水培蔬菜与土培蔬菜营养成分的差异分析1

王国莉，陈孟君，冯荣华

（1.惠州学院 生命科学学院，广东 惠州 516007；2.惠州市农产品质量安全监督检测中心，广东惠州 516002）

当前我国蔬菜生产以土壤种植为主，但却面临着土壤污染、水质污染、耕地面积减少等现实问题［1］．水培蔬菜是蔬菜生产技术上的一项重大革新，具有操作简单、成本低廉、不受季节和环境限制、种植产量高［2］、产品安全性高［3-4］等优点．近年来，水培蔬菜的生产规模、供应量和消费群体逐渐扩大［5-7］，但与土培蔬菜在风味口感方面差异大，一直是水培蔬菜生产上颇具争议的一个问题．研究表明，影响蔬菜风味与营养品质的因素很多，水分、糖、蛋白质、有机酸等可溶性物质的含量都会对口感风味产生较大影响［8］．学者亦发现蔬菜综合风味与蔬菜组成性状中的叶柄味觉、叶片味觉和叶片软硬性呈显著正相关，与营养品质性状中的粗灰分、粗纤维、有机酸、葡萄糖含量则呈显著负相关［9］．唐小付等［10］研究发现，营养液中Mg的浓度在50-70 mg/mL时，对厚皮甜瓜的产量和品质改善效果最好．卢敏敏［11］等研究发现在营养液中硒浓度小于0.10 mg/mL时，韭菜的硝酸盐含量降低37%，而维生素C、还原糖、叶绿素的含量分别提高了54%、60%和29%.陈贵林和高秀瑞［12］研究表明，当氨基酸部分替代硝态氮时，可以有效降低水培白菜和生菜内硝酸盐含量，有效改善蔬菜品质．仇玉洁等［13］进行了水培蔬菜与传统蔬菜的品质对比研究，发现部分水培蔬菜在维生素C含量和亚硝酸盐含量方面具有一定的优势，但在不同品种之间没有规律性．

以上研究说明，虽然影响水培蔬菜品质和风味的相关研究没有明确定论，但可以从比较水培蔬菜与土培蔬菜中营养成分的差异入手，尝试对水培蔬菜的综合品质进行评价，为人们日常生活中如何选择水培蔬菜提供科学依据，同时也为进一步提高水培蔬菜种植技术及开发利用提供参考．

1 材料和方法

1.1 试验材料

所用试验材料为芹菜、菜心、生菜、上海青和油麦菜5种蔬菜，水培蔬菜样品采自惠州市某农业科技开发有限公司生产基地，土培蔬菜样品来源于惠州市惠东县某受检菜场，每种蔬菜样品各采集5 kg备用．

GBW 10048（GSB-26）芹菜成分分析标准物质来源于中国地质科学院．

1.2 样品制备

蔬菜样品采摘后带回实验室，取可食用部分，摘去腐烂叶片，先用自来水清洗2次，再用超纯水清洗1次，自然风干．取小部分蔬菜样品放入搅碎机捣碎后丢弃不要，作润洗作用，再用超纯水洗净搅碎机，将蔬菜样品放入搅碎，装入聚乙烯塑料密封袋中备用．

1.3 测定方法

营养成分分析：维生素C含量测定采用碘量法［14］，可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法［15］，有机酸含量测定采用酸碱滴定法［16］，纤维素含量测定采用硫酸与重铬酸钾氧化法［17］，蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝染色法［18］，水分含量测定采用直接干燥法，矿质元素含量测定采用电感耦合等离子体发射光谱法［19］．

使用浓度为100μg/mL的GSB04-1767-2004多元素标准溶液配制标准工作曲线，以1%硝酸逐级配制成：0、1、2、5、10、20、50、100和200 ng/mL．

1.4 数据处理方法

使用EXCEL 2016和SPSS 17.0软件对数据进行统计及分析．

2 结果与分析

2.1 两种蔬菜主要营养成分的含量差异

5种蔬菜样品中主要营养成分含量的测定结果如表1所示．由表1可知，5种水培蔬菜中营养成分含量几乎全部低于土培蔬菜，只有水培上海青的蛋白质含量略高于土培蔬菜．水培蔬菜中的有机酸和蛋白质含量与土培蔬菜间不存在显著差异性（P>0.05）；可溶性糖和维生素C含量显著低于土培蔬菜（P≤0.05），膳食纤维的含量极显著（P≤0.01）低于土培蔬菜，水分含量极显著（P≤0.01）高于土培蔬菜．这说明水培蔬菜与土培蔬菜的营养成分差异较大，可溶性糖、维生素C、水分和膳食纤维4个指标的差异显著，水分和膳食纤维2个指标的差异极显著．

2.2 两种蔬菜矿质元素的含量差异

5种蔬菜矿质元素含量的测定结果如表2所示．由表可知，5种水培蔬菜中除了锌和铜的含量低于土培蔬菜之外，其他矿质元素含量均高于土培蔬菜．统计学分析发现，水培蔬菜中的铜含量显著（P≤0.05）低于土培蔬菜，锰和锌的含量不存在显著性（P>0.05）差异，镁、钠和硼的含量显著（P≤0.05）高于土培蔬菜，铁、钙、铝和磷的含量极显著（P≤0.01）高于土培蔬菜．这说明水培蔬菜对矿质元素的积累要快于土培蔬菜，这些元素既包括生长所需的元素，也包括有害的铝元素等．

表2 水培与土培蔬菜中矿质元素含量的比较（单位：mg/100 gFW）

（续表2）

2.3 蔬菜成分的相关性分析

2.3.1 水培蔬菜中各成分的相关性分析

水培蔬菜中各种营养成分的相关性分析结果如表3.由表3可知，锰和可溶性糖、硼和有机酸、钠和锌呈现极显著正相关；铁和膳食纤维、钙和水分、镁和有机酸、磷和水分、硼和镁存在显著正相关，而铝和膳食纤维、铝和铁、钠和蛋白质含量存在显著负相关；其他营养成分之间的相关关系主要以正相关为主，但差异不显著．由此可知，钙和磷会促进水培蔬菜对水的吸收，会促进蔬菜中有机酸的合成；铁和锰皆促进蔬菜中膳食纤维和可溶性糖的合成；而铝和钠分别抑制蔬菜中膳食纤维和蛋白质的合成；铝和铁存在拮抗作用，硼和镁、钠和锌则呈现协同作用．

表3 水培蔬菜中主要营养成分的相关性

铝元素是植物生长非必需元素，不管对植物还是对人都有毒害作用，而钠虽然能够增大植物细胞的渗透压，提高细胞的吸水能力，但是从前面分析可知，水培蔬菜中的水分偏高，因此要严格控制水培营养液中钠和铝的含量，合理提高镁、硼、铁和钙等与蔬菜营养显著相关的必需元素的含量．

2.3.2 土培蔬菜中各成分的相关性分析

土培蔬菜中各种营养成分的相关性分析结果如表4．由表4可知，钠与蛋白质含量呈现极显著负相关；硼与水分含量呈现极显著负相关；铁和水分、钙和水分、铜和可溶性糖、铜和锰、钠和铝、硼和铁、硼和钙等含量呈现显著正相关，而铁和蛋白质、铝和蛋白质、磷和锰、磷和铜含量等呈现显著负相关．所以，土培蔬菜中硼、铁和钙分别与水分之间呈现相互促进效应；而钠、铁和铝分别与蛋白质之间呈现相互抑制的效应；铜会促进可溶性糖的合成；硼分别与铁和钙呈现协同作用；铜和锰、钠和铝呈现协同作用；磷分别与锰和铜之间呈现拮抗作用．此外，在土培蔬菜测定的矿质元素中，除锰和铜外，其他矿质元素含量与各营养成分含量之间主要呈现负相关关系．

表4 土培蔬菜中各种营养成分的相关性

3 讨论和结论

蔬菜的口感风味和品质问题是人们选择蔬菜时最关心的因素之一．研究表明，蔬菜中有机酸、蛋白质、可溶性糖、膳食纤维等营养成分是影响蔬菜口感的重要因素［20］，而本研究结果中水培蔬菜的这些主要营养成分含量都低于土培蔬菜，有可能是风味欠佳的主要原因．但是水培蔬菜的矿质元素含量却大多高于土培蔬菜，这说明水培营养液对蔬菜营养物质的合成与营养元素的吸收产生了显著影响，尤其是营养液中锌和铜的含量还与水培蔬菜中有机物的含量呈现相关关系.铝和钠会抑制水培蔬菜的膳食纤维和蛋白质含量，铁能够促进蔬菜中膳食纤维的合成，而铝和铁存在拮抗作用，所以营养液中铝和钠的含量过高也是水培蔬菜有机营养成分合成的限制因素之一．

当然，造成两种蔬菜成分显著差异的外界因素还有很多，包括光照、温度、空气成分、肥料和农药等多种因素．当光照不足时，蔬菜的光合作用强度会减弱，其产量随之而降低，另外，当空气中CO、SO2和可吸入颗粒等浓度过高时也会对蔬菜产生毒害作用，妨碍其他营养物质的合成［21］．水培蔬菜一般栽培在塑料大棚里，棚内光线不足、空气污染物浓度升高对营养物质的合成也可能产生不利影响．

综合分析发现，可以从多个方面改善水培蔬菜的品质，首先可以通过调整水培营养液的配方［22］，适当地降低钠和铝的浓度，同时合理地提高锌、铜、铁、钙、镁等元素的浓度可以提高水培蔬菜的营养成分；其次，可以通过增强大棚内的光照强度和空气流动，提高蔬菜的光合速率和减少污染气体的积累．当然也可以通过提高栽培技术、添加有益元素、叶面喷施氨基酸等营养生长剂等来促进水培蔬菜生长来提高它的营养物质含量，改善品质和风味［23］．