光照度和光周期对水培薯芽菜品质的影响

黄静艳， 李 臣， 李 欢， 薛冠炜， 吴列洪， 陆国权

(1.浙江农林大学农业与食品科学学院，薯类作物研究所/浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，浙江农林大学薯类作物研究所，浙江 临安 311300； 2.浙江省农业科学院作物与核技术研究所，浙江 杭州 310021)

甘薯(IpomoeabatatasL.)具有高产稳产、耐旱耐贫瘠、适应性广的特点，是中国主要的食饲作物和淀粉加工、生物能源的重要原料，其块根可食用，嫩尖、叶柄也可用作蔬菜食用。随着甘薯利用方式的改变，国外研究人员更多关注甘薯地上部分的研究，并得到了一系列研究进展。据Ishida等[1]研究发现甘薯茎叶的营养成分明显高于块根所含营养，其丰富的维生素含量(0.627～0.810 mg/g)与菠菜相近。Islam等[2]研究发现甘薯茎叶多酚含量为0.900 mg/g，叶柄多酚含量为0.450 mg/g，Padda等[3]研究发现甘薯叶的多酚含量与抗氧化性呈正相关。国内研究主要在不同甘薯品种茎尖的营养成分比较、功能性成分的提取，为菜用甘薯选育及其利用奠定了理论基础[4-5]，育种家对菜用甘薯品种选育不断取得新成果[6]，培育出许多菜用甘薯新品种，并配套高效优质栽培技术进行推广。现今在东南地区推广较好的品种有广菜薯3号[7]、福薯7-6[8]、薯绿一号[9]、徐菜薯1号[10]等。江苏徐州甘薯研究中心研发出利用日光温室大棚，配套太阳能光伏循环加热系统，用肥水偶合设施栽培技术达到全年多周期生产菜用甘薯的目的[11]。因菜用甘薯嫩茎比普通甘薯品种的嫩茎和叶柄适口性好，无苦涩味且口感柔嫩，其市场需求越来越大。但直接食用从薯块上发出的薯芽菜还比较罕见。据报道，衣申艳[12]用水培薯块方式进行培养甘薯芽菜的研究，通过探索不同培养条件进行薯芽菜品种的筛选及其营养品质评价。研究结果表明，不同甘薯品种培养出来的薯芽菜品质有差异，以薯块发芽快、芽量多、品质好及适合进行薯芽菜生产为依据，筛选出金玉、心香等适宜生产薯芽菜的甘薯品种可作为一种新型芽菜进行商业化生产。

芽菜作为一种幼苗蔬菜，光环境对其生长和品质影响很大，生产上利用光调控改变芽菜生长发育状态和产生不同外观颜色，从而提升芽菜商品品质。如半软化型芽菜是在一定弱光条件下形成，颜色浅绿。绿化型芽菜是在半软化前提下继续适当光照条件下培养，使达到全绿。这两种产品像韭黄和青韭一样，非常受消费者的喜爱[13]。而黄化型芽菜是在完全黑暗条件下生产，为乳白色或鹅黄色。因此，普通家庭可利用室内光照条件培养出好吃又可观赏的保健型芽菜[14]。本试验以甘薯心香品种为试验材料，在人工气候箱培养薯块使其发芽生长，探究生长环境中的光照度、光周期条件对薯芽菜品质的影响，以期丰富市场上的芽菜种类，补充冬春季蔬菜短缺，为薯芽菜的商业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

本试验选用的甘薯品种是由浙江省农业科学院培育的主栽鲜食甘薯品种心香，薯块由浙江农林大学薯类作物研究所提供。

1.2 试验设计

1.2.1 不同光照度处理 试验于人工气候箱(PRX-150B)内进行，内置LED白光光源，以黑暗条件为对照，分别设置3个不同的光照度处理：光照度750 lx、2 250 lx、4 500 lx，温度为35 ℃，光照时间为8 h/d，相对湿度为85%。选取100 g±10 g、无病虫害且外观完好的薯块，放入盛有150 ml自来水的发芽盒中，每盒放置6个薯块，重复3次，每天更换清水，待薯芽生长至15 cm左右时进行采收，测定各项相关指标。

1.2.2 不同光周期处理 在不同光照度处理试验筛选基础上，以黑暗为对照，设置优选光照度的3个不同的光周期处理：4 h/d、8 h/d、12 h/d，其他试验条件不变。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 叶色参数 采用便携式色差仪(HP-2132)测定，每个处理随机取5株薯芽菜，以第1片展开叶为准，每片叶子进行3次重复测定。叶色参数中的L*、a*和b*值是代表物体颜色的色度值。L*值表示明暗度，从 0至100之间是各种灰与白的渐变，即数值越小越暗，数值越大越亮，能体现不同光照度影响下叶色细微差别；a*代表红绿色，正值说明物体偏红，负值则偏绿；b*值代表黄蓝色，正值为物体偏黄，为负偏蓝。

1.3.2 营养成份 含水量采用105 ℃烘干法测定。胡萝卜素采用95%乙醇和少量碳酸钙粉末研磨后置于超声波中反应35 min离心后进行分光光度计测定吸光度[15]。可溶性糖采用蒽酮比色法[15]测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250染色法[15]测定，硝态氮采用水杨酸比色法[15]测定，维生素C采用紫外比色法[15]测定。

1.3.3 质构特性 质构仪(TPA)是国内外业内公认的果蔬、食品质地标准的检测仪器[16-17]，本试验采用质构仪(型号TMS-PRO)P/75圆盘挤压探头对薯芽菜的茎段进行测定，参数设置为：力量感应元量程为500 N，探头回升到样品表面的高度为15 mm，形变百分量为30%，检测速度为30 mm/min。随机选取生长一致的10株新鲜的薯芽菜，剪去叶片和叶柄，只留下茎。将茎剪成4 cm的小段分别进行挤压测定，将每株所测的平均值作为最终数据。

1.4 数据处理及分析

采用Excel 2007对数据进行处理，SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同光照度对薯芽菜品质的影响

2.1.1 叶色参数的变化 由表1可知，黑暗条件下培养的薯芽菜叶色的L*值、a*值、b*值均最高，与光照条件下叶色的L*值、a*值、b*值差异显著(P<0.05)；不同光照条件下，叶色a*值差异不显著(P>0.05)，叶色L*值差异显著(P<0.05)，750 lx光照条件下的叶色L*值和b*值数值最高。由图1可知，随着光照度的增强，薯芽菜的叶色由黄色向绿色转变，绿色程度加深，其变绿程度为：750 lx<2 250 lx<4 500 lx。

表1 不同光照条件下薯芽菜的叶色参数

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

2.1.2 营养指标的变化 由表2可以看出，黑暗条件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝态氮含量最高，可溶性蛋白、维生素C和类胡萝卜素含量最低。在不同光照条件下， 2 250 lx和4 500 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝卜素含量差异不显著(P>0.05)，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝卜素含量略低。

2.1.3 质构特性的变化 从表3中得出，黑暗条件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，其硬度与有光照条件下的差异显著(P<0.05)。不同光照度下薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差异，750 lx光照度下，薯芽菜咀嚼性最低，硬度与2 250 lx光照度下硬度差异不显著(P>0.05)；4 500 lx光照度下的硬度最大，咀嚼性最差。

2.2 750 lx的光照度下不同光周期对薯芽菜品质的影响

2.2.1 叶色参数的变化 由表4可知，黑暗条件下薯芽菜的叶色L*值、a*值最高，与光照条件下薯芽菜的叶色L*值、a*值差异显著(P<0.05)。在不同光照条件下，薯芽菜的叶色a*、b*值均差异显著(P<0.05)，光周期4 h/d、8 h/d处理间，叶色L*值差异不显著，而a*、b*值差异显著(P<0.05)。由图2可知，随着光照时间的增加，薯芽菜的叶色由黄向深绿转变，其叶色绿化程度为： 4 h/d<8 h/d<12 h/d。

图1 不同光照条件下薯芽菜的叶色Fig.1 Leaf color of sweetpotato sprouts under different light intensity

2.2.2 营养指标的变化 由表5可知，黑暗条件下的薯芽菜含水量、可溶性糖、硝态氮含量最高，可溶性蛋白、维生素C、类胡萝卜素含量最低。在不同光周期处理条件下，薯芽菜类胡萝卜素的含量存在显著差异(P<0.05)，其可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量差异不显著(P>0.05)，在光周期12 h/d时，薯芽菜的可溶性蛋白、类胡萝卜素含量最高，硝态氮含量最低。

表2 不同光照条件下薯芽菜营养指标的变化

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

表3 不同光照条件下薯芽菜质构特性的变化

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

表4 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜叶色参数的变化

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

图2 不同光周期下薯芽菜的叶色Fig.2 The leaf color of sweetpotato sprouts under different photoperiod

2.2.3 质构特性的变化 由表6可知，与有光照条件下相比，黑暗条件下薯芽菜的硬度和咀嚼性最低。不同光周期处理下，薯芽菜的硬度和咀嚼性均有差异，其中光周期4 h/d条件下，薯芽菜的硬度和咀嚼性最低，光周期12 h/d条件下硬度最高，咀嚼性最差。

3 讨 论

本试验对不同光照度下培养薯芽菜的叶色、质构特性和营养品质进行分析发现，不同光照度下薯芽菜类型有黄化型(黑暗)、半软化型(750 lx)、绿化型(2 250 lx、4 500 lx)。黑暗条件下的薯芽菜含水量、可溶性糖和硝态氮含量最高，可溶性蛋白、维生素C和类胡萝卜素含量最低；不同光照度下，薯芽菜的可溶性蛋白、类胡萝卜素和硝态氮含量差异不显著，750 lx光照度下薯芽菜可溶性蛋白和类胡萝卜素含量最低。4 500 lx光强度下的薯芽菜外观叶色与常规栽培的菜用甘薯嫩尖的叶色相近，其硬度最大且咀嚼性最差而不予以考虑。与750 lx光照度下相比，2 250 lx光照度下薯芽菜的叶色更为深绿，且咀嚼性也增大，口感不脆嫩。因此，若在厂房内规模化、调控光条件下培养薯芽菜，以节约能源方面考虑，750 lx光照度下培养薯芽菜更经济节能，且薯芽菜产品的外观和口感最佳。若在智能日光温室进行规模化设施栽培，可控光在750 lx光照度下培养薯芽菜，配套建设太阳能光伏循环系统，既生态又可获得较好的经济利益[18]。

表5 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜的营养指标

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

表6 750 lx光照度下不同光周期薯芽菜质构特性多重比较

同一列数据后不同字母表示差异达显著水平(P<0.05)。

在对不同光周期下培养出的薯芽菜叶色和品质进行分析发现，薯芽菜在4 h/d光周期的叶色比8 h/d光周期下的叶色更加鲜绿，软化程度更好，且咀嚼性好，能满足人们对薯芽菜质地品质的要求。另外，薯芽菜在4h/d和8h/d光周期培养下的营养价值没有很大的差别，建议以较短光周期条件下培养。薯芽菜在12 h/d光周期下的叶色最为深绿，可溶性蛋白、维生素C和类胡萝卜素含量最高，但含水量最低，其硬度和咀嚼性最差，且消耗能源而不予以考虑。

蔬菜中的硝酸盐含量是评价其品质的重要指标之一，低硝酸盐含量的蔬菜更符合食品安全要求[19]。在本试验中所测得薯芽菜的硝态氮含量为62～154 mg/kg，相当于硝酸盐含量为 275～682 mg/kg，而一些叶菜类蔬菜中的硝酸盐含量较高[20]，如菠菜：239～3 872 mg/kg，大白菜：429～1 610 mg/kg，小白菜：1 023～3 098 mg/kg，甘蓝：259～1 250 mg/kg，油菜：766～1 365 mg/kg。因此，薯芽菜中硝酸盐含量远低于上述叶菜类蔬菜中的硝酸盐含量，是一种食用安全的蔬菜。

综上所述，本试验条件下生产薯芽菜的最佳培养条件是：750 lx光照度、4 h/d光周期。今后将在不同光质、微弱光及光周期等环境因子综合调控对薯芽菜的品质及其功能性成分方面的影响做进一步研究。此外，利用不同比例硝态氮-铵态氮的营养液来培养薯芽菜，提高薯芽菜的产量和品质也是重要的研究方向。

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