a）芘（BaP）、二苯并（a，h）蒽（DBA）、茚并（1，2，3-c，d）芘（IPY）和苯并（g，h，i）二萘嵌苯（BPE）等16種PAHs化合物列入受控的持久性有機(jī)污染物（POP）中，美國(guó)也將其列入優(yōu)控名單（彭馳等，2010）。菜心營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者喜愛，是華南地區(qū)的特色蔬菜，也是出口創(chuàng)匯的主要蔬菜之一。以往對(duì)蔬菜中PAHs含量的研究發(fā)現(xiàn)，食葉類蔬菜中PAHs含量遠(yuǎn)高于食莖類、食果類和食根類蔬菜，以菜心作為PAHs污染對(duì)象極具研究?jī)r(jià)值。我國(guó)上述16種PAHs排放量約占全球的22%（Zhang and Tao，2009），環(huán)境中的PAHs殘留問題已嚴(yán)重威脅農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和居民健康（Camargo and Taledo，2003；Hossaina and Hoque，2011；Shi et al.，2016），而目前PAHs對(duì)農(nóng)產(chǎn)品危害方面的研究并不透徹。因此，探索PAHs進(jìn)入菜心的主要途徑，對(duì)防治蔬菜PAHs污染及保障蔬菜質(zhì)量安全具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】李云輝和莫測(cè)輝（2008）研究不同施肥條件對(duì)菜心中PAHs含量的影響，發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可有效降低蔬菜中的PAHs含量。諸衛(wèi)平和龍明華（2011）以模擬酸雨方式探究焚燒稻草產(chǎn)生的PAHs對(duì)菜心的污染狀況，發(fā)現(xiàn)煙霧溶解液中的PAHs含量與菜心體內(nèi)的PAHs含量無明顯相關(guān)性，進(jìn)入菜心體內(nèi)的PAHs多數(shù)為低環(huán)PAHs。王海翠等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，熒蒽和苯并（a）芘兩種PAHs脅迫對(duì)油菜的生長(zhǎng)、生理及其在油菜中的積累均有明顯影響，且積累量與PAHs濃度呈正相關(guān)。郭雪（2015）通過沉降室模擬手段研究土壤—蔬菜系統(tǒng)中PAHs的污染效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)大田種植的蔬菜體內(nèi)所含PAHs主要來自大氣沉淀，且通過葉片吸收進(jìn)入蔬菜體內(nèi)。葛蔚等（2017）研究青島市城郊蔬菜PAHs污染特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，葉菜中所含PAHs的組成以3環(huán)為主，且葉菜中PAHs含量與土壤中PAHs含量呈顯著正相關(guān)。龍明華等（2017）研究表明，菜心在PAHs脅迫下品質(zhì)下降，但一定濃度的PAHs可激發(fā)菜心對(duì)PAHs的解毒機(jī)制?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】至今，關(guān)于PAHs對(duì)蔬菜品質(zhì)影響、消減蔬菜對(duì)PAHs吸收和積累等方面的研究鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過比較PAHs不同處理方式下菜心體內(nèi)PAHs含量及主要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的差異，探索PAHs進(jìn)入菜心體內(nèi)的途徑及不同處理方式對(duì)菜心營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，為防治蔬菜PAHs污染及解決蔬菜質(zhì)量安全問題提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

1. 1. 1 菜心品種 四九甜脆菜心（Brassica parachinensis）購(gòu)自柳州市興旺蔬菜良種經(jīng)營(yíng)部。

1. 1. 2 試劑與儀器 試劑：萘、菲、熒蒽、苯并（a）蒽和苯并（a）芘及優(yōu)控的16種PAHs混合標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自美國(guó)SIGMA-ALORICH公司；甲醇、正己烷、丙酮和蒽酮為色譜純，考馬斯亮藍(lán)G-250和2，6-二氯靛酚為分析純。儀器：高效液相色譜系統(tǒng)（Waters-e2695，美國(guó)Waters公司），色譜柱為ECOSIL PLCCOLUMN（C18，4.6 mm×250 mm，5 μm）（EC182546，廣州綠百草生物科技有限公司），超純水系統(tǒng)（Synergy，美國(guó)Millipore公司），Q5200DE型數(shù)控超聲波清洗器（KQ5200DE，昆山市超聲儀器有限公司），旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-52A，鄭州亞榮儀器有限公司），高速冷凍離心機(jī)（3k15，德國(guó)Sigma公司），電熱鼓風(fēng)干燥箱（FD23，德國(guó)Binder公司），電子精密天平（Tw3231，日本島津公司）和分光光度計(jì)（UV-1800，日本島津公司）。

1. 1. 3 PAHs混合液配制 10.0 mg/L PAHs混合液配制：用電子天平稱取萘、菲、熒蒽、苯并（a）蒽和苯并（a）芘各0.0020 g，加入丙酮定容至1.0 L進(jìn)行充分溶解，裝入棕色瓶后貼標(biāo)簽密封，放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?，使用時(shí)可稀釋成不同濃度的溶液。水培營(yíng)養(yǎng)液配制：參考華南農(nóng)業(yè)大學(xué)葉菜類營(yíng)養(yǎng)液配方（劉士哲，2001）。

1. 2 試驗(yàn)方法

根部水培試驗(yàn)在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院蔬菜基地連棟溫室（長(zhǎng)×寬=30.0 m×18.0 m）內(nèi)進(jìn)行，設(shè)葉面涂抹處理、根部水培處理和對(duì)照組。栽培槽用泡沫板和鐵架制成，長(zhǎng)2.0 m、寬1.0 m、高0.2 m，槽內(nèi)鋪聚氯乙烯塑料薄膜，每個(gè)水槽用3個(gè)氧氣泵不間斷通氧，水槽中用2.0 cm厚的泡沫板為定植板，上面開50個(gè)直徑為5.0 cm的定植孔。四九甜脆菜心采用穴盤育苗后定植于水培槽中，株行距0.2 m×0.2 m。

在菜心收獲前，葉面涂抹處理組用600.0 μg/kg PAHs混合液進(jìn)行涂抹處理，3 d后收獲食用部分（葉片和薹莖）；根部水培處理組用PAHs混合液與水培營(yíng)養(yǎng)液混合，調(diào)節(jié)水槽內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液中的PAHs濃度為600.0 μg/kg，3 d后收獲食用部分，以不進(jìn)行葉面處理和根部處理為對(duì)照。

1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

樣品采集后用蒸餾水充分沖洗，再用濾紙蘸干表面水分，風(fēng)干后粉碎備用；用于測(cè)定品質(zhì)指標(biāo)的樣品直接保存于-80 ℃冰箱備用。

菜心PAHs含量測(cè)定：參考高彥征（2005）、胡琳玲等（2014）的方法（稍作修改）進(jìn)行測(cè)定。菜心單株鮮重測(cè)定：菜心收獲后立即用分析天平稱量各處理組可食用部分的重量（g），求平均數(shù)，即為單株鮮重。萊心營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定：葉綠素含量（mg/100 g）采用丙酮提取法進(jìn)行測(cè)定（胡琳玲等，2014），可溶性糖含量（μg/g）采用蒽酮比色法進(jìn)行測(cè)定（張治安，2011），可溶性蛋白含量（μg/g）采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法進(jìn)行測(cè)定（孔祥生，2002），維生素C（Vc）含量（mg/100 gFW）采用2，6-二氯靛酚滴定法進(jìn)行測(cè)定（陳建勛和王曉峰，2002），纖維素含量（%）參照李合生（2000）的方法進(jìn)行測(cè)定。

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行處理，采用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 PAHs處理方式對(duì)菜心體內(nèi)PAHs含量的影響

由表1可知，葉面涂抹處理組菜心體內(nèi)每種PAHs的含量及總PAHs含量（127.28 μg/kgDW）均顯著高于根部水培處理組（P<0.05，下同），萘、菲、熒蒽、苯并（a）蒽和苯并（a）芘含量及PAHs總含量分別是根部水培處理組的11.76、7.10、7.45、8.55、10.57和9.34倍；同種處理方式中，PAHs含量總體上表現(xiàn)出隨PAHs苯環(huán)數(shù)增加而降低的變化趨勢(shì)，PAHs含量較高處理的PAHs苯環(huán)數(shù)主要為2、3和4環(huán)，PAHs含量最低處理的PAHs苯環(huán)數(shù)為5環(huán)；葉面涂抹處理組菜心對(duì)5種PAHs的吸收量排序?yàn)檩?菲>熒蒽>苯并（a）蒽>苯并（a）芘，PAHs含量降幅較大，根部水培處理組中各PAHs含量排序?yàn)榉?萘>熒蒽>苯并（a）蒽>苯并（a）芘，PAHs含量降幅相對(duì)較小。說明葉片是PAHs進(jìn)入菜心體內(nèi)的主要途徑，但兩種處理方式均會(huì)增加菜心體內(nèi)PAHs含量，對(duì)其食用安全存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

2. 2 PAHs處理方式對(duì)菜心產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2. 2. 1 對(duì)單株鮮重的影響 從圖1可看出，葉面涂抹處理組和根部水培處理組菜心的單株鮮重分別為44.94和34.44 g，分別比對(duì)照組增加33.16%和2.04%，其中，葉面涂抹處理組菜心的單株鮮重顯著高于根部水培處理組和對(duì)照組，根部水培處理組的單株鮮重與對(duì)照組差異不顯著（P>0.05，下同）。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs涂抹葉面可促進(jìn)其體內(nèi)有機(jī)物積累，提高菜心產(chǎn)量。

2. 2. 2 對(duì)可溶性糖含量的影響 從圖1可看出，葉面涂抹處理組菜心的可溶性糖含量最高，為175.67 μg/g，分別比對(duì)照組和根部水培處理組高11.11%和9.88%，且差異顯著，而根部水培處理組與對(duì)照組的可溶性糖含量差異不顯著。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs涂抹葉面后，進(jìn)入菜心體內(nèi)的PAHs可直接刺激葉面的糖類合成器合成可溶性糖類；而以相同濃度PAHs進(jìn)行根部水培處理進(jìn)入菜心體內(nèi)的PAHs較難輸送至菜心葉面和薹莖，對(duì)菜心的可溶性糖合成未產(chǎn)生明顯影響。

2. 2. 3 對(duì)Vc含量的影響 從圖1可看出，根部水培處理組菜心的Vc含量（21.24 mg/100 gFW）顯著高于葉面涂抹處理組和對(duì)照組，對(duì)照組的Vc含量略高于葉面涂抹處理組，但差異不顯著。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs進(jìn)行水培可刺激其根部吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)菜心Vc的合成。

2. 2. 4 對(duì)可溶性蛋白含量的影響 從圖1可看出，葉面涂抹處理組和根部水培處理組菜心的可溶性蛋白含量分別為8.22和10.76 μg/g，二者差異顯著，且顯著高于對(duì)照組。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs涂抹菜心葉面后，其體內(nèi)代謝增強(qiáng)，可溶性蛋白含量增加；而根部水培處理后，PAHs直接刺激菜心根部，可加快氮源和金屬離子向菜心葉面和薹莖輸送，更有利于可溶性蛋白的合成。

2. 2. 5 對(duì)纖維素含量的影響 從圖1可看出，對(duì)照組、葉面涂抹處理組和根部水培處理組菜心的纖維素含量分別為7.56%、9.04%和10.26%，其中，根部水培處理組的纖維素含量與葉面涂抹處理組差異不顯著，葉面涂抹處理組和根部水培處理組的纖維素含量均顯著高于對(duì)照組。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs涂抹菜心葉面或進(jìn)行根部水培均可促進(jìn)其纖維素的形成，且根部水培處理的效果更明顯。

2. 2. 6 對(duì)葉綠素含量的影響 從圖1可看出，兩組PAHs處理菜心的葉綠素a含量均低于對(duì)照組，但差異不顯著；對(duì)照組、葉面涂抹處理組和根部水培處理組的葉綠素b含量均明顯低于葉綠素a含量；對(duì)照組、葉面涂抹處理組和根部水培處理組的總?cè)~綠素含量間差異不顯著。說明在菜心采收前3 d以600.0 μg/kg PAHs涂抹葉面或進(jìn)行根部水培，對(duì)其葉綠素含量變化的影響不明顯。

2. 3 菜心體內(nèi)PAHs含量與其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性

由表2可知，菜心體內(nèi)的PAHs含量與菜心的單株鮮重、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和纖維素含量呈正相關(guān)，與Vc含量呈負(fù)相關(guān)。其中，PAHs含量與單株鮮重呈顯著正相關(guān)，與可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。說明在一定含量PAHs作用下，菜心機(jī)體可產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)促進(jìn)光合作用，但會(huì)抑制Vc合成。

3 討論

Collins等（2006）研究認(rèn)為，有機(jī)污染物進(jìn)入植物的途徑一是通過根部吸收并隨著蒸騰向地上部遷移，二是在大氣中以氣態(tài)或顆粒態(tài)沉降物被植物葉片吸收。因此，本研究選擇葉面和根部處理方式探討PAHs對(duì)菜心的污染途徑，結(jié)果表明，以PAHs處理菜心葉面和根部，其體內(nèi)均檢測(cè)到萘、菲、熒蒽、苯并（a）蒽和苯并（a）芘等5種PAHs，葉面涂抹處理后菜心體內(nèi)的總PAHs含量較高，是根部水培處理組的9.34倍，與焦杏春等（2005）的研究結(jié)果一致，應(yīng)與菜心葉片脂肪含量較高及PAHs的親脂性有關(guān)。

本研究中，菜心對(duì)不同種類PAHs的吸收效果不同，表現(xiàn)為對(duì)2～4環(huán)PAHs的吸收量較高，對(duì)5環(huán)PAHs的吸收量最低，尤其以葉面吸收PAHs的能力強(qiáng)于根部，且菜心對(duì)PAHs的吸收量總體上隨PAHs苯環(huán)數(shù)的增加而降低，與葛蔚等（2017）對(duì)葉菜類、瓜果類和根莖類蔬菜的研究結(jié)果相似。這可能與蔬菜含水量較高、低環(huán)PAHs的生物有效性高，易被蔬菜吸收積累有關(guān)。

本研究中，菜心的單株鮮重和可溶性糖含量均以葉面涂抹處理組>根部水培處理組>對(duì)照組，葉面涂抹PAHs后單株鮮重和可溶性糖含量增加較明顯，3個(gè)處理組的葉綠素含量間無顯著差異，Vc和可溶性蛋白含量均以根部水培處理組最高，纖維素含量表現(xiàn)為根部水培處理組>葉面涂抹處理組>對(duì)照組，與王海翠（2013）研究認(rèn)為低濃度熒蒽和苯并（a）芘脅迫可促進(jìn)油菜的生物量和葉綠素含量提高、高濃度熒蒽和苯并（a）芘脅迫可抑制油菜的生物量和葉綠素含量提高并抑制Vc合成的觀點(diǎn)存在差異，可能與研究使用材料不同有關(guān)。

本研究結(jié)果表明，葉面涂抹PAHs有利于菜心單株鮮重和可溶性糖含量增加，根部水培處理有利于菜心Vc、可溶性蛋白和纖維素在其體內(nèi)積累。這與高文婧（2016）研究認(rèn)為葉片是合成糖類的最直接場(chǎng)所，糖類的合成與分解比維生素、蛋白質(zhì)和纖維素的合成與分解更快、更簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)一致，也與龍明華等（2017）研究認(rèn)為在PAHs的刺激下，菜心機(jī)體條件反射地做出應(yīng)答反應(yīng)，可合成更多的可溶性糖，使碳水化合物比例增加，表現(xiàn)為單株鮮重增加的觀點(diǎn)一致。鄒囡（2016）研究認(rèn)為，由于根部水培處理的PAHs經(jīng)維管束在蒸騰拉力作用下緩慢運(yùn)輸至葉面，刺激葉面合成糖的感受器，因此，根部水培處理合成的可溶性糖較葉面涂抹處理滯后，同一時(shí)間內(nèi)檢測(cè)的可溶性糖含量表現(xiàn)為葉面處理>根部處理，本研究也獲得相同結(jié)果。PAHs經(jīng)根部水培處理可使菜心的Vc、可溶性蛋白和纖維素等營(yíng)養(yǎng)成分增加，葉面涂抹處理可提高菜心的可溶性糖含量，但兩種PAHs處理方式均會(huì)增加菜心的總PAHs含量，存在食用安全和損害人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

以PAHs涂抹菜心葉面和進(jìn)行根部水培，菜心體內(nèi)均檢測(cè)到萘、菲、熒蒽、苯并（a）蒽和苯并（a）芘等5種PAHs，其中葉面吸收PAHs的能力遠(yuǎn)高于根部；PAHs涂抹葉面和進(jìn)行根部水培菜心的品質(zhì)存在明顯差異，但對(duì)食用安全和人體健康均存在風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)上菜地選擇應(yīng)遠(yuǎn)離公路和工廠，以避免PAHs借助尾氣、灰塵和煙霧等通過葉片污染菜心。

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（責(zé)任編輯 思利華）