不同外源硒對小白菜品質及營養(yǎng)元素含量的影響

楊海濤，張 婧，馬紅艷，楊 滟，丁東霞，呂 劍，頡建明

(甘肅農業(yè)大學 園藝學院，甘肅 蘭州 730070)

硒(selenium)是人體和動物體的必需元素，在體內必須保持一定的濃度才能維持機體的正常生理功能。研究表明，硒與人體的抗氧化能力、免疫能力、抗癌作用等緊密相關。由于人體代謝硒較快，且不能自主合成硒，需不斷從外界補充，因此世界衛(wèi)生組織推薦每日膳食中硒最低需求量為40 μg，營養(yǎng)補充為50～250 μg，但攝入量過剩時，會對健康產生不良影響，甚至當攝入量高于400 μg會導致中毒。

硒可以硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸等有機形式存在，也可以硒酸鹽(Se)和亞硒酸鹽(Se)等無機形式存在，且均可被植物直接吸收。一般來說，硒酸鹽是植物中最易溶解和有效的硒形式，在堿性和氧化良好的土壤中占主導地位；相反，亞硒酸鹽主要存在于厭氧土壤或水生條件下。通過無機硒酸鹽補硒具有一定的毒性，而植物體合成的生物源有機硒則相對安全。植物硒是中國人膳食中的主要硒源，但我國近72%國土面積缺硒，造成植物體內含硒量低，導致了國人普遍缺硒的狀況。因此通過外源施用硒肥，生產富硒蔬菜具有一定現(xiàn)實意義。

小白菜(ssp.L.)屬十字花科蕓薹屬，一年或二年生草本植物，適應性廣，是蔬菜中含礦物質和維生素最豐富的蔬菜之一。十字花科蔬菜較其他蔬菜植物有較高的硒富集能力。有研究表明，施硒可提高小白菜品質與硒含量。目前我國對富硒蔬菜并沒有明確的規(guī)定，一般認為硒含量達到0.1 mg·kg就可稱為富硒蔬菜。本試驗通過營養(yǎng)液添加不同外源硒，探究不同硒源對小白菜品質和養(yǎng)分吸收的影響以期篩選出適宜的施用濃度和硒源，為生產富硒小白菜提供理論和技術依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為上海青，早熟、耐熱，種子購于合肥豐樂種業(yè)股份有限公司。

亞硒酸鈉(NaSeO，Se含量30.03%)，購于天津市大茂化學試劑廠。

DL-硒代蛋氨酸(CHNOSe，Se含量40.26%)，購于上海源葉生物科技有限公司。

1.2 試驗方法

試驗于2020年3月—12月在甘肅農業(yè)大學園藝學院植物培養(yǎng)室進行。種子經55 ℃溫湯浸種后，在人工氣候箱內26 ℃黑暗催芽16 h，待種子萌發(fā)后，播種于裝有粒徑0.5～1.2 mm石英砂的育苗穴盤中，出苗后澆1/4的霍格蘭營養(yǎng)液，光周期12 h/12 h，試驗設置光強289.3 μmol·m·s(PLA-30型植物光照分析儀，杭州遠方光電信息股份有限公司)。

小白菜子葉完全展開、真葉顯露時移栽至裝有10 L營養(yǎng)液的水培箱進行水培，每箱24株，1/4倍全營養(yǎng)液培養(yǎng)3 d，1/2倍全營養(yǎng)液培養(yǎng)3 d，之后換1倍的全營養(yǎng)液培養(yǎng)，每3 d換一次營養(yǎng)液，待五葉一心時挑選整齊一致的幼苗移栽至不同Se濃度全營養(yǎng)液(1 L)的水培盒培養(yǎng)，每盒4株。

設置2種硒源(T處理，亞硒酸鈉；S處理，DL-硒代蛋氨酸)，共9個處理，分別為CK(0 mg·L，按純硒計，下同)、T1(0.1 mg·L)、 T2(0.5 mg·L)、T3(1.0 mg·L)、T4(2.5 mg·L)、S1(0.1 mg·L)、S2(0.5 mg·L)、S3(1.0 mg·L)、S4(2.5 mg·L)，5次重復。處理21 d后于蓮座期采收，每重復取兩株，每株取由內向外第4、5片葉測定品質，剩余植株地上部和地下部分開烘干后，粉碎過篩(18目)，用于測定營養(yǎng)元素。

1.3 測定項目與方法

采用硫酸-蒽酮比色法測定可溶性糖含量、考馬斯亮藍G250染色法測定可溶性蛋白含量、二甲苯萃取比色法測定維生素C(V)含量、茚三酮比色法測定游離氨基酸含量、水楊酸-濃硫酸比色法測定硝酸鹽含量、粗纖維測定儀(CXC-06型，浙江托普云農科技有限公司)測定粗纖維含量。

營養(yǎng)元素測定樣品消解：準確稱取粉碎后干樣0.5 g(精確到0.000 2 g)，倒入150 mL細口錐形瓶，加入5 mL濃硫酸放置過夜，次日于電熱板上400 ℃用HSO-HO法消煮。待瓶內液體呈棕黑色時，取下錐形瓶稍冷后加入10 mL 30% HO繼續(xù)加熱，至瓶內液體呈半透明或略顯白色，取下稍冷再加5 mL 30%HO繼續(xù)加熱，反復重復上一步操作，直至瓶內溶液澄清透明則消煮結束，過濾定容至50 mL容量瓶待測。

采用鉬藍比色法測定植株全P含量、凱氏定氮儀(K1100型，海能儀器)測定植株全N含量、火焰光度計(FP6410型，上海精密儀器儀表有限公司)測定植株全K含量、原子吸收光譜儀(p700型，德國耶拿)測定Ca、Mg等元素含量。

采用GB5009.93—2017中熒光分光光度法測定硒含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 24軟件進行方差分析，Duncan法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同外源硒對小白菜品質的影響

2.1.1 不同外源硒對小白菜可溶性糖含量的影響

添加外源硒可不同程度提高小白菜可溶性糖含量(圖1-A)。T處理可溶性糖含量均高于對照，T1、T4與CK差異顯著，其中T1的可溶性糖含量最高，為0.86%。S處理可溶性糖含量隨硒濃度的上升呈先升高后降低的趨勢，S1、S2、S3與CK差異顯著，其中S2的可溶性糖含量最高，為1.09%，硒濃度達到2.5 mg·L時，可溶性糖含量與CK無顯著差異。

2.1.2 不同外源硒對小白菜V含量的影響

由圖1-B可知，T1處理顯著降低了小白菜葉片V含量，T2、T3、T4處理對小白菜V含量無顯著影響。S處理小白菜葉片V含量隨硒濃度的增加而降低，但所有處理V含量均高于CK，且差異顯著，S1的V含量最高，為2 490 mg·kg。

2.1.3 不同外源硒對小白菜游離氨基酸含量的影響

添加外源硒可提高小白菜葉片游離氨基酸含量(圖1-C)，其含量隨硒濃度的升高呈先升高后降低的趨勢。T處理增幅在8.57%～107.14%，T1和T4游離氨基酸含量與CK差異不顯著；T2、T3與CK相比差異顯著，其中T2的含量最高，為14.5 mg·kg。S處理小白菜游離氨基酸含量與CK差異不顯著。

不同處理間沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。The bars of different treatments without the same lowercase letters showed the significant difference (P<0.05). The same as below.圖1 不同外源硒對小白菜可溶性糖(A)、VC(B)、游離氨基酸(C)和可溶性蛋白(D)含量的影響Fig.1 Effects of different selenium sources on soluble sugar(A)， vitamin C(B)， free amino acids(C) and soluble protein(D) of pakchoi

2.1.4 不同外源硒對小白菜可溶性蛋白含量的影響

由圖1-D可以看出，添加外源硒可不同程度提高小白菜體內可溶性蛋白含量。T處理小白菜可溶性蛋白含量隨硒濃度的升高而逐漸增加，各處理均高于CK，且差異顯著， T4可溶性蛋白含量最高，為2.23 mg·g。S處理小白菜其可溶性蛋白含量隨硒濃度的升高而減少，但均高于CK，S1、S2、S3與CK差異顯著，S1的可溶性蛋白含量最高，為2.29 mg·g。

2.1.5 不同外源硒對小白菜硝酸鹽含量的影響

硝酸鹽是衡量蔬菜食用安全性的重要指標。從圖2-A可以看出，與CK相比，添加外源硒可不同程度降低小白菜葉片硝酸鹽含量，硝酸鹽含量均隨硒濃度的增加呈先降低后上升的趨勢，但所有處理硝酸鹽含量均顯著低于CK。與CK相比，T處理的硝酸鹽含量降幅為28.32%～51.21%，S處理降幅為16.67%～51.23%；且在Se濃度為0.5 mg·L(T2和S2)時小白菜葉片硝酸鹽含量最低，含量分別為783.3、782.9 mg·kg，較CK分別降低51.21%、51.23%。

圖2 不同外源硒對小白菜葉片硝酸鹽(A)和粗纖維(B)含量的影響Fig.2 Effects of different selenium sources on nitrate and crude fiber of pakchoi

2.1.6 不同外源硒對小白菜粗纖維含量的影響

粗纖維含量直接影響食用口感。從圖2-B可知，添加外源硒降低了小白菜地上部分粗纖維含量。T處理小白菜地上部分粗纖維含量隨硒濃度的上升呈逐漸下降的趨勢，T4處理的粗纖維含量最低，為7.9%。S處理小白菜地上部分粗纖維含量均顯著低于CK，其中S2處理的粗纖維含量最低，為7.76%。

2.2 不同外源硒對小白菜產量及營養(yǎng)元素含量的影響

2.2.1 不同外源硒對小白菜產量的影響

由表1可知，與CK相比，兩種外源硒的低濃度硒(Se≤1.0 mg·L)處理均可促進小白菜生長、提高小白菜產量，硒濃度為0.5 mg·L時其產量最高，T2和S2較CK分別增產26.62%、19.87%；而高濃度硒(Se=2.5 mg·L)處理則會抑制小白菜的生長，T4與S4較CK分別減產4.18%、1.85%。

表1 不同外源硒對小白菜產量的影響

2.2.2 不同外源硒對小白菜硒含量的影響

營養(yǎng)液添加外源硒后均可明顯提高小白菜硒含量(圖3)。小白菜地上部和地下部硒含量均隨硒濃度的升高而增加，且植株地下部分硒的積累量高于地上部。T處理小白菜地下部硒的積累量隨硒濃度的上升急劇增加，而S處理小白菜地下部硒的積累量隨硒濃度的上升平緩增加。

圖3 不同外源硒對小白菜不同部位硒含量的影響Fig.3 Effects of different selenium sources on selenium of pakchoi

2.2.3 不同外源硒對小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影響

由表2可知，施用亞硒酸鈉后會減少小白菜地上部 K元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度為0.5 mg·L時，會減少N元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度為0.1 mg·L時，可增加P元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度大于等于0.5 mg·L時，可增加Ca元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度在0.1～1.0 mg·L時可增加Mg元素的含量。施用亞硒酸鈉會減少小白菜地下部P、Mg元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度小于等于1.0 mg·L時，會減少N元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度小于等于0.5 mg·L時，會減少K元素的含量，施用亞硒酸鈉濃度為2.5 mg·L時，可增加N、K元素的含量；施用亞硒酸鈉濃度小于等于0.5 mg·L時，會增加Ca元素的含量，當Se的濃度大于等于1.0 mg·L時，會減少Ca元素的含量。

表2 外源亞硒酸鈉對小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影響

由表3可知，施用DL-硒代蛋氨酸可增加小白菜地上部Ca元素含量，減少K元素含量；施用DL-硒代蛋氨酸濃度小于等于1.0 mg·L時，會減少N、P等元素的含量。施用DL-硒代蛋氨酸可增加小白菜地下部N元素含量，減少P元素含量；施用DL-硒代蛋氨酸濃度小于等于1.0 mg·L時，會減少K元素的含量；當Se濃度為0.5 mg·L時，可增加Mg元素含量，當Se濃度大于等于1.0 mg·L時，會減少Ca元素含量。

表3 外源DL-硒代蛋氨酸對小白菜N、P、K、Ca、Mg元素含量的影響

2.3 不同外源硒處理下小白菜品質指標的主成分分析

采用主成分分析方法對各處理小白菜可溶性蛋白含量、V含量、游離氨基酸含量、可溶性糖含量、硝酸鹽含量、粗纖維含量、N含量、P含量、K含量、Ca含量、Mg含量、產量進行綜合分析，提取特征值大于1的4個主成分，特征值分別是5.538、3.433、1.442、1.021，方差貢獻率分別為31.329%、24.025%、18.198%、14.397%，累積方差貢獻率達到87.949%。這表明這4個主成分代表了原有13個成分87.949%的信息，符合分析要求。由表4可知，各處理綜合得分排名為T2>T1>S2>T3>S1>S3>CK>T4>S4。

表4 各主成分綜合得分及排名

2.4 不同外源硒處理下小白菜品質指標間的相關性分析

用SPPS對施用外源硒后的小白菜的品質指標進行相關性分析，結果表明(表5)，施硒后小白菜葉片V與可溶性糖、V與可溶性蛋白之間呈顯著正相關；可溶性蛋白與可溶性糖之間呈極顯著正相關；硝酸鹽與游離氨基酸之間呈顯著負相關；硝酸鹽與可溶性糖、硝酸鹽與可溶性蛋白、V與粗纖維之間呈極顯著負相關。

表5 小白菜品質指標間的相關性分析

3 結論與討論

硒對植物存在劑量效應，即低濃度促進生長，高濃度對植物造成毒害使其生長受阻、代謝紊亂甚至死亡。所以探究適合富硒小白菜生產的硒濃度以及種類具有一定的現(xiàn)實意義。本研究中兩種硒源的適宜硒濃度(0.1～1.0 mg·L)均可促進小白菜生長、增加產量。施用亞硒酸鈉小白菜產量較CK可增加2.30%～26.62%，施用DL-硒代蛋氨酸小白菜產量較CK可增加6.44%～19.87%，其中Se濃度為0.5 mg·L時產量最高，且亞硒酸鈉對小白菜增產的作用高于DL-硒代蛋氨酸，而高濃度(2.5 mg·L)的硒則導致小白菜減產。這與番茄、馬鈴薯、青花菜、人參菜、大蒜、生菜和小白菜中的研究結果一致，施用適量的硒可以促進小白菜生長，增加其產量，而施用過量的硒則會抑制小白菜的生長。

硒可通過影響作物體內某些化合物的水平從而影響作物的品質。王晉民等研究發(fā)現(xiàn)，施硒可提升青花菜體內的V含量。外源硒的施入可提升辣椒可溶性糖、V、可溶性蛋白含量。本試驗結果表明，小白菜施用外源硒可不同程度地提升可溶性糖、可溶性蛋白、V和游離氨基酸含量，降低硝酸鹽和粗纖維含量。本研究中小白菜粗纖維、游離氨基酸含量變化與前人研究結果存在一定的差異，這可能與栽培方式、硒的施用方式、小白菜品種對不同硒源的敏感程度及營養(yǎng)液配方等有關。

硒與各營養(yǎng)元素之間的關系比較復雜，既可以促進某些元素的吸收，也會抑制某些元素的吸收，其效應與硒的施用量、作物種類、營養(yǎng)元素的種類等密切相關。陳銘等研究認為，硒在一定的濃度范圍內可以促進植物對S、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn、Cu、Mo等元素的吸收，而在硒毒害的濃度下，會降低植物對營養(yǎng)元素的吸收。劉帥等認為，Se可以通過影響菜心根系對Fe、Zn元素的吸收和運輸途徑來調控微量元素對菜心地上部分的供應。明佳佳等研究發(fā)現(xiàn)，施硒可增加油菜根、莖、葉中N、P、K、Ca、Mg等元素的含量。本試驗結果表明，以亞硒酸鈉為硒源，施入外源硒的濃度在0.1～2.5 mg·L時可不同程度促進小白菜地上部Ca、Mg等元素吸收，不同程度抑制K元素吸收；以DL-硒代蛋氨酸為硒源，施入硒的濃度在0.1～2.5 mg·L時可不同程度地促進小白菜地上部Ca元素吸收，并抑制K等元素吸收。

植物體內的硒含量與環(huán)境中的硒含量呈顯著正相關，蔬菜可食用部分硒含量低于不可食用部分。張明中的研究發(fā)現(xiàn)，番茄不同部位硒的含量表現(xiàn)為莖≈葉>根≈果實。薛磊的研究表明，番茄對不同外源硒的富集能力不同，生物硒的富集能力高于亞硒酸鈉。本試驗表明，小白菜體內硒的積累量在試驗濃度梯度內，隨硒濃度的升高而增加，地上部硒的含量低于地下部，這與李登超等的研究結果相似。在Se濃度為0.1 mg·L時，DL-硒代蛋氨酸處理下小白菜硒的積累高于亞硒酸鈉處理，而Se≥0.5 mg·L時，亞硒酸鈉處理下小白菜硒的積累高于DL-硒代蛋氨酸處理，這與孫崇慶等對生菜施用不同外源硒的研究結果相似。試驗發(fā)現(xiàn)兩種外源硒對小白菜地上部硒的含量影響幾乎沒有差異，而對根部硒含量影響差異較大，這可能是由于根系吸收亞硒酸鈉后，在根部轉化為其他形式，包括硒代蛋氨酸和硒代蛋氨酸氧化物以及未知形態(tài)和不溶于水的形式留在地下部，僅有小部分通過木質部運輸?shù)降厣喜?。植物的根系可能是通過蛋氨酸轉運蛋白來吸收和利用硒代蛋氨酸，但目前植物對硒代蛋氨酸的吸收機制尚不明確，因此，造成這種差異的原因有待進一步探究。

小白菜品質與多個因素相關，單一指標很難真實準確反映兩種外源硒對小白菜品質的影響，采用多個指標對其品質進行綜合評價十分必要。由主成分分析綜合評價小白菜品質排名順序依次為T2>T1>S2>T3>S1>S3>CK>T4>S4。T2處理小白菜的可溶性蛋白和游離氨基酸含量分別提高了2.82百分點和107.14%，硝酸鹽含量降低了51.21%，地上部硒含量為0.843 mg·kg，按每人每天食用100 g小白菜，則硒的補充為84.3 μg，在硒的營養(yǎng)補充范圍內。據(jù)此，可以認為以亞硒酸鈉為硒源時，Se的濃度為0.5 mg·L對小白菜品質形成效果最顯著，優(yōu)于其他處理。