刍议特色蔬菜荠菜的价值及其研究意义

顾雪明，袁春新，程玉静，吴海燕，王系朦，陈建军，管冬梅，邱晓峰

（1.上海市崇明区长兴镇农业综合服务中心，上海 崇明 201900；2.南通市农村专业技术协会，江苏 南通 226000；3.江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 如皋 226541；4.南通科技职业学院，江苏 南通 226000；5.江苏中宝食品有限公司，江苏 海门 226100）

荠菜是一种日常生活中比较常见的野菜，由于其味道鲜美，食用方法较多，成为大众喜爱的特色蔬菜；而且荠菜具有较高的营养价值和药用价值，深受很多人的欢迎，市场前景广阔，全国各地均有栽培。荠菜是馒头、汤圆、馄饨等的主要馅料，在丰富食物种类、促进供给侧结构性改革、提高人民生活质量等方面扮演着不可或缺的角色。从事荠菜研究的学者众多，涉及的内容包括遗传育种、栽培技术、加工技术、冷链等，但主要集中在栽培方面，品种与加工方面相对较少，特别是产业化更是鲜有涉足；基于荠菜的研究现状，为了促进产业融合、实现加工增值、加快技术研发、达成跨季销售、推动冷链发展、增加劳动就业，必须通过荠菜产业关键技术与装备的进一步研发，实现产业链的延伸，加快新品种、新技术、新模式、新工艺、新装备的应用。

1 荠菜的价值

1.1 营养价值

荠菜有很高的营养价值，富含蛋白质、糖类、生物碱、纤维素、矿物质等多种营养成分，以及人体所需要的多种氨基酸，如谷氨酸（2.74 g/kg）、天冬氨酸（2.39 g /kg ）等[1]，其中人体必需氨基酸含量占总氨基酸含量的45.21%；另外，含有原儿茶酸、柠檬酸等多种有机酸，以钙盐、钾盐及钠盐形式存在的荠菜酸、苹果酸、枸橼酸、对氨基苯磺酸、延胡索酸；蔗糖、乳糖等多种糖类物质；布枯苷等多种含黄酮类物质；还含胆碱、乙酰胆碱、酪胺、马钱子碱等[2]。

1.2 药用价值

荠菜历来是药食同源的蔬菜，有民谚“三月三，荠菜当灵丹”[3-4]。《本草纲目》释名为护生草，甘、温、无毒[5]。荠菜花最早载于《备急千金要方》，历代本草有所论述。药理证实有兴奋子宫、气管与小肠平滑肌，缩短出血时间，扩张冠状动脉，降压，利尿，退热，抗应激性溃疡等作用[6]。荠菜是“菜中甘草”，含有丰富的膳食纤维, 促进肠道健康的同时, 又有健胃消食、明目降压等功效；其所含的登皮甙不仅能消炎抗菌，还能抗病毒、预防冻伤, 对糖尿病和白内障病人也有疗效。《名医别录》记载“主利肝气，和中”。《日用本草》载“凉肝明目”。《本草纲目》记载“明目，益胃”。中医实践证明，其对痢疾、水肿、淋病、乳糜尿、吐血、便血、血崩、月经过多、目赤肿疼等有一定疗效[7]。现代科学研究也证明，荠菜酸确能缩短出血凝血的时间，有良好的止血作用[3,8]。荠菜对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌有抑制作用[9]。荠菜总黄酮具有较强的抗炎作用，是荠菜的主要抗炎成分之一10]。

2 研究的意义

特色蔬菜荠菜的研究，基于产业前延后伸，既能推动农业供给侧结构性改革，满足市场对高品质农产品的需求，又能促进一二三产业的融合发展，使农民能够分享二三产业发展带来的成果；另外，可提高叶类蔬菜加工技术水平和装备水平，降低腐损率，提高劳动生产效率，也可充分挖掘特色农产品资源，丰富菜篮子，拓展助农增收渠道，促进和推动本地区现代高效农业的发展。

2.1 促进产业融合、劳动就业，大幅度提高农民整体收入

荠菜产品经营中，中间环节的经纪人或物流从业者占有较多的利润份额，加上荠菜虽然药食同源品质优，但产量低，种植效益低，农民单纯依靠种植获取的收益相当有限。开展产业化研发，不仅可以通过引进、筛选、驯化适宜栽培的荠菜新品种，制定高产栽培技术规程，科学合理安排茬口，有效扩大荠菜规模种植，提高栽培效益，拓展农民增收渠道；而且可以带动服务业和加工业的发展，有效推动产业融合，农民还可以通过从事加工生产和物流服务，分享二三产业发展带来的红利（图1）。

荠菜全产业链包括前端的品种、栽培、植保，中期的加工，后期的物流、营销等诸多环节，每个环节都需要一定的劳动力。虽然随着智能化、机械化、自动化水平不断提高，产业链前端和中端所需的劳动力总量呈下降趋势，但高品质产品上市后市场需求增加，生产规模扩大，弥补了劳动力总量下降的缺陷；另外，部分菜农的剩余劳动力可以转移到产业链的后端，从事冷链物流或其他服务工作。所以，农民的收入从土地流转、加工生产、服务社会等方面得到大幅度提高，分享了产业链延长和产业融合所带来的红利。

2.2 促进加工增值，提高全产业链整体效益

荠菜贮藏期短，通过产业化研发，可以有效延长其货架期，解决加工产品色泽黄化、硬脆度低、口感差；加工装备碎片化，自动化生产线不完整；劳动强度大，生产效率低等问题。通过产业化研发，可以完善优化原有的加工工艺，形成全程质量安全控制技术体系，从而提高产品质量，满足消费者对产品质量安全的期望，增强产品的市场竞争力，延长产业链，实现提高产业链整体效益的目的。

2.3 促进技术研发，提高全产业链科技水平

针对荠菜产业化过程中生产效率低下、整体效益偏低和产品质量满足不了消费者需求等关键技术与装备问题，开展攻关研究，必将形成一批具有自主知识产权的科研成果，增强荠菜产业的科技竞争力，并形成一支创新能力强、协作能力优、管理能力佳、具有较高竞争能力的优秀团队。

2.4 促进跨季销售，满足城乡居民消费需求

目前，荠菜物流装车大多在露天而非在冷库和保温场所操作，90%以上都是用普通卡车运输，在采收、运输、贮存等物流环节上损失率就达30%；同时，受到荠菜集中上市后保鲜贮运能力的制约，“卖难”和价格季节性波动的矛盾突出，农民增产不增收的情况时有发生。通过产业化研发，既可以减少农产品产后损失，又可以带动农产品跨季节均衡销售；而且，解决了荠菜冷链物流中的关键技术与装备问题，产品质量得到有效保障，满足了城乡居民对高品质农产品的消费需求。

2.5 促进冷链发展，提高农产品国际竞争力

通过产业化研发，有效贯彻落实历年中央一号文件中关于农产品加工和冷链物流发展的精神，加快发展现代化仓储物流设施，完善鲜活农产品冷链物流体系。荠菜作为特色农产品的一个种类，出口量极少，且极大多数是初级产品，在国际市场上缺乏竞争力。特别是随着近年来发达国家不断提高进口农产品准入标准，相关质量、技术和绿色壁垒已经成为制约农产品出口的重要障碍。加快发展荠菜的产业化生产与冷链物流，有助于提高产品质量，突破贸易壁垒，增强产品国际竞争力。

3 荠菜研究现状分析

荠菜是极具代表性的野生叶菜，集美食、营养、保健、药用于一身，深受消费者青睐。从事荠菜研究的学者众多，但主要集中在栽培方面，品种与加工涉及较少，特别是产业化更是鲜有涉足。

3.1 遗传育种研究

中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究组揭示的荠菜花粉管信号识别和激活的分子机制，有望用来通过基因工程手段建立打破生殖隔离的方法，为杂交育种开辟新途径[11]。利用生长素报告系统可以初步证实生长素参与了荠菜心形心皮的发育过程，CbPIN3基因在荠菜多种组织中均表达，在茎中表达量最高，果荚中表达量最低[12]。CbPIN1基因可能参与调控荠菜根、茎、叶、花的建构过程；通过同源克隆的方法获得了CbPIN1cDNA 编码区，生物信息学预测了蛋白结构特点；对CbPIN1进行了基因亚细胞定位、组织表达分析以及原核表达[13]。荠菜CbSPT基因在拟南芥中的组成型表达对拟南芥心皮形态和大小都产生了一定的影响，但并没有使拟南芥表现出荠菜短角果的形态[14]。

3.2 栽培技术研究

野生荠菜人工驯化栽培包括适期播种、化控与除草、肥水管理、病虫防治等环节[15]。施用生物质炭能促进荠菜根区土壤养分、微生物特性和酶活性的累积和改良土壤肥力[16]。荠菜植株能忍受-5 ℃低温，但不耐22 ℃以上高温；种子发芽温度在20～25 ℃，12～20 ℃时其较短日照生长迅速[17]；种子发芽率在pH值7时最高，过酸或过碱条件下，急剧下降；种子萌发对盐浓度的敏感性不高，在120 mmol/L NaCl的条件下仍然可以萌发；种子播在土壤表层时出苗率最高[18]。荠菜在土质疏松、排水良好的土壤上均可种植，但肥沃、疏松的黏壤土更适合荠菜生长[19]。夏季荠菜的栽培要处理好整地筑畦、品种选择、播种、田间管理、病虫害防治、采收等环节[20]。应用外源水杨酸（0.9 mmol/L）处理，盐胁迫下荠菜的保护酶和叶绿素含量均达到峰值，抵抗盐胁迫的效果最佳[21]。枣庄地区多元多熟模式核桃—荠菜—西瓜—花生，实现了果品、蔬菜、油料3种作物的高产高效[22]。宽窄行栽植的桑园中套种荠菜，有利于桑园复合经营[23]。青蒜—荠菜—甜玉米1年3茬栽培，667 m2利润达2万元[24]。此外，荠菜还具有修复重金属Zn和Cd 污染土壤的潜能[25-26]。

3.3 加工技术研究

荠菜在0～4 ℃的低温贮存条件下，维生素C和可溶性糖含量随贮存天数的增加而降低；氨基态氮含量随贮存天数的增加而增加；总酸性物质含量在贮存第5天达高峰，以后有所下降；硝酸盐含量随贮存天数的增加呈增加趋势，亚硝酸盐含量在贮存到第3天达高峰，以后逐渐下降[27]。保鲜袋挽口包装与敞口包装相比能显著抑制新鲜荠菜的水分散失, 有利于延长保鲜期[28]；荠菜在0 ℃和挽口包装的条件下，贮藏时间在12 d以上[29]。以小根蒜醇提物为原料的保鲜剂可以延长荠菜的货架期，小根蒜醇提液+6-BA效果最好，用该种保鲜剂处理荠菜，贮藏12 d，荠菜的商品率在90%以上，维生素C含量保留87.7%，叶绿素保留率为80.37%[30]。荠菜中的主要酚类物质是焦性没食子酸，POD 的最适底物是绿原酸，酶促反应的最佳底物浓度为8 mmol/L[31]。480 W微波干燥条件下，荠菜干制品感官品质较好，叶绿素和维生素C的保留率高，挥发性物质保留率高达93.68%[32]。60 ℃热风干燥条件下，荠菜干制品感官品质较好，叶绿素和维生素C的保留率较高，风味物质保留率达81.65%[33]。制作荠菜罐头时，烫漂温度92 ℃，烫漂时间为2 min处理荠菜杀青效果最好；护色剂选用Zn(CH3COO)2、Na2SO3二者的组合，以填充液的形式注入成品罐头中，其在护色剂中的质量分数分别为60、50 mg/kg；硬化剂选用质量分数为400 mg/kg的CaCl2溶液；杀菌条件为95 ℃下处理15 min[34]。荠菜香肠的最佳配比为荠菜添加量8%、乙酰化二淀粉磷酸酯7%、脂肪含量15%、卡拉胶0.3%～0.5%[35]。采用超声辅助提取荠菜多酚的最佳工艺条件为乙醇浓度为48%，超声提取时间为27 min，提取温度为57 ℃，料液比为1∶33（g∶mL）；通过体外自由基（·OH、O2·和NaNO2）清除能力和还原能力评价，结果显示荠菜多酚是一种天然的抗氧化活性剂和自由基清除剂[36]。在温度65 ℃，乙醇体积分数50%，超声时间40 min，液料比25∶1（mL∶g）的工艺条件下，荠菜总黄酮提取率达89.26%[37]。综合运用析因实验和响应面法可以较好地优化荠菜多糖提取工艺：以水为提取剂，料液比1∶20，添加0.27%的石灰水，超声功率300 W，提取温度控制在71.64 ℃，超声提取44.17 min[38]。

3.4 荠菜冷链研究

荠菜是时鲜作物，贮藏与物流的货损率高，需要冷链技术与装备解决这一问题。品种、采收时期以及温度、湿度、气体成分等都能影响荠菜的贮藏，荠菜的贮藏方式有简易贮藏、冷藏、冻藏、气调贮藏、减压贮藏、试剂保鲜、综合保鲜等[39]。目前，国内应用的主要冷链物流技术包括预冷、气调、自动化冷库、微生物控制等。特别是通过建立信息系统，实现了对冷链物流全程温度的控制，对商品的实时跟踪和冷藏车的动态监控，并确保冷链物流信息快速、可靠的传递，可以显著降低流通过程中的损耗，延长运输期和货架期。基于RFID的低温食物冷链温度监测系统，可实时采集环境温度信息，并利用程序对各个食品的温度数据进行监测和处理[40]。在建立农产品冷链物流配送路径优化模型的基础上，构造了求解该优化问题的粒子群优化算法[41-42]。

4 展望

特色蔬菜荠菜具有较高的开发价值和重要的研究意义。通过荠菜产业关键技术与装备的进一步研发，实现产业链的前延后伸，加快新品种、新技术、新模式、新工艺、新装备的应用，前景广阔。要以全产业链和全程质量控制的思路，通过栽培研究、工艺优化、装备创新，以自主创新成果为主体，集成创新成果；同时，将已有的自主知识产权成果投入生产实践，形成可观的产业效益。新增效益部分用于增加企业的研发投入，形成科技创新的良性循环；部分用于农民分享产业融合带来的红利，提高农民收入；部分用于增加研发人员的收入。由此可见，项目相关各方都能分享科技创新、成果转化的好处，自然会增加项目实施的动力，进一步推动企业创新的活力，其竞争力自然会得到提升。

通过研发，在原料生产上，克服农业投入品使用不当造成产品农残超标的质量安全问题，通过单季分次播种、多次采收标准化栽培技术规程的应用，可使荠菜单茬667 m2产量在1 000 kg以上，增产50%左右，以平均保护价4 000元/t收购原料，每667 m2收益可达4 000元；与种植越冬青蚕豆的单季667 m2收益1 000元左右相比，增收3 000多元，66.7 hm2（1 000亩）基地农民增收达300万元，对发展当地露地高效农业、促进农业增效、农民增收起到积极的推动作用。通过研发，在产品加工上，克服色泽黄化、硬脆度低、口感差，原料采收、预处理、初加工过程中存在的功效低、效果差，产品中杂质、异物去除不尽等问题，形成成熟的加工工艺和质量安全控制技术体系，提高产品的市场竞争力。通过研发，在劳动生产率和劳动强度上，应用自主研发的新型装备，集成组装全自动生产线，克服劳动生产率低、劳动强度大的问题，避免因劳动力紧缺影响产业规模的现象发生。