油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜生理特性及營養(yǎng)品質(zhì)的影響

薛晶晶，劉兆寧，郭臣臣，申雨肖，楚建周，姚曉芹

河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（保定 071002）

油菜素內(nèi)酯（BR）是一種生理活性極強(qiáng)的新型甾醇類植物激素，在促進(jìn)植物生長發(fā)育、提高抗逆性、延緩衰老等方面具有積極作用。油菜素內(nèi)酯可以促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，使植物組織內(nèi)部的細(xì)胞壁松弛從而促進(jìn)伸長[1]。有研究證明，噴施適宜濃度的油菜素內(nèi)酯可顯著降低番茄的畸形果率；顯著增加富貴竹單葉片的干鮮重和葉面積，增加富貴竹的株高、節(jié)間數(shù)和莖粗并增強(qiáng)其抗氧化活性[2-3]。林竹等[4]發(fā)現(xiàn)，肥城桃果樹的硬核期葉面噴施0.10 mg/L油菜素內(nèi)酯能顯著增加肥城桃采收果實(shí)中的可溶性固形物、可溶性糖、蔗糖含量，提高果實(shí)品質(zhì)。

芽苗菜作為一種由植物種子或其他貯藏營養(yǎng)的器官培育而成的、生長周期短、生產(chǎn)方法簡易的幼嫩綠色蔬菜，品種繁多[5]。植物種子中的活性成分會(huì)在發(fā)芽過程中發(fā)生變化，如蘿卜苗中的總酚、總黃酮含量較其種子的總酚、總黃酮含量成倍地增加，且產(chǎn)生了槲皮素[6]，從而使芽苗菜的營養(yǎng)價(jià)值提高，受到廣大消費(fèi)者的青睞[7]。余碧霞[8]指出，香椿發(fā)芽144 h后，香椿芽體內(nèi)的總硒和有機(jī)硒含量隨著Na2SeO3溶液浸種濃度（2～10 mg/L）的增加而顯著增加。另有研究發(fā)現(xiàn)，噴施適宜濃度的GA3（500 mg/L）溶液可顯著提高蘿卜芽苗菜的產(chǎn)量[9]。劉晨霞等[10]報(bào)道，經(jīng)90 mg/L乙烯利浸泡8 h后的綠豆在發(fā)芽第4天收獲時(shí)具有更好的外觀品質(zhì)和產(chǎn)量。可見，探究外源化學(xué)物質(zhì)對(duì)芽苗菜生長及品質(zhì)改善的作用已成為關(guān)注熱點(diǎn)。

針對(duì)油菜素內(nèi)酯對(duì)芽苗菜品質(zhì)影響的研究報(bào)道較少，因此以常見的芽苗菜品種——小黑豆為試材，探究不同濃度油菜素內(nèi)酯浸種對(duì)小黑豆芽苗菜生理特性及品質(zhì)的影響，旨在說明外源油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜生長的作用，為生產(chǎn)中提高小黑豆芽苗菜的品質(zhì)以及油菜素內(nèi)酯的合理應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以內(nèi)蒙扁粒黃芯小黑豆為供試品種（購于保定市農(nóng)資科技市場），培養(yǎng)成苗后分別在采收當(dāng)天去掉小黑豆芽苗菜的根部，一部分保存在-80 ℃冰箱中，供生理參數(shù)測定；另一部分105 ℃殺青5 min，于56 ℃烘干至恒重，粉碎，過60目篩，混勻備用。

1.2 主要試劑與儀器設(shè)備

蕓苔素內(nèi)酯（72962-43-7，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）、無水乙醇、2,4-二硝基苯肼、三氯乙酸、苯丙氨酸、硫酸等均為分析純。

紫外可見分光光度計(jì)（WFZ UV-2800H型，尤尼柯上海儀器有限公司）；電子天平（BSA124S，賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州普天儀器制造有限公司）；智能人工氣候箱（RXZ型，寧波江南儀器廠）；數(shù)控超聲波清洗器（PS-40A型，240 W，深圳市康潔洗凈電器有限公司）；低溫離心機(jī)（Multifuge 1S-R D-37520 Osterode made in Germany）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 芽苗菜培養(yǎng)

挑選飽滿度好、無殘損的小黑豆種子，分別用種子體積2倍的0.01，0.20，0.50，1.00，1.50和2.00 mg/L油菜素內(nèi)酯溶液在室溫下浸種24 h，以蒸餾水浸種作對(duì)照。浸種結(jié)束后撈出種子，瀝去多余水分，整齊擺放在鋪有3層濕紗布的平底托盤中，每個(gè)處理重復(fù)4次，每個(gè)重復(fù)200粒，置于23 ℃、相對(duì)濕度80%人工氣候箱中，先黑暗催芽2 d，待苗高2 cm左右調(diào)成正常光照（12 h光照、12 h黑暗），光照強(qiáng)度4 000 Lux。適時(shí)補(bǔ)充水分并每天變換托盤位置，待小黑豆子葉半展、尚未平展，真葉微露時(shí)采收。

1.3.2 指標(biāo)測定方法

1.3.2.1 光合色素含量

參考張以順等[11]的方法并進(jìn)行適當(dāng)修改。稱取0.2 g新鮮子葉剪碎，用8 mL 80%丙酮黑暗浸提3 d，期間振蕩幾次。取上清液，以80%丙酮為參比，分別于分光光度計(jì)663，646和470 nm下測定溶液的OD值。

1.3.2.2 花青素含量

稱取0.2 g剪碎的新鮮莖，加5 mL 0.1 mol/L HCl于32℃恒溫箱中避光浸提6 h，于530 nm下測定過濾后浸提液的OD值。OD值0.1時(shí)的花青素濃度稱為1個(gè)單位[12]。

1.3.2.3 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性

在張欣等[13]的測定方法上稍作修改。稱取0.3 g剪碎的子葉，在冰浴的研缽中加5 mL硼酸緩沖液（含5 mmol/L巰基乙醇）研磨，4 ℃以10 000 r/min離心15 min，上清液就是酶的粗提液。取3 mL 0.02 mol/L苯丙氨酸底物和50 μL酶液混勻，30 ℃恒溫水浴鍋中保溫0.5 h，加0.5 mL 6 mol/L HCl終止反應(yīng)，搖勻后于290 nm下測定反應(yīng)液的OD值。

1.3.2.4 總酚含量

參考Peng等[14]的方法進(jìn)行測定。稱取0.2 g剪碎的莖，用5 mL酸化甲醇（V甲醇∶V鹽酸=99∶1）于暗處浸提，每天振蕩1次，3 d后于280 nm下測定提取液的OD值。

1.3.2.5 可溶性糖含量

采用蒽酮比色法[12]。稱取0.1 g干樣品于試管中，用5 mL蒸餾水沸水浴提取10 min，冷卻后以8 000 r/min離心15 min，上清液轉(zhuǎn)入刻度試管中；其殘?jiān)盟貜?fù)提取1次，合并上清液，用蒸餾水定容至15 mL。取0.1 mL提取液、0.9 mL 80%乙醇、1 mL蒸餾水及5 mL蒽酮試劑，混勻后煮沸10 min，迅速冷卻，測定反應(yīng)液在625 nm下的吸光度。

1.3.2.6 維生素C含量

參考張明晶等[15]的方法進(jìn)行測定。稱取0.2 g干樣，用8 mL 1%草酸超聲提取30 min，以8 000 r/min離心5 min，將上清液轉(zhuǎn)入25 mL刻度試管中，用1%草酸稀釋至刻度，混勻。取10 mL稀釋液加入0.2 g活性炭振蕩1 min，過濾。將5 mL濾液和5 mL 2%硫脲混勻，取4 mL該液加入1 mL 2% 的2,4-二硝基苯肼，混勻后于37 ℃保溫3 h，取出后放冰水中，將5 mL 85%硫酸緩慢滴入試管（同時(shí)振蕩試管），完畢后將試管置于室溫靜置30 min，于500 nm下測定溶液的OD值。

1.3.2.7 游離氨基酸含量

采用茚三酮比色法[11]測定。稱取0.1 g干樣，加8 mL的10%乙酸浸泡過夜，超聲提取30 min，以8 000 r/min離心5 min。取2 mL上清液加入3 mL水合茚三酮溶液、0.1 mL 0.1%的抗壞血酸，振蕩均勻后沸水浴15 min，取出冷卻并搖動(dòng)，待紅色褪去呈藍(lán)紫色時(shí)，用60%乙醇定容至20 mL，于可見光570 nm處測定溶液的吸光度。

1.3.2.8 黃酮含量

采用AlCl3比色法[16]測定。稱取0.2 g干樣，加入5 mL 50%乙醇浸提12 h，超聲提取30 min后過濾，將濾渣過濾1次，合并濾液，用50%乙醇定容至25 mL。吸取5 mL定容液，加入8 mL 1.5% AlCl3、4 mL乙酸緩沖溶液，再用50%乙醇定容至25 mL，混勻后靜置30 min，于分光光度計(jì)415 nm下測定反應(yīng)液的OD值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 20.0版軟件及Microsoft Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜光合色素含量的影響

由圖1可知，與對(duì)照相比，低濃度油菜素內(nèi)酯處理（0.01～0.2 mg/L）顯著提高小黑豆芽苗菜中葉綠素含量，并且在浸種濃度0.2 mg/L時(shí)小黑豆芽苗菜中葉綠素含量最大（0.682 1 mg/g FW）。這與黃蕾[17]在谷子和肖瑞雪等[18]在牡丹上的研究結(jié)果相似。結(jié)果表明，適量油菜素內(nèi)酯浸種能夠提高小黑豆芽苗菜的光合能力。然而，在試驗(yàn)條件下，高濃度油菜素內(nèi)酯處理（0.5～2.0 mg/L）與對(duì)照相比顯著降低小黑豆子葉中葉綠素含量。劉長英等[19]研究表明，ABA和乙烯利處理也顯著降低桑椹中葉綠素含量，說明激素對(duì)葉綠素的合成有調(diào)控作用。高濃度油菜素內(nèi)酯處理可能誘導(dǎo)一種脅迫環(huán)境，從而抑制黑豆芽苗菜中葉綠素合成。

圖1 不同濃度油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜總?cè)~綠素含量的影響

類胡蘿卜素分布在葉綠素附近，保護(hù)其免受光氧化損傷[20]。試驗(yàn)條件下，高濃度油菜素內(nèi)酯處理（0.5～2.0 mg/L）與對(duì)照相比顯著降低小黑豆子葉中類胡蘿卜素含量（圖2）。表明高濃度油菜素內(nèi)酯抑制小黑豆子葉中類胡蘿卜素的合成，這可能是導(dǎo)致高濃度油菜素內(nèi)酯處理下小黑豆芽苗菜中葉綠素含量降低的主要原因。

圖2 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜類胡蘿卜素含量的影響

2.2 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜苯丙氨酸解氨酶活性的影響

苯丙氨酸解氨酶（PAL）是植物次生代謝過程中苯丙烷途徑的關(guān)鍵酶[21]。與對(duì)照相比，低濃度的油菜素內(nèi)酯處理（0.01～0.2 mg/L）對(duì)小黑豆芽苗菜中PAL活性沒有顯著影響。然而，高濃度油菜素內(nèi)酯（0.5～2.0 mg/L）顯著提高了小黑豆芽苗菜中PAL活性，油菜素內(nèi)酯濃度1.0 mg/L時(shí)PAL活性最強(qiáng)[580.575 9 U/（g·h FW）]（圖3）。試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)濃度的油菜素內(nèi)酯可提高小黑豆芽苗菜的PAL活性。這與馬立娜等[22]在葡萄上的研究結(jié)果相似。進(jìn)一步證明高濃度油菜素內(nèi)酯能夠促進(jìn)植物的次生代謝過程。

圖3 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜苯丙氨酸解氨酶活性的影響

2.3 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜可溶性糖、游離氨基酸、維生素C含量的影響

圖4 表明，與對(duì)照相比，低濃度的油菜素內(nèi)酯（0.01和0.2 mg/L）顯著降低小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量，高濃度油菜素內(nèi)酯處理顯著提高小黑豆苗菜中可溶性糖含量，并且油菜素內(nèi)酯質(zhì)量濃度1.5 mg/L時(shí)小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量達(dá)到最大值（33.508 mg/g DW）。

圖4 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜可溶性糖含量的影響

小黑豆芽苗菜中游離氨基酸含量隨著浸種濃度的升高呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢（圖5）。與對(duì)照相比，油菜素內(nèi)酯處理均顯著提高小黑豆芽苗菜中游離氨基酸含量（2.0 mg/L除外），且在質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時(shí)芽苗菜中游離氨基酸含量達(dá)最高值（589.624 μg/g DW）。逆境誘導(dǎo)植物體內(nèi)的糖類和蛋白質(zhì)變成可溶性化合物增加[23]，所以可溶性糖和游離氨基酸不僅是果蔬中的營養(yǎng)成分，還是果蔬遭受滲透脅迫時(shí)產(chǎn)生的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量在0.5～2.0 mg/L濃度處理時(shí)較高，這與相應(yīng)濃度油菜素內(nèi)酯對(duì)PAL活性的影響一致。

圖6表明，0.01～0.5 mg/L油菜素內(nèi)酯浸種處理下小黑豆芽苗菜中維生素C含量顯著高于1.0～2.0 mg/L處理下小黑豆苗中維生素C含量。然而，李洪波等[24]研究指出，噴施1.0和2.0 mg/L油菜素內(nèi)酯會(huì)顯著增加火龍果果實(shí)中維生素C含量，而噴施低濃度BR（0.25和0.50 mg/L）時(shí)，果實(shí)中維生素C含量會(huì)顯著降低。這可能是因?yàn)橛筒怂貎?nèi)酯對(duì)維生素C的作用效果不僅與物種有關(guān)，還與施加方式有關(guān)。

圖5 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜游離氨基酸含量的影響

圖6 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜維生素C含量的影響

2.4 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜黃酮、花青素、總酚含量的影響

植物體黃酮是一種重要的抗氧化活性成分。由圖7可知，小黑豆芽苗菜中黃酮含量隨著浸種濃度升高而增加，并在質(zhì)量濃度2.0 mg/L時(shí)達(dá)最大值（1.751 g/100 g DW）。謝琳淼等[25]研究不同油菜素內(nèi)酯噴施（0，0.1，0.4和0.8 mg/L）對(duì)藍(lán)莓果實(shí)中黃酮的影響，結(jié)果表明，低質(zhì)量濃度（0.1 mg/L）和高質(zhì)量濃度（0.8 mg/L）油菜素內(nèi)酯處理與對(duì)照相比對(duì)藍(lán)莓中黃酮含量沒有顯著影響，然而0.4 mg/L油菜素內(nèi)酯顯著提高藍(lán)莓果實(shí)中總黃酮含量。試驗(yàn)條件下，不同濃度油菜素內(nèi)酯浸種處理與對(duì)照相比均顯著地提高小黑豆芽苗菜中總黃酮含量。在高濃度油菜素內(nèi)酯處理下小黑豆芽苗菜中黃酮含量與PAL活性和花青素含量呈顯著正相關(guān)。

花青素是一種廣泛存在于植物中的水溶性色素，其合成起始于苯丙氨酸，是黃酮和黃烷酮的衍生物，具有抗氧化、預(yù)防心血管疾病等作用[26-27]。由圖8可知，與對(duì)照相比，油菜素內(nèi)酯（0.01和0.5 mg/L除外）顯著提高小黑豆芽苗菜中花青素含量，并且油菜素內(nèi)酯質(zhì)量濃度為2.0 mg/L時(shí)，小黑豆芽苗菜中花青素含量最高（2.273 A/g FW）。這與蔡叢希等[28]在蘿卜芽菜中研究結(jié)果一致。然而，Loreti等[29]研究發(fā)現(xiàn)，GA處理對(duì)擬南芥中花青素的合成沒有顯著影響。表明激素對(duì)花青素的影響可能與品種、激素種類和濃度相關(guān)。另外，劉長英等[19]發(fā)現(xiàn)，桑椹發(fā)育過程中花青素含量與葉綠素含量的變化呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。試驗(yàn)也表明，油菜素內(nèi)酯處理下小黑豆芽苗菜中花青素含量與葉綠素含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖7 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜黃酮含量的影響

圖8 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜花青素含量的影響

植物多酚是植物體內(nèi)多羥基酚類化合物的總稱，具有抗氧化活性[30]，能保護(hù)植物細(xì)胞免受氧化損傷。圖9顯示，與對(duì)照相比，不同濃度油菜素內(nèi)酯浸種均可顯著增加小黑豆芽苗菜中的總酚含量（0.01 mg/L除外），且在質(zhì)量濃度為1.0 mg/L時(shí)芽苗菜中總酚含量達(dá)最大值（10.102 A/g FW）。該結(jié)果與馮曉雪[31]在紅地球葡萄上的研究結(jié)果一致。Guo等[32]報(bào)道，6-BA、NAA和GA3處理不僅顯著提高黃豆芽菜中總酚含量，也顯著提高GmPAL，GmCHS andGmIFS的表達(dá)水平。結(jié)果表明，外源植物激素可以調(diào)控植物體內(nèi)酚類化合物的生物合成過程。試驗(yàn)中油菜素內(nèi)酯可能也誘導(dǎo)酚類化合物主要合成基因高表達(dá)，從而促進(jìn)總酚積累。

圖9 油菜素內(nèi)酯對(duì)小黑豆芽苗菜總酚含量的影響

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，外源油菜素內(nèi)酯浸種處理可以有效提高小黑豆芽苗菜的品質(zhì)，但是各成分對(duì)油菜素內(nèi)酯濃度（0.01～2.0 mg/L）的反應(yīng)并不一致。試驗(yàn)條件下，低濃度油菜素內(nèi)酯處理（0.01～0.2 mg/L）能夠顯著提高小黑豆芽苗菜中葉綠素、類胡蘿卜素、氨基酸、維生素C、黃酮、花青素（0.01 mg/L除外）和總酚（0.01 mg/L除外）含量，然而卻顯著降低小黑豆芽苗菜中可溶性糖含量。高濃度油菜素內(nèi)酯處理（0.5～2.0 mg/L）顯著提高小黑豆芽苗菜中PAL活性和可溶性糖、氨基酸（2.0 mg/L除外）、黃酮、總酚和花青素含量（0.5 mg/L除外）。并且，高濃度處理下小黑豆芽苗菜中總酚、花青素、黃酮、可溶性糖含量顯著高于低濃度油菜素內(nèi)酯處理下芽苗菜中含量。