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外源物质对十字花科芽菜营养物质含量的影响



全 文 :北方园艺2014(15):209~214 ·专题综述·
第一作者简介:赵晓帼(1989-),女,硕士研究生,研究方向为食品
科学。E-mail:zhaoxg_runner@163.com.
责任作者:朱毅(1973-),女,博士,副教授,现主要从事果蔬采后保
鲜与生物活性物质功效等研究工作。E-mail:zhuyi@cau.edu.cn.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31101263)。
收稿日期:2014-05-04
外源物质对十字花科芽菜营养物质含量的影响
赵 晓 帼,朱   毅,罗 云 波
(中国农业大学 食品科学与营养工程学院,北京100083)
  摘 要:近年来,芽苗类蔬菜因其含有丰富的营养物质受到消费者的青睐。芽菜中的营养物
质含量远远高于成熟蔬菜且通过外源物质处理可提高其含量。十字花科蔬菜除了含有维生素C、
维生素E、酚类化合物、类胡萝卜素、花青素等物质之外,还含有极具抗癌、预防慢性病等功效的芥
子油苷和异硫氰酸盐类物质。现对不同外源物质诱导十字花科芽菜生长过程中营养物质含量的
影响进行了综述,旨在为农业生产提供参考。
关键词:外源物质;十字花科;芽菜;营养物质
中图分类号:Q 949.748.3 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)15-0209-06
  流行病学研究表明,提高十字花科蔬菜的摄入量有
助于降低癌症和慢性疾病的发病率[1-4],其主要原因在
于十字花科蔬菜中含有丰富的抗氧化物质,如维生素C、
维生素E、酚类化合物、类胡萝卜素、花青素、叶绿素以及
芥子油苷及其代谢产物等。影响其营养物质含量的因
素有很多,如生长过程中外源物质的诱导、品种、生长条
件、采后贮藏以及加工方式等[5-8]。该研究主要对不同
外源物质诱导十字花科芽菜生长过程中营养物质含量
的影响进行综述,旨在为农业生产提供一定的参考。
1 十字花科芽菜中营养物质介绍
十字花科芽菜中的营养物质主要包括维生素C、维
生素E、花青素、类胡萝卜素、叶绿素、酚类化合物、芥子
油苷及其代谢产物等。十字花科蔬菜因其含有丰富的
营养物质而越来越受到消费者的青睐,主要原因与其含
有较多的抗癌活性的芥子油苷类物质有关,而且其幼苗
或芽菜中的营养物质远远高于其成熟蔬菜。Hanlon
等[9]研究发现,萝卜幼苗中的芥子油苷、异硫氰酸盐以
及酚类化合物的含量分别是成熟萝卜块茎中的3.8、
8.2、6.9倍。Cevalos-Casals等[10]研究发现,西兰花、萝
卜、甘蓝的幼苗中酚类化合物和芥子油苷的含量约是其
成熟蔬菜的10倍。Fahey等[11]研究发现,西兰花幼苗中
的芥子油苷的含量是成熟西兰花的20倍。
1.1 芥子油苷及其代谢产物
芥子油苷(图1)作为十字花科蔬菜中含量较丰富的
次级代谢产物,其在植物根、茎、叶及种子的细胞和组织
中稳定存在[12-14]。其主要结构是由β?D-硫葡萄糖基、磺
酸肟基团以及来自于氨基酸的侧链R组成。根据R侧
链的不同可将其分为脂肪族、芳香族和吲哚族三大
类[15]。然而,当植物组织或细胞破坏之后,芥子油苷会
与黑芥子酶接触而被水解,水解产物有异硫氰酸盐、萝
卜硫素、腈类、硫氰酸酯类及恶唑烷类等物质[16],分解过
程见图2。在芥子油苷的分解产物中,异硫氰酸盐和萝
卜硫素具有较强的抗癌活性[17]以及细胞保护能力[18]。
影响芥子油苷及其代谢产物含量的主要因素有植物种
类、基因型、生长环境以及采后贮藏、加工条件等,其中
生长环境及植物种类的影响最大。
图1 芥子油苷结构[13]
Fig.1 Structure of glucosinolates
1.2 维生素类
目前十字花科蔬菜中研究较多的维生素主要有维
生素C和维生素E。维生素C是一种水溶性维生素,具
有重要的生理活性。人体主要通过蔬菜或者水果来摄
取。维生素C能够消除过氧化物及羟基自由基[19],进而
保护细胞组织等;还能提高人体免疫力、防癌、预防动脉
硬化等功效。十字花科芽菜中的维生素C含量是成熟
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图2 芥子油苷的分解过程[14]
Fig.2 The hydrolysis of glucosinolates by myrosinase
蔬菜的2~4倍(不同种类蔬菜中含量不同),引起含量差
异的原因在于蔬菜的种类或基因型[6,20]。维生素E,又
叫生育酚,是一种脂溶性物质,具有较强的抗氧化活性,
能够预防冠心病[21]。不同种类的十字花科蔬菜中维生
素E含量有所差异,其中甘蓝中的含量最高[6,22]。然
而,关于十字花科芽菜中维生素E的研究鲜有报道,可
能原因在于芽菜中的维生素E含量较低或者受环境影
响较小。
1.3 色素类
十字花科蔬菜中色素主要有类胡萝卜素和花青素。
类胡萝卜素,作为维生素A的前体物,是广泛存在于植
物中的脂溶性色素,包括β?胡萝卜素、γ?胡萝卜素、叶黄
素、玉米黄质等,可作为自由基清除剂以及单线态氧猝
灭剂,能够预防癌症和心血管疾病[23]。Muler[24]研究发
现,在十字花科蔬菜中,叶黄素和β?胡萝卜素是含量最
多的2种类胡萝卜素。甘蓝中的叶黄素和玉米黄质的
含量可达到3.04~39.55mg/100g。不同品种的十字花
科蔬菜中类胡萝卜素的种类和含量有所差异。花青素
是广泛存在于十字花科植物中的水溶性色素,一方面赋
予植物特殊的颜色,另一方面用来保护植物,防止其受
到各种生物的、非生物灾害的胁迫。此外,研究[25-27]表
明,花青素能够帮助人类预防心血管疾病、癌症以及其
它慢性病。在紫色的西兰花幼苗茎和萝卜幼苗茎中的
花青素的含量是较高的。除了花青素和类胡萝卜素之
外,叶绿素也是十字花科蔬菜中含量较高的脂溶性色
素,对植物的生长有着重要影响。
1.4 酚类化合物
酚类化合物是广泛存在于十字花科蔬菜中的次级
代谢产物。根据结构中羟基的数目以及取代基的不同,
可将其分为几大类,其中最常见的是以C6-C3-C6 为骨架
的黄酮类化合物[28]。酚类化合物,尤其是黄酮类化合物
有着重要的生理活性,主要是抗氧化、细胞保护及肿瘤
抑制作用[29],其原因在于其具有自由基清除能力。许多
研究[30-31]发现,酚类化合物有着比维生素和类胡萝卜素
更强的抗氧化功能。酚类化合物生理活性的强弱取决
于在生物体内的稳定性以及结构中所含羟基的数目和
位置。十字花科芽菜中的酚类化合物的种类和含量与
植物的基因型、生长环境、采收条件以及贮藏条件等都
有关系[28]。
2 外源物质对十字花科芽菜生长过程中营养物
质含量的影响
2.1 光照和温度的影响
2.1.1 光照的影响 光照是植物进行光合作用所必需
的条件,一般来说,光照有利于植物的生长发育以及营
养物质的积累。Ciska等[32]研究发现,分别在完全光照
和黑暗条件下生长的白芥菜、红萝卜、白萝卜以及油菜4
种蔬菜的幼苗,与未发芽的种子相比,黑暗条件下生长
4、5、6、7d的幼苗中总芥子油苷含量的减少量(≤25%)
远远小于光照条件下生长的幼苗(30%~70%)。该结论
与Pérez-Balibrea等[33]的研究结果相悖,他认为光照有
利于芥子油苷含量的提高。与完全黑暗条件下生长7d
的西兰花幼苗相比,在16h/8h(光照/黑暗)条件下生长
西兰花幼苗中芥子油苷的含量要高33%。据初步推测,
造成以上2种不同结论的原因可能在于蔬菜品种以及
试验中光照条件的差异。此外,Pérez等[33]还发现,与完
全黑暗条件下生长7d的西兰花幼苗相比,在16h/8h
(光照/黑暗)条件下生长的西兰花幼苗中维生素C、酚类
化合物的含量分别提高83%、61%。因此,在实际农业
生产中,根据蔬菜品种选择合适的光照条件对于提高其
营养物质的含量有着至关重要的作用。
2.1.2 温度的影响 温度对于植物的生长发育也是至
关重要的,其直接影响植物体内化合物的合成与分解等
过程。Rose等[34-35]研究发现,十字花科蔬菜中的芥子油
苷的含量在24h内变化幅度较大;与30℃下生长的卷
心菜幼苗相比,在20℃下生长的卷心菜幼苗中芥子油苷
含量的昼夜变化幅度要小。其推断保持稳定且接近于
植物最适生长的温度对于减少芥子油苷变化幅度、促进
芥子油苷的积累有着积极的作用,但还需要进一步研究
证实。目前对于温度对十字花科蔬菜中营养物质含量
的影响的研究鲜有报道,因此,还有待深入开展这方面
的研究。
2.2 植物激素的影响
植物激素对于植物的生长发育及体内代谢产物的
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合成积累等具有显著的影响。Kim等[36]研究发现,用茉
莉酸甲酯喷洒生长7d的萝卜幼苗能显著提高总酚含量
和自由基清除能力。此外,用茉莉酸甲酯处理24h后的
萝卜幼苗中苯丙氨酸解氨酶(酚类化合物合成相关的
酶)的活性也提高60%,但降低了异硫氰酸盐的含量以
及黑芥子酶(与异硫氰酸盐生产相关的酶)的活性。该
研究在某种程度上说明茉莉酸甲酯处理萝卜幼苗,可以
提高其抗氧化能力,对农业生产提供一定的指导,但关
于茉莉酸甲酯与植物次级代谢产物合成的机理还有待
进一步研究。Pérez-Balibrea等[37]研究发现,与未处理的
生长5d的西兰花幼苗相比,喷洒200、300μM水杨酸的
西兰花幼苗中维生素C含量分别提高26%和18%;喷
洒10μM茉莉酸甲酯、100μM水杨酸的西兰花幼苗中
黄酮类物质含量分别提高31%和33%;喷洒100μM
水杨酸和25μM茉莉酸甲酯的西兰花幼苗中吲哚族芥
子油苷的含量分别提高33%和51%。水杨酸和茉莉
酸甲酯促进西兰花幼苗中次级代谢产物合成的机理可
能在于其能够诱导这些代谢产物合成相关基因的表
达。因此,植物激素可以在一定程度上促进西兰花幼
苗中的营养物质的合成和积累,提高其营养价值。初
敏等[38]用0.75mmol/L水杨酸预处理萝卜幼苗后发
现,随低温处理时间延长,可溶性糖和脯氨酸含量逐渐
升高,抗氧化酶活性也显著高于对照,而丙二醛含量显
著低于对照。
2.3 糖的影响
Roland等[39]研究报道,糖类物质在植物生长过程
中能够作为主要的信号因子来调控其代谢途径。Hara
等[40]研究发现,用葡萄糖、果糖和蔗糖浸泡生长4d的
萝卜幼苗的胚轴,可以显著提高其花青素的含量,其中
175mM蔗糖处理效果最好。Guo等[41]用不同种类的
糖(蔗糖、葡萄糖、果糖、甘露糖醇、1∶1果糖/葡萄糖)
处理已生长5d的西兰花幼苗,发现与未处理的西兰花
幼苗相比,所有的糖处理都能够显著提高其抗氧化能力
以及花青素和芥子油苷的含量,其中蔗糖的促进效果最
明显。Guo等[42]研究还发现,蔗糖能够诱导西兰花幼苗
中花青素和芥子油苷合成相关基因表达的上调,进而说
明蔗糖作为一种信号传导因子来诱发西兰花中营养物
质的合成。Guo等[42]分别用88mM和176mM的蔗糖
和甘露糖醇溶液处理已生长5d的西兰花幼苗,与未处
理的西兰花幼苗相比,用88mM蔗糖溶液处理后的幼苗
中萝卜硫素、维生素C、花青素的含量显著提高;用
176mM蔗糖溶液处理后的幼苗中芥子油苷和总酚含
量、苯丙氨酸解氨酶活性、抗氧化能力显著提高,黑芥子
酶活性显著降低;此外,用176mM甘露糖醇溶液处理后
的幼苗中芥子油苷、萝卜硫素以及总酚的含量也呈现显
著提高的趋势。Pérez-Balibrea等[37]研究发现,与未处理
的生长5d的西兰花幼苗相比,喷洒0.01%壳聚糖溶液
的西兰花幼苗中维生素C含量提高54%,而对总酚、芥
子油苷含量无显著影响。以上研究结果表明,蔗糖对于
诱导十字花科蔬菜中的营养物质合成和积累有着重要
作用。王春玮等[43]用0.25%的壳聚糖包衣处理“翘头
青”萝卜品种,在20℃下发芽,可以明显增加种子活力,
提高发芽率,幼苗的湿重、干重、根长、根鲜重以及幼苗
叶片重的叶绿素、可溶性蛋白质以及可溶性糖等的含
量。以上研究结果表明,用不同的糖处理十字花科植
物,对其营养物质含量都会产生一定的影响,原因可能
在于这些糖作为信号传到因子诱导相关基因的表达或
渗透压的作用,而具体的机理有待进一步研究。
2.4 无机盐的影响
2.4.1 氮、硫元素的影响 氮、硫元素是植物生长发育
必不可少的营养物质,直接影响着植物初、次级代谢产
物的合成与积累。关于氮、硫元素对十字花科蔬菜营养
物质含量的变化主要集中在芥子油苷上。十字花科蔬
菜的芥子油苷中含有的硫元素占总元素的30%,因此施
用硫元素对其营养物质的含量有着重要影响。Zhou
等[44]在萝卜幼苗生长的1~7d内用不同浓度的硫元素
对其根部及叶片进行喷洒处理,发现与未处理的萝卜幼
苗相比,硫元素能够显著提高其芥子油苷、类胡萝卜素、
叶绿素和总酚等的含量,对维生素C含量的影响不大;
此外,不同浓度硫元素处理后,生长7d的萝卜幼苗中花
青素的含量降低了14.8%~39.3%。Pérez-Balibrea
等[45]研究发现,用不同浓度硫元素处理西兰花幼苗后,
与未处理组相比,生长3d的幼苗中芥子油苷的含量显
著提高,其中生长9d和12d的幼苗效果最明显。据初
步推断,硫元素能够促进芥子油苷含量提高的原因在于
硫元素是大部分的芥子油苷的合成都与含有硫元素的
蛋氨酸有关,施用硫元素可以促进蛋氨酸的合成,进而
提高芥子油苷的含量。因此,建议在萝卜幼苗种植过程
中采用适宜浓度的硫元素处理对于提高其营养物质含
量具有重要的作用。十字花科蔬菜中芥子油苷的含量
不仅与硫元素有关,还与氮元素有着重要关系,原因在
于植物需要利用氮元素来合成吲哚族芥子油苷合成所
需的含氮元素的氨基酸[46]。Gerendas等[47]用不同浓度
的硫元素和氮元素处理甘蓝,发现总异硫氰酸盐含量与
硫元素浓度呈正相关,而与氮元素浓度呈负相关。Aires
等[48]测定其根部和地上部分的芥子油苷的含量发现,西
兰花幼苗地上部分的芥子油苷的含量显著高于根部。
然而,用不同浓度的硫元素和氮元素处理西兰花幼苗,
与未处理的幼苗相比,其芥子油苷的含量没有显著变
化,由此得出,西兰花幼苗生长过程中施用氮、硫元素并
不能提高其芥子油苷的含量,原因可能在于西兰花幼苗
对盐较敏感,不适宜的盐处理会影响其正常生长发育。
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2.4.2 其它无机盐的影响 除了氮、硫元素对植物生长
发育影响较大之外,其它盐类如氯化钠也会影响植物的
生长代谢。Yuan等[27]用10、50、100mM NaCl来处理生
长过程中的萝卜幼苗发现,与未处理的幼苗相比,用10、
50mM NaCl处理的生长5d和7d的萝卜幼苗中总芥
子油和总酚的含量显著下降,但其抗氧化活性未受影
响;用100mM NaCl处理的生长3d和5d的萝卜幼苗
中总酚含量及黑芥子酶活性显著提高,而生长5d和7d
的萝卜幼苗中总芥子油苷含量显著提高。造成以上结
果的原因可能在于NaCl产生一定的渗透压,影响植物
细胞的生长,进而影响其初、次级代谢产物的合成与积
累。与上述结果类似,Guo等[49]研究发现,用20、40、
60mmol/L的NaCl处理得到的生长7d的西兰花幼苗
中总芥子油苷的含量显著下降,但鲜重显著提高;而用
100mmol/L的NaCl处理后其3种芥子油苷(芝麻菜苷、
芸苔葡糖苷和4-羟基-芸苔葡糖苷)含量显著提高,与此
同时,黑芥子酶活性受到抑制,芥子油苷的主要代谢产
物萝卜硫素的含量显著提高。因此,用适宜浓度的NaCl
处理西兰花幼苗对于生产营养价值更高的蔬菜有一定
的指导作用。硒元素是人体必需的微量元素。Avila
等[50]研究发现,用硒酸钠和亚硒酸钠处理西兰花幼苗,
可以提高其抗癌化合物(芥子油苷和甲基硒代半胱氨
酸)以及硒元素的含量。因此,在农业生产中,可以考虑
用硒元素来提高十字花科蔬菜中特有的营养物质的
含量。
2.5 氨基酸对十字花科芽菜中营养物质含量的影响
氨基酸是十字花科蔬菜中芥子油苷合成时所必需
的原料。Traka等[51]研究发现,蛋氨酸、色氨酸分别是
脂肪族和吲哚族芥子油苷合成的前体物。Pérez-Balibrea
等[37]发现,用蛋氨酸和色氨酸分别处理生长中的西兰花
幼苗并不能提高维生素C和酚类化合物的含量,然而,
用5mM的蛋氨酸处理西兰花幼苗,其脂肪族芥子油苷
含量提高32%,用10mM的色氨酸处理西兰花幼苗,其
吲哚族芥子油苷含量是未处理西兰花的1.8倍。因此,
利用某些氨基酸处理西兰花幼苗也是提高其营养物质
尤其是芥子油苷含量的有效方法。
3 展望
随着人们生活水平的提高以及健康饮食意识的增
强,具有食疗作用的十字花科芽菜越来越受到消费者的
青睐。十字花科芽菜中含有丰富的极具生理活性的营
养物质,如芥子油苷及其代谢产物、维生素、酚类化合物
等。然而,由于这些物质的不稳定性或含量有限性,使
得十字花科芽菜在生长、加工和贮藏等过程中很容易遭
到破坏而降低其营养价值。因此,如何在这些方面提高
其营养物质的含量、减少营养物质的损失有着重要的意
义。目前,国内外研究主要集中在芽菜生长过程中的环
境条件、施用外源物质对其营养物质含量的变化上,但
相关的机理以及加工贮藏条件对其含有的生理活性物
质影响的研究鲜有报道。因此可以考虑从以下几方面
进行深入研究:一是从分子层面上进一步研究生长条
件、外源物质诱导其营养物质含量变化的机理,以期更
好地指导实践和应用;二是通过改造相关营养物质合成
及调控过程中的基因表达水平,来筛选或优化营养价值
更高的芽菜品种;三是从加工和贮藏的角度研究如何减
少芽菜中营养物质的损失。
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·农业经纬· 北方园艺2014(15):214~216
作者简介:胡世勇(1990-),男,安徽六安人,硕士研究生,现主要从
事农业经济理论与政策研究。E-mail:674365416@qq.com.
收稿日期:2014-04-18
被征地农民“一夜暴富”后非理性消费原因及对策
胡 世 勇
(石河子大学 经济与管理学院,新疆 石河子832000)
  摘 要:通过网路媒体和实际调研,研究了被征地农民“一夜暴富”后的思维现状。结果表
明:农民在获得巨额征地补偿费用后的前两三年内,聚众赌博、穿名牌、买豪车等现象频繁发生,
消费呈现极端非理性;文章在分析产生这些现象原因基础上,从长久生计的角度,就如何让被征
地农民更加合理使用补偿款提出了建议。
关键词:被征地农民;“一夜暴富”;非理性消费
中图分类号:F 32 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)15-0214-03
  城镇化是人类社会发展的客观规律。随着工业化
步伐的不断推进,城镇化已成为社会发展的必然趋势。
2002年以来,我国城镇化建设发展迅猛,城镇化建设进
度明显加快。最新数据显示,截至2013年年底,我国城
镇化率达到53.73%,较2002年上涨14.64个百分点[1]。
农民的生存环境日益得到改善,农村的面貌发生了翻天
覆地的变化。广大农村地区,特别是城市郊区越来越多
的农业用地、宅基地逐渐用于城市建设以及其它公共设施
建设,从而孕育出当今社会一类独特群体-被征地农民。
这些农民群体在失去赖以生存的生产资料和生活
资料后,换来了“巨额”补偿款,他们的收入瞬间急剧增
加,可谓“一夜暴富”。根据2014年中央一号文件精神了
解到,各级地方政府已将保障农民在失去土地后长期获
益列为工作重心之一,积极制订出台相关法律条文,规
范征地补偿制度。
    
  目前,学界关于城镇化进程中被征地农民问题的研
究,主要集中于探讨被征地农民安置补偿、社会保障等
方面。但在农民“一夜暴富”后,关注被征地农民消费行
为的很少,从理论层面去研究探讨被征地农民获得补偿
费用后非理性消费原因的几乎没有。文章在分析产生
“一夜暴富”原因基础上,从长久生计的角度,就如何让
被征地农民更加合理使用补偿款提出相应建议。
1 被征地农民“一夜暴富”后的消费行为
征地补偿费是指国家或地区因经济建设发展和规
划的需要,依据相关法律法规,给予被征地单位和个人
补偿的一批费用。包括安置补助费、土地补偿费、地上
附着物和青苗补偿费4部分。当前,政府部门只有在
《物权法》、《土地管理法》等法律法规背景下,足额支付给
农民合理的征地补偿费用,妥善解决征地农民的社会保
障问题,才能迅速高效征收农村集体所有土地[2]。由于
我国地大物博,各地区土地条件悬殊明显,因此农民获
得的征地补偿费用存在着一定差异性。
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Effect of Elicitors on the Health-promoting Phytochemicals in Cruciferous Sprouts
ZHAO Xiao-guo,ZHU Yi,LUO Yun-bo
(Colege of Food Science and Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083)
Abstract:In recent years,seedling vegetables have been more and more popular in consumers due to their rich nutrients.
Many studies reported that the health-promoting phytochemicals in seedling vegetables were much higher than mature
vegetables.The nutrients in cruciferous sprouts not only include vitamin C,vitamin E,phenolic compounds,carotenoids
and anthocyanins,but also glucosinolates and isothiocyanates.In this paper,it was reviewed the research progress in
diferent elicitors on the health-promoting phytochemicals in cruciferous sprouts during vegetation process,to provide the
reference in manufacturing practices.
Key words:elicitors;cruciferous;sprouts;phytochemicals
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