藜属植物叶片生长期有益矿质元素含量动态分析

吴应齐，姚理武，赵红波，王衍彬，周侃侃，柴振林，王朝仁，杨柳

（1. 庆元县自然资源和规划局，浙江 庆元 323800；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023）

藜麦Chenopodiumquinoa是苋科Amaranthaceae 藜属Chenopodium的一种粮食作物，原产于南美安第斯山地区，距今已有约7 000 年的种植历史[1-2]。因藜麦的营养和食用价值超过很多谷物，且富含人体必需的多种氨基酸、矿物质、多不饱和脂肪酸[3]，被国际营养学家们称为“营养黄金”[4-5]，备受联合国粮农组织推崇。20 世纪90 年代初，中国就已引种栽培[6]，目前已在甘肃、青海、河北、吉林、内蒙古等省、自治区大面积种植，主要品种有如陇藜Ch.Quinoa‘Longli’、青藜Ch.Quinoa‘Qingli’、冀藜Ch.Quinoa‘Jili’和东北红藜Ch.formosanum‘Dongbei’等，产量均可达2 200 kg·hm-2，高于全球平均产量[7]，已成为区域性特色经济作物[8]。除作为类谷物食用籽粒外，藜麦茎秆也可通过青贮等手段制成牲畜饲料[9-10]，叶片更是富含多种矿物质、维生素C、多酚和黄酮等有益物质[11-12]，在播种后生长至20 ～ 30 cm 的藜麦幼嫩茎叶即可食用[13-14]，且在人体微量元素摄取补充方面的优势要优于藜麦米[15]。藜麦中的钙、镁、钾等元素含量显著高于普通小麦Triticumaestivum、玉蜀黍Zeamays等谷物[3,16]。

藜麦叶片生长过程对环境条件的要求较收获籽粒的生长过程更为宽泛，浙江、湖南、天津等省、直辖市已有藜麦栽培报道[17-19]。随着人们对食品健康的不断追求和对藜麦叶菜的认可，藜麦或将作为良品蔬菜走进千家万户。本研究通过对藜麦叶片生长期矿质元素含量动态进行跟踪分析，旨在为藜麦菜的标准化生产和食用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择‘陇藜1 号’Ch.Quinoa‘Longli 1 ’‘青藜4 号’Ch.Quinoa‘Qingli 4’‘冀藜2 号’Ch.Quinoa‘Jili 1’和红藜Ch.formosanum等浙江省主栽的4 种藜属植物为实验材料。种子由中国农业科学院提供。

1.2 试验地概况

试验于 2020 年 9—12 月在浙江省杭州市西湖区浙江省林业科学研究院试验田（30°13′1.2″E，120°1′32.52″N)进行，试验田土壤pH 值为6.1，有机质、全氮、有效磷、速效钾含量分别为55.9 g·kg-1、2.7 g·kg-1、30.9 mg·kg-1、85.1 mg·kg-1。气候属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，全年平均气温为17.8 ℃，年平均相对湿度为70.3%，年降水量为1 454 mm，年日照时数为1 765 h。

1.3 实验设计

采用随机区组设计，每个品种6 次重复，共24 个小区。每个小区的面积为0.5 m × 0.5 m，相邻2 个小区间隔1 m。藜麦种植采用覆膜穴播方式，播种深1.5 cm，2020 年9 月15 日播种。出苗后视苗情对缺苗处进行补苗。在藜麦苗生长至4 ～ 6 叶时，进行间苗，生长至7 ～ 10 叶时，进行定苗，田间管理期间仅浇水和除杂草，未施肥和喷药。待藜麦生长至4 ～ 6 叶时开始采摘叶片，选择正常苗株每次摘取1～2 片叶片，之后每6 ～ 7 d 取样。取样时间分别为9 月30、10 月6 日、10 月12 日、10 月18 日、10 月24 日、10 月30 日，连续取样6 次后，植株上的叶片开始有失水现象，之后叶片已不宜食用，遂间隔60 d 后于12 月30 日取第7 次样品（干样）。每次取样后即编号、制样、冰冻（－18 ℃）存放，完成全部取样后统一采用等离子发射光谱质谱仪检测分析。

1.4 矿质元素分析

1.4.1 样品前处理 去除藜麦叶样品中的杂质，用去离子水冲洗干净，用纱布拭去叶片表面水分，晾干（干样不用清洗），用匀浆机磨匀，－18 ℃冷冻保存备检。

1.4.2 样品消解 准确称取磨匀后的样品1.0 g（干样称取0.5 g，精确至小数点后四位）于微波消解管中，加5 mL 浓硝酸和0.5 mL 双氧水，加盖旋紧，放入微波消解仪消解，消解程序如表1 所示。消解完毕后，冷却，缓慢开盖，于100 ℃下加热20 min。冷却，定容备用。同时做空白试验。

表1 微波消解程序Tab. 1 Microwave digestion process

1.4.3 标准溶液配制 分别配制钙、铁、锌、钾、钠、镁标准溶液1 000 mg·L-1，铜、锰 标准溶液1 000 μg·L-1，采用经过国家认证并授予标准物质证书的多元素标准溶液。用硝酸溶液（5+95）逐级稀释配制成混合标准溶液系列，各元素质量数、内标及质量浓度如表2 所示。

表2 标准溶液系列Tab. 2 Standard solution

1.4.4 电感耦合等离子体（ICP/MS）检测技术参数 按照表3 所给条件，将仪器调整至最佳工作状态，待仪器稳定后，将标准系列工作溶液注入电感耦合等离子体质谱仪，测定元素信号响应值，以质量浓度为横坐标，响应值为纵坐标，绘制标准曲线并对样品进行检测。

表3 ICP/MS 检测技术参数Tab. 3 Technical parameters for ICP/MS detection

2 结果与分析

2.1 必需常量矿质元素含量分析

2.1.1 藜麦生长期叶片钙含量动态 藜麦生长期叶片中的钙含量动态如图1。由图1 可见，在藜麦苗生长过程中，叶片中的钙含量整体呈上升的趋势，且最后一次取样叶片中的钙含量较前一次均成倍增加。第一次取样时（9 月30 日），整株叶片较小（叶长5 ～ 6 cm、叶宽3 ～ 4 cm），随着生长时间的增加，藜麦苗逐渐拔高，叶面随之增长变宽，至10 月18日时，叶面增幅达极限（叶长9.2 ～ 9.5 cm、叶宽9.3～ 9.6 cm），此后叶面积无明显变化。前6 次采样时，藜麦叶片鲜活、含水量充足、无明显衰败现象，此间所产藜麦叶均可供食用。第7 次采样时，藜麦米均已经成熟，叶片严重失水、明显枯萎，已不宜食用。在叶片可食用阶段，红藜叶片中的钙含量均处于最高水平，并由第一次采样时的1.51 g·kg-1增至第6 次采样时的1.79 g·kg-1，其平均含量是另3 种藜麦叶的1.3 ～ 1.4 倍，‘陇藜1 号’‘冀藜2 号’‘青藜4 号’在可食用期间叶片中的钙平均含量分别为1.35 g·kg-1、1.31 g·kg-1和1.40 g·kg-1。其间钙含量的变异系数如表4 所示，红藜叶片中的钙含量相对稳定，其次是‘青藜4号’‘冀藜2 号’和‘陇藜1 号’。叶片枯萎后，由于大量水分丧失而矿质元素不易挥发，叶片中钙含量大幅上升，含量最高的是‘陇藜1 号’，达8.91 g·kg-1，其次是‘青藜4 号’（7.89 g·kg-1）、红藜（4.43 g·kg-1）和‘冀藜2 号’（3.47 g·kg-1）。

图1 藜麦生长期叶片钙含量动态Fig. 1 Calcium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

表4 藜麦叶可食用期间矿质元素含量变异系数Tab. 4 Coefficient of variation of mineral element content in leaves during edible period of tested species and cultivars

2.1.2 藜麦生长期叶片钾含量动态 藜麦生长期叶片中的钾含量动态如图2。由图2 可知，在藜麦叶片可食用阶段，叶片中的钾含量整体呈下降趋势，降幅为1.6% ～ 25.0%。4 种藜麦叶片中的钾含量均值为9.61 g·kg-1，其中红藜叶片中的钾含量均值仍最高，达10.57 g·kg-1，其次是‘陇藜1 号’ ‘青藜4 号’和‘冀藜2 号’，其叶片中钾含量均值均为9.13 g·kg-1。红藜也是食用期内钾含量降幅最大的品种，其次是‘冀藜2 号’（21.8%）、‘青藜4号’（8.54%）。‘陇藜1 号’叶片中的钾含量最稳定，其变异系数为10.9%，其次是红藜、‘青藜4号’和‘冀藜2 号’，如表4。叶片枯萎后，钾含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘陇藜1 号’，达36.94 g·kg-1，其次是‘青藜4 号’，为29.99 g·kg-1，红藜和‘冀藜2 号’相近，分别为12.55 g·kg-1和12.69 g·kg-1。

图2 藜麦生长期叶片钾含量动态Fig. 2 Potassium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.1.3 藜麦生长期叶片镁含量动态 藜麦生长期叶片镁含量动态如图3。

图3 藜麦生长期叶片镁含量动态Fig. 3 Magnesium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

由图3 可知，在藜麦叶片可食用阶段，叶片中的镁含量相对稳定，整体含量均值为0.59 g·kg-1。其中，红藜叶片中镁含量均值最高，达0.73 g·kg-1，其次是‘冀藜2 号’，为0.57 g·kg-1、‘陇藜1 号’和‘青藜1 号’含量相近，分别为0.54 g·kg-1、0.51 g·kg-1。钾含量最稳定的是‘冀藜2 号’，变异系数仅为5.6%，其次是红藜、‘陇藜1 号’和‘青藜4 号’，如表4。叶片枯萎后，镁含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘陇藜1 号’，达6.37 g·kg-1，其次是‘青藜4 号’，为5.49 g·kg-1，红藜和‘冀藜2 号’相近，分别为2.43 g·kg-1、2.28 g·kg-1。

2.1.4 藜麦生长期叶片钠含量动态 藜麦生长期叶片中的钠含量动态如图4。由图4 可知，在藜麦叶片可食用阶段，叶片中的钠含量整体呈下降趋势，降幅为22.3% ～ 44.9%。4 种藜麦叶片中的钠含量均值为0.013 g·kg-1，其中，‘陇藜1 号’叶片中的钠含量均值最高，达0.016 g·kg-1，其次是‘冀藜2 号’，为0.015 g·kg-1，‘青藜4 号’和红藜均为0.011 g·kg-1。在可食用期内，叶片中钠含量降幅最大的藜麦为‘青藜4 号’，为44.9%，其次是‘陇藜1 号’，为36.9%，红藜为25.7%。红藜叶片中的钠含量相对稳定，变异系数为12.2%，其次是‘冀藜2 号’‘陇藜1 号’和‘青藜4 号’，见表4。叶片枯萎后，钠含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘陇藜1 号’，达0.077 g·kg-1，其次是‘青藜4 号’，为0.063 g·kg-1，‘冀藜2 号’和红藜相近，分别为0.023 g·kg-1和0.027 g·kg-1。

图4 藜麦生长期叶片钠含量动态Fig. 4 Sodium content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.2 有益微量矿质元素含量分析

2.2.1 藜麦生长期叶片铁含量动态 藜麦生长期叶片中的铁含量动态如图5。由图5 可知，在藜麦叶片可食用阶段，叶片中的铁含量整体呈下降趋势，降幅为48.2% ～ 78.5%。4 种藜麦铁含量均值为20.3 mg·kg-1，其中‘陇藜1 号’叶片的铁含量均值最高，达28.9 mg·kg-1，其次是‘冀藜2 号’，为20.5 mg·kg-1，‘青藜4 号’和红藜分别为16.8 mg·kg-1和15.1 mg·kg-1。在可食用期内，叶片中铁含量降幅最大的是‘陇藜1 号’（78.5%），其次是‘冀藜2 号’（75.6%）、‘青藜4 号’（68.6%）。在前四次采样样品中，叶片中的铁流失明显。10 月18—30日，叶片中的铁含量变化较小，变异系数为6.0% ～ 12.0%，明显低于整体变异系数，见表4。叶片枯萎后，铁含量大幅上升，其中含量最高的仍是‘陇藜1 号’，达223 mg·kg-1，其次是‘青藜4 号’，为175 mg·kg-1，‘冀藜2 号’和红藜相近，分别为65.4 mg·kg-1和62.0 mg·kg-1。

图5 藜麦生长期叶片铁含量动态Fig. 5 Iron content in leaves of tested species and cultivars during growth period

2.2.2 藜麦生长期叶片锰、锌、铜含量动态 藜麦生长期叶片中的锰、锌、铜含量动态见图6、图7 和图8。

图6 藜麦生长期叶片锰含量动态Fig. 6 Manganese content in leaves of tested species and cultivars during growth period

图7 藜麦生长期叶片锌含量动态Fig. 7 Zinc content in leaves of tested species and cultivars during growth period

图8 藜麦生长期叶片铜含量动态Fig. 8 Copper content in leaves of tested species and cultivars during growth period

由图可知，在藜麦叶片可食用阶段，叶片中的锰、锌、铜含量动态相似，整体含量均衡且略呈先扬后抑，拐点为10 月6 日。锰含量均值为27.1 mg·kg-1，锌含量均值为11.6 mg·kg-1，铜含量均值为1.21 mg·kg-1。10 月12 日前，三者的含量波动变化较大，后续四次采样结果的变化不明显。锰、锌、铜含量变异系数分别为11.1% ～24.1%、6.9% ～ 20.6%、13.5% ～ 25.5%，如表4 所示。第7 次采样时，叶片中3 种矿物质含量也均大幅上升，其中增幅最高的是‘陇藜1 号’，叶片中的锰、锌、铜含量分别是10 月30 日时的11.5 倍、8.7 倍、7.6；其次是‘青藜4 号’，叶片中的锰、锌、铜含量分别是10 月30 日时的11.4 倍、9.6 倍、7.1 倍；红藜叶片中的锰、锌、铜含量分别是10 月30 日时的4.9 倍、4.3 倍、4.6 倍；‘冀藜2 号’叶片中的锰、锌、铜含量分别是10 月30日时的4.5 倍、3.4 倍、3.4 倍。

3 结论与讨论

通过对目前浙江省主要栽培的藜麦品种（种）‘陇藜1 号’‘青藜4 号’‘冀藜2 号’和红藜叶片生长期矿质元素含量动态进行跟踪分析，初步探明了藜麦叶可食用阶段人体必需常量和有益微量的8 种矿质元素的含量状况。在藜麦叶可食用期内，随着藜麦的生长，叶片中矿质元素含量的增减状态不尽相同。含量最高的是钾，为10.57 g·kg-1，按矿质元素含量由高到低依次为钾>钙>镁>铁>锰>钠>锌>铜。钙含量呈逐渐上升趋势，而钾、钠、铁含量呈下降趋势，镁含量相对稳定，锰、锌、铜含量动态相似，整体含量均衡且略呈先扬后抑。藜麦生命周期末端，叶片已不宜食用，由于水分大幅蒸发，矿质元素含量均成倍增长。

藜麦叶是一种高钙、钾、锰，低钠、镁的蔬菜，是进行补钙、钾、锰人士的天然食材。在可食用阶段，藜麦叶片中的钙、钾含量均高于同科的菠菜Spinaciaoleracea[20]。其中，红藜叶片中的钙含量均值可达1.79 g·kg-1；钾含量均值可达10.57 g·kg-1，是菠菜的3 倍、其他常见蔬菜的10 ～ 20 倍[21]；锰含量均值达27.1 mg·kg-1，是藜麦米的3 倍、菠菜的4 倍[22-23]；铁含量均值为20.3 mg·kg-1，为菠菜的10%、藜麦米的70%，与芦蒿Artemisia seleirgens、山药Dioscoreapolystachya相近[21,24-25]。4 种藜麦叶片中的钠含量均值为0.013 g·kg-1，仅为是菠菜的15%，也低于白菜Brassicapekinensis、胡萝卜Daucuscarotavar.sativa等常见蔬菜[26]；镁含量均值为0.59 g·kg-1，低于菠菜、白菜、苋菜Amaranthusretroflexus等常见蔬菜中的含量[22]；铁、锌、铜含量与常见蔬菜相近[22,26]。