馬 超 張 歡 郭銀生 谷艾素 崔 瑾

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210095）

1 我國(guó)芽苗菜的發(fā)展研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

芽苗菜俗稱(chēng)“芽菜”，一般是指用植物種子或其他營(yíng)養(yǎng)體，在一定條件下培育出可供食用的嫩芽、芽苗、芽球、幼梢或幼莖等芽苗類(lèi)蔬菜（王德檳和張德純，1998）。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的芽苗菜種類(lèi)有黃豆芽、綠豆芽、香椿苗、蘿卜苗、豌豆苗、黑豆苗、茴香苗、香芹苗、白菜苗、紫蘇等20余個(gè)種類(lèi)，芽苗菜營(yíng)養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，品質(zhì)柔嫩，且種子萌發(fā)后營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升，含有人體不可缺少的多種氨基酸和礦物質(zhì)，安全衛(wèi)生并具有一定的醫(yī)療保健作用（徐偉忠 等，2006；張德純，2006），為此中國(guó)綠色食品中心把它認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)綠色食品（劉桂蘭，2009）。因其具有這些優(yōu)點(diǎn)而成為 21世紀(jì)受歡迎的綠色食品和保健蔬菜（張德純和王德檳，2003），具有廣闊的發(fā)展前景。

1.1 芽苗菜發(fā)展研究現(xiàn)狀

1.1.1 對(duì)芽苗菜生長(zhǎng)發(fā)育的研究 韓玉珠和全永會(huì)（2009）從浸種時(shí)間、播種密度和采收時(shí)間對(duì)蘿卜芽苗菜進(jìn)行研究，結(jié)果表明，室溫浸種12 h，播種密度為0.5 kg·m-2，第12天采收的產(chǎn)量最高，生物產(chǎn)量較理想，品質(zhì)鮮嫩，經(jīng)濟(jì)效益高。許彬等（2004）研究了影響豌豆芽苗菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的因素，發(fā)現(xiàn)在 20～25 ℃下播種，第 8天采收，豌豆芽苗菜的產(chǎn)量最高；播種密度為 2.4 kg·m-2時(shí)，生物產(chǎn)量和生物產(chǎn)率都比較理想。毛久庚等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，用有機(jī)基質(zhì)栽培芽苗菜與用吸水紙和無(wú)機(jī)基質(zhì)相比，產(chǎn)量明顯提高。彭世勇和王興東（2008）認(rèn)為，以巖棉作為基質(zhì)對(duì)蘿卜芽苗菜胚軸生長(zhǎng)和增產(chǎn)具有顯著效果，與對(duì)照相比，芽苗菜胚軸長(zhǎng)度和單位面積產(chǎn)量分別提高了238.0%和122.22 %。

楊秀堅(jiān)和羅富英（2006）研究發(fā)現(xiàn)500mg·L-1的GA3極顯著地提高了蘿卜芽苗菜的高度，增產(chǎn)效果顯著；噴施不同濃度的 6-BA對(duì)蘿卜芽苗菜的生長(zhǎng)均有不同程度的抑制作用。張桂芬（2005）的研究證明對(duì)香椿噴施赤霉素可促進(jìn)頂芽提前萌發(fā)，100～150mg·L-1的赤霉素能促進(jìn)香椿頂芽迅速生長(zhǎng)，單株產(chǎn)量顯著增加，采收提前。6-BA處理后能誘發(fā)側(cè)枝大量萌發(fā)，6-BA為50mg·L-1時(shí)最為顯著。6-BA為75 mg·L-1時(shí)能夠促進(jìn)頂芽提前萌發(fā)、抑制頂芽的頂端優(yōu)勢(shì)，香椿芽生長(zhǎng)速度快、粗壯，顯著提高其單株產(chǎn)量。

1.1.2 對(duì)芽苗菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究 近年來(lái)，許多人對(duì)芽苗菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了研究。史鈾等（2007）用含鐵鋅的溶液培養(yǎng)豆芽，可以形成高鐵和高鋅豆芽。Kim等（2002a，2002b）研究發(fā)現(xiàn)鍺處理的豆芽含水量、灰分、膳食纖維、鍺、鈣和鐵含量高于對(duì)照，產(chǎn)量可增加10%～20%，胚軸較粗，顏色較深，但胚軸長(zhǎng)度和子葉粗壯度與對(duì)照無(wú)明顯差異。從感官品質(zhì)上看，這種豆芽外觀(guān)、風(fēng)味、口感都較好。

劉志敏（2001）研究發(fā)現(xiàn)，在0～2 mg·L-1的碘濃度范圍內(nèi)，蘿卜、豌豆、黃豆幼苗的含碘量隨濃度的增加升高，3種作物以蘿卜對(duì)碘的富集能力最強(qiáng)且表現(xiàn)出主動(dòng)吸收的特點(diǎn)。郭紅轉(zhuǎn)等（2006）和夏石頭等（2002）分別對(duì)黃豆芽和豌豆苗在碘化鉀濃度為 0～2.0mg·L-1范圍內(nèi)培養(yǎng)12 d VC含量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，得出低濃度碘能增加VC含量，豆芽中含有一定量的碘。吳永堯等（2004）以東北和恩施黃豆為試驗(yàn)材料，采用不同硒濃度處理，研究不同黃豆品種的芽苗菜對(duì)硒的富集及硒對(duì)芽苗菜生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明硒濃度小于6 mg·L-1時(shí)黃豆芽生長(zhǎng)較好。

1.2 芽苗菜生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題

隨著人們對(duì)芽苗菜需求量的增加，芽苗菜生產(chǎn)發(fā)展迅速，但多為小作坊式生產(chǎn)，工廠(chǎng)化、集約化生產(chǎn)較少，此外為了提高芽苗菜的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，現(xiàn)在生產(chǎn)中通常使用一些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑或微量元素溶液進(jìn)行浸種或噴灑。雖然在芽苗菜栽培過(guò)程使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑或微量元素溶液能夠起到一定程度的調(diào)控生長(zhǎng)、富集礦質(zhì)元素、增強(qiáng)豆芽的保健功能，然而由于生長(zhǎng)迅速，生產(chǎn)周期短，這些措施也易造成化學(xué)物質(zhì)在芽苗菜內(nèi)的積累，從而引發(fā)安全與衛(wèi)生隱患。現(xiàn)在人們逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)調(diào)控手段存在環(huán)境污染和食品安全等問(wèn)題，逐漸在很多國(guó)家和地區(qū)被禁止使用。美國(guó)有相關(guān)法令禁止蔬菜種苗公司使用任何化學(xué)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)控幼苗生長(zhǎng)。因此，研究開(kāi)發(fā)安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效的芽苗菜生產(chǎn)技術(shù)迫在眉睫。光環(huán)境調(diào)控技術(shù)采用物理手段調(diào)控植物生長(zhǎng)，符合綠色農(nóng)業(yè)的要求，在芽苗菜生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 LED應(yīng)用于芽苗菜生產(chǎn)的研究

光質(zhì)對(duì)幼苗的生長(zhǎng)有很大的影響，芽苗菜作為一種綠化型的蔬菜，光質(zhì)對(duì)其生長(zhǎng)及品質(zhì)有很大的影響，因此利用光質(zhì)調(diào)節(jié)芽苗菜的生長(zhǎng)及其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有了可能性。LED具有光質(zhì)純、光效高、波長(zhǎng)類(lèi)型豐富、光譜能量調(diào)制便捷等突出優(yōu)勢(shì)，是芽苗菜生產(chǎn)中理想光環(huán)境調(diào)控設(shè)施（Bula et al.，1991；Brown et al.，1995；饒瑞佶 等，2001；Guo et al.，2008）。但目前關(guān)于LED光照對(duì)芽苗菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響的研究報(bào)道還很少。

Wu等（2007）對(duì)豌豆芽苗菜的研究表明紅光和藍(lán)光分別控制幼苗的葉面積和質(zhì)量增長(zhǎng)。與白光相比，LED紅光顯著增加了莖長(zhǎng)和葉面積，顯著提高β-胡蘿卜素含量和抗氧化酶活性，LED藍(lán)光顯著提高了幼苗的質(zhì)量及葉綠素含量。有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)芽苗菜生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，光合作用所需的光照分為紅光與藍(lán)光兩種，這兩種光質(zhì)對(duì)葉綠素促進(jìn)各有偏向，其中紅光偏向于形成更多的葉綠素a，藍(lán)光促進(jìn)形成更多的葉綠素b，生產(chǎn)上以紅光藍(lán)光比為葉綠素a/葉綠素b = 5∶1或3∶1為好；藍(lán)光使芽苗菜更脆嫩，紅光使芽苗菜產(chǎn)量更高、顏色更濃綠，兩者科學(xué)結(jié)合為最好的光質(zhì)搭配模式（池田彰，1992）。

圖1 光質(zhì)對(duì)不同芽苗菜生長(zhǎng)的影響

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物發(fā)育生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用LED冷光源培養(yǎng)箱（寧波海曙賽福實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)）培養(yǎng)芽苗菜，研究不同光質(zhì)對(duì)豌豆、蘿卜、黑豆、油葵等芽苗菜生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響（圖1）。結(jié)果表明，紅光處理對(duì)芽苗菜生長(zhǎng)影響顯著，下胚軸長(zhǎng)、子葉面積、植株鮮質(zhì)量及干質(zhì)量均達(dá)到較大值，且顯著高于對(duì)照。紅光與紅藍(lán)光組合處理下，芽苗菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均顯著高于對(duì)照。研究發(fā)現(xiàn)光質(zhì)對(duì)芽苗植物的形態(tài)建成和部分營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有一定的調(diào)控作用（張歡 等，2009），但光質(zhì)對(duì)不同芽苗菜的影響不盡相同，如豌豆苗在黃光處理下發(fā)生徒長(zhǎng)，而黑豆苗在藍(lán)光處理下的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)于紅光處理。

3 LED光環(huán)境調(diào)控技術(shù)在芽苗菜生產(chǎn)中的應(yīng)用前景分析

芽苗菜作為植物幼苗，光對(duì)其生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)都有很大的影響。利用LED光調(diào)控技術(shù)培育芽苗菜是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效且簡(jiǎn)便易行的新方法，它將有效提高芽苗菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)用物理調(diào)控手段，可真正實(shí)現(xiàn)芽苗菜的無(wú)公害生產(chǎn)，保障食品安全。此外，芽苗菜大多較耐弱光，適合進(jìn)行多層立體栽培，LED作為冷光源，熱輻射很小，可近距離照射植物，能有效利用種植空間，成倍提高單位面積產(chǎn)量，大幅度降低成本，光譜能量調(diào)制便利的特點(diǎn)又使其具有更廣泛的適應(yīng)性。因此，LED被認(rèn)為是在芽苗菜培養(yǎng)中十分有前途的人工光源（崔瑾 等，2008）。

目前LED在植物生理與植物栽培領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。以日本和美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家不僅深入研究LED對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控機(jī)理，更注重積極研究將LED作為廣泛應(yīng)用于植物設(shè)施栽培領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家的蔬菜生產(chǎn)已開(kāi)始走向植物工廠(chǎng)之路，采用 LED光源，可以使作物栽培的層間距和空間利用率成倍提高。日本大阪府立大學(xué)在2010上海世博會(huì)展出LED栽培技術(shù)，引起世人的關(guān)注。芽苗菜智能化生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)化、規(guī)模化、集約化的必由之路，但迄今為止我國(guó)芽苗菜生產(chǎn)領(lǐng)域的LED應(yīng)用機(jī)理研究及植物工廠(chǎng)的設(shè)施設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)還處于起步階段。因此借鑒國(guó)外研究成果，進(jìn)一步系統(tǒng)深入研究 LED應(yīng)用于我國(guó)芽苗菜生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論并開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LED光環(huán)境調(diào)控設(shè)施具有十分重要的意義。

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