木醋液對龍芽楤木莖段水培抑菌效果的研究

申健 劉德江 李淑賢 叢慧穎 田立娟

摘要 為了控制龍芽楤木莖段水培中污染問題，采用不同稀釋倍數(shù)木醋液進(jìn)行培養(yǎng)。通過抑菌圈和細(xì)菌、真菌數(shù)量檢測研究木醋液的抑菌效果。通過嫩芽生長和營養(yǎng)成分含量測定篩選出較適宜木醋液濃度。結(jié)果表明，木醋液在抑制細(xì)菌和真菌方面具有一定的作用，且隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增大抑菌作用逐漸降低。木醋原液處理細(xì)菌抑菌圈直徑為28.05 mm，真菌抑菌圈直徑為17.62 mm。木醋液各處理細(xì)菌和真菌增長速度減緩，低于對照增長速度。稀釋30倍處理，嫩芽生長及營養(yǎng)成分含量表現(xiàn)較好。嫩芽長度為15.9 cm，鮮重為27.58 g，葉綠素含量為0.436 mg/g，蛋白質(zhì)含量為8.9 g/kg，可溶性總糖含量為23.86 g/kg，維生素C含量為187.3 mg/kg。生產(chǎn)實(shí)踐中，綜合考慮抑菌活性及嫩芽生長等情況，可以選擇稀釋30倍木醋液，10 d更換一次培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 木醋;龍芽楤木;水培;抑菌作用;嫩芽生長

中圖分類號 S 647 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0051-04

Abstract In order to control the contamination of stem in the hydroponics，different dilution ratios of wood vinegar were used for culture.The antibacterial effect of wood vinegar was studied by measuring inhibitory zone diameter and the number of bacteria and fungi.The optimum wood vinegar concentration was determined by the growth of buds and the content of nutrients.The results showed that wood vinegar had certain inhibitory effect on bacteria and fungi，and the inhibitory effect gradually decreased with the increase of dilution ratio of wood vinegar.The inhibitory zone diameter of bacteria of wood vinegar was 28.05 mm，and that of fungi was 17.62 mm.The growth rate of bacteria and fungi in wood vinegar was slower than that in control.The growth and nutrient content of the buds were better under 30 times dilution.The length of the buds was 15.9 cm，the fresh weight was 27.58 g，the chlorophyll content was 0.436 mg/g，the protein content was 8.9 g/kg，the soluble total sugar content was 23.86 g/kg，and the vitamin C content was 187.3 mg/kg.In production practice，considering the antibacterial activity and the growth of buds，the wood vinegar solution can be diluted 30 times and replaced with a culture medium for 10 days.

Key words Wood vinegar; Aralia elata （Miq）Seem;Hydroponics;Antibacterial effect;Growth of buds

基金項(xiàng)目 黑龍江省教育廳基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2016-KYYWF-0576）;佳木斯大學(xué)博士基金項(xiàng)目（22Zb201512）。

作者簡介 申?。?979—），女，吉林輝南人，副教授，博士，從事經(jīng)濟(jì)植物栽培生理研究。

收稿日期 2020-12-03

龍芽楤木（ Aralia elata （Miq.）Seem.）又名遼東楤木、刺嫩芽、刺老芽等，是五加科楤木屬落葉小喬木或灌木，其嫩芽為東北地區(qū)特產(chǎn)山野菜[1]。龍芽楤木在我國多分布于黑龍江、吉林、遼寧、北京、河北等地，朝鮮、俄羅斯和日本也有少量分布[2]。龍芽楤木是一種藥食兩用植物，其嫩芽營養(yǎng)豐富，含蛋白質(zhì)、粗纖維、脂肪、糖類、維生素、微量元素等多種營養(yǎng)物質(zhì)[3]。龍芽楤木藥用保健價(jià)值極高，具有抗癌、活血化瘀、補(bǔ)氣安神、利尿消腫等功效，可以用來治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病、慢性胃炎、肝炎及心肌缺血等疾病[4]。

龍芽楤木的嫩芽可以通過春季采摘和冬季莖段反季節(jié)生產(chǎn)2種途徑獲得。由于近年來野生資源逐漸減少，已經(jīng)無法滿足人們的需求，因此，越來越多的農(nóng)戶開始進(jìn)行人工栽培。在東北地區(qū)，人工栽培一般在5月采摘自然生長的嫩芽，11—12月采用莖段水培技術(shù)，實(shí)行反季節(jié)生產(chǎn)。在反季節(jié)水培生產(chǎn)中，莖段分泌出的物質(zhì)極易引起水的污染，使水中滋生大量微生物，時(shí)間稍長會(huì)散發(fā)出酸臭的氣味，影響嫩芽的生長與品質(zhì)。為了控制污染，一般3 d就需要更換清水，增大了工作量與生產(chǎn)成本。水培中微生物的控制成為龍芽楤木莖段水培成功的關(guān)鍵因素。

木醋液是生物質(zhì)原料在熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中得到的一種重要產(chǎn)物，其主要成分是水，其余為酸類、酚類、醛類、醇類、酮類和酯類等有機(jī)物質(zhì)，組成成分十分復(fù)雜[5-7]。通過長期的試驗(yàn)，眾多學(xué)者已經(jīng)證明木醋液對多種細(xì)菌和真菌均具有良好的抑菌效果，認(rèn)為酚類化合物和有機(jī)酸可能是木醋液中主要的抑菌物質(zhì)，尤其是有機(jī)酸作用更強(qiáng)[8-11]。木醋液經(jīng)過靜置或蒸餾處理除去大部分焦油后，對土壤和人畜無毒無害，是天然的環(huán)境友好物質(zhì)[12]。Hagner等[13]也證明了木醋液對植物及環(huán)境的友好性。筆者將木醋液應(yīng)用在龍芽楤木莖段水培中，通過對微生物污染的控制效果及嫩芽生長情況等的研究，探討木醋液在龍芽楤木莖段水培中作為抑菌劑使用的可能性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試木醋液為硬雜木的木醋液，由黑龍江省帶嶺林業(yè)科學(xué)研究所提供。龍芽楤木莖段取自佳木斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)田種植3年的龍芽楤木植株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 木醋液濃度設(shè)置。

設(shè)置不同木醋液稀釋倍數(shù)，處理A為原液，處理B為10倍，處理C為30倍，處理D為50倍。

1.2.2 龍芽楤木莖段采集與處理。

11月中旬，截取健壯、外皮完好、頂芽飽滿的枝條。挑選莖段粗細(xì)約1.2 cm的枝條剪成40 cm長，保濕備用。試驗(yàn)前用90 mg/kg赤霉素浸泡24 h，然后20根捆綁成一捆，放入不同處理中以待萌發(fā)新芽[14]。

1.2.3 木醋液平板抑菌效果檢測。

采用濾紙片法和瓊脂平板擴(kuò)散法進(jìn)行抑菌活性試驗(yàn)[15]。取龍芽楤木莖段培養(yǎng)5 d的清水處理組的水樣作為供試菌液。取100 μL的菌懸液加到平板上，無菌操作均勻涂布。將直徑6 mm的無菌濾紙片置于不同處理木醋液中浸泡30 min，以無菌水（CK1）和5%次氯酸鈉（CK2）作為2組對照。在每個(gè)培養(yǎng)皿的培養(yǎng)基上等距離放3片濾紙片，每個(gè)處理重復(fù)3次。放入37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)24 h，測量抑菌圈的直徑。

培養(yǎng)基采用NA培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基[16]。NA培養(yǎng)基用于培養(yǎng)細(xì)菌，配方：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，葡萄糖10 g，酵母粉1 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.0～7.2。PDA培養(yǎng)基用于培養(yǎng)真菌，配方：去皮馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 000 mL。PDA培養(yǎng)基倒平板前每個(gè)培養(yǎng)皿中加入25%乳酸1滴。

1.2.4 木醋液在龍芽楤木莖段水培中抑菌效果檢測。

將龍芽楤木莖段置于不同木醋液處理中培養(yǎng)，以自來水作為對照，每個(gè)處理重復(fù)3次。培養(yǎng)溫度設(shè)置為（20±2）℃，以普通熒光燈作為光源，光照時(shí)間設(shè)定為8 h。試驗(yàn)過程中，調(diào)查莖段污染時(shí)間和嫩芽萌發(fā)時(shí)間，以培養(yǎng)水發(fā)出異常氣味的時(shí)間作為污染時(shí)間，以50%枝條發(fā)芽記為萌發(fā)時(shí)間。水培第5、10、15天采用稀釋平板法分別測定水中細(xì)菌和真菌數(shù)量。第15天測量后所有處理更換同處理新鮮培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)至30 d，然后每個(gè)處理隨機(jī)取5根枝條，用直尺測量嫩芽長度，用電子天平測量嫩芽鮮重，用研磨法測定葉綠素含量，用考馬斯亮藍(lán)G250法測定可溶性蛋白含量，用蒽酮-硫酸比色法測定可溶性總糖含量，用紫外分光光度快速測定法測定維生素C含量[17-18]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007計(jì)算數(shù)據(jù)，用 SPSS 16.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理木醋液平板抑菌效果

將供試菌液分別涂布于NA培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基的平板上。將浸泡不同處理木醋液的濾紙片放在培養(yǎng)皿上，培養(yǎng)24 h后測量抑菌圈直徑，結(jié)果見表1。

由表1可知，NA培養(yǎng)基和PDA培養(yǎng)基上的抑菌圈直徑，各處理間存在顯著差異。在NA培養(yǎng)基上，處理A與5%次氯酸鈉對照處理間差異不顯著，二者顯著高于其他處理，處理A、B、C、D間差異顯著。處理A抑菌圈直徑最大，達(dá)28.05 mm。在PDA培養(yǎng)基上，5%次氯酸鈉對照處理顯著高于其他處理，處理A、B、C、D間差異顯著。對照CK2抑菌圈直徑最大，達(dá)20.07 mm。木醋原液處理抑菌圈直徑次之，為17.62 mm。

木醋液各處理抑菌圈直徑均顯著高于無菌水對照處理，說明木醋液在抑制細(xì)菌和真菌生長方面具有一定的作用，且隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增大抑菌作用逐漸降低。木醋液在抑制細(xì)菌方面，原液作用效果與5%次氯酸鈉效果相近，其他木醋液處理作用效果低于5%次氯酸鈉。在抑制真菌方面，木醋液各處理作用效果低于5%次氯酸鈉。

2.2 不同處理木醋液對莖段水培污染時(shí)間和萌發(fā)時(shí)間的影響

將龍芽楤木莖段置于不同處理木醋液中培養(yǎng)，調(diào)查莖段污染時(shí)間及嫩芽萌發(fā)時(shí)間，結(jié)果見表2。

由表2可知，不同處理莖段污染時(shí)間和萌芽時(shí)間與對照相比發(fā)生了變化。隨著木醋液稀釋倍數(shù)的減小，莖段污染時(shí)間延長，莖段污染時(shí)間由對照處理的5 d延長至處理C的12 d，而處理A和B在15 d內(nèi)未出現(xiàn)污染現(xiàn)象。莖段萌芽時(shí)間處理B與對照相同，均為8 d。處理C和D萌芽時(shí)間縮短，為6 d，而處理A萌芽時(shí)間延長，為10 d。由此可見，木醋液在龍芽楤木莖段水培中起到了抑菌作用。在試驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)，各處理均比對照延長了污染時(shí)間。在莖段萌芽時(shí)間上，木醋原液處理使萌芽時(shí)間延長，而稀釋30倍和50倍處理使萌芽時(shí)間縮短，這可能是由于木醋液的某些組分濃度不同，對芽的萌發(fā)產(chǎn)生了抑制或促進(jìn)作用。

2.3 不同處理木醋液對細(xì)菌和真菌數(shù)量的影響

龍芽楤木莖段水培中，每隔5 d測量水中細(xì)菌和真菌的數(shù)量，結(jié)果見表3。

由表3可知，龍芽楤木莖段水培中細(xì)菌和真菌的數(shù)量，不同處理間差異顯著。對照處理3次檢測數(shù)值均顯著高于其他處理，這說明木醋液對龍芽楤木培養(yǎng)液中細(xì)菌和真菌的抑制作用明顯。且隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增大，細(xì)菌和真菌數(shù)量逐漸增多。木醋原液抑菌效果最好，培養(yǎng)15 d細(xì)菌數(shù)量為6.76×103 CFU/mL，真菌數(shù)量為80.22 CFU/mL，均低于對照培養(yǎng)5 d的數(shù)量。對照處理隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，細(xì)菌和真菌的數(shù)量呈幾何級數(shù)增長。而木醋液各處理細(xì)菌和真菌增長速度減緩，低于對照增長速度。

2.4 不同處理木醋液對莖段嫩芽生長的影響

龍芽楤木莖段培養(yǎng)30 d后，測量嫩芽長度、鮮重及葉綠素含量，結(jié)果見表4。由表4可知，由于清水對照處理污染現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致萌發(fā)出的嫩芽逐漸死亡。木醋液4個(gè)處理間嫩芽長度和鮮重存在顯著差異。處理C芽長和鮮重最大，分別為15.9 cm和2758 g，顯著高于其他處理。葉綠素含量處理A、B、C間差異不顯著，顯著高于處理D。處理B葉綠素含量最高，為0.451 mg/g。由此可見，不同濃度木醋液對嫩芽生長產(chǎn)生了不同的影響，處理C總體表現(xiàn)較好。

2.5 不同處理木醋液對莖段嫩芽營養(yǎng)成分含量的影響

龍芽楤木莖段培養(yǎng)30 d后，測量嫩芽可溶性蛋白、可溶性總糖和維生素C含量，結(jié)果見表5。

由于清水對照處理嫩芽死亡，故沒有測量營養(yǎng)成分含量?？扇苄缘鞍缀磕敬滓?個(gè)處理間差異顯著。處理C含量最高，為8.9 g/kg，顯著高于其他處理?？扇苄钥偺呛?，處理B和C間差異不顯著，顯著高于處理A和D。處理C可溶性總糖含量最高，為23.86 g/kg。維生素C含量，木醋液4個(gè)處理間差異不顯著。由此可見，不同濃度木醋液對嫩芽的營養(yǎng)成分含量產(chǎn)生了不同的影響，處理B和C表現(xiàn)較好。

3 結(jié)論與討論

將不同稀釋倍數(shù)木醋液進(jìn)行平板抑菌和水培抑菌效果檢測，結(jié)果表明木醋液處理抑菌圈直徑顯著高于清水對照處理，細(xì)菌和真菌數(shù)量顯著低于對照處理。木醋液對細(xì)菌和真菌的抑制作用明顯，且隨著木醋液稀釋倍數(shù)的增大抑菌作用逐漸降低。高海霞等[19]研究表明杜仲葉林枝木木醋液具有廣譜的抗菌活性，是一種具有開發(fā)潛力的新型植物源抗菌劑。尉芹等[20]研究表明較高溫度段的核桃殼木醋液具有很強(qiáng)的抑菌作用，可作為天然抗菌素。雖然木醋液的生產(chǎn)原料不盡相同，但木醋液的抑菌作用得到多人的研究證實(shí)。

木醋液的抑菌成分和作用機(jī)理目前尚未有定論。王海英等[21]認(rèn)為木醋液具有抑菌作用是多種成分共同作用的結(jié)果，抑菌活性成分初步確定為愈創(chuàng)木酚和苯酚。毛巧芝等[22]推測木醋液抑菌活性成分為酚類、乙酸和糠醛。許英梅等[23]認(rèn)為木醋液的抑菌活性成分是有機(jī)酸類和酚類物質(zhì)，以有機(jī)酸為主，酚類為輔。關(guān)于木醋液抑菌成分雖然研究結(jié)果不一致，但都趨向于是多種成分共同作用的結(jié)果。段曉玲等[15]研究表明木醋液使細(xì)菌細(xì)胞膜通透性增大，物質(zhì)外滲導(dǎo)致菌液電導(dǎo)率升高、可溶性糖及蛋白質(zhì)含量增大。木醋液還抑制了細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，使細(xì)胞代謝紊亂，最終使細(xì)胞死亡，從而起到抑菌作用。關(guān)于抑菌作用機(jī)理及有效成分的分析有待今后進(jìn)一步探討。

不同稀釋倍數(shù)木醋液對龍芽楤木莖段嫩芽生長及營養(yǎng)成分含量均產(chǎn)生了不同的影響。稀釋30倍處理嫩芽生長較快，營養(yǎng)成分含量較高。木醋液濃度過高會(huì)抑制嫩芽的生長，過低又會(huì)降低抑菌作用。生產(chǎn)實(shí)踐中，綜合考慮抑菌活性及嫩芽的生長等情況，可以選擇稀釋30倍木醋液，10 d更換一次培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)。木醋液作為植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)已被應(yīng)用到多種植物的栽培中，但木醋液的使用濃度均較低，一般為稀釋100～300倍[24-26]。該試驗(yàn)主要應(yīng)用木醋液的抑菌作用，所以選擇的使用濃度較高。木醋液作為抑菌劑使用在龍芽楤木莖段水培中，既可解決使用化學(xué)試劑帶來的食品安全問題，又可控制污染，降低生產(chǎn)成本，帶來生態(tài)與經(jīng)濟(jì)雙重效益。

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