山葵生物學特性、關鍵技術及風味物質研究進展

朱 進 (長江大學園藝園林學院,湖北荊州434025)

楊 松 (荊州區農業技術服務中心,湖北荊州4341 00)

山葵 (Wasabia japonica Matsum)又名山崳菜,為十字花科多年生草本半陰生植物,原產于日本,其葉可炒食,其根狀莖磨成粉,會產生特殊芳香的辛辣味,具有強烈的殺菌和助消化功能,是鮮食生魚片等海鮮不可缺少的高級調味品[1]。日本栽培山葵已有350年的歷史,中國西北和西南地區有大量野生資源[2];中國臺灣從1914年開始引進種植,20世紀90年代初達200 hm2;中國大陸于80年代末90年代初開始引進種植,現已在四川、重慶、云南、貴州、福建、安徽等省的冷涼濕潤山溪地區開始了商品化生產。另外朝鮮、新西蘭、澳大利亞等地也有栽培[3]。作為珍貴的香辛蔬菜和調味品,山葵及其商品制品不僅在日本,而且在其他東南亞地區、甚至在歐美等許多國家,目前正越來越受到人們的喜愛,山葵產品在國內外市場上供不應求。近年來,我國作為出口創匯蔬菜,在高山地區發展迅速,種植面積不斷擴大[4]。為了更好地讓人們了解和研究山葵,筆者對近年來山葵的研究進展進行綜述。

1 山葵的生物學特性

1.1 植物學性狀

山葵根系為須根系,大致分布于10～20 cm的土壤中,呈水平分布,根由根莖上發出,利用分蘗苗栽培的山葵能發出20～25條根,實生栽培在根莖未形成時發根較多。根莖肥大粗壯,呈圓柱狀,一般長5～30 cm,直徑2～4 cm,表面有凹凸不平的葉痕,表皮呈綠色或淡綠色。根莖的特定部位形成腋芽,由腋芽伸長生長而成為分蘗苗,分蘗苗一般在根莖上比較靠下的位置上形成。葉單葉互生,葉片近心臟形,先端稍尖,幼葉稍帶紫色,隨著生長而呈現綠色,葉表面具有光澤,葉邊緣有鋸齒,葉脈掌狀,在葉柄與葉片的結合處呈放射狀伸出。葉柄細長,基部扁平,著生在根莖上,長30～35 cm,隨著植株的生長,老葉枯黃脫落。山葵的花為白色,花冠十字形,花瓣四枚,長4～5 cm,花的先端圓弧形,具有四強雄蕊,總狀花序。一般種植一年后即可抽薹開花,花軸可達1 m,花軸生長滿互生小葉,花蕾由葉腋長出[2,5]。種子為黑褐色,直徑約2 mm左右。長角果,種子成熟時種莢呈深紫色[6]。

1.2 山葵對環境條件的要求

山葵生長發育對環境條件要求非常嚴格,山葵喜陰涼多濕的氣候條件,適宜生長的溫度范圍為8～22℃,最適溫度則為12～18℃,平均氣溫超過23℃時不適宜栽培,尤以最高氣溫超過28℃時,山葵易發生軟腐病,氣溫超過30℃,會引起日燒;氣溫達到8℃以下,生長發育會變得遲緩,5℃以下基本上停止,—3℃會產生凍害。強光照射極易導致植株、特別是葉片萎蔫甚至灼燒,光合能力下降,適宜的光照強度應在30 klx左右,最好生長在有70%遮蔭的條件下。水對山葵的生長發育影響比較大,其中以水溫、水質、水量最重要,水溫以12～13℃,溫差3℃為好,水質要保持澄清,而且要含有一定量的N、P、K等營養成分。山葵適宜在土層深厚,富含有機質的土壤上生長,一般厚度不少于30 cm[2,4]。

2 山葵栽培關鍵技術

2.1 種子發芽技術

由于山葵種子具有頑拗種子的特點,種子失水過多極易導致活力喪失,必須低溫層積保存[7]。同時,山葵種子休眠期較長且極難解除,種皮對山葵種子發芽有抑制作用,需要進行適當的處理[8,9]。使用適宜濃度的6-BA、GA3等生長調節劑或植物激素可極顯著的提高山葵種子發芽率,其中以10 mg/L的6-BA或75～100 mg/L的GA3處理效果最好,不僅可以提高發芽率,還可提高發芽速度,縮短發芽進程[9～11]。山葵種子發芽的最適溫度在15～20℃范圍,溫度過高或過低都使發芽率下降。山葵種子良好萌芽要求光照,在2 000～3 000 lx的光強下,山葵種芽健壯,子葉綠色,胚根較粗,有利于提高播種后的成苗率[9]。

2.2 遮陰技術

山葵生產需陰涼的環境,光照過強葉片易造成灼傷,使山葵生長矮小,葉片變小、變黃或枯焦,葉柄老化且斑點多,從而失去利用價值,影響經濟效益,因此,栽培山葵必須進行遮陰處理。搭棚前要先進行土地規劃,如果土地面積較大,可1 hm2左右搭建一個棚,以利于管理。栽樁密度以3 m×4 m為宜,要求木樁高度在2 m左右,入土40 cm,一般用木樁1 125～1 800根/hm2左右。木樁與木樁之間用10號鐵絲縱橫相連,兩端用拉線固定,以增加穩固性。遮光程度應根據不同地區及季節變化而定,一般4～5月期間可遮光50%,6～8月期間遮光60%～70%,9～10月再恢復到50%的弱遮光,從11月開始至第2年3月可不遮光,遮陽網的寬度以4～8 m為宜。遮光以后產量雖然增加,但常出現葉色及辣味變淡的情況[5,12]。

2.3 根莖膨大技術

由于山葵生長周期較長,其主要產品器官為肥大的根莖,從定植到收獲根莖,歷時約18個月,且其生長發育對環境條件要求較為嚴格,尤其高溫季節病害嚴重,產量低,甚至不能形成根莖[13],因此,有必要進行一定的處理。近來的研究表明,采用多效唑處理能顯著促進根莖的膨大,但必須注意處理的時間和濃度。試驗表明,苗期和根莖形成期前噴施PP333,均明顯抑制植株生長,且抑制作用隨PP333濃度的增加而加大。苗期處理,抑制了根莖的膨大;根莖形成期前處理,則能促進根莖膨大;以100 mg/L效果最好[14,15]。

2.4 病蟲防治技術

據報道,目前收集到的山葵病蟲害有15種,其中真菌類病害8種、細菌類2種、病毒類3種、線蟲類1種、害蟲1種。但對山葵的生長、產量和品質危害最大的是山葵墨入病[3],其田間葉發病率25%～70%,病株率90%～100%,損失達30%～70%,發病田塊率100%,嚴重時可毀園,是制約山葵發展的重要因素[16]。

山葵黑入病的病原為葵莖點霉 (Phoma wasabiae Yokogi),屬半知菌亞門真菌。該病可危害山葵的全株,包括葉、葉柄、根莖、須根等。防治主要以預防為主,方法主要包括①農業防治:選用抗病品種、高海拔種植、清潔田園、合理輪作、種子及種苗消毒、土壤消毒等。②藥劑防治:黑入病發病初期起每隔7～10 d定期噴施50%苯萊特可濕性粉劑500倍液、大生可濕性粉劑800倍液、70%甲基托布津可濕性粉劑500倍液或50%撲海因懸浮劑1 000～1 500倍液。發病期噴施施寶功50%可濕性粉劑2 000倍液,特克多45%懸浮劑2 000倍液等[16,17]。③生物防治:拮抗芽孢桿菌SA2對山葵黑根病有較好的防治效果,田間最高防效可達78.98%,達到理想的結果[18]。

3 山葵風味物質及功能

3.1 山葵的風味物質

山葵因具有強烈刺激性的辛辣味和特殊的香辛味而備受親睞。主要是由于山葵中含有一種芥子苷類的物質 (sinigrin),在植物體被磨碎時,該物質在芥子苷酶 (myrosinase)的作用下水解形成異硫氰酸酯類化合物[19]。

異硫氰酸酯存在于十字花科植物中,包括卷心菜、球芽甘藍、西蘭花和菜花,也存在于山葵、芥菜、水田芥、蕪菁、小蘿卜、黃色蔓菁、大頭菜和辣根中。山葵植物的風味物質以烯丙基異硫氰酸酯(Allyl Isothiocyanate)在所有異硫氰酸酯類化合物中含量最高,約占89%～94%,在葉柄、莖和根部尤為豐富[20]。辛辣物質中另一含量較高的成分是3-丁烯基異硫氰酸酯 (3-Butenyl Isothiocyanate),主要分布在根莖的表皮和皮質部位[21]。山葵中的5-甲硫基戊基異硫氰酸酯、6-甲硫基已基異硫氰酸酯、7-甲硫基庚基異硫氰酸酯3種成分使它具有特殊的香氣,而以6-甲硫基已基異硫氰酸酯香氣最好,這3種成分皆未在辣根或黑芥籽中檢出[22]。因此,山葵比辣根或黑芥籽更有特殊的香氣。

3.2 山葵的功能

(1)抗菌作用 山葵的辛辣物質的殺菌功效已被證實。將浸泡有山葵汁液的脫脂棉放置于培養有致病菌的試管口,這些致病菌在12 h后就死亡。這些致病菌包括霍亂菌、傷寒菌、大腸菌、肺炎菌、白喉菌、結核菌及金黃色葡萄球菌[23]。近來的研究證明,山葵中異硫氰酸酯對流感病毒有明顯的殺毒作用[24]。

(2)殺蟲作用 山葵芥子油可殺死異尖線蟲 (異尖線蟲寄生在鯨、海豚、海豹等海魚體內)和水生菌 (寄生在魚類中的病原菌),具有抗寄生蟲的作用[22,25]。日本東京衛生局通過研究已證明了山葵的這種殺蟲效果[22]。

(3)抗癌作用 實驗證實,6-甲亞硫基己基異硫氰酸酯 (6-HITC)作為山葵中主要的GST誘導劑,能夠誘導小鼠RL34細胞中的同工酶GSTA1和GSTP1的生成[26],在體外可抑制單核細胞性白血病U937細胞和胃癌MKN45細胞的生長并誘導其凋亡、抑制細胞增殖[27]。

(4)其他作用 山葵還具有明顯抗血小板聚集,防止血液凝固作用[28],增進食欲,保持肌膚美白,防止青春痘、雀斑的作用[23]等。

4 展望

山葵具有特殊的辛辣香辛味,風味獨特,營養豐富,還具有抑菌殺蟲、抗癌等功效,在食品加工與研制開發新產品方面具有很大的發展潛力。隨著人們對其價值的認識,目前正越來越受到人們的喜愛,但山葵的生長發育對環境要求極為苛刻,僅適合在少數高山地區栽培,對栽培技術的研究還不夠深入,加工技術的研究更少,因此,山葵產品在國內外市場上供不應求。我國幅員遼闊,生態條件多樣,具有發展山葵產業得天獨厚的優勢,發展山葵前景廣闊。

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