水培蔬菜与传统蔬菜的品质对比研究

仇玉洁 李茜 贺江 杨品红

[摘要]水培技术是一种安全可控的新型蔬菜种植模式，但水培蔬菜与传统土培蔬菜在品质方面的对比研究鲜有报道。本研究选用小白菜、生菜、油麦菜作为实验材料，从Vc含量、亚硝酸盐含量、总抗氧化能力以及总类胡萝卜素含量4个方面对水培蔬菜与传统蔬菜的品质进行比较。结果显示，水培生菜和油麦菜中Vc含量高于传统蔬菜;水培白菜和油麦中亚硝酸盐含量低于传统蔬菜;水培白菜的总抗氧化能力和类胡萝卜素总量均高于传统蔬菜。水培种植蔬菜在品质上较传统蔬菜体现出一定的优势，但不同类型蔬菜结果不同。针对不同蔬菜开发专用的水培营养液，将有利于进一步发挥水培蔬菜的品质优势。

[关键词]水培蔬菜;品质对比;水培营养液

中图分类号：S63                 文献标识码：A                 DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190723

随着农用土地资源的减少以及人们对食物营养品质的日益重视，传统土壤种植模式中存在的土壤依赖性大、农药残留、病虫害、重金属超标和季节性等问题促使人们大力发展新型的无土栽培种植形式[1-2]。蔬菜水培种植模式是在环境相对可控的条件下，对作物生长所需的营养供应及各种环境因子做到相对精准的调控，将植物的全部或部分根系与营养液直接接触，从而进行蔬菜生产，是无土栽培中最热门的一种栽培方式，在全世界范围内日益普遍[3-5]。与传统蔬菜相比，水培蔬菜具有安全性强、节水节肥、复种指数高、受季节影响小及易于自动化控制等优点;但由于其对营养液成分高度累积的特点，在产生高累积营养物质的同时可能带来的非营养物质积累的安全隐患也是人们关注的重点问题[6]。

品质是评价蔬菜外在及内在食用价值的重要因素之一，目前国内外关于水培蔬菜生产的研究较多，但针对水培蔬菜及传统蔬菜品质的对比研究鲜有报道。本文选用生菜、小白菜和油麦菜作为实验对象，从Vc含量、亚硝酸盐含量、总抗氧化能力以及总类胡萝卜素含量4个方面对水培蔬菜及传统蔬菜进行品质比较，以期为广大消费者以及各种植户提供数据参考和理论指导。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

试验所用小白菜（Pakchoi）、生菜（Romaine Lettuce）、油麦菜（Lactuca sativa L.）品种分别为“四季小白菜”“四季生菜”和“四季香油麦”，材料较为均一整齐，无病虫害与机械损伤，生长健壮。土培苗以菜园土作为培养土，上面覆盖约1 mm营养土，在大棚里养护;水培苗采用管道式水培机进行培养，水位控制在2/3处，每过2 h进行0.5 h管道内水循环，约10～15 d更换一次营养液。为排除其他因素的影响，水培种植和土壤种植在同一大棚中进行，取样测定时确保单株蔬菜的鲜重基本一致。

营养液为通用型水培营养液：北京中盈绿安工程科技有限公司;抗坏血酸（Vc）测定试剂盒、亚硝酸盐测试盒、总抗氧化能力（T-AOC）测定试剂盒：南京建成生物工程研究所;乙醚（C4H10O）、无水硫酸钠（Na2SO4）、氢氧化钾的甲醇溶液[ω（KOH）=20%]、丙酮溶液[φ（C3H6O）=90%]、氯化钠溶液[ω（NaCl）=10%]、生理盐水[ω（NaCl）=0.85%]。所用试剂均为分析纯，试验用水为超纯水。

1.2  仪器与设备

紫外可见分光光度计UV-1800：岛津企业管理（中国）有限公司;XH-C型旋涡混合器：常州越新仪器制造有限公司;FSH-Ⅱ型高速电动匀浆器：江苏金坛市环宇科学仪器厂;SorvallStratos高速冷冻离心机：赛默飞世尔科技中国有限公司;电热恒温水浴锅：北京科伟永兴仪器有限公司;岛津TX223L型电子天平：岛津企业管理（中国）有限公司;UPT系列超纯水器：四川优普超纯科技有限公司。

1.3  方法与步骤

1.3.1  样品预处理

预处理方法：取形态较均一的各组土培蔬菜与水培蔬菜，将其洗净，取可食部分剪成正方形小块，准确称量约5.0 g，记录数值。按重量（g）∶体积（mL）=1∶9的比例往蔬菜小块中加入生理盐水，制备成10%的样品匀浆液，2 500 r/min离心10 min，取上清液待测。

1.3.2  Vc含量测定

按1.3.1进行样品预处理，采用抗坏血酸（Vc）测定试剂盒测定蔬菜中维生素C的含量。Fe3+能與还原型抗坏血酸迅速作用生成Fe2+，后者再与啡罗啉进行显色反应，试验通过该原理测定蔬菜中Vc的含量，按式（1）计算：

Vc含量（mg/kg）=[测定OD值-空白OD值标准OD值-空白OD值]×标准品浓度×样品稀释倍数 （1）

1.3.3  亚硝酸盐含量测定

按1.3.1进行样品预处理，使用亚硝酸盐测试盒测定蔬菜中的亚硝酸盐含量。亚硝酸盐与显色剂生成淡红色偶氮化合物，通过比色可间接测知亚硝酸盐含量（以NO3-计），按式（2）计算：

亚硝酸盐含量（mg/kg）=[测定OD值-空白OD值标准OD值-空白OD值]×标准品浓度×样品稀释倍数 （2）

1.3.4  总抗氧化能力测定

按1.3.1进行样品预处理，采用总抗氧化能力（T-AOC）测定试剂盒测定蔬菜中总抗氧化能力。蔬菜样品中所含的抗氧化物质，能使Fe3+还原成Fe2+，而后者又可与菲啉类物质形成稳固的络合物，通过比色即可测出蔬菜总抗氧化能力的高低，按式（3）计算：

总抗氧化能力（g）=[测定OD值-空白OD值0.01]÷30×[反应液总量取样量]×样品稀释倍数 （3）

1.3.5  总类胡萝卜素含量测定

参照杜咏梅等[7]所建立的方法，采用90%的丙酮溶液将蔬菜中全部色素浸提出后，用氢氧化钾的甲醇溶液将叶绿素及叶黄素的酯皂化形成溶于水的盐，最后用乙醚萃取出类胡萝卜素定容至50 mL容量瓶中，并通过光度法对其含量进行测定。

以公认的胡萝卜素分子平均吸收系數250为依据，按式（4）计算蔬菜中总类胡萝卜素含量（mg），其中OD为乙醚色素溶液在最大吸收波长下的吸光值，V为乙醚色素溶液的体积（mL），F为乙醚色素溶液测定时的稀释倍数：

类胡萝卜素（mg/kg）=OD×V×F×[1250] （4）

2  结果与分析

2.1  水培蔬菜与传统蔬菜的Vc含量对比

蔬菜是日常膳食中Vc的主要来源，本研究采用抗坏血酸（Vc）测定试剂盒对水培及传统蔬菜进行Vc含量测定，结果见图1。

据图1可知，水培组生菜中Vc含量达1 993.7±880.0 mg/kg，极显著高于土培组（P<0.01），且二者相差近16倍;水培组油麦菜中Vc含量达750.7±272.9 mg/kg，显著高于土培组（P<0.05）;而对于水培组与土培组白菜，二者的Vc含量无显著差异。综合以上结果表明，本研究条件下的水培种植模式有利于生菜和油麦菜合成和积累Vc，而对白菜合成和积累Vc无影响。蔬菜种类对Vc含量有着较大的影响，同种蔬菜不同品种之间Vc含量也有一定的差异;通过优化水培条件也将能够进一步提高蔬菜中Vc的合成量。如有研究表明，在收获前对水培蔬菜进行适当的氮素干扰处理可提高叶片的Vc含量[8-9]。

2.2  水培蔬菜与传统蔬菜的亚硝酸盐含量对比

蔬菜中亚硝酸盐偏高是人们广泛关注的食品安全问题之一，应用亚硝酸盐测试盒对水培蔬菜及传统蔬菜进行亚硝酸盐含量测定，结果见图2。

据图2可知，水培组和土培组的3种蔬菜中亚硝酸盐的含量均低于相应的最大残留限量（MRL）3 000 mg/kg;其中水培组白菜和油麦菜组中亚硝酸盐含量均显著低于土培组（P<0.01），且水培组白菜中亚硝酸盐含量（95.5±10.0 mg/kg）仅为土培组白菜高的含量（2 140.3±70.0）的1/22;但水培组生菜中亚硝酸盐含量显著高于和土培组（P<0.05）。由本试验可知，水培种植可作为一种降低白菜、油麦菜等蔬菜中亚硝酸盐含量的有效方式。此外，也有研究者发现，蔬菜水培时在营养液中添加一定浓度的硒和氨态氮，能有效降低蔬菜中NO3-含量且同时提高蔬菜产量[10]。

2.3  水培蔬菜与传统蔬菜的总抗氧化能力对比

蔬菜中富含酚类物质等多种抗氧化活性成分，本研究应用总抗氧化能力（T-AOC）测定试剂盒对水培蔬菜及传统蔬菜进行总抗氧化能力测定，测定结果见图3。

据图3可知，水培组白菜中的总抗氧化能力则极显著高于土培组（P<0.01）;但水培组生菜及油麦菜的总抗氧化能力则要极显著低于土培组（P<0.01）。出现差异可能与蔬菜种类和营养液配比有关，有研究表明营养液K+∶Ca+对酶促（过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）和非酶促（总酚、酚类化合物和花青素）的抗氧化能力有显著影响[11]，在水培种植中保持适当的K+∶Ca+可能会使水培蔬菜的抗氧化能力提升。

2.4  水培蔬菜与传统蔬菜的总类胡萝卜素含量对比

类胡萝卜素是蔬菜中主要的抗氧化活性成分之一，本研究采用紫外-可见分光光度法对水培蔬菜及传统蔬菜进行总类胡萝卜素含量测定，结果见图4。

据图4可知，水培组白菜中总类胡萝卜素含量显著高于土培组（P<0.05）;但水培组生菜中总类胡萝卜素含量显著低于土培组（P<0.05）;而对于油麦菜，土培组和水培组之间无显著差异。3种不同现象的存在可能与蔬菜种类以及水培条件有着一定的联系。有文献报道表明，适当控制水培条件可以提高蔬菜中总类胡萝卜素，如在营养液中用铵态氮代替部分硝酸盐[12-13]。

3  结  论

本研究从Vc含量、亚硝酸盐含量、总抗氧化能力以及总类胡萝卜素含量等方面对水培模式下和传统土壤种植模式下收获的白菜、生菜和油麦菜进行了品质比较。结果表明，水培蔬菜和传统蔬菜在不同的品质指标上表现出不同的差异。水培生菜和油麦菜中Vc含量高于传统蔬菜;水培白菜和油麦菜中硝酸盐含量低于传统蔬菜;水培白菜的总抗氧化能力和类胡萝卜素总量均高于传统蔬菜。文献资料表明，水培营养液的配方等条件对所种植蔬菜的品质有显著影响，而不同蔬菜对营养的需求必然存在差异。因此，针对不同蔬菜进行专用水培营养液的研究将是本课题组进一步研究的方向。总体来看，本研究采用的通用型水培营养液较适合用于白菜的水培种植。

参考文献

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Comparative Study on the Quality of Hydroponic Vegetables and Traditional Vegetables

Qiu YuJie，Li Xi，He Jiang，Yang PinHong

（College of Life and Environmental Sciences，Hunan University of Arts and Science，Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hunan Province，Key Laboratory of Health Aquaculture and Product Processing in Dongting Lake Area of Hunan Province，Changde，Hunan 415000）

Abstract：Hydroponics is a safe and controllable new vegetable planting mode，but the comparative study on the quality of hydroponics vegetables and traditional soil-cultured vegetables is seldom reported.In the current study，Pakchoi，Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.were used as experimental materials to compare the quality of hydroponic vegetables with traditional vegetables from four aspects： Vc content，nitrite content total antioxidant capacity，and total carotenoid content.The results showed that Vc content in Hydroponic Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.was higher than that in traditional vegetables，nitrate content in hydroponic Pakchoi and Lactuca sativa L.was lower than that in traditional vegetables，and total antioxidant capacity and carotenoid content in hydroponic Pakchoi were higher than those in traditional vegetables.The quality of hydroponic vegetables is better than that of traditional vegetables，but the results are varied with different types of vegetables.Develop special hydroponic nutrient solution for different vegetables will be helpful to further display the quality advantages of hydroponic vegetables.The results of this study can provide reference for consumers and growers.

Keywords：hydroponic vegetables，quality comparison，hydroponic nutrient solution