葉面硒生物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)和元素積累的影響

陳 蓉， 姚鋒先， 楊忠蘭， 楊 杰， 溫 莉， 劉桂東， 張永浩， 成 臣， 李 航

(1.贛南師范大學(xué)國(guó)家臍橙工程研究技術(shù)中心/贛南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西贛州 341000； 2.贛州市果業(yè)發(fā)展中心，江西贛州 341000)

硒(Se)是哺乳動(dòng)物必需的微量元素，在改善生物體的健康和抵抗氧化損傷方面起著重要作用。世界范圍內(nèi)約2/3的土壤缺硒，我國(guó)約72%的土壤中硒含量不足0.1 mg/kg，處于缺硒狀態(tài)，這嚴(yán)重制約了人體對(duì)硒的攝入。生物強(qiáng)化技術(shù)可促進(jìn)無機(jī)硒轉(zhuǎn)化成有機(jī)硒，增強(qiáng)人體對(duì)硒的吸收利用，因此該技術(shù)在貧硒地區(qū)被普遍采用，主要包括土施和葉面噴施。土施硒肥可緩解土壤硒缺乏，改善植物硒營(yíng)養(yǎng)，但施入土壤的硒肥當(dāng)季利用率低、成本相對(duì)較高，施用不當(dāng)容易造成土壤污染，因此在實(shí)際應(yīng)用中具有局限性。葉面噴施硒肥的措施能將硒直接由葉片轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，有效提高果實(shí)對(duì)硒和礦質(zhì)養(yǎng)分的利用率，且操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)有效，在硒生物強(qiáng)化方面占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此得到廣泛應(yīng)用。

前人對(duì)甜柿、獼猴桃等水果和水稻、小麥等農(nóng)作物研究發(fā)現(xiàn)，施硒能提高硒含量和品質(zhì)。硒也會(huì)影響部分營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和積累，李財(cái)運(yùn)等研究表明，噴硒處理后山核桃種仁中硒、鋅、錳、鎂含量提高；劉群龍等研究發(fā)現(xiàn)，梨果實(shí)中硒元素含量隨噴硒濃度增加而明顯提高，且噴施低濃度硒，可顯著提高果實(shí)鐵和銅元素的含量。在臍橙上，現(xiàn)有的研究多集中于外源噴硒對(duì)果實(shí)中硒的積累量和果實(shí)品質(zhì)的影響，但關(guān)于臍橙中其他養(yǎng)分吸收的研究報(bào)道較少。

臍橙富含人體所需的各類營(yíng)養(yǎng)成分，在世界大部分地區(qū)廣泛種植。江西贛南地區(qū)氣候條件優(yōu)越，臍橙品質(zhì)良好，是我國(guó)臍橙的重要優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)之一。贛南臍橙以果大形正、肉質(zhì)脆嫩、口感甜酸適度著稱，富含人體所必需的各類營(yíng)養(yǎng)元素。在自然條件下，水果中硒含量較低，且贛南臍橙果肉中硒含量普遍小于10 μg/kg，因此亟需通過外源硒生物強(qiáng)化技術(shù)來提高臍橙總硒含量。本研究擬通過向臍橙樹體葉面噴施不同濃度和不同次數(shù)的硒肥，分析果肉中硒的積累情況及硒對(duì)果實(shí)品質(zhì)、元素積累的影響，以期為臍橙硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化栽培提供試驗(yàn)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年在江西省贛州市贛南師范大學(xué)國(guó)家臍橙工程技術(shù)研究中心臍橙基地(25°47′53″N，114°52′45″E)進(jìn)行，土壤類型為酸性紅壤(pH值為4.5)，有機(jī)質(zhì)含量為(6.94±0.59) mg/g，堿解氮含量為(46.43±5.18) mg/kg，速效磷含量為(5.63±0.64) mg/kg，速效鉀含量為(159.67±11.73) mg/kg。供試材料為紐荷爾臍橙果樹，樹齡6年，樹體長(zhǎng)勢(shì)良好。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)以亞硒酸鈉(NaSeO)為硒源對(duì)臍橙樹進(jìn)行葉面噴硒，設(shè)置5個(gè)硒肥濃度和2個(gè)噴硒次數(shù)(表1)，共9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。分別在謝花期(4月9日)、幼果期(6月16日)和果實(shí)膨大期(7月13日)外源噴施硒肥或水，每株果樹單次噴施量為4.0 L，每次噴至葉面均勻布滿霧狀水滴；果園其他管理措施不變，各處理田間管理保持一致。于當(dāng)年11月果實(shí)成熟期，在樹冠外圍1.5～2.0 m高，東、南、西、北方向和中部分別隨機(jī)采取1個(gè)果實(shí)樣品，進(jìn)行元素測(cè)定和品質(zhì)分析(施用外源硒肥對(duì)產(chǎn)量無顯著差異)。

表1 大田試驗(yàn)處理

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 總硒和無機(jī)硒的測(cè)定 取果實(shí)鮮樣，根據(jù)GB 5009.93—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中硒的測(cè)定》進(jìn)行總硒含量的測(cè)定。無機(jī)硒測(cè)定參照DB36/T 1243—2020《稻米中有機(jī)硒和無機(jī)硒含量的測(cè)定 氫化物原子熒光光譜法》，采用差減法，用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜儀(HG-AFS，AFS-922，北京吉天)進(jìn)行測(cè)定。

有機(jī)硒含量=總硒含量-無機(jī)硒含量。

1.3.2 礦質(zhì)元素含量測(cè)定 稱取0.300 0 g樣品，用電爐碳化至無煙，再放入馬弗爐中500 ℃灰化 6 h，取出后加入10 mL的5%硝酸，過濾，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，Agilent 7900，USA)測(cè)定硼、錳、鐵、銅、鋅、鉬、鎂、磷、鉀和鈣含量；稱取0.300 0 g樣品放入50 mL消煮管中，經(jīng)LWY84B型控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐消煮，過濾，用全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀(Smartchem200)測(cè)定氮含量。

1.3.3 果實(shí)品質(zhì)測(cè)定 果實(shí)可滴定酸含量用氫氧化鈉滴定法測(cè)定；維生素C含量用2，6-二氯酚靛酚染料滴定法測(cè)定；可溶性固形物含量用 WYT 型手持糖度計(jì)測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 DPS 9.50軟件分析不同處理間的差異顯著性(<0.01)，利用Excel可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面噴硒對(duì)臍橙鮮樣果肉中總硒的影響

臍橙果肉鮮樣總硒(Se)的含量隨著噴硒濃度的增加而增加，且噴施3次果肉中的Se含量高于噴施2次的處理。T5、T9處理中臍橙果肉的Se含量達(dá)到21.55、50.03 μg/kg，分別為對(duì)照處理的37.91倍、88.00倍(圖1)，但是該濃度處理后果樹出現(xiàn)落葉、落果現(xiàn)象，表明高濃度硒對(duì)臍橙樹體有一定損傷。

2.2 葉面噴硒對(duì)臍橙果肉中硒形態(tài)的影響

不同濃度施硒處理后，果肉中的硒主要以有機(jī)態(tài)形式存在，且含量變化趨勢(shì)與總硒一致，即有機(jī)硒含量隨噴硒濃度增加而迅速上升(表2)。在果肉中有機(jī)硒的含量比無機(jī)硒高，占總硒的73.13%～85.68%。與對(duì)照相比，葉面噴硒后果肉中有機(jī)硒和無機(jī)硒含量均顯著增加。T2、T3、T4和T5處理果肉中有機(jī)硒含量分別占總硒的82.23%、85.68%、75.55%和73.13%，且在T4處理中有機(jī)硒含量迅速上升，其含量與噴硒2次后的最高值(T5)無顯著差異。T9處理臍橙有機(jī)硒和無機(jī)硒含量均顯著高于其他處理，此時(shí)果肉有機(jī)硒含量較T6、T7、T8處理分別增加了3.23倍、2.23倍、0.79倍。

表2 不同處理臍橙果肉中有機(jī)硒和無機(jī)硒含量的變化

2.3 葉面噴硒對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)的影響

整體上分析，在一定濃度硒處理范圍內(nèi)可以顯著提高果實(shí)的可溶性固形物和維生素C含量，而可滴定酸含量和固酸比無顯著規(guī)律性變化。由表3可知，噴施2次葉面肥時(shí)，T2和T3處理可溶性固形物和維生素C含量均顯著高于其他處理；且在T2處理中，可溶性固形物和維生素C含量達(dá)到最大值，較對(duì)照分別提高了13.25%和30.37%；T2、T4和T5處理可滴定酸含量較對(duì)照降低了15.85%、23.17%和10.98%，固酸比較對(duì)照增加了34.86%、20.91%和14.09%。噴施3次葉面肥時(shí)，T6、T7和T8處理可溶性固形物和維生素C含量顯著高于對(duì)照；T8和T9處理可滴定酸含量較對(duì)照分別降低了35.37%和19.51%，固酸比分別提高了66.03%和3.00%。表明不同噴硒濃度和次數(shù)對(duì)臍橙品質(zhì)的作用效果存在較大差異，且噴硒3次處理對(duì)果實(shí)品質(zhì)的提升效果要優(yōu)于噴施2次的處理。

方差分析表明，濃度單因素對(duì)可溶性固形物、維生素C、可滴定酸含量及固酸比的影響均達(dá)極顯著水平(<0.01)，而次數(shù)單因素、濃度和次數(shù)的交互作用對(duì)各指標(biāo)無顯著性影響，由此可知，對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)影響最大的因素是噴硒濃度。

表3 不同處理對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 葉面噴硒對(duì)臍橙果肉大量元素含量的影響

由表4可知，大量元素的總積累量遵循K>N>Ca>P>Mg的規(guī)律，其中Mg、K和N含量整體呈上升趨勢(shì)，而P和Ca含量整體呈下降趨勢(shì)。T2和T3處理Mg含量較對(duì)照降低了1.30%和9.09%；T4和T5處理Mg、P、K和N的含量都高于對(duì)照，分別增加了27.27%～37.66%、3.97%～7.14%、17.86%～28.66%、77.91%～95.82%。葉面噴施3次處理，果實(shí)的Mg、K和N含量均高于對(duì)照處理，分別增加了11.69%～35.06%、11.20%～24.52%和28.66%～95.52%；而P和Ca含量均低于對(duì)照，分別降低了3.17%～24.60%和2.96%～41.78%，但處理間差異不顯著。噴施3次葉面肥比噴施2次葉面肥處理的果實(shí)中Mg和K含量更高。

方差分析表明，濃度單因素對(duì)鈣含量的影響達(dá)到顯著水平，對(duì)鎂、磷、鉀和氮含量的影響均不顯著；濃度與次數(shù)之間的交互作用及次數(shù)單因素對(duì)大量元素含量的影響都不顯著，所以噴硒濃度對(duì)鈣元素含量有顯著影響，對(duì)其他大量元素?zé)o顯著效果。

2.5 葉面噴硒對(duì)臍橙果肉微量元素含量的影響

微量元素總量遵循著 B>Fe>Mn>Zn>Cu>Mo的規(guī)律(表5)。其中Fe、Mn、Cu、Zn和Mo含量相比對(duì)照整體呈升高趨勢(shì)，B含量相比對(duì)照總體呈降低趨勢(shì)。T2、T4和T5處理Mn、Fe、Cu和Zn含量較對(duì)照分別增加了9.74%～46.32%、27.48%～62.09%、3.35%～49.76%和11.39%～28.83%。

表4 不同處理對(duì)臍橙果肉大量元素吸收的影響

表5 不同處理對(duì)臍橙果肉微量元素吸收的影響

噴施3次硒肥，F(xiàn)e、Cu、Zn和Mo含量整體較對(duì)照均提高；T6和T8處理中Mn含量較對(duì)照分別增加了50.79%和3.95%。噴硒3次較噴硒2次處理微量元素含量提升更為明顯。

方差分析表明，噴施次數(shù)單因素處理對(duì)微量元素含量影響不顯著；噴施濃度單因素處理對(duì)Mn和Fe元素含量影響極顯著，對(duì)Zn元素含量影響顯著，對(duì)其他元素含量影響不顯著；濃度和次數(shù)交互作用對(duì)微量元素含量影響不顯著。這說明Mn、Fe、Zn含量對(duì)噴硒濃度敏感。

2.6 臍橙果肉元素之間的相關(guān)性分析

臍橙果肉元素之間的相關(guān)性分析結(jié)果(表6)表明，大量元素Mg、P、K相互呈極顯著正相關(guān)，微量元素中B與Cu、Zn、Mn，F(xiàn)e與Cu、Zn、Se，Zn與Mo呈顯著或極顯著正相關(guān)，表明大量元素Mg、P、K，微量元素B、Fe、Cu、Zn之間具有相互促進(jìn)吸收的作用。微量元素中Se、Fe和Cu也與大量元素呈顯著或極顯著相關(guān)，Se和Fe都與Mg、K呈顯著或極顯著正相關(guān)，Cu與P、K呈顯著或極顯著正相關(guān)，表明臍橙果實(shí)中Mg、P、K、Se、Fe和Cu的吸收具有相互促進(jìn)作用。此外，施用硒肥能顯著提高臍橙果肉中Se元素的含量，而硒的吸收又能促進(jìn)Mg、K、P、Fe和Cu元素的積累。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同處理對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)的影響

大量研究發(fā)現(xiàn)，外源硒能顯著提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，這可能與硒參與植物體內(nèi)的生理代謝有關(guān)。由于硒能影響原卟啉-Ⅸ、Mg-原卟啉酯的積累，而這兩者與葉綠素的形成相關(guān)，所以硒能影響葉綠素的合成。另外，在植物體內(nèi)，硒還可以通過調(diào)節(jié)-SH的5-氨基乙酰丙酸脫水酶(ALAD)和膽色素原脫氨酶(PB-GD)來合成葉綠素。因此葉面施硒能提高作物葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用效率，增加果實(shí)中的同化產(chǎn)物。在本試驗(yàn)中外源噴硒后，促進(jìn)了植物體內(nèi)同化和轉(zhuǎn)化能力，也提高了可溶性固形物和維生素C的合成效率。

表6 臍橙果肉元素之間的相關(guān)性

3.2 不同處理對(duì)果肉元素累積的影響

礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，也是果實(shí)形成良好品質(zhì)的基礎(chǔ)。硒對(duì)果肉中礦質(zhì)元素的影響機(jī)理復(fù)雜，元素之間既有拮抗作用，又相互促進(jìn)，其效應(yīng)可能與果樹的生理代謝相關(guān)。本研究中，葉面噴施硒肥后，Mg、K、Mn和Zn含量呈現(xiàn)出低硒濃度下有不同程度上升，在高硒濃度時(shí)均有所降低的趨勢(shì)，該結(jié)果與郭開秀等研究雞毛菜的結(jié)果一致；隨著硒肥濃度增加，果肉中Fe、Cu和N含量增加，P和Ca含量降低，與在西瓜和紫甘薯中的研究結(jié)果相同。硒肥對(duì)Mo含量和B含量的影響分別表現(xiàn)出上升和下降的趨勢(shì)，這與前人研究一致，Arvy等證實(shí)，在植物體內(nèi)，Se與Mo元素呈正相關(guān)；段碧輝等研究發(fā)現(xiàn)適量硒可降低油菜幼苗硼的吸收累積。硒不僅能直接影響果實(shí)品質(zhì)，還能通過改變果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)元素含量，間接影響其內(nèi)在品質(zhì)。然而也有部分研究差異較大，如袁偉玲等研究表明，加硒后，生菜地上部Ca、Zn和Mg等元素含量增加，P、K和Fe含量下降，對(duì)生菜地下部分而言，隨著硒濃度增加，P、Ca、Mg、Fe和Zn含量下降；秦玉燕等報(bào)道，噴施低濃度硒可提高茶樹葉片Zn、K、Fe、Ca和Mg含量，高濃度對(duì)葉片有毒害作用，會(huì)抑制葉片對(duì)Zn、K和Fe的積累?？偟膩碚f，營(yíng)養(yǎng)元素在不同植物上表現(xiàn)差異較大，相關(guān)影響機(jī)理仍需進(jìn)一步的分析。

本研究中外源施硒降低了果肉中的磷含量，且在低濃度下抑制作用更強(qiáng)。這可能是由于磷酸鹽和亞硒酸鹽在植物體內(nèi)吸收轉(zhuǎn)運(yùn)過程同屬一個(gè)磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)通道，而作物對(duì)磷酸鹽的選擇吸收作用要高于亞硒酸鹽。而隨著噴硒濃度增加，亞硒酸鹽抑制和生長(zhǎng)稀釋作用使硒減弱了對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，生物稀釋效應(yīng)降低，磷元素含量緩慢提高。

3.3 不同處理對(duì)果肉硒形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響

目前，國(guó)內(nèi)外仍在探索更多的關(guān)于富硒農(nóng)產(chǎn)品的研究。我國(guó)是典型的缺硒大國(guó)，且硒分布不均勻，生物利用率極低。缺硒會(huì)引起克山病、心血管疾病和大骨節(jié)病，對(duì)人體造成損害。因此通過開發(fā)富硒農(nóng)作物增加人體硒攝入量，是近年來關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著噴硒濃度的增加，果肉中總硒含量顯著增加，這與前人在甜櫻桃和西瓜中的研究結(jié)果一致，表明臍橙對(duì)硒的富集程度不受高濃度硒肥的抑制，也未減弱對(duì)硒的吸收同化。但是葉面噴硒存在硒肥濃度過高造成樹體受損的安全問題，本試驗(yàn)中噴施高濃度亞硒酸鈉(300 mg/L)時(shí)，樹體出現(xiàn)落葉落果現(xiàn)象，與秦玉燕等在芒果上研究結(jié)果相同，表明此濃度已經(jīng)超出了臍橙耐受范圍，因此需綜合考慮果肉硒含量、品質(zhì)、養(yǎng)分等因素來確定最適宜的噴施濃度。

有機(jī)硒生物活性強(qiáng)，利于人體吸收，是衡量農(nóng)產(chǎn)品富硒的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，隨著葉面噴施濃度的增加，臍橙果肉中有機(jī)硒含量逐漸增加，最高可占總硒的85.68%。但有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率隨著硒肥濃度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，該結(jié)果與杜振宇等研究茄子發(fā)現(xiàn)施用高濃度硒會(huì)顯著降低有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率的結(jié)果一致。這表明了葉面噴施無機(jī)硒后大部分都已轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，且作物種類、硒肥濃度和噴施次數(shù)的不同會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生差異。

從食用安全角度考慮，臍橙等柑橘果實(shí)富硒標(biāo)準(zhǔn)為總Se≥10 μg/kg，本試驗(yàn)中T4～T9處理達(dá)到富硒標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)提出，成年人每日硒攝入量推薦值為50～65 μg/d，最大安全攝入量為 400 μg/d，本研究葉面噴硒后獲得的果肉硒含量范圍為11.83～50.03 μg/kg，按每人每天攝入2～3個(gè)臍橙(1 kg)計(jì)算，可從中攝取11.83～50.03 μg 硒。若加上中國(guó)居民來自其他 8 類食物的硒攝入量 62.24 μg/d，則每人每日硒攝入量為74.07～112.27 μg/d。因此，本試驗(yàn)所得富硒臍橙對(duì)人體是安全的。

葉面噴硒后臍橙果肉中總硒和有機(jī)硒含量隨施用濃度的增加而遞增，且噴施3次處理提高幅度大于噴施2次處理，最高安全施硒濃度為200 mg/L。T2和T8處理對(duì)臍橙果實(shí)品質(zhì)的改善效果較好，可提高可溶性固形物、維生素C含量和固酸比，降低可滴定酸含量。T6、T7、T8和T9處理可增加Mg、K、N含量；T2和T8處理可提高果肉Fe、Mn、Cu、Zn和Mo含量。

綜上結(jié)果表明，T8處理是生產(chǎn)富硒臍橙的最優(yōu)噴施措施，該處理下臍橙果肉總硒含量和有機(jī)硒含量分別為28.01、21.42 μg/kg，可溶性固形物含量為13.83%，維生素C含量為67.86 mg/100 g，固酸比為26.05，且果肉中錳、銅、鋅和鉬元素含量較對(duì)照分別提高了3.95%、23.92%、19.22%和18.75%。