不同栽培方式下大蒜各器官中蒜氨酸含量變化

摘要：為探究不同栽培方式下大蒜（Allium sativum L.）各器官出苗期、萌芽期、分化期、膨大期蒜氨酸含量變化，以2種大蒜為材料，分別進行土培和水培試驗，采用HPLC法測定2種培養(yǎng)方式下大蒜植株中根、鱗莖、葉片3種器官的蒜氨酸含量。結果表明，在出苗期、萌芽期、分化期，土培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均呈先下降后升高的趨勢，水培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均基本保持不變；土培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先降低后升高的趨勢，水培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先升高后降低再升高的趨勢；土培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈下降趨勢，水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈升高趨勢。綜上，2種栽培方式下不同生長期大蒜植株各器官蒜氨酸含量變化存在差異，在萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜不同器官中蒜氨酸含量均高于土培，且在出苗期、萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均高于其他器官。

關鍵詞：栽培方式；生長期；器官；大蒜（Allium sativum L.）；蒜氨酸含量

中圖分類號：S633.4 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）10-0149-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.027 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： To investigate the changes in allicin content in various organs of garlic （Allium sativum L.） during the seedling， germination， differentiation， and expansion stages under different cultivation methods，two types of garlic were used as materials for soil and hydroponic experiments， respectively，and the HPLC method was used to determine the allicin content in roots， bulbs， and leaves of garlic plants under two different cultivation methods. The results showed that during the emergence， germination， and differentiation stages， the allicin content in the roots of both garlic plants under soil cultivation showed a trend of first decreasing and then increasing， while under hydroponic cultivation， the allicin content in the roots of both garlic plants remained basically unchanged；under soil cultivation， the allicin content in the bulbs of two garlic plants showed a trend of first decreasing and then increasing， while under hydroponic cultivation， the allicin content in the bulbs of two garlic plants showed a trend of first increasing， then decreasing， and then increasing；under soil cultivation， the allicin content in the leaves of both garlic plants showed a decreasing trend， while under hydroponic cultivation， the allicin content in the leaves of both garlic plants showed an increasing trend. In summary， there were differences in the changes of allicin content in various organs of garlic plants at different growth stages under two cultivation methods，during the germination and differentiation stages， the allicin content in different tissues of two types of garlic grown in hydroponics was higher than that grown in soil，and during the emergence， germination， and differentiation stages， the allicin content in the leaves of both garlic plants was higher than that in other organs under hydroponic conditions.

Key words： cultivation method； growth period； organ； garlic （Allium sativum L.）； allicin content

大蒜（Allium sativum L.）別名胡蒜、蒜頭、蒜等，是百合科蔥屬植物，原產(chǎn)于西亞和中亞地區(qū)，公元前113年張騫出使西域?qū)⑵鋷胫性蟮?。大蒜是一種藥食同源的植物，具有殺菌、消炎、止癢、抗癌、抗菌、抗氧化、心臟保護和免疫調(diào)節(jié)活性等作用［1-3］?，F(xiàn)代醫(yī)學證明大蒜中的含硫化合物具有獨特的藥理活性，被稱為“土里長的抗生素”［4］。蒜氨酸（S-烯丙基半胱氨酸亞砜，C6H11NO3S）是大蒜中含量最高的非蛋白類含硫氨基酸，占比超過90%，主要儲藏在新鮮大蒜的蒜薹、葉片、鱗莖、根中［5］。蒜氨酸的生物合成有兩條途徑，一條是絲氨酸和烯丙基硫醇，另一條是谷胱甘肽和烯丙基通過谷氨?；暮铣桑?］?！睹绹幍洹贰队幍洹贰稓W洲藥典》均收載了大蒜相關產(chǎn)品，以大蒜辣素和蒜氨酸作為質(zhì)量控制的指標成分［7］。

雖然大蒜植株不同器官中均含有蒜氨酸，但是其含量也不盡相同，影響蒜氨酸含量的因素有很多，其中采收前影響因素包括大蒜品種、栽培方式、采收時間、化肥種類和使用時間、生長條件、溫度等，采收后影響因素包括加工技術、儲存條件等［8-11］。

不同栽培方式下大蒜植株不同器官中蒜氨酸含量高低及變化規(guī)律尚不明確，因此本研究以大田土培和室內(nèi)水培2種栽培方法對2個品種大蒜進行培育，測定不同生長期根、鱗莖、葉片中蒜氨酸含量，旨在為大蒜栽培方式的選擇和各器官的利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大田土培試驗在阿合奇縣大蒜種植基地進行。阿合奇縣屬于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州下轄縣，位于西部天山南脈腹地，地處高寒山區(qū)，海拔在1 800～2 500 m，屬于溫帶大陸性干旱氣候，晝夜溫差大，年均氣溫為6.2 ℃，冬季嚴寒，年均降水量約為180 mm。

1.2 試驗材料

供試材料為新疆蘇克天牧農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的阿合奇大蒜和吉木薩爾大蒜。

1.3 儀器與試劑

1.3.1 儀器 LC-2030C 3D Plus型高效液相色譜儀（日本島津公司）；KQ3200DE型超聲波清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）；TGL-20bR型高速低溫離心機（上海安亭科學儀器廠）；ME204E型分析天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；LAM-0.5FT型真空冷凍干燥機（山東新華醫(yī)療器械股份有限公司）；LAM-0.5FG實驗型凍干機（山東新華醫(yī)療器械股份有限公司）；DRB-315型切片機（上海達瑞寶食品機械有限公司）；HC-1500A型破壁機（中山市惠爾普斯電器有限公司）。

1.3.2 試劑 蒜氨酸標準品（純度98%，新疆埃樂欣藥業(yè)有限公司）；三氟乙酸（色譜純，批號2020112501，成都市科隆化學品有限公司）；甲醇［分析純，批號20230105，福晨（天津）化學試劑有限公司］。

1.4 試驗方法

1.4.1 栽培方法

1）土培。在新疆蘇克天牧農(nóng)業(yè)科技有限公司大蒜種植基地進行種植。試驗地大小為10 m×120 m。播種前進行土地深翻，去除前茬作物梗和其他雜物；大蒜脫皮分瓣，去除霉病損壞的種子并浸種。在試驗地開溝，行數(shù)10行，溝寬5 cm，將大蒜種子播種于溝中，蒜種頭部朝上，保持株距10 cm，將土溝推平并覆膜。10～15 d長出幼苗后進行放苗并覆土1～2 cm。整個生育期按照大蒜一般生產(chǎn)進行養(yǎng)護管理。

2）水培。在室內(nèi)培養(yǎng)，水培前大蒜進行分瓣，挑出霉變損壞的蒜種，大蒜單個放置于水培容器盤上，大蒜底盤浸沒在水中，水培容器大小為30 cm×20 cm，共種植50盤，定期進行補水、補光。

選用阿合奇和吉木薩爾大蒜按照上述2種方法進行栽培，共使用蒜種300 kg。

1.4.2 樣品采集及處理方法 大蒜的生長期大致分為出苗期、萌芽期、分化期、膨大期，在不同生長期分別對土培和水培大蒜植株進行隨機取樣。由于膨大期采樣時間較晚，此時大蒜植株的根分散在土壤中不宜采集，葉片枯萎較嚴重，故膨大期并未對根和葉片進行采樣。將采集的大蒜植株按照不同器官分割后分別進行切片、凍干、粉碎、過篩。

1.4.3 蒜氨酸含量測定 蒜氨酸含量參照DB 65/T 4511—2022《高蒜氨酸含量大蒜質(zhì)量評價規(guī)范》［12］測定。

1）標準溶液配置。使用分析天平精確稱取0.02 g蒜氨酸標準品，置于1 000 mL容量瓶中，用去離子水溶解并稀釋至刻度線，混勻后用0.22 μm濾膜過濾備用。

2）試樣溶液配置。使用分析天平精確稱取樣品0.30 g，置于50 mL容量瓶，加25 mL甲醇，超聲波處理10 min，加20 mL去離子水搖勻，放至室溫后用去離子水定容。8 000 r/min離心15 min，吸取上清液1.0 mL，置于10 mL容量瓶中，用去離子水定容后用0.22 μm微孔濾膜過濾備用。

3）HPLC測定。色譜柱：Shim-pack GIST C18-AQ（4.6 mm ×250 mm，3 μm）；流動相：0.06%三氟乙酸水溶液；流速：0.5 mL/min；檢測波長：214 nm；柱溫：25 ℃；進樣量：10 μL。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016軟件整理，使用GraphPad Prism 8.0軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析及數(shù)據(jù)可視化。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式大蒜植株根中蒜氨酸含量對比

土培和水培方式下2種大蒜植株根不同生長期蒜氨酸含量測定結果（圖1）顯示，在同一生長期（出苗期、萌芽期、分化期），不同培養(yǎng)方式間大蒜植株根中蒜氨酸含量存在顯著差異（P<0.05）。在出苗期、萌芽期、分化期，土培阿合奇大蒜植株根中蒜氨酸含量分別為2.23%、1.22%、1.83%，水培蒜氨酸含量分別為2.88%、2.78%、2.60%。在出苗期、萌芽期、分化期，土培吉木薩爾大蒜植株根中蒜氨酸含量分別為1.86%、1.48%、1.76%，水培蒜氨酸含量分別為3.33%、3.39%、3.65%。

在出苗期、萌芽期、分化期，土培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量變化幅度較大，均呈先下降后升高的趨勢；水培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均基本保持不變。在出苗期、萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均顯著高于土培。

2.2 不同栽培方式大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量對比

大蒜栽培前分別對蒜氨酸含量進行測定，結果（表1）表明，2種大蒜中蒜氨酸含量存在差異，吉木薩爾大蒜的蒜氨酸含量均高于阿合奇大蒜。

土培和水培方式下2種大蒜植株鱗莖不同生長期蒜氨酸含量測定結果如圖2所示，在同一生長期（出苗期、萌芽期、分化期、膨大期），不同培養(yǎng)方式間大蒜鱗莖中蒜氨酸含量存在顯著差異（P<0.05）。在出苗期、萌芽期、分化期、膨大期，土培阿合奇大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量分別為4.41%、3.44%、1.91%、3.72%，水培蒜氨酸含量分別為3.47%、4.35%、3.51%、4.68%。在出苗期、萌芽期、分化期、膨大期，土培吉木薩爾大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量分別為5.23%、3.32%、2.03%、3.80%，水培蒜氨酸含量分別為3.98%、4.41%、3.80%、4.51%。

土培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先降低后升高的趨勢；水培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先升高后降低再升高的趨勢，均在膨大期時蒜氨酸含量達到最大。對不同栽培方式進行比較，在出苗期時，土培方式下2種大蒜鱗莖中蒜氨酸含量均顯著高于水培（P<0.05），在萌芽期、分化期、膨大期時，水培方式下2種大蒜鱗莖中蒜氨酸含量均顯著高于土培（P<0.05）。

2.3 不同栽培方式大蒜植株葉片中蒜氨酸含量對比

土培和水培方式下2種大蒜植株的葉片在不同生長期蒜氨酸含量測定結果（圖3）顯示，在同一生長期（萌芽期、分化期），不同培養(yǎng)方式間大蒜植株葉片中蒜氨酸含量存在顯著差異（P<0.05）。在出苗期、萌芽期、分化期，土培阿合奇大蒜植株葉片中蒜氨酸含量分別為4.95%、3.39%、1.86%，水培蒜氨酸含量分別為4.82%、4.92%、6.71%。在出苗期、萌芽期、分化期，土培吉木薩爾大蒜植株葉片中蒜氨酸含量分別為5.34%、3.44%、2.19%，水培蒜氨酸含量分別為4.59%、6.57%、6.63%。

土培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈下降趨勢；水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈升高趨勢。對不同栽培方式進行比較，在出苗期，土培方式下2種大蒜葉片中蒜氨酸含量略高于水培，在萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜葉片中蒜氨酸含量顯著高于土培（P<0.05）。

3 小結與討論

蒜氨酸是大蒜中含量最高的非蛋白類含硫氨基酸，由于栽培方式、品種、氣候條件、施肥種類等諸多因素的不同，導致干重含量也不相同［13］，蒜氨酸含量的高低常作為評定大蒜品質(zhì)的重要指標［14］。目前關于不同栽培方式不同生長期及不同器官中蒜氨酸含量的變化規(guī)律仍不明確，本研究通過檢測水培和土培大蒜整個生長周期中根、鱗莖、葉片中蒜氨酸含量，發(fā)現(xiàn)其是一個動態(tài)變化的過程。

從不同栽培方式來看，除出苗期阿合奇大蒜外，在同一生長L4v3d9+1N0IU/5SZb2wCyg==期，不同培養(yǎng)方式間大蒜植株各器官中蒜氨酸含量存在顯著差異（P<0.05）。在出苗期、萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均顯著高于土培（P<0.05）。土培方式下2種大蒜鱗莖中蒜氨酸含量均顯著高于水培（P<0.05），在萌芽期、分化期、膨大期時，水培方式下2種大蒜鱗莖中蒜氨酸含量均顯著高于土培（P<0.05）。在出苗期，土培方式下2種大蒜葉片中蒜氨酸含量略高于水培，在萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜葉片中蒜氨酸含量顯著高于土培（P<0.05）。

從同一栽培方式來看，在出苗期、萌芽期、分化期，土培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量變化幅度較大，均呈先下降后升高的趨勢；水培方式下2種大蒜植株根中蒜氨酸含量均基本保持不變。土培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先降低后升高的趨勢，與Liu等［15］、Horní?ková等［16］的研究結果一致；水培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均呈先升高后降低再升高的趨勢，均在膨大期時蒜氨酸含量達到最大。土培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈下降趨勢，與Liu等［15］的研究變化趨勢一致；水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均呈升高趨勢。

從同一生長期不同大蒜植株器官來看，在出苗期，土培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均高于其他器官，在萌芽期，土培方式下2種大蒜植株鱗莖中蒜氨酸含量均高于其他器官，在分化期，土培方式下2種大蒜植株鱗莖、葉片中蒜氨酸含量高于根。在出苗期、萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均高于其他器官。

綜上所述，土培和水培方式下不同生長期大蒜植株各器官中蒜氨酸含量變化規(guī)律存在差異。在萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜不同器官中蒜氨酸含量均高于土培，且在出苗期、萌芽期、分化期，水培方式下2種大蒜植株葉片中蒜氨酸含量均高于其他器官。

參考文獻：

［1］ 蔣茂婷，黃雪松.蒜氨酸生物活性的研究現(xiàn)狀［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2020，46（16）：264-269.

［2］ 王秋雨，李新霞，蘭 怡，等.基于網(wǎng)絡藥理學和體外實驗驗證大蒜含硫化合物蒜氨酸抑制慢性氣道炎癥的作用機制研究［J］.中南藥學，2023，21（5）：1170-1176.

［3］ 江 丹，陳志元，陳 陽，等.大蒜活性成分提取優(yōu)化及對直腸功能影響的研究［J］.中國食品添加劑，2023，34（9）：251-257.

［4］ 陳璟怡，蘇奕婧，孫弟芬，等.大蒜素的生物學活性及在養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應用［J］.飼料工業(yè)，2023，44（1）：30-36.

［5］ 胡小霞，鄧麗娟，劉睿婷，等.基于主成分分析的大蒜藥用質(zhì)量評價［J］.食品工業(yè)科技，2023，44（12）：293-299.

［6］ 張華敏，張新嶺，尹守恒，等.蔥屬植物S-烷（烯）基半胱氨酸亞砜代謝途徑研究進展［J］. 廣西植物，2023，43（2）：221-233.

［7］ 李新霞，史榮梅，劉睿婷.大蒜主要化學成分及檢測標準［J］.新疆醫(yī)科大學學報，2020，43（6）：697-700.

［8］ ICHIKAWA M，IDE N，ONO K. Changes in organosulfur compounds in garlic cloves during storage［J］. Journal of agricultural and food chemistry，2006，54（13）：4849-4854.

［9］ BLOEM E， HANEKLAUS S， SCHNUG E. Storage life of field-grown garlic bulbs （Allium sativum L.） as influenced by nitrogen and sulfur fertilization［J］. Journal of agricultural and food chemistry，2011，59（9）：4442-4447.

［10］ MARTINS N， PETROPOULOS S， FERREIRA I C， et al. Chemical composition and bioactive compounds of garlic （Allium sativum L.） as affected by pre-and post-harvest conditions： A review［J］. Food chemistry，2016，211（15）：41-50.

［11］ 李 瑜，祝美云，龐凌云，等.貯藏期間大蒜主要化學成分含量變化研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學，2008（8）：112-113.

［12］ DB 65/T 4511—2022，高蒜氨酸含量大蒜質(zhì)量評價規(guī)范［S］.

［13］ 張雨萌，程智慧，王曦奧，等.氮硫配施對青蒜大蒜素含量和品質(zhì)的影響［J］.中國蔬菜，2022（4）：67-71.

［14］ 毛德倩，楊大進，楊文婕.富硒大蒜硒對蒜氨酸TLC特征圖譜和含量的影響［J］.科學技術與工程，2009（9）：2416-2419.

［15］ LIU P X， WENG R X， YAN Y， et al. Distinct quality changes of garlic bulb during growth by metabolomics analysis_{c3a8ac52172d4a6f6fbf400b647a3d6f}［J］. Journal of agricultural and food chemistry，2020，68（20）：5752-5762.

［16］ HORNí?KOVá J，KUBEC R，VELí?EK J， et al. Changes of S-alk（en）ylcysteine sulfoxide levels during the growth of different garlic morphotypes［J］. Czech journal of food sciences，2011，29（4）：373-381.

收稿日期：2023-12-06

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項（2022A03019-3；2022A03007）；新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金項目（2021D01C255）

作者簡介：肖趙輝（1995-），男，山西孝義人，在讀碩士研究生，研究方向為現(xiàn)代分析測試技術與新藥研發(fā)，（電話）15698697669（電子信箱）865644876@qq.com；通信作者，李新霞（1968-），女，新疆烏魯木齊人，教授，博士，主要從事現(xiàn)代分析測試技術與新藥研發(fā)工作，（電話）13999918215（電子信箱）lxx6668@163.com；共同通信作者，劉睿婷（1986-），女，新疆石河子人，在讀博士研究生，研究方向為新藥研發(fā)與質(zhì)量控制，（電話）13999832545（電子郵箱）lrt_86@sina.com。