蔡陽(yáng)光，段龍飛，覃劍鋒，陳國(guó)愛(ài)，郭邦利，徐 聰，楊涼花

（1安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西安康 725021；2安康市魔芋產(chǎn)業(yè)研究院，陜西安康 725021）

0 引言

魔芋為天南星科魔芋屬多年生宿根草本植物，地下球莖富含葡甘聚糖，由于葡甘聚糖具有良好的粘著性、膨脹性、分散性、懸浮性等理化性質(zhì)和對(duì)人體的醫(yī)療保健功能，在食品、醫(yī)藥、建筑等領(lǐng)域被廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[1]。陜南地區(qū)種植魔芋歷史悠久，而安康地處秦巴山區(qū)，是魔芋適宜種植區(qū)，且是目前中國(guó)發(fā)現(xiàn)僅有的幾個(gè)富硒地區(qū)之一，土壤中含有豐富的硒元素[2]。硒是一種人體必需的微量元素，廣泛存在于人體除了脂肪以外的所有器官中，人體內(nèi)硒元素的缺乏，將導(dǎo)致心腦血管疾病、糖尿病、胃腸道等各種疾病的發(fā)生，而補(bǔ)硒可以預(yù)防甚至治療這些疾病[3]。硒在自然界中以無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒的形態(tài)存在，而人體補(bǔ)硒主要是有機(jī)硒，因此利用植物和微生物為載體將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)的硒蛋白和硒多糖，從而提高硒的利用率，是目前富硒產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要途徑[4-5]。利用富硒食品這一硒的天然載體[6-7]，達(dá)到人體補(bǔ)硒的理想效果。但是硒在地球表面分布很不平衡，世界上約有近50個(gè)國(guó)家和地區(qū)缺硒，而中國(guó)則有70%以上的地區(qū)缺硒[8]。地處秦嶺腹地的安康市作為全國(guó)主要的硒源地之一，被譽(yù)為“中國(guó)硒谷”；而魔芋作為安康市的五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，更是陜南山區(qū)脫貧攻堅(jiān)的特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一。楊蘭芳等[9]研究發(fā)現(xiàn)，硒能增強(qiáng)魔芋的抗氧化能力，有助于防止細(xì)胞的氧化損傷。因此將兩者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，符合當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展。本研究通過(guò)探索硒在魔芋不同生育時(shí)期不同器官中的吸收轉(zhuǎn)移規(guī)律，一是可以了解外源添加硒濃度的合適范圍，為富硒魔芋的生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐；二是可以掌握硒在魔芋不同時(shí)期不同器官中的含量和變化，從而可以更好的將魔芋各個(gè)器官作為硒的載體添加到不同富硒食品中，最大程度的優(yōu)化和利用富硒魔芋這一綠色健康硒載體。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤：安康市農(nóng)科所生態(tài)示范園魔芋盆栽土，按1:2的比例與農(nóng)家肥混勻，土壤全硒含量0.37 mg/kg，銨態(tài)氮23 mg/kg，速效磷36 mg/kg，速效鉀267 mg/kg，其中土壤有機(jī)質(zhì)含量2.9%，pH 6.0。

硒肥：亞硒酸鈉(Na2SeO3)，購(gòu)自天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，其中Na2SeO3含量≥97%，硝酸鹽含量≤0.05%。

魔芋：雜交魔芋新品種‘安魔128’，芋鞭健康完好無(wú)破損，均重20.4 g。

1.2 試驗(yàn)方法

采用盆栽的方式：于2020年3月28號(hào)進(jìn)行播種。盆栽試驗(yàn)使用的營(yíng)養(yǎng)缽為高21 cm，直徑21 cm的圓柱形塑料缽。每盆裝土5 kg，用漚過(guò)的農(nóng)家肥做底肥，按土:肥(1:2)比例混勻。設(shè)置施硒量為0、4、8、16、32 mg/kg，共5個(gè)處理，以Na2SeO3為硒源，配成含Se 1 mg/mL的水溶液，與土混合均勻，以灌根的形式加入。挑選大小一致的芋鞭進(jìn)行盆栽，每盆播種1個(gè)，每個(gè)處理60盆，共300盆。按常規(guī)管理至葉與球莖自然分離時(shí)采收。

分別在展葉期、膨大期及成熟期取樣，每個(gè)處理隨機(jī)挑選10株，每株同樣部位取樣3次；葉片：取小裂葉第三片葉，葉柄：取葉柄基部離地3～5 cm處樣，球莖：取整個(gè)球莖切片烘干打成全粉樣。

1.3 指標(biāo)分析

分別在魔芋的展葉期、膨大期及成熟期測(cè)定葉片、葉柄及球莖中的硒含量。利用原子熒光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定[10]（葉片、葉柄及球莖硒含量的測(cè)定方法相同），具體步驟如下：

（1）分別把樣品烘干后研磨，然后過(guò)200目篩后，貯于瓶中備用；

（2）稱取樣品0.5 g，利用硝酸與高氯酸(24:1)的混酸進(jìn)行過(guò)夜消解；

（3）電熱板160℃加熱至冒白煙，加入6 mol/L的鹽酸，繼續(xù)加熱至冒白煙；

（4）將余液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，用20%的鹽酸進(jìn)行定容；

（5）然后依次上樣測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010與SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 展葉期硒在魔芋不同器官中的含量

由表1可知，在魔芋展葉期，隨著硒濃度的增加，葉片、葉柄及球莖中硒含量均逐漸增加，且各處理間差異顯著。其中，葉片、葉柄及球莖中硒含量的排序依次是球莖＞葉柄＞葉片，分別為3.07、1.78、1.74 mg/kg?？梢钥闯觯谡谷~期用高濃度硒處理未對(duì)魔芋生長(zhǎng)發(fā)育造成抑制作用，隨著硒濃度的增加，植株地下及地上部分的硒含量均在快速增加。

表1 展葉期魔芋各器官中硒含量分布 mg/kg

2.2 膨大期硒在魔芋不同器官中的含量

由表2可知，在魔芋膨大期，葉片中硒含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，在硒濃度為16 mg/kg時(shí)，硒含量達(dá)到最大值為3.39 mg/kg；葉柄中硒含量呈逐步增加的趨勢(shì)，各處理間增加幅度差異顯著，在硒濃度為32 mg/kg時(shí)，硒含量達(dá)到最大值為3.45 mg/kg；球莖中硒含量也呈先增加后降低的趨勢(shì)，在硒濃度為16 mg/kg時(shí)，硒含量達(dá)到最大值為3.21 mg/kg。可以看出，在球莖膨大期，隨著硒濃度的增加，各器官中硒含量均發(fā)生了顯著變化，尤其當(dāng)硒濃度超過(guò)16 mg/kg時(shí)，葉片及球莖中硒含量均顯著降低，表明高硒濃度處理對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育造成了抑制作用。

表2 膨大期魔芋各器官中硒含量分布 mg/kg

2.3 成熟期硒在魔芋各器官中的含量

由表3可知，在魔芋成熟期，隨著硒濃度的增加，葉片中硒含量先增加后降低，在硒濃度為16 mg/kg時(shí)，葉片硒含量達(dá)到最大值為1.09 mg/kg；葉柄中硒含量也是先增加后降低，在硒濃度為16 mg/kg時(shí)，葉柄中硒含量達(dá)到最大值為1.76 mg/kg；球莖中硒含量同樣呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中在硒濃度為16 mg/kg時(shí)，球莖中硒含量達(dá)到最大值為2.74 mg/kg?？梢钥闯觯?dāng)硒濃度超過(guò)16mg/kg時(shí)，魔芋在此時(shí)期的生長(zhǎng)受高濃度硒的抑制作用，各器官中硒含量均降至最低值。同時(shí)，在不同硒濃度下，均表現(xiàn)出硒含量球莖＞葉柄＞葉片，這就表明在魔芋的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，硒有從葉片及葉柄向球莖轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。

表3 成熟期魔芋各器官中硒含量分布 mg/kg

2.4 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在葉片中的含量變化

從圖1中可以了解到，隨著硒濃度的增加，葉片中硒含量在魔芋成熟期時(shí)均顯著低于展葉期和膨大期；其中硒濃度為16 mg/kg時(shí)，膨大期及成熟期葉片中硒含量達(dá)到最大值，分別為3.39、1.09 mg/kg，展葉期葉片中硒含量在硒濃度為32 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值，為1.74 mg/kg。這表明，隨著硒濃度的不斷增加，葉片的生長(zhǎng)最終受到高濃度硒的抑制作用；同時(shí)，隨著魔芋植株的成熟，葉片中的硒含量呈現(xiàn)先積累后轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。

圖1 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在葉片中的含量分布

2.5 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在葉柄中的含量變化

由圖2可知，隨著硒濃度的增加，展葉期和膨大期時(shí)葉柄中硒含量均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)；同時(shí)，在成熟期葉柄中的硒含量在硒濃度為16 mg/kg時(shí)達(dá)到最大值，為1.09 mg/kg，在硒濃度為32 mg/kg時(shí)，葉片硒含量降至最低值。這表明，隨著硒濃度的不斷增加，葉柄的生長(zhǎng)最終受到高濃度硒的抑制作用；同時(shí)，隨著魔芋植株的成熟，葉柄中的硒含量也同樣呈現(xiàn)先積累后轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。

圖2 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在葉柄中的含量分布

2.6 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在球莖中的含量變化

從圖3中可以看出，隨著硒濃度的增加，展葉期球莖中硒含量不斷增加；同時(shí)，膨大期及成熟期球莖中硒含量也均呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)，但在硒濃度超過(guò)16 mg/kg時(shí)，球莖硒含量出現(xiàn)了顯著的降低，表明此時(shí)硒濃度對(duì)魔芋生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用。另外，隨著硒濃度的增加，球莖中硒含量表現(xiàn)為逐步積累的過(guò)程，在8 mg/kg時(shí)，球莖硒含量成熟期＞膨大期＞展葉期；但隨著硒濃度的進(jìn)一步增加，球莖硒含量表現(xiàn)為先增加后轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，但球莖硒含量在硒濃度為16 mg/kg時(shí)達(dá)到最大。表明硒濃度在≤16 mg/kg時(shí)，是比較合適的外源硒濃度范圍，在魔芋植株生長(zhǎng)不受抑制的情況下，又使得各器官中硒含量達(dá)到最大值。

圖3 魔芋不同生長(zhǎng)時(shí)期硒在球莖中的含量分布

2.7 不同生育時(shí)期葉片、葉柄及球莖中硒含量相關(guān)性分析

由表4可知，展葉期葉片硒含量與膨大期、成熟期葉片硒含量均極顯著相關(guān)，說(shuō)明不同生育時(shí)期葉片中硒含量是相互影響的；由表5可以看出，展葉期與膨大期葉柄硒含量極顯著相關(guān)，與成熟期葉柄硒含量極顯著負(fù)相關(guān)，膨大期與成熟期葉柄硒含量無(wú)明顯相關(guān)性，說(shuō)明最終葉柄硒含量由其他器官轉(zhuǎn)移而來(lái)；從表6中可以了解到，展葉期與膨大期球莖硒含量極顯著負(fù)相關(guān)，與成熟期硒含量極顯著相關(guān)，膨大期與成熟期球莖硒含量極顯著負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明了硒有從其他器官向最終球莖中轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，且膨大期球莖中硒含量越低，到成熟期球莖中硒含量越高。

表4 不同生育時(shí)期葉片中硒含量相關(guān)性分析

表5 不同生育時(shí)期葉柄中硒含量相關(guān)性分析

表6 不同生育時(shí)期球莖中硒含量相關(guān)相關(guān)分析

3 結(jié)論與討論

植物吸收、轉(zhuǎn)化、富集硒的過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的生物生化過(guò)程，植物通過(guò)根系從土壤中吸收生物可利用的硒，在植物體內(nèi)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)化，最終主要以硒氨基酸等有機(jī)硒、少量無(wú)機(jī)硒的形式存貯于各器官[11]。萬(wàn)佐璽等[12]的盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，魔芋葉含硒量為2.648～343.946 mg/kg，球莖含硒量為 1.560～101.906 mg/kg，呈現(xiàn)葉大于球莖的規(guī)律，均與土壤施硒量呈極顯著的正相關(guān)，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果較為一致。后丹等[13]的試驗(yàn)研究表明，魔芋含硒量與土壤施硒量呈極顯著的線性相關(guān)，魔芋球莖和莖葉最高含硒量在潮土中為55.6、76.8 μg/g，在紅壤中為14.5、21.4 μg/g，莖葉的含硒量顯著高于球莖，魔芋對(duì)土壤硒的生物富集系數(shù)均表現(xiàn)為莖葉高于球莖，本試驗(yàn)也表明，在外源施硒的情況下，魔芋各器官硒含量與施硒量呈顯著的正相關(guān)，且表現(xiàn)出莖葉富硒能力和敏感度高于球莖。蔡陽(yáng)光等[14]的試驗(yàn)結(jié)果指出，魔芋在不同硒濃度下的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)，認(rèn)為能夠促進(jìn)嵐皋花魔芋生長(zhǎng)發(fā)育的土壤施硒量為6.25～25 mg/kg，這與本研究的施硒濃度范圍≤16 mg/kg較為一致，且雜交魔芋‘安魔128’較安康當(dāng)?shù)鼗в髮?duì)外源硒濃度更為敏感。楊芳等[15]利用超聲波輔助消解-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定安康魔芋精粉中全硒，結(jié)果表明，一級(jí)精粉、魔芋微粉、純化精粉葡甘聚糖的含量分別為46.97%、54.98%和75.98%；純化魔芋精粉多糖中硒含量的平均值為0.2386±0.0136mg/kg，蠟燭山品牌一級(jí)精粉硒含量為5.068mg/kg；表明魔芋中多糖富集硒能力很強(qiáng)，為后期分析其生物學(xué)功能以及魔芋硒多糖的開(kāi)發(fā)提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。聯(lián)合國(guó)、WHO等要求日常膳食中每日最低硒需求量40 μg，營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充以50～250 μg為宜[16-18]。因此，全民補(bǔ)硒，勢(shì)在必行。富硒魔芋作為一種新興的健康佳品，其保健功能十分適合當(dāng)代年輕人的健康需求，因此富硒魔芋有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。