水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的品質對比研究

仇玉潔 李茜 賀江 楊品紅

[摘要]水培技術是一種安全可控的新型蔬菜種植模式，但水培蔬菜與傳統(tǒng)土培蔬菜在品質方面的對比研究鮮有報道。本研究選用小白菜、生菜、油麥菜作為實驗材料，從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量4個方面對水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的品質進行比較。結果顯示，水培生菜和油麥菜中Vc含量高于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜和油麥中亞硝酸鹽含量低于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜的總抗氧化能力和類胡蘿卜素總量均高于傳統(tǒng)蔬菜。水培種植蔬菜在品質上較傳統(tǒng)蔬菜體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，但不同類型蔬菜結果不同。針對不同蔬菜開發(fā)專用的水培營養(yǎng)液，將有利于進一步發(fā)揮水培蔬菜的品質優(yōu)勢。

[關鍵詞]水培蔬菜;品質對比;水培營養(yǎng)液

中圖分類號：S63 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20190723

隨著農(nóng)用土地資源的減少以及人們對食物營養(yǎng)品質的日益重視，傳統(tǒng)土壤種植模式中存在的土壤依賴性大、農(nóng)藥殘留、病蟲害、重金屬超標和季節(jié)性等問題促使人們大力發(fā)展新型的無土栽培種植形式[1-2]。蔬菜水培種植模式是在環(huán)境相對可控的條件下，對作物生長所需的營養(yǎng)供應及各種環(huán)境因子做到相對精準的調控，將植物的全部或部分根系與營養(yǎng)液直接接觸，從而進行蔬菜生產(chǎn)，是無土栽培中最熱門的一種栽培方式，在全世界范圍內日益普遍[3-5]。與傳統(tǒng)蔬菜相比，水培蔬菜具有安全性強、節(jié)水節(jié)肥、復種指數(shù)高、受季節(jié)影響小及易于自動化控制等優(yōu)點;但由于其對營養(yǎng)液成分高度累積的特點，在產(chǎn)生高累積營養(yǎng)物質的同時可能帶來的非營養(yǎng)物質積累的安全隱患也是人們關注的重點問題[6]。

品質是評價蔬菜外在及內在食用價值的重要因素之一，目前國內外關于水培蔬菜生產(chǎn)的研究較多，但針對水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜品質的對比研究鮮有報道。本文選用生菜、小白菜和油麥菜作為實驗對象，從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量4個方面對水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進行品質比較，以期為廣大消費者以及各種植戶提供數(shù)據(jù)參考和理論指導。

1? 材料與方法

1.1? 材料與試劑

試驗所用小白菜（Pakchoi）、生菜（Romaine Lettuce）、油麥菜（Lactuca sativa L.）品種分別為“四季小白菜”“四季生菜”和“四季香油麥”，材料較為均一整齊，無病蟲害與機械損傷，生長健壯。土培苗以菜園土作為培養(yǎng)土，上面覆蓋約1 mm營養(yǎng)土，在大棚里養(yǎng)護;水培苗采用管道式水培機進行培養(yǎng)，水位控制在2/3處，每過2 h進行0.5 h管道內水循環(huán)，約10～15 d更換一次營養(yǎng)液。為排除其他因素的影響，水培種植和土壤種植在同一大棚中進行，取樣測定時確保單株蔬菜的鮮重基本一致。

營養(yǎng)液為通用型水培營養(yǎng)液：北京中盈綠安工程科技有限公司;抗壞血酸（Vc）測定試劑盒、亞硝酸鹽測試盒、總抗氧化能力（T-AOC）測定試劑盒：南京建成生物工程研究所;乙醚（C4H10O）、無水硫酸鈉（Na2SO4）、氫氧化鉀的甲醇溶液[ω（KOH）=20%]、丙酮溶液[φ（C3H6O）=90%]、氯化鈉溶液[ω（NaCl）=10%]、生理鹽水[ω（NaCl）=0.85%]。所用試劑均為分析純，試驗用水為超純水。

1.2? 儀器與設備

紫外可見分光光度計UV-1800：島津企業(yè)管理（中國）有限公司;XH-C型旋渦混合器：常州越新儀器制造有限公司;FSH-Ⅱ型高速電動勻漿器：江蘇金壇市環(huán)宇科學儀器廠;SorvallStratos高速冷凍離心機：賽默飛世爾科技中國有限公司;電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司;島津TX223L型電子天平：島津企業(yè)管理（中國）有限公司;UPT系列超純水器：四川優(yōu)普超純科技有限公司。

1.3? 方法與步驟

1.3.1? 樣品預處理

預處理方法：取形態(tài)較均一的各組土培蔬菜與水培蔬菜，將其洗凈，取可食部分剪成正方形小塊，準確稱量約5.0 g，記錄數(shù)值。按重量（g）∶體積（mL）=1∶9的比例往蔬菜小塊中加入生理鹽水，制備成10%的樣品勻漿液，2 500 r/min離心10 min，取上清液待測。

1.3.2? Vc含量測定

按1.3.1進行樣品預處理，采用抗壞血酸（Vc）測定試劑盒測定蔬菜中維生素C的含量。Fe3+能與還原型抗壞血酸迅速作用生成Fe2+，后者再與啡羅啉進行顯色反應，試驗通過該原理測定蔬菜中Vc的含量，按式（1）計算：

Vc含量（mg/kg）=[測定OD值-空白OD值標準OD值-空白OD值]×標準品濃度×樣品稀釋倍數(shù) （1）

1.3.3? 亞硝酸鹽含量測定

按1.3.1進行樣品預處理，使用亞硝酸鹽測試盒測定蔬菜中的亞硝酸鹽含量。亞硝酸鹽與顯色劑生成淡紅色偶氮化合物，通過比色可間接測知亞硝酸鹽含量（以NO3-計），按式（2）計算：

亞硝酸鹽含量（mg/kg）=[測定OD值-空白OD值標準OD值-空白OD值]×標準品濃度×樣品稀釋倍數(shù) （2）

1.3.4? 總抗氧化能力測定

按1.3.1進行樣品預處理，采用總抗氧化能力（T-AOC）測定試劑盒測定蔬菜中總抗氧化能力。蔬菜樣品中所含的抗氧化物質，能使Fe3+還原成Fe2+，而后者又可與菲啉類物質形成穩(wěn)固的絡合物，通過比色即可測出蔬菜總抗氧化能力的高低，按式（3）計算：

總抗氧化能力（g）=[測定OD值-空白OD值0.01]÷30×[反應液總量取樣量]×樣品稀釋倍數(shù) （3）

1.3.5? 總類胡蘿卜素含量測定

參照杜詠梅等[7]所建立的方法，采用90%的丙酮溶液將蔬菜中全部色素浸提出后，用氫氧化鉀的甲醇溶液將葉綠素及葉黃素的酯皂化形成溶于水的鹽，最后用乙醚萃取出類胡蘿卜素定容至50 mL容量瓶中，并通過光度法對其含量進行測定。

以公認的胡蘿卜素分子平均吸收系數(shù)250為依據(jù)，按式（4）計算蔬菜中總類胡蘿卜素含量（mg），其中OD為乙醚色素溶液在最大吸收波長下的吸光值，V為乙醚色素溶液的體積（mL），F(xiàn)為乙醚色素溶液測定時的稀釋倍數(shù)：

類胡蘿卜素（mg/kg）=OD×V×F×[1250] （4）

2? 結果與分析

2.1? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的Vc含量對比

蔬菜是日常膳食中Vc的主要來源，本研究采用抗壞血酸（Vc）測定試劑盒對水培及傳統(tǒng)蔬菜進行Vc含量測定，結果見圖1。

據(jù)圖1可知，水培組生菜中Vc含量達1 993.7±880.0 mg/kg，極顯著高于土培組（P<0.01），且二者相差近16倍;水培組油麥菜中Vc含量達750.7±272.9 mg/kg，顯著高于土培組（P<0.05）;而對于水培組與土培組白菜，二者的Vc含量無顯著差異。綜合以上結果表明，本研究條件下的水培種植模式有利于生菜和油麥菜合成和積累Vc，而對白菜合成和積累Vc無影響。蔬菜種類對Vc含量有著較大的影響，同種蔬菜不同品種之間Vc含量也有一定的差異;通過優(yōu)化水培條件也將能夠進一步提高蔬菜中Vc的合成量。如有研究表明，在收獲前對水培蔬菜進行適當?shù)牡馗蓴_處理可提高葉片的Vc含量[8-9]。

2.2? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的亞硝酸鹽含量對比

蔬菜中亞硝酸鹽偏高是人們廣泛關注的食品安全問題之一，應用亞硝酸鹽測試盒對水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進行亞硝酸鹽含量測定，結果見圖2。

據(jù)圖2可知，水培組和土培組的3種蔬菜中亞硝酸鹽的含量均低于相應的最大殘留限量（MRL）3 000 mg/kg;其中水培組白菜和油麥菜組中亞硝酸鹽含量均顯著低于土培組（P<0.01），且水培組白菜中亞硝酸鹽含量（95.5±10.0 mg/kg）僅為土培組白菜高的含量（2 140.3±70.0）的1/22;但水培組生菜中亞硝酸鹽含量顯著高于和土培組（P<0.05）。由本試驗可知，水培種植可作為一種降低白菜、油麥菜等蔬菜中亞硝酸鹽含量的有效方式。此外，也有研究者發(fā)現(xiàn)，蔬菜水培時在營養(yǎng)液中添加一定濃度的硒和氨態(tài)氮，能有效降低蔬菜中NO3-含量且同時提高蔬菜產(chǎn)量[10]。

2.3? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的總抗氧化能力對比

蔬菜中富含酚類物質等多種抗氧化活性成分，本研究應用總抗氧化能力（T-AOC）測定試劑盒對水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進行總抗氧化能力測定，測定結果見圖3。

據(jù)圖3可知，水培組白菜中的總抗氧化能力則極顯著高于土培組（P<0.01）;但水培組生菜及油麥菜的總抗氧化能力則要極顯著低于土培組（P<0.01）。出現(xiàn)差異可能與蔬菜種類和營養(yǎng)液配比有關，有研究表明營養(yǎng)液K+∶Ca+對酶促（過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶）和非酶促（總酚、酚類化合物和花青素）的抗氧化能力有顯著影響[11]，在水培種植中保持適當?shù)腒+∶Ca+可能會使水培蔬菜的抗氧化能力提升。

2.4? 水培蔬菜與傳統(tǒng)蔬菜的總類胡蘿卜素含量對比

類胡蘿卜素是蔬菜中主要的抗氧化活性成分之一，本研究采用紫外-可見分光光度法對水培蔬菜及傳統(tǒng)蔬菜進行總類胡蘿卜素含量測定，結果見圖4。

據(jù)圖4可知，水培組白菜中總類胡蘿卜素含量顯著高于土培組（P<0.05）;但水培組生菜中總類胡蘿卜素含量顯著低于土培組（P<0.05）;而對于油麥菜，土培組和水培組之間無顯著差異。3種不同現(xiàn)象的存在可能與蔬菜種類以及水培條件有著一定的聯(lián)系。有文獻報道表明，適當控制水培條件可以提高蔬菜中總類胡蘿卜素，如在營養(yǎng)液中用銨態(tài)氮代替部分硝酸鹽[12-13]。

3? 結? 論

本研究從Vc含量、亞硝酸鹽含量、總抗氧化能力以及總類胡蘿卜素含量等方面對水培模式下和傳統(tǒng)土壤種植模式下收獲的白菜、生菜和油麥菜進行了品質比較。結果表明，水培蔬菜和傳統(tǒng)蔬菜在不同的品質指標上表現(xiàn)出不同的差異。水培生菜和油麥菜中Vc含量高于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜和油麥菜中硝酸鹽含量低于傳統(tǒng)蔬菜;水培白菜的總抗氧化能力和類胡蘿卜素總量均高于傳統(tǒng)蔬菜。文獻資料表明，水培營養(yǎng)液的配方等條件對所種植蔬菜的品質有顯著影響，而不同蔬菜對營養(yǎng)的需求必然存在差異。因此，針對不同蔬菜進行專用水培營養(yǎng)液的研究將是本課題組進一步研究的方向?？傮w來看，本研究采用的通用型水培營養(yǎng)液較適合用于白菜的水培種植。

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Comparative Study on the Quality of Hydroponic Vegetables and Traditional Vegetables

Qiu YuJie，Li Xi，He Jiang，Yang PinHong

（College of Life and Environmental Sciences，Hunan University of Arts and Science，Collaborative Innovation Center for Efficient and Health Production of Fisheries in Hunan Province，Key Laboratory of Health Aquaculture and Product Processing in Dongting Lake Area of Hunan Province，Changde，Hunan 415000）

Abstract：Hydroponics is a safe and controllable new vegetable planting mode，but the comparative study on the quality of hydroponics vegetables and traditional soil-cultured vegetables is seldom reported.In the current study，Pakchoi，Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.were used as experimental materials to compare the quality of hydroponic vegetables with traditional vegetables from four aspects： Vc content，nitrite content total antioxidant capacity，and total carotenoid content.The results showed that Vc content in Hydroponic Romaine Lettuce and Lactuca sativa L.was higher than that in traditional vegetables，nitrate content in hydroponic Pakchoi and Lactuca sativa L.was lower than that in traditional vegetables，and total antioxidant capacity and carotenoid content in hydroponic Pakchoi were higher than those in traditional vegetables.The quality of hydroponic vegetables is better than that of traditional vegetables，but the results are varied with different types of vegetables.Develop special hydroponic nutrient solution for different vegetables will be helpful to further display the quality advantages of hydroponic vegetables.The results of this study can provide reference for consumers and growers.

Keywords：hydroponic vegetables，quality comparison，hydroponic nutrient solution