不同处理方法对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响

罗仓学, 张冬梅

(陕西科技大学生命科学与工程学院， 陕西 西安 710021)

0 前 言

苦荞是自然界中甚少的药食两用作物，但由于籽粒中含有高活性的胰蛋白酶抑制剂和芦丁降解酶等抗营养因子以及含有大量的抗性淀粉和过敏原等[1]，从而降低了苦荞麦的营养价值.苦荞种子萌发后理化性质发生了较大变化，营养价值大幅提高，含有更为丰富的氨基酸、各种酶类、可溶糖、不饱和脂肪酸、维生素和矿物质等.从上世纪九十年代开始，人们越来越关注对芽苗菜营养价值的研究[2].萌发对苦荞的营养品质有改良作用.荞麦籽粒萌发后，胰蛋白酶抑制剂的活性降低[3]，胚中芦丁降解酶活性在胚为子叶完全吸收后活性消失[4]，氨基酸更为均衡[3]，VB1、VB6、Vc、矿物质等营养成分明显提高[5]，且含有大量的不饱和脂肪酸[6]和更为丰富的黄酮类物质[3].

苦荞芽菜的人工培养日渐兴起，目前，对苦荞萌发过程中活性成分的变化及保健功能的研究较多[7,8]，但有关其萌发吸水特性和催芽的研究报道较少.本试验采用不同吸水方式(浸种与湿纱布包裹)、硝酸钾、变温层积对苦荞种子进行处理，分析了不同吸水方式和吸水时间、不同浓度硝酸钾溶液和不同时间层积处理对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响，旨在提高苦荞种子的萌发效果，为苦荞芽菜的人工栽培提供参考.

1 材料与方法

1．1 材料

苦荞种子：来自四川凉山州苦荞生产基地.

1．2 仪器和试剂

KQ-200TDV型高频数控超声波清洗器(频率60 kHz),昆山市超声仪器有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司；101-2型电热鼓风干燥箱,北京科伟永兴仪器有限公司；HPG-280B光照培养箱,哈尔滨市东联电子技术开发有限公司.

芦丁、无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、高锰酸钾、硝酸钾钠均为分析纯.

1．3 处理与方法

1.3.1 种子吸水率的测定[9]

1.3.2 种子吸水试验

选取大小均匀一致的种子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸馏水冲洗，采取将种子放入蒸馏水中浸泡和湿纱布包裹两种方式使其吸水膨胀.每种方式分别进行2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h时间梯度处理，种子吸胀后置于放双层滤纸的玻璃培养皿中，每皿50粒种子，3次重复，25 ℃光照培养箱中暗培养.第4天统计发芽势，第7天统计发芽率，第7天测量芽品鲜重.依照公式：

Gt为在7天的发芽种子数,Dt为相对应的发芽天数.

Gt为某天的幼苗生长势(鲜苗重、干重或长度).

1.3.3 硝酸钾试验

选取大小均匀一致的种子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸馏水冲洗干净，用不同浓度KNO3溶液浸湿的纱布包裹种子吸水6 h.KNO3溶液的浓度梯度为： 0.10 mol/L、0.30 mol/L、0.50 mol/L、0.80 mol/L、1.00 mol/L.种子吸胀后，用蒸馏水冲洗，置于放双层滤纸的玻璃培养皿中，每皿50粒种子，3次重复，25 ℃光照培养箱中暗培养.第4天统计发芽势，第7天统计发芽率，第7天测量芽品鲜重.

1.3.4 变温层积试验

层积方法是用湿纱布卷将种子包裹后放入一塑料袋中保湿(松扎袋口)[10].选取种子，用0.2% KMnO4溶液消毒15 min，蒸馏水冲洗，用湿纱布包裹种子吸水6 h，取出种子后进行变温层积处理.

变温层积的条件为：高温4 h/低温4 h、高温6 h/低温6 h、高温8 h/低温8 h、高温10 h/低温10 h、高温12 h/低温12 h，高温在室温(20～25 ℃)下进行，低温在3～6 ℃冰箱中进行，进行一次变温层积处理.3次重复，第4天统计发芽势，第7天统计发芽率，第7天测量芽品鲜重.

1.3.5 总黄酮提取与测定[11]

将冷冻备用的荞麦芽菜在60 ℃下烘干至恒重，粉碎过80目筛.采用超声波提取苦荞芽菜中的总黄酮.超声波提取条件为：80%乙醇，1∶20料液比，在温度75 ℃、功率160 W下提取20 min，连续提取两次.以芦丁为标准样，比色法(亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠显色法)测定总黄酮含量，制作芦丁标准曲线，得芦丁浓度C与吸光度A关系曲线的回归方程为C=8.840 5A-0.003 7，r2=0.997 2.

称取一定量样品，超声波提取，510 nm处测吸光度，从标准曲线上读出样品液中芦丁的含量，计算样品的黄酮含量.

1．4 数据处理

采用Excel 2003对数据进行整理，用SPSS17.0数据处理系统进行方差分析和显著性检验，多重比较用Duncan法.

2 结果与分析

2.1 苦荞种子的吸水规律

由图1 可以看出，苦荞种子萌发的吸水过程可分为3个阶段：0～6 h内吸水极快且吸水量大，为物理吸水过程，到6 h吸水量达到最大吸水量的73.56%，平均每小时吸水12.26%；6～48 h为缓慢吸水阶段，到48 h吸水量达到最大吸水量的98.42%，平均每小时吸水0.59%；48 h后种子吸水量基本不变.符合种子萌发的一般吸水过程.

图1 苦荞种子吸水曲线 图2 不同吸水方式对苦荞种子发芽指数的影响

2.2 吸水方式和吸水时间对苦荞种子发芽及芽菜黄酮含量的影响

2.2.1 浸泡吸水时间对种子萌发及芽菜黄酮含量的影响

浸种时间对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响见表1.

注：大小写字母分别表示在0.01、0.05水平差异显著.下表同.

对于种子萌发而言，在2～4 h范围内，随浸种时间延长，种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均上升，进一步延长浸种时间，各项指标均降低.浸种4 h处理各项指标达到最大，其次为浸种2 h，24 h处理各项指标最低.浸种4 h与24 h差异显著，其余各处理间差异不显著.

从黄酮含量上看，浸种时间对苦荞芽菜黄酮含量有较大影响.浸种4 h黄酮含量最高，其次为6 h、24 h、2 h、8 h、10 h，12 h含量最低.浸种4 h与10 h、12 h差异显著.浸种24 h黄酮含量仅次于6 h.以往研究苦荞种子萌发过程中黄酮成分的变化时，大多采取将种子浸种12 h或24 h使其吸水膨胀，本次试验中，浸种4 h黄酮含量最高，是12 h、24 h的1.44倍和1.08倍.芽菜黄酮含量与种子萌发指标基本保持一致.

因此，25 ℃催芽条件下，苦荞种子的浸种时间以2～6 h为宜.

2.2.2 湿纱布包裹吸水时间对种子萌发及芽菜黄酮含量的影响

湿纱布包裹吸水时间对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响见表2.

表2 不同湿纱布包裹吸水时间对苦荞种子萌发的影响

从种子萌发上看，在0～6 h范围内，随吸水时间延长，发芽势、发芽率、发芽指数与活力指数均上升，进一步延长浸种时间，各项指标均下降.6 h处理各指标均达到最大，其次为4 h处理，24 h处理各项指标最低.6 h处理显著优于24 h处理，其余各处理间差异不显著.

从黄酮含量上看，苦荞芽菜黄酮含量随湿纱布包裹吸水时间变化差异较大.与浸泡处理一样，湿纱布包裹黄酮含量较优的4个处理也依次为4 h、6 h、24 h、2 h.其余处理黄酮含量由高到低依次为10 h、8 h、12 h.吸水4 h与8 h、12 h差异显著.吸水24 h黄酮含量仅次于6 h.吸水4 h黄酮含量分别为12 h、24 h的1.44倍和1.06倍.芽菜黄酮含量与种子萌发指标基本保持一致.

因此，25 ℃催芽条件下，苦荞种子的湿纱布包裹吸水时间以2～6 h为宜.

结合苦荞种子吸水曲线与萌发吸水过程可以看出，苦荞种子的萌发与黄酮积累和吸水过程有一定关系，0～6 h为种子完成物理吸水过程，两种方式吸水2～6 h萌发效果较好，这说明苦荞种子萌发吸水时间以完成物理吸水过程的时间为好，即以2～6 h为宜.

2.2.3 两种吸水方式对种子萌发及芽菜黄酮含量的影响

不同吸水方式对苦荞种子萌发和芽菜黄酮含量的影响见图2、图3和图4.从试验结果总体看，采用湿纱布包裹的吸水方式优于浸泡，这可能是湿纱布包裹种子的吸水过程不仅提供了种子萌发所需的充足水分，也保证了种子萌发所需的足够氧气，种子活力旺盛.本试验中，从种子萌发效果看，湿纱布包裹的最优吸水时间为6 h，浸泡吸水的最优处理为4 h，前者的发芽指数和活力指数分别是后者的1.07倍和1.31倍；从芽菜黄酮含量看，二者黄酮含量较高的4个处理都为4 h、2 h、6 h和24 h，且湿纱布包裹这4个处理的黄酮含量依次是浸泡的1.04倍、1.05倍、1.02倍和1.04倍.因此，可采用湿纱布包裹吸水的方式促使苦荞种子吸胀萌发.

图3 不同吸水方式对苦荞种子活力指数的影响 图4 不同吸水方式对芽菜黄酮含量的影响

2.2.4 硝酸钾溶液浓度对苦荞种子发芽和芽菜黄酮含量的影响

不同浓度硝酸钾处理对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响见表3.硝酸钾渗调处理具有打破休眠、提高种子活力及种子萌发率的作用[12].

从种子萌发效果看，经不同浓度硝酸钾处理的种子与对照相比虽无显著性差异，但种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数一般都高于对照.其中，0.5 mol/L处理效果最好，与对照相比，各项指标的增幅最大，分别达到13.20%，12.28%，12.5%，39.88%.当硝酸钾浓度低于0.5 mol/L时，各指标随浓度增加而增大，当浓度高于0.5 mol/L时，各指标随浓度增加呈下降趋势，1.0 mol/L处理效果最低，其发芽指数和活力指数均低于对照.

表3 不同浓度硝酸钾处理对苦荞种子萌发和芽菜黄酮含量的影响

从黄酮含量变化看，经不同浓度硝酸钾处理的种子与对照相比无显著性差异.低浓度(0.1～0.3 mol/L)的硝酸钾溶液对苦荞芽菜黄酮的积累有促进作用，而在高浓度(0.5～1.0 mol/L)时有抑制作用.0.3 mol/L的处理效果最好，其次为0.1 mol/L，二者的黄酮含量分别是对照的1.19倍和1.11倍.

2.2.5 变温层积对苦荞种子发芽的影响

变温层积处理对苦荞种子萌发及芽菜黄酮含量的影响见表4.层积处理是目前解除种子休眠最常用且最有效的方法，变温层积也称为湿温/湿冷作用，高温吸湿的处理使种子完成胚后熟或胚根长出，湿冷处理打破胚芽生长，从而解除种子休眠[13].

表4 变温层积对苦荞种子萌发的影响

从种子萌发效果看，暖温/低温层积时间的长短对苦荞种子萌发有较大影响.层积6 h处理效果最好，其次为层积4 h.与对照相比，层积6 h各项指标的增幅最大，分别达到8.49%，5.26%，7.23%，7.14%.层积4 h发芽势、发芽率和发芽指数高于对照，但活力指数低于对照.层积8 h、10 h、12 h各处理效果均低于对照，层积12 h与对照有显著性差异.

从黄酮含量变化看，变温层积处理抑制了苦荞芽菜黄酮的积累.层积6 h处理黄酮含量高于其它处理，其次依次为层积10 h、8 h、4 h、12 h.以上各处理的黄酮含量比对照分别低5.93 mg/g、12.58 mg/g、17.56 mg/g、19.08 mg/g和22.62 mg/g.

3 结 论

(1) 苦荞种子的萌发、芽菜黄酮积累和种子吸水过程有一定关系，0～6 h为苦荞种子完成物理吸水的过程，浸泡与湿纱布包裹吸水均在2～6 h内种子萌发和芽菜黄酮含量积累效果较好，因此，苦荞种子萌发吸水时间以完成物理吸水过程的时间为好，即以2～6 h为宜.

(2)以往对苦荞种子萌发的试验研究都是采取将种子完全浸泡在水中使其吸水膨胀，且浸泡时间通常为12 h和24 h，本试验研究发现：从苦荞种子萌发和黄酮含量积累整体上看，采用湿纱布包裹的吸水方式优于浸泡，且较好的处理时间为2～6 h.

(3)浓度在0.3～0.8 mol/L的硝酸钾溶液对苦荞种子的萌发有一定的促进作用，0.5 mol/L为萌发最优的渗调浓度，但硝酸钾对苦荞芽菜黄酮的积累则表现为低浓度(0.1～0.3 mol/L)促进、高浓度(0.5～1.0 mol/L)抑制，0.3mol/L的处理黄酮含量最高.

(4)本试验中，变温层积时间的长短对苦荞种子萌发有一定促进作用，高温6 h/低温6 h效果最好，但变温层积处理抑制了苦荞芽菜黄酮的积累.从总体上看，硝酸钾渗调处理的效果优于变温层积处理.

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