山葵生物学特性、关键技术及风味物质研究进展

朱 进 (长江大学园艺园林学院,湖北荆州434025)

杨 松 (荆州区农业技术服务中心,湖北荆州4341 00)

山葵 (Wasabia japonica Matsum)又名山嵛菜,为十字花科多年生草本半阴生植物,原产于日本,其叶可炒食,其根状茎磨成粉,会产生特殊芳香的辛辣味,具有强烈的杀菌和助消化功能,是鲜食生鱼片等海鲜不可缺少的高级调味品[1]。日本栽培山葵已有350年的历史,中国西北和西南地区有大量野生资源[2];中国台湾从1914年开始引进种植,20世纪90年代初达200 hm2;中国大陆于80年代末90年代初开始引进种植,现已在四川、重庆、云南、贵州、福建、安徽等省的冷凉湿润山溪地区开始了商品化生产。另外朝鲜、新西兰、澳大利亚等地也有栽培[3]。作为珍贵的香辛蔬菜和调味品,山葵及其商品制品不仅在日本,而且在其他东南亚地区、甚至在欧美等许多国家,目前正越来越受到人们的喜爱,山葵产品在国内外市场上供不应求。近年来,我国作为出口创汇蔬菜,在高山地区发展迅速,种植面积不断扩大[4]。为了更好地让人们了解和研究山葵,笔者对近年来山葵的研究进展进行综述。

1 山葵的生物学特性

1.1 植物学性状

山葵根系为须根系,大致分布于10～20 cm的土壤中,呈水平分布,根由根茎上发出,利用分蘖苗栽培的山葵能发出20～25条根,实生栽培在根茎未形成时发根较多。根茎肥大粗壮,呈圆柱状,一般长5～30 cm,直径2～4 cm,表面有凹凸不平的叶痕,表皮呈绿色或淡绿色。根茎的特定部位形成腋芽,由腋芽伸长生长而成为分蘖苗,分蘖苗一般在根茎上比较靠下的位置上形成。叶单叶互生,叶片近心脏形,先端稍尖,幼叶稍带紫色,随着生长而呈现绿色,叶表面具有光泽,叶边缘有锯齿,叶脉掌状,在叶柄与叶片的结合处呈放射状伸出。叶柄细长,基部扁平,着生在根茎上,长30～35 cm,随着植株的生长,老叶枯黄脱落。山葵的花为白色,花冠十字形,花瓣四枚,长4～5 cm,花的先端圆弧形,具有四强雄蕊,总状花序。一般种植一年后即可抽薹开花,花轴可达1 m,花轴生长满互生小叶,花蕾由叶腋长出[2,5]。种子为黑褐色,直径约2 mm左右。长角果,种子成熟时种荚呈深紫色[6]。

1.2 山葵对环境条件的要求

山葵生长发育对环境条件要求非常严格,山葵喜阴凉多湿的气候条件,适宜生长的温度范围为8～22℃,最适温度则为12～18℃,平均气温超过23℃时不适宜栽培,尤以最高气温超过28℃时,山葵易发生软腐病,气温超过30℃,会引起日烧;气温达到8℃以下,生长发育会变得迟缓,5℃以下基本上停止,—3℃会产生冻害。强光照射极易导致植株、特别是叶片萎蔫甚至灼烧,光合能力下降,适宜的光照强度应在30 klx左右,最好生长在有70%遮荫的条件下。水对山葵的生长发育影响比较大,其中以水温、水质、水量最重要,水温以12～13℃,温差3℃为好,水质要保持澄清,而且要含有一定量的N、P、K等营养成分。山葵适宜在土层深厚,富含有机质的土壤上生长,一般厚度不少于30 cm[2,4]。

2 山葵栽培关键技术

2.1 种子发芽技术

由于山葵种子具有顽拗种子的特点,种子失水过多极易导致活力丧失,必须低温层积保存[7]。同时,山葵种子休眠期较长且极难解除,种皮对山葵种子发芽有抑制作用,需要进行适当的处理[8,9]。使用适宜浓度的6-BA、GA3等生长调节剂或植物激素可极显著的提高山葵种子发芽率,其中以10 mg/L的6-BA或75～100 mg/L的GA3处理效果最好,不仅可以提高发芽率,还可提高发芽速度,缩短发芽进程[9～11]。山葵种子发芽的最适温度在15～20℃范围,温度过高或过低都使发芽率下降。山葵种子良好萌芽要求光照,在2 000～3 000 lx的光强下,山葵种芽健壮,子叶绿色,胚根较粗,有利于提高播种后的成苗率[9]。

2.2 遮阴技术

山葵生产需阴凉的环境,光照过强叶片易造成灼伤,使山葵生长矮小,叶片变小、变黄或枯焦,叶柄老化且斑点多,从而失去利用价值,影响经济效益,因此,栽培山葵必须进行遮阴处理。搭棚前要先进行土地规划,如果土地面积较大,可1 hm2左右搭建一个棚,以利于管理。栽桩密度以3 m×4 m为宜,要求木桩高度在2 m左右,入土40 cm,一般用木桩1 125～1 800根/hm2左右。木桩与木桩之间用10号铁丝纵横相连,两端用拉线固定,以增加稳固性。遮光程度应根据不同地区及季节变化而定,一般4～5月期间可遮光50%,6～8月期间遮光60%～70%,9～10月再恢复到50%的弱遮光,从11月开始至第2年3月可不遮光,遮阳网的宽度以4～8 m为宜。遮光以后产量虽然增加,但常出现叶色及辣味变淡的情况[5,12]。

2.3 根茎膨大技术

由于山葵生长周期较长,其主要产品器官为肥大的根茎,从定植到收获根茎,历时约18个月,且其生长发育对环境条件要求较为严格,尤其高温季节病害严重,产量低,甚至不能形成根茎[13],因此,有必要进行一定的处理。近来的研究表明,采用多效唑处理能显著促进根茎的膨大,但必须注意处理的时间和浓度。试验表明,苗期和根茎形成期前喷施PP333,均明显抑制植株生长,且抑制作用随PP333浓度的增加而加大。苗期处理,抑制了根茎的膨大;根茎形成期前处理,则能促进根茎膨大;以100 mg/L效果最好[14,15]。

2.4 病虫防治技术

据报道,目前收集到的山葵病虫害有15种,其中真菌类病害8种、细菌类2种、病毒类3种、线虫类1种、害虫1种。但对山葵的生长、产量和品质危害最大的是山葵墨入病[3],其田间叶发病率25%～70%,病株率90%～100%,损失达30%～70%,发病田块率100%,严重时可毁园,是制约山葵发展的重要因素[16]。

山葵黑入病的病原为葵茎点霉 (Phoma wasabiae Yokogi),属半知菌亚门真菌。该病可危害山葵的全株,包括叶、叶柄、根茎、须根等。防治主要以预防为主,方法主要包括①农业防治:选用抗病品种、高海拔种植、清洁田园、合理轮作、种子及种苗消毒、土壤消毒等。②药剂防治:黑入病发病初期起每隔7～10 d定期喷施50%苯莱特可湿性粉剂500倍液、大生可湿性粉剂800倍液、70%甲基托布津可湿性粉剂500倍液或50%扑海因悬浮剂1 000～1 500倍液。发病期喷施施宝功50%可湿性粉剂2 000倍液,特克多45%悬浮剂2 000倍液等[16,17]。③生物防治:拮抗芽孢杆菌SA2对山葵黑根病有较好的防治效果,田间最高防效可达78.98%,达到理想的结果[18]。

3 山葵风味物质及功能

3.1 山葵的风味物质

山葵因具有强烈刺激性的辛辣味和特殊的香辛味而备受亲睐。主要是由于山葵中含有一种芥子苷类的物质 (sinigrin),在植物体被磨碎时,该物质在芥子苷酶 (myrosinase)的作用下水解形成异硫氰酸酯类化合物[19]。

异硫氰酸酯存在于十字花科植物中,包括卷心菜、球芽甘蓝、西兰花和菜花,也存在于山葵、芥菜、水田芥、芜菁、小萝卜、黄色蔓菁、大头菜和辣根中。山葵植物的风味物质以烯丙基异硫氰酸酯(Allyl Isothiocyanate)在所有异硫氰酸酯类化合物中含量最高,约占89%～94%,在叶柄、茎和根部尤为丰富[20]。辛辣物质中另一含量较高的成分是3-丁烯基异硫氰酸酯 (3-Butenyl Isothiocyanate),主要分布在根茎的表皮和皮质部位[21]。山葵中的5-甲硫基戊基异硫氰酸酯、6-甲硫基已基异硫氰酸酯、7-甲硫基庚基异硫氰酸酯3种成分使它具有特殊的香气,而以6-甲硫基已基异硫氰酸酯香气最好,这3种成分皆未在辣根或黑芥籽中检出[22]。因此,山葵比辣根或黑芥籽更有特殊的香气。

3.2 山葵的功能

(1)抗菌作用 山葵的辛辣物质的杀菌功效已被证实。将浸泡有山葵汁液的脱脂棉放置于培养有致病菌的试管口,这些致病菌在12 h后就死亡。这些致病菌包括霍乱菌、伤寒菌、大肠菌、肺炎菌、白喉菌、结核菌及金黄色葡萄球菌[23]。近来的研究证明,山葵中异硫氰酸酯对流感病毒有明显的杀毒作用[24]。

(2)杀虫作用 山葵芥子油可杀死异尖线虫 (异尖线虫寄生在鲸、海豚、海豹等海鱼体内)和水生菌 (寄生在鱼类中的病原菌),具有抗寄生虫的作用[22,25]。日本东京卫生局通过研究已证明了山葵的这种杀虫效果[22]。

(3)抗癌作用 实验证实,6-甲亚硫基己基异硫氰酸酯 (6-HITC)作为山葵中主要的GST诱导剂,能够诱导小鼠RL34细胞中的同工酶GSTA1和GSTP1的生成[26],在体外可抑制单核细胞性白血病U937细胞和胃癌MKN45细胞的生长并诱导其凋亡、抑制细胞增殖[27]。

(4)其他作用 山葵还具有明显抗血小板聚集,防止血液凝固作用[28],增进食欲,保持肌肤美白,防止青春痘、雀斑的作用[23]等。

4 展望

山葵具有特殊的辛辣香辛味,风味独特,营养丰富,还具有抑菌杀虫、抗癌等功效,在食品加工与研制开发新产品方面具有很大的发展潜力。随着人们对其价值的认识,目前正越来越受到人们的喜爱,但山葵的生长发育对环境要求极为苛刻,仅适合在少数高山地区栽培,对栽培技术的研究还不够深入,加工技术的研究更少,因此,山葵产品在国内外市场上供不应求。我国幅员辽阔,生态条件多样,具有发展山葵产业得天独厚的优势,发展山葵前景广阔。

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