郭美玲,時佳寧,竇允惠,王曉晶,王瑞萍,岳士忠
(1.山東省生物物理重點實驗室·德州學(xué)院生物物理研究院 山東德州 253023;2.德州學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院山東德州 253023;3.法博士生物科技有限公司 山東德州 253000)
種子發(fā)芽過程能激活各類活性物質(zhì)的生物合成及代謝相關(guān)途徑,因此芽苗菜中所含的有益于人體健康的營養(yǎng)成分種類(如黃酮類、維生素、異硫氰酸鹽、礦物質(zhì)、葉酸等)增多與含量明顯提高[1],這也是近年來芽苗菜備受歡迎的主要原因之一。芽苗菜的營養(yǎng)價值還能通過生物強化等措施進(jìn)一步提升,極具成為新型功能食品的潛力[2]。
硒(Se)具有提高機體免疫力、抗氧化、抗病毒、促進(jìn)機體生長發(fā)育等重要生物學(xué)功能[3-4],是動物必需、對植物有益的一種微量營養(yǎng)元素。Se 的虧缺或過量與人體多種疾病的發(fā)生密切相關(guān),如缺Se 會導(dǎo)致克山病、甲狀腺功能減退等病癥[5]。成年人每天Se 的推薦攝入量為60 μg,人體Se 營養(yǎng)主要來源于食物[4]。然而,我國大部分地區(qū)(72%)土壤Se匱乏,直接導(dǎo)致人體通過食物獲取Se 不足[6-7]。
在種子發(fā)芽過程中,采用必需元素生物強化是一種簡單、高效、成本低的提高芽苗菜營養(yǎng)價值的方法,已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[2]。Se 生物強化是提高芽苗菜Se 含量的有效途徑,在強化過程中芽苗還能將毒副作用較大的無機Se 轉(zhuǎn)化為更安全和更易被機體吸收的有機態(tài)Se[8-9]。通過直接或間接食用富Se 芽苗可有效提高人體Se 攝入量,如烏克蘭等國家采用富Se 芽苗制作富Se 面包,以滿足人們?nèi)粘e 需要[10-11],且富Se 芽苗比無機Se 和酵母Se更易被生物吸收利用,具有更高的生物可利用率[12]。此外,Se 處理還能促進(jìn)芽苗生長[13]、具有提高芽苗活性成分(如酚類、黃酮類和部分必需氨基酸等)含量[14]等作用。前人在多年前就發(fā)現(xiàn)了富含蘿卜硫素等活性成分的富Se 芽苗及其提取物具有增加前列腺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡或抑制其活性的作用[15-16]。芽苗中的單甲基化Se 氨基酸或低分子量Se 化合物具有較高的抗癌活性,能夠用作預(yù)防、治療癌癥的食物[17-20]。
十字花科植物蘿卜對Se 具有良好的富集和有機Se 轉(zhuǎn)化能力。蘿卜苗富含酚類、異硫氰酸鹽、維生素C 等生物活性成分和抗氧化功能[21],備受人們喜愛。目前關(guān)于富Se 蘿卜芽苗的研究較少,且側(cè)重點各有不同。筆者以紅稈蘿卜苗為研究對象,利用不同濃度的2 種Se 源通過浸種+水培的方式培養(yǎng)富Se 蘿卜苗,并探究其對芽苗生長、Se 累積、品質(zhì)指標(biāo)及抗氧化酶活性的影響。與其他有關(guān)芽苗Se 生物強化采用單獨浸種、水培或葉面噴施Se 的研究不同,筆者采用浸種+水培的方式實現(xiàn)蘿卜苗的Se 強化,能夠得到Se 累積量更高且沒有無機Se殘留的安全高價值芽苗,也能為富Se 蘿卜芽苗的實際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。
紅稈蘿卜種子購于壽光益園中科農(nóng)資公司,五水合亞硒酸鈉(Na2SeO3·5H2O,Se4+)購于西亞試劑,硒酸鈉(Na2SeO4,Se6+)購于上海思域化工科技有限公司,SOD、CAT、POD、GSH 和MDA 檢測試劑盒購自北京索萊寶科技有限公司,其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純,由國藥集團化學(xué)試劑有限公司提供。
7500c 型電感耦合等離子-質(zhì)譜儀(ICP-MS,美國Agilent 公司)、控溫式遠(yuǎn)紅外消煮爐(LWY-84B,北京恒奧德有限公司)、數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱(101-4AS,康恒儀器有限公司)、通風(fēng)櫥(SW-TFG-15,上海中庸檢驗設(shè)備有限公司)、萬分之一天平(PTX-FA210,華志電子科技有限公司)、智能人工氣候箱(YKRD-500B,合肥右科儀器設(shè)備有限公司)、多功能酶標(biāo)儀(Multiskan GO,上海智理科學(xué)儀器有限公司)。
1.3.1 硒溶液配制 分別稱取適量五水合亞硒酸鈉(Na2SeO3·5H2O)和硒酸鈉(Na2SeO4),用去離子水配成濃度(ρ,后同)分別為4.0、2.0、1.0、0.5 mg·L-1的Se 溶液。
1.3.2 芽苗培養(yǎng) 試驗于2022 年9 月在德州學(xué)院智能人工氣候箱中開展。挑選大小均勻、飽滿無破損的紅稈蘿卜種子各1000 粒,用0.1%的NaClO 溶液將種子浸沒消毒5 min;去離子水洗干凈種子后加入不同濃度的2 種Se 溶液,置于培養(yǎng)箱浸種10 h;去離子水沖洗種子后均勻鋪在育苗托盤(長、寬、高分別為35、24、4 cm)上,并在種子表面蓋一層濕潤的吸水紙,底盤中加入500 mL 各自濃度Se 溶液以保證環(huán)境濕潤,以去離子水處理為對照(Se0),每個處理3 次重復(fù);種子置于光照培養(yǎng)箱中黑暗催芽,2 d后待根長至約1 cm 移除上層吸水紙并繼續(xù)進(jìn)行水培[溫度(24±2)℃,濕度60%,光照度8000 lx,光/暗:12/12 h],期間每2 d 換一次底盤中的Se 溶液;第10 天采收蘿卜芽樣品,用去離子水徹底清洗、晾干水分。
1.3.3 蘿卜芽生長指標(biāo)測定 隨機選取10 棵采收的蘿卜芽分別采用刻度尺測定上部苗高和下部根長,同時測定20 棵芽苗的總芽質(zhì)量和根質(zhì)量(各3次重復(fù)),芽質(zhì)量/根質(zhì)量即為冠根比。
1.3.4 蘿卜芽總Se 含量測定 采用Tian 等人[25]適當(dāng)修改后測定樣品Se 含量;取上部蘿卜芽置于烘箱殺青(105 ℃)30 min 后烘干(60 ℃),準(zhǔn)確稱取0.2 g(精確至0.000 1 g)于玻璃消煮管,加5 mL HNO3(65%)置于通風(fēng)櫥中冷消化過夜;按照以下程序消解:90 ℃30 min,150 ℃30 min,加2 mL H2O2(30%)后150 ℃保持60 min,再加入1 mL HCl(6 mol·L-1)保持30 min 后結(jié)束消煮過程[22],用去離子水定容(25 mL),搖勻、過濾,用ICP-MS 測定Se元素含量。以大蔥(GBW10049,Se 含量0.069±0.009 mg·kg-1)為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),測定其Se 回收率為(97.69±2.11)%。
1.3.5 品質(zhì)指標(biāo)測定(1)葉綠素含量的測定:按初婷[23]的方法,取0.1 g 蘿卜芽加入1 mL 95%的乙醇溶液充分研磨,靜置5 min 后離心,以95%乙醇為空白,用酶標(biāo)儀分別在波長665、649 nm 處測定吸光度:
式中V和W分別為提取液體積和稱樣量。
(2)花青素含量的測定:根據(jù)楊玲等[24]和Tian等[25]的方法適當(dāng)改進(jìn),即稱取新鮮蘿卜芽0.15 g,采用1.5 mL 酸化乙醇(95%乙醇、1.5 mol·L-1HCl 的體積比為85∶15)在50 ℃下超聲提取30 min,然后10 000 r·min-1離心10 min。取上清液測定535 nm處的吸光度。
式中V和W分別為提取液體積和稱樣量;98.2為花青素在535 nm 下的摩爾吸收率。
(3)總酚含量的測定:根據(jù)Tian 等[25]和Ainsworth[26]等的方法適當(dāng)改進(jìn),即稱取0.1 g 蘿卜芽樣品,加入1 mL 50%的甲醇溶液提取,提取液在室溫10 000 r·min-1離心15 min;用福林酚法測定提取液在765 nm 的吸光度,以沒食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品。
(4)類黃酮含量的測定:根據(jù)Tian 等[25]和Jia等[27]的方法改進(jìn),具體步驟如下:①新鮮蘿卜芽(0.1 g)用1.00 mL 熱蒸餾水提取—室溫下10 000 r·min-1離心15 min;②收集上清液,上清液(0.20 mL)置于2.00 mL 離心管中,加入0.04 mL NaNO2(5%),6 min 后加入0.04 mL AlCl3(10%),再過6 min 后加入0.45 mL 的1 mol·L-1
NaOH,用蒸餾水使總體積達(dá)到1.00 mL;③再次混勻,用酶標(biāo)儀在510 nm 處對空白測量吸光度。以蘆丁作標(biāo)準(zhǔn)曲線,每個樣品進(jìn)行3 次重復(fù)分析。
1.3.6 抗氧化酶活性 分別采用索萊寶試劑盒BC0175、BC0205、BC0095、BC1175 和BC0025,測定植株地上芽超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)酶活性及谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量。
1.3.7 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2016 分析數(shù)據(jù)和作圖;采用SPSS 24.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行方差分析,采用Duncan’s 和最小顯著極差法(LSD)對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。
2.1.1 苗高與根長 由圖1 可知,與對照(5.41 cm)相比,0.5、1.0 mg·L-1Se4+處理促進(jìn)了芽生長(5.70、5.51 cm),而2.0、4.0 mg·L-1Se4+處理表現(xiàn)出抑制作用,但4 組處理作用效果差異均不顯著;與對照相比,0.5、1.0 mg·L-1Se6+處理顯著促進(jìn)了芽生長,苗高顯著提高了32.16%、19.59%,而4.0 mg·L-1Se6+處理相比CK 顯著抑制了蘿卜芽生長,苗高顯著降低了26.25%;對比相同濃度的Se4+和Se6+處理發(fā)現(xiàn),2.0、4.0 mg·L-1的Se 處理對芽苗苗高無顯著影響,而0.5、1.0 mg·L-1的Se6+處理對苗高的促進(jìn)作用均顯著高于Se4+處理。
圖1 亞硒酸鈉和硒酸鈉對紅稈蘿卜芽苗高(A)和根長(B)的影響(10 d)
與對照相比,4 個Se4+處理對蘿卜芽根伸長均無顯著影響,但4.0 mg·L-1的Se4+處理稍微抑制了根生長,且其與1.0 mg·L-1間存在顯著差異;Se6+處理除了0.5 mg·L-1外,其余3 組均抑制了蘿卜芽根長,且隨Se6+濃度增加抑制作用逐漸增大,抑制率分別為18.32%(1.0 mg·L-1)、21.50%(2.0 mg·L-1)和44.78%(4.0 mg·L-1);除0.5 mg·L-1處理外,相同濃度的Se4+均比Se6+處理更能促使蘿卜芽根伸長。
2.1.2 蘿卜芽質(zhì)量與根質(zhì)量 如圖2-A 所示,與對照(1.62 g)相比,0.5、1.0 mg·L-1Se4+處理促進(jìn)了蘿卜芽上部生長和質(zhì)量(8.21%和1.64%),而2.0、4.0 mg·L-1Se4+處理抑制了蘿卜芽質(zhì)量,但與對照相比差異均不顯著;0.5、1.0、2.0 mg·L-1的Se6+處理均顯著增大了蘿卜芽質(zhì)量,分別增產(chǎn)27.10%、22.38%和20.33%;4.0 mg·L-1的Se6+處理對蘿卜芽質(zhì)量無顯著影響;相同濃度的0.5、1.0、2.0 mg·L-1Se6+處理均比Se4+處理顯著提高了蘿卜芽產(chǎn)量。
圖2 亞硒酸鈉和硒酸鈉對紅稈蘿卜芽質(zhì)量(A)、根質(zhì)量(B)和冠根質(zhì)量比(C)的影響(10 d)
如圖2-B 所示,與對照相比,不同濃度Se4+處理對蘿卜芽根質(zhì)量無顯著影響,除4.0 mg·L-1Se4+組抑制了根質(zhì)量外,其余處理均在一定程度上促進(jìn)了根質(zhì)量的增大,其中0.5 mg·L-1Se4+處理促進(jìn)作用最強(19.48%);Se6+處理隨濃度增加根質(zhì)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢,0.5、1.0 mg·L-1處理均促進(jìn)了根質(zhì)量的增大(4.55%、10.39%),而4.0 mg·L-1Se6+處理顯著抑制了根質(zhì)量的增大(24.68%);相同濃度的2 種Se 對根質(zhì)量影響差異不顯著。
2.1.3 冠根質(zhì)量比 由圖2-C 可知,各Se4+處理均抑制了蘿卜芽冠根質(zhì)量比,其中2.0 mg·L-1Se4+組抑制率最高(16.38%),但各組間無顯著差異;與Se4+相反,Se6+處理各組均增大了蘿卜芽冠根質(zhì)量比,其中0.5、2.0 mg·L-12 組促進(jìn)效果最為顯著,冠根質(zhì)量比分別提高了23.09%和38.47%;相同濃度Se4+和Se6+處理對比發(fā)現(xiàn),Se6+均比Se4+顯著增大了冠根質(zhì)量比。
經(jīng)浸種+水培10 d 后,蘿卜芽總Se 量均隨2 種Se 濃度增加而顯著增大,即呈現(xiàn)出劑量—效應(yīng)關(guān)系(圖3-A)。蘿卜芽Se 含量最大值均出現(xiàn)在4 mg·L-1組,分別為117.40、168.37 mg·kg-1,比對照(0.10 mg·kg-1)分別提高了約1174 和1684 倍;0.5 mg·L-1Se4+組蘿卜芽總Se 濃度增加量最少(22.64 mg·kg-1),但也顯著高于對照;相同濃度的2 種Se 對比發(fā)現(xiàn),各組Se6+對蘿卜芽總Se 含量的提高顯著大于Se4+處理,表明Se6+更易被芽吸收和累積。
圖3 亞硒酸鈉和硒酸鈉對紅稈蘿卜芽總硒含量(A)和生物富集系數(shù)(B)的影響
蘿卜芽對不同濃度Se 的生物富集系數(shù)(BAF)如圖3-B 所示。蘿卜芽對濃度為0.5、1.0、2.0 mg·L-1的Se6+具有較強的富集能力,富集系數(shù)分別為104.09、83.50 和68.76,3 個處理間存在顯著差異且均顯著高于4.0 mg·L-1的Se6+處理及Se4+的4個處理組。4.0 mg·L-1處理的Se4+組BAF 最?。?9.35),顯著低于其他處理組。
不同濃度Se 對紅稈蘿卜芽品質(zhì)指標(biāo)的影響如表1 所示。
表1 亞硒酸鈉和硒酸鈉對紅稈蘿卜芽品質(zhì)指標(biāo)的影響
2.3.1 葉綠素含量 與對照相比,Se4+處理均顯著提高了蘿卜芽葉綠素含量,其中1.0 mg·L-1處理組葉 綠 素 含 量 最 高(4.45 mg ·g-1),比 對 照 組 高42.17%,表明Se4+對蘿卜芽葉綠素合成有顯著的促進(jìn)作用;Se6+各處理組葉綠素含量隨Se 濃度增加呈先增加后減少的趨勢,其中0.5、1.0、2.0 mg·L-1的Se6+處理組葉綠素含量與CK 均無顯著性差異,但4.0 mg·L-1Se6+處理組葉綠素含量顯著低于對照組(30.99%),表明4.0 mg·L-1的Se6+對蘿卜芽葉綠素的合成有顯著抑制效果;低濃度(0.5、1.0 mg·L-1)Se4+和Se6+均能促進(jìn)葉綠素合成,但Se4+促進(jìn)效果更明顯。
2.3.2 花青素含量 Se4+各處理較對照組蘿卜芽花青素含量分別顯著提高0.92、1.15、1.25 和0.81 倍,其中2.0 mg·L-1組含量最高為9.67 mg·100 g-1;Se6+各處理對花青素含量的提高也有一定促進(jìn)作用,其中4.0 mg·L-1處理促進(jìn)效果顯著,其余處理與對照無顯著差異;對比Se4+和Se6+處理發(fā)現(xiàn),相同濃度下Se4+處理花青素含量均比Se6+處理高,且0.5、1.0、2.0 mg·L-1的Se4+處理顯著高于Se6+處理,說明適宜濃度的Se4+處理促進(jìn)花青素合成的效果更好。
2.3.3 總酚含量 4 組Se4+處理均提升了蘿卜芽總酚含量,其中2.0 mg·L-1組蘿卜芽總酚含量最高,較對照提高了11.71%,但與對照相比差異均不顯著;除4.0 mg·L-1Se6+組呈現(xiàn)出顯著抑制作用外(降低了24.92%),Se6+其余3 組也均提升了總酚含量;綜合對比Se4+和Se6+各組發(fā)現(xiàn),蘿卜芽總酚含量總體受Se 種類和濃度影響不大,但高濃度Se6+(4.0 mg·L-1)對總酚的合成有顯著抑制作用。
2.3.4 類黃酮含量 與總酚一樣,Se4+各濃度處理并未顯著影響蘿卜芽類黃酮含量,其含量均在0.37~0.40 mg·g-1范圍內(nèi);與對照相比,0.5、4.0 mg·L-1Se6+2 組處理類黃酮含量降低,而1.0、2.0 mg·L-1處理類黃酮含量增加,但與對照均無顯著差異,但0.5、2.0 mg·L-1Se6+2 組差異顯著;綜合對比相同含量Se4+和Se6+各處理組發(fā)現(xiàn),2 種Se 對蘿卜芽類黃酮含量影響差異不顯著。
綜上,Se4+表現(xiàn)出更好的促進(jìn)蘿卜芽葉綠素和花青素合成的效果,對總酚和類黃酮含量影響不顯著;高濃度Se6+(4.0 mg·L-1)顯著抑制了葉綠素和總酚的合成,但對花青素含量有顯著促進(jìn)作用。
2.4.1 SOD 酶活性 Se4+處理蘿卜芽SOD 活性隨濃度升高而逐漸升高,4.0 mg·L-1處理最高,為3 799.14 U·g-1,比對照提高105.83%,其次為2.0 mg·L-1處理3 028.01 U·g-1,這2 個處理組SOD 活性顯著高于0.5、1.0 mg·L-1處理(圖4-A);2.0 和4.0 mg·L-1Se6+處理酶活性均低于對照,但不同濃度Se6+處理紅稈蘿卜芽SOD 活性無顯著差異;在高濃度(2.0、4.0 mg·L-1)的2 種Se 處理組中,Se4+對SOD 活性的促進(jìn)效果均顯著好于Se6+處理。
2.4.2 CAT酶活性 Se4+和Se6+對蘿卜芽CAT 活性表現(xiàn)出了相似的影響(圖4-B),即CAT 活性隨Se濃度增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。不同的是,CAT 活性在2.0 mg ·L-1的Se4+組達(dá)到最大(584.92 U·g-1),比0、0.5 mg·L-12 組顯著提高了125.49%和63.05%;Se6+處理在1.0 mg·L-1達(dá)到最大值(659.12 U·g-1),顯著高于其余Se6+處理組CAT 酶活性;對比相同濃度的2 種Se 處理發(fā)現(xiàn),除1.0 mg·L-1Se6+處理顯著高于Se4+處理外,其余相同濃度Se 處理間均不存在顯著差異。
2.4.3 POD 酶活性 紅稈蘿卜芽POD 活性均隨2種Se 濃度增加呈先升高后降低的趨勢(圖4-C),其中Se4+和Se6+分別在濃度為0.5、1.0 mg·L-1時達(dá)到最高值(分別為3 594.99、3 464.10 U·g-1),但不同濃度的兩種Se 處理對POD 活性均無顯著影響;相同濃度的兩種Se 處理,Se4+處理均比Se6+處理POD 活性稍高,但差異均不顯著。
2.4.4 GSH 含量 Se6+處理下紅稈蘿卜芽GSH 含量隨濃度增加逐漸增加(圖4-D),并在4.0 mg·L-1組達(dá)到最大值492.30 μg·g-1,但不同濃度Se6+處理對GSH 含量無顯著影響;Se4+處理在2.0 mg·L-1達(dá)到最大的531.44 μg·g-1,然后又逐漸降至473.35 μg·g-1(4.0 mg·L-1),但各處理間無顯著性差異;當(dāng)Se 濃度≤2.0 mg·L-1時,相同濃度Se4+處理GSH 含量比Se6+處理高,但當(dāng)Se 濃度為4.0 mg·L-1時情況相反。
2.4.5 MDA 含量 與對照相比,Se4+處理對紅稈蘿卜芽MDA 含量均無顯著影響(圖4-E),0.5 mg·L-1處理(20.19 nmol·g-1)比對照稍有降低,隨Se4+濃度增加逐漸增加至24.10 nmol·g-1;隨Se6+濃度增加,Se6+對蘿卜芽MDA 含量的影響呈現(xiàn)先抑制后促進(jìn)的趨勢,0.5 和1.0 mg·L-1處理對MDA 生成具有抑制作用,且在1.0 mg·L-1處理時達(dá)到顯著水平,4.0 mg·L-1處理則顯著促進(jìn)了MDA 的合成;對比相同濃度不同種類的2 種Se 處理發(fā)現(xiàn),1.0 mg·L-1的Se6+顯著抑制MDA 的生成,而4.0 mg·L-1的Se6+顯著促進(jìn)MDA 的生成,且Se6+處理的4.0 mg·L-1組MDA 含量顯著高于其他處理。
總體來看,0.5~4.0 mg·L-1浸種+水培處理的2種Se 對蘿卜芽POD 活性的提高和GSH 含量的增加具有一定促進(jìn)作用,但影響不顯著,適宜濃度Se6+(1.0 mg·L-1)顯著提高了CAT 活性并抑制了MDA生成,而較高濃度Se4+(≥2.0 mg·L-1)處理可以顯著提高SOD 活性。
Se 生物強化可有效提高芽苗菜Se 濃度,且其Se 含量受培養(yǎng)方式和Se 添加濃度影響較大[14,28-31]。Jia 等[14]用含20 μmol·L-1Se4+和Se6+的Hoagland 營養(yǎng)液水培4 d 后發(fā)現(xiàn)蘿卜芽Se 累積量分別達(dá)3、23 mg·kg-1;Mckenzie 等[28]用12.18 mg·L-1的Se6+進(jìn)行從種子到芽的全接觸培養(yǎng),5 d 后得到總Se 含量為229.8 mg·kg-1的蘿卜芽。Guevara 等[29]采用含1、10 mg·L-1Se4+的Hoagland 營養(yǎng)液水培15 d后發(fā)現(xiàn)蘿卜芽Se 分別富集了68.2、203 mg ·kg-1,相同Se4+濃度(1 mg·L-1)浸種或葉面噴施的方式獲得的蘿卜芽Se 累積量(≤35.53 mg·kg-1)[30],低于本研究的結(jié)果,說明根吸收可能是芽苗富集Se 的主要途徑。相比而言,浸種+水培的方式可能獲得Se 含量較高的芽苗菜,如蘿卜種子采用2.0 mg·L-1的Se6+,以此方式培養(yǎng)8 d 后Se 累積了125.69 mg·kg-1[31]。本研究浸種時間和水培時間均較長,這可能是蘿卜芽Se 富集量相對較大的主要原因。筆者研究中蘿卜苗對Se6+生物富集的能力比Se4+強,這與其他研究者所得的結(jié)果一致[25,32],說明Se6+更易被蘿卜芽吸收和累積。劉艷芳等[34]發(fā)現(xiàn)蘿卜芽中Se 富集系數(shù)隨Se 添加濃度增加而逐漸減少,與本試驗結(jié)果一致。
成年人Se 元素的推薦攝入量為60 μg·d-1[4],筆者研究獲得的紅稈蘿卜芽Se 含量為22.64~168.37 mg·kg-1,那么理論上每日食用4.45~33.13 g即可滿足成年人每日的Se 推薦量(蘿卜芽含水量以92%計)。然而,除總Se 濃度外,芽苗有機Se 含量及其生物可利用率也是衡量其品質(zhì)的一個指標(biāo)[33]。芽菜中有機Se 形態(tài)多樣,包括SeMet、Se-methyl-SeCys、SeCys、γ-glutamyyl-Se-methyl-Se-Cys 以及未知的Se 化合物[8-9]。前人研究表明,紅蘿卜芽可食部位總Se 和有機Se 濃度均會隨培養(yǎng)液Se4+和Se6+濃度的增加而增加,而且Se4+處理芽中有機Se 占比(88%)比Se6+大(68%)[14]。因本試驗所得蘿卜芽產(chǎn)量有限,未能測定其有機Se 含量,后續(xù)會加強對富Se 蘿卜芽有機Se 及其生物可利用率的檢測與分析。
作為植物生長的有益元素,適量Se 對種子發(fā)芽和植物生長有促進(jìn)作用[13,35]。筆者的研究結(jié)果表明≤2.0 mg·L-1的Se6+對紅稈蘿卜芽苗高、質(zhì)量和冠根質(zhì)量比的促進(jìn)作用較Se4+處理強,且以0.5 mg·L-1處理效果較好,有效提高了蘿卜芽產(chǎn)量。然而,Jia等[14]發(fā)現(xiàn),20 μmol·L-1Se4+水培處理4 d 就能顯著抑制蘿卜芽胚軸生長、鮮質(zhì)量和可食部位生物量的增加,但對根生長無影響。當(dāng)Se 濃度高于2 mg·L-1時就對羽扇豆芽苗株高生長產(chǎn)生抑制,隨濃度升高,抑制效果增強,且Se6+表現(xiàn)出比Se4+更強的抑制作用[32]。Se4+濃度為45 μg·mL-1時也抑制了甘藍(lán)苗生長并導(dǎo)致葉片形狀或顏色畸形,造成了一定的植物毒性[36]。
Se 強化能提高芽苗品質(zhì)。Tian 等[37]采用非靶向代謝組學(xué)方法等新技術(shù)探究了Se 處理能影響西藍(lán)花芽苗中次生代謝產(chǎn)物β-丙氨酸、谷胱甘肽等的代謝和生物合成,揭示了Se 對芽苗細(xì)胞生理代謝和營養(yǎng)價值的影響機制。Jia 等[14]發(fā)現(xiàn)15 μmol·L-1Se4+顯著提高了蘿卜芽酚類、黃酮類、花青素和部分必需氨基酸含量;Se4+和Se6+處理均能增加西蘭花芽花色素含量,且Se6+處理比Se4+處理效果更好,Se4+處理還顯著提高了黃酮含量[25];低濃度Se4+能促進(jìn)水稻苗葉綠素合成,但高濃度Se4+和Se6+表現(xiàn)出抑制作用[38]。除此之外,Se 添加對芽苗抗壞血酸、蘿卜硫素、硫代葡萄糖苷和蛋白質(zhì)含量的提高也具有一定促進(jìn)作用[25,39],這些活性營養(yǎng)成分在保健和疾病防治方面具有一定效果,如富Se 蘿卜芽能有效緩解四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝臟組織炎癥和細(xì)胞凋亡[14]。培養(yǎng)時間也能影響Se 的效果,如采用Se4+處理6 d 比4 d 時白菜芽苗總酚含量顯著降低[40]。Se對芽苗菜品質(zhì)的影響也受芽苗和Se 種類的影響而不同,Carvach 等人[41]的研究表明,Se6+對西藍(lán)花芽苗總酚含量無顯著影響;西藍(lán)花芽葉綠素、總類胡蘿卜素和總酚含量也不受納米Se 處理影響[42]。
抗氧化酶(如SOD、POD、CAT 等)是生物體內(nèi)最關(guān)鍵的保護(hù)酶,能清除自由基,共同防御活性氧和其他自由基對細(xì)胞膜的傷害。種子萌發(fā)能提供豐富的抗氧化營養(yǎng),因此芽苗的抗氧化能力比種子強,而Se 強化能夠增強這一過程[39],如Se4+處理還提高了黃豆芽和鷹嘴豆芽中黃酮含量及其細(xì)胞的抗氧化能力[43-44],扁豆芽的總抗氧化能力也隨Se4+和Se6+濃度增加而增強[45]。適量硒礦粉能提高土培蘿卜苗葉片CAT 活力和降低MDA 含量[46];張凡等[47]發(fā)現(xiàn)豇豆芽SOD 酶活性隨Se4+(2~8 mg·L-1)濃度升高而逐漸顯著增強,POD 和CAT 酶活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,這與本研究的結(jié)果一致。
紅稈蘿卜芽對2 種Se 源均具有良好的富集能力,相比而言,蘿卜芽對Se6+的累積效率(累積量和富集系數(shù))較Se4+高,且呈劑量—效應(yīng)關(guān)系;Se6+對蘿卜芽上部株高的生長和生物量的積累促進(jìn)作用較大,能有效增加芽產(chǎn)量,而Se4+對芽下部根伸長和根質(zhì)量增加效果較Se6+明顯,且均表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的狀況;低濃度的兩種Se 處理對芽總酚和類黃酮含量影響不顯著,但促進(jìn)了蘿卜芽葉綠素和花青素(Se6+除外)的合成;蘿卜芽POD 酶活性和GSH 含量基本不受Se 濃度和種類影響,高濃度Se4+顯著促進(jìn)SOD 活性,而低濃度的2 種Se 處理可以提高CAT 活性并抑制MDA 生成,提高了蘿卜芽抗氧化能力。綜合來看,0.5、1.0 mg·L-1Se6+處理效果較好,能獲得可食產(chǎn)量較高、品質(zhì)較好和抗氧化能力強的富硒紅稈蘿卜芽苗菜。