声频对小盒栽培黄豆芽菜产量的影响

袁秋萍，陈 劼，李 玲，陈 敖，梅周杰，陈瑞玲，陈斐杰

（1. 浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023；2. 嘉兴小芽儿蔬菜食品有限公司，嘉兴 314011）

声频对小盒栽培黄豆芽菜产量的影响

袁秋萍1，陈 劼1，李 玲1，陈 敖1，梅周杰1，陈瑞玲2，陈斐杰2

（1. 浙江科技学院浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州 310023；2. 嘉兴小芽儿蔬菜食品有限公司，嘉兴 314011）

为考察声频助长技术对黄豆芽小盒栽培产量和质量的影响，该试验根据黄豆芽生产工艺特点，结合黄豆芽自身的生理特性以及试验点的环境和设备要求，选择温度、湿度等条件相同的5个车间作为试验点；再选择5种不同的音乐种类、音乐播放时间和音量作为影响因素分别对黄豆芽在小盒栽培种植中声频助长的情况进行了单因素试验。然后根据单因素试验结果，选择三因素三水平进行正交试验，从正交试验数据的结果中得出较优方案为：每天播放钢琴独奏5 h、音量控制在70～80 dB对黄豆芽助长效果最佳。优化方案验证表明声频助长技术能使黄豆芽增产26.25%。研究结果可作为声频助长技术在黄豆芽生产中推广应用的理论基础。

优化；声频；种植；正交试验；豆芽菜；产量

袁秋萍，陈 劼，李 玲，陈 敖，梅周杰，陈瑞玲，陈斐杰. 声频对小盒栽培黄豆芽菜产量的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(7)：310－314.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.041 http://www.tcsae.org

Yuan Qiuping, Chen Jie, Li Ling, Chen Ao, Mei Zhoujie, Chen Ruiling, Chen Feijie. Effect of audio wave on production of soybean sprouts in small box[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 310－ 314. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.041 http://www.tcsae.org

0 引 言

黄豆芽是一种口味鲜美，营养丰富，无胆固醇、低脂肪、高蛋白含量的蔬菜。为了提高黄豆芽产量，缩短生产周期，许多生产厂家使用生长激素或化学合成激素促进黄豆芽生长，引发食品安全问题。因此探索一种无公害生产工艺，且能提高黄豆芽产量、缩短生产周期、保护黄豆芽品质非常必要。声频助长技术原理是黄豆芽过特定频率声频作用以后，黄豆芽的细胞膜结构发生变化，细胞膜流动及通透性能增强，有利于细胞生长和分裂[1]，促进黄豆芽对各种营养元素的吸收，达到优质、增产的目的。

声频助长技术在国内外已有广泛研究与应用。国外学者最早发现声频对植物生长的作用，用声波处理提高了啤酒厂大麦发芽率；用雅乐处理蔬菜[2]；用贝多芬乐曲或莫扎特音乐处理西红柿、甜菜，用3 ～ 6 kHz类似于鸟类和蟋蟀的鸣声处理能促进植物的生长发育，提高产量50%～500%[3-4]。Creath等研究发现音乐可以显著提高种子的发芽率[5]。在国内，植物声波助长技术已在50余种不同作物、蔬菜、花卉和果树上进行了推广应用，研究表明声频可促进开花、结果，提高叶绿素含量，提高品质和产量，增产5%～120%[6-16]。

将物理技术和农业生产有机地结合在一起，是传统农业朝生态农业过渡转化的主要路径之一[17]。植物声频控制技术是建立在对植物自发声频率测定和该频率与环境因子之间变化关系的研究基础上，对植物的刺激声波是变化的动态声波，其频率要与植物自发声频率相吻合，发生谐振，方有作用[18]。前人研究试验设计大多采用单因素方式探讨植物对该参数的生物学效应，得出单一固定的最佳频率或最佳强度；而植物有其自发声频率，且随环境因子而变化[6]；因此，声频对植物的影响，在适当的频率、音量和处理时间等多因素相结合时，会有更良好的效应。本研究采用声波助长技术在嘉兴小芽儿蔬菜食品有限公司和杭州朝山蔬菜食品有限公司进行了单因素试验和多因素正交试验，研究黄豆芽声频助长小盒栽培种植技术，通过声波助长技术来提高黄豆芽的产量，缩短黄豆芽的生产周期，保证黄豆芽的纯绿色无污染[19]。以期为用物理方法促进黄豆芽增产与保鲜的技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 原材料

东北小黄豆（从巴彦县吉林粮油贸易有限公司购买）、自来水和自行打孔的圆锥型栽培小盒（小盒上直径为13 cm，下直径为10 cm，高度为11 cm，底部打孔30个，孔径6 mm，均匀分布）。

1.1.2 试验设备

声频助长器：自行设计定制(在杭州菲思灯光音响商行定制)，声波的频率范围 300～6 000 Hz，声强范围为20～120 dB；AL-06定时器（余姚市品益电器有限公司）；HT-825音量计（广州市宏诚集业电子科技有限公司）；自动喷淋系统为嘉兴小芽儿蔬菜食品有限公司和杭州朝山蔬菜食品有限公司根据生产车间大小自行设计定制的现有生产设备。

1.2 试验方法

黄豆芽声频助长小盒种植是建立在传统工厂化豆芽生产工艺的基础上，在其生长期间，利用合适的音乐、音量和播放时间的声波对黄豆芽进行处理，使黄豆芽增产。

黄豆芽声频助长小盒种植工艺流程：黄豆→称质量→浸泡（60 ℃, 1～2 min）→清洗→浸泡（30～35 ℃, 5 h）→滤水→称质量→装盒→种植箱→种植车间→声频助长培育→黄豆芽菜→称质量→冷藏。

每组试验称取干黄豆10份（每份100 g）并编号后倒入60 ℃的热水中，浸泡1～2 min后对黄豆进行清洗并消毒，在30～35 ℃的水温下浸泡黄豆5 h，滤水并将每份黄豆平均装入2个圆锥型栽培小盒中（每盒120 g左右），叠放入种植箱内，送入种植车间培育，车间完全避光处理，室温控制在25～30 ℃，按试验要求定时播放音乐并调节音量，同时每隔3 h自动喷淋系统对黄豆芽进行1次喷水，培育4 d后，黄豆芽称质量取平均值，送入冷库5 ℃冷藏。图1为试验现场的黄豆芽。

图1 试验现场的黄豆芽Fig.1 Soybean sprouts experiment

1.3 操作要点

为了保证黄豆生长的活力和质量，选择当年生完全成熟的新鲜豆种，颗粒饱满、色泽鲜艳、不受机械损伤及病虫危害等，贮藏在低温、干燥的环境中。

把豆粒倒入60 ℃热水中，浸泡1～2 min后，用冷水淘洗1～2次。浸种处理的方法：1 kg黄豆约需3 kg自来水，豆粒浸种的最适水温为30～35 ℃。豆粒浸种时间一般约需5 h。

整个试验过程避光。车间内温度必须保持在 25～30 ℃，每次淋水必须淋透，达到盛放黄豆芽的小盒底部有较多水沥出。

1.4 试验过程

选取音乐种类、音乐播放时间、音量为 3个因素进行单因素试验。根据单因素试验结果进行正交试验，以每100 g干黄豆为原料经小盒栽培种植后称质量得到的黄豆芽产品平均质量为指标设计三因素三水平正交试验。

试验中每1组试样10份，每1份试样干黄豆均为100 g，浸泡后的黄豆质量为240 g左右，平均分装入2个盒子中，试验周期为96 h，试验中的产量均为淋水后3 h时去掉盒子称质量的平均每份净质量。

1.4.1 单因素试验

选取音乐种类、音乐播放时间、音量这 3个影响因素各进行 5组试验；音乐种类选取钢琴独奏（频率范围300～6 000 Hz），中国古典音乐（340～3 300 Hz），摇滚乐（300～5 000 Hz），外国流行音乐（340～3 800 Hz），单一声波（400 Hz）5种不同的音乐；播放时间取2、3、4、5、6 h，上下午平均分配；除单一声波外，其他音乐音量是在一定范围内波动的，设置音量在 50～60、60～70、70～80、80～90、90～100 dB左右；一共15组单因素试验和1组空白对照试验，具体安排见表1。

表1 单因素试验设计Table1 Single-factor experiment design

1.4.2 正交试验

采用单因素试验结果选出的三因素三水平进行正交试验，设置空白试验组。因素水平设计见表2。

表2 正交试验因素水平表Table2 Factor and level orthogonal experiment table

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果分析

单因素试验结果详见图2。根据图2a可得，在音乐播放时间相同（每天上午07:30－9:30，下午15:30－17:30播放4 h）、播放音量相同（70～80 dB）的条件下，不同音乐种类对产量的影响是：钢琴独奏＞中国古典音乐＞外国流行音乐＞摇滚乐＞单一声波，产量最高的是播放钢琴独奏这一组，黄豆芽产品平均净质量为1.257 kg/100 g，与空白对照组（1.079 kg/100 g）相比较，增产16.5%，其次是中国古典音乐增产15.1%。以上试验结果表明不同音乐种类对黄豆芽产量有较大的影响。

图2 3种因素对产量的影响Fig.2 Effect of 3 factors on yield

由图 2b可得，在音乐播放时间相同（每天上午07:30－9:30，下午15:30－17:30播放4 h）、播放音乐相同（钢琴独奏）的条件下，不同音量对黄豆芽产量也有较大的影响，随着音量的增强，黄豆芽产量逐步提高，但强度超过＞80～90 dB后，产量反而下降。

由图2c可得，在音乐播放音量相同（＞70～80 dB）、播放音乐相同（钢琴独奏）的条件下，不同音乐播放时间对黄豆芽产量也有影响，随着音乐播放时间的延长，黄豆芽产量逐步提高，但播放时间超过5 h后，产量反而下降。

以上结果表明，不同的音乐种类单因素试验中产量较高的是钢琴独奏，中国古典音乐、外国流行音乐这 3组；不同的音量单因素试验中产量较高的为 60～70、＞70～80、＞80～90 dB；不同的播放时间单因素试验中产量较高的为4、5、6 h，因此，正交试验采用以上试验条件进行试验设计。

2.2 正交试验结果分析

正交试验结果如表3所示。

表3 正交试验结果分析表Table3 Results of orthogonal experiment

根据以上试验结果进行统计分析，能够得出 3个影响因素中音乐种类对黄豆芽的生长影响最大，音量次之，音乐播放时间最小。黄豆芽生长的较优方案为A2B2C1，但该方案只是理论上的，为了验证其正确性，对该试验方案A2B2C1重新进行验证试验，黄豆芽平均产量为1.361 kg/100 g，在所有试验方案中产量最高，比空白对照组增产26.25%。

3 讨 论

有研究称植物声频控制技术是以植物经络系统新理论为基础，并测定出植物自发声和接受声的频率，同时对植物施加特定频率的声波处理，促进植物对各种营养元素的吸收，促进生长发育[20-28]。根据前人测定的结果，一般植物自发声大多在低频范围（40～2 000 Hz）；而声音对植物的影响，只有在适当的频率、音量和处理时间下，才会有良好的效应[7]。因此，本试验采用声频的主频率约400～500 Hz，频率范围约在300～6 000 Hz的5种不同音乐声频、音量和处理时间对黄豆芽进行单因素试验和正交试验，以得到适当的频率、音量和处理时间。

植物声频控制技术对黄豆芽生长发育、产量及其品质的影响，至今尚未见研究报道。通过本次试验研究，初步表明植物声频控制技术可以促进黄豆芽生长发育，提高黄豆芽的产量。至于声频处理对黄豆芽增产的生理生化机制，特别是如何促进黄豆芽粗壮生长，增强其对各种营养元素的吸收、运输、转化能力等，还有待于进一步研究与探讨。植物声频控制技术能够提高农作物的产量，改善品质，达到现代农业可持续发展的要求[21]，应大力提倡并推广应用。

4 结 论

通过上述三因素三水平的正交试验、空白对照试验以及验证试验，结果表明：较优方案为每天播放频率范围为300～6 000 Hz的钢琴独奏5 h、音量控制在70～80 dB对黄豆芽助长效果较佳，黄豆芽平均产量为1.361 kg/100 g；而同时进行试验的空白对照组，黄豆芽平均产量只有1.078 kg/100 g，增产显著。

植物声频控制技术能促进黄豆芽的生长，声频助长小盒栽培种植所得的黄豆芽产量比空白对照组有明显的增产，增幅达到了26.25%。

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Effect of audio wave on production of soybean sprouts in small box

Yuan Qiuping1, Chen Jie1, Li Ling1, Chen Ao1, Mei Zhoujie1, Chen Ruiling2, Chen Feijie2
(1.Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Processing Technology of Farm Products, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou310023,China; 2.Jiaxing Xiaoyaer Vegetable Food Co., Ltd., Jiaxing314011,China)

Audio fostering technology has been regarded as one of the most efficient and environmental-friendly physical methods for agriculture in the 21stcentury. However, this technology is still in the early stage of exploration. Soybean sprouts are a type of traditional Chinese vegetable. It has not only delicious taste and beautiful appearance, but also rich nutrient, no cholesterol, low fat and high protein. To improve the production of soybean sprouts and shorten the production cycle, growth hormone or chemically synthesized hormones were added by some manufacturers in the growth of soybean sprouts, resulting in food safety problems. The application of audio wave to plant can change the cell membrane structure, which will enhance the flow and permeability of the cell membrane and promote the growth and division of the cells. Also, it can promote the absorption and accumulation of various nutrients during the transport and transformation process. Crops, vegetables and fruits have been fostered by audio and good results have been achieved. However, the consensus about the mechanism of audio fostering on plant growth hasn’t been reached in scientific community because of insufficient experiment support. To provide a scientific basis for the application of audio fostering technology in the production of soybean sprouts, the impact of the technology on yield and quality of soybean sprouts in small box cultivation was investigated based on soybean sprouts production technology, combined with soybean sprouts physiological characteristics, and environment and equipment requirements. The soybean sprouts production process was 1-2 min in 60 ℃ hot water, soaking in 30-35 ℃ water for 5 h, then packed in small box (120 g), stacked in 25-30 ℃ dark workshop, and fostered by audio for 4 d with 1 spray every 3 h, and finally maintained at 5 ℃ for cold storage. Five workshops with the same temperature and humidity conditions were selected. Five types of music (piano solo, Chinese classical music, rock and roll, pop music and single frequency soundwave), 5 kinds of music playback time (2, 3, 4, 5 and 6 h) and 5 music playback volumes (50-60, ＞60-70, ＞70-80, ＞80-90 and ＞90-100 dB) were chosen. According to the single factor test results, three-factor and three-level orthogonal experiment was carried out. The optimal conditions were ＞70-80 dB piano solo music played for 5 h per day. Under the above conditions, the soybean sprouts yield was 1.361 kg/100 g, while the yield of the control was 1.078 kg/100 g. Therefore, the yield of soybean sprouts was increased by 26.25% after optimization of audio fostering conditions including types of music, playback time, and playback volume. Among the 3 factors, the type of music had the greatest impact on the growth of bean sprouts. Small box cultivation with audio fostering technology successfully increased the yield, shortened production time and improved the food safety. The results show that the audio fostering technology can promote the growth of bean sprouts, which can provide the theoretical basis for the popularization and application of the audio fostering technology in the production of bean sprouts. In addition, the essential mechanism of biological effects of audio fostering technology needs further research.

optimization; audio acoustic; cultivation; orthogonal experiment; soybean sprouts; yield

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.041

S122

A

1002-6819(2017)-07-0310-05

2016-08-19

2017-04-06

科技部国家级星火计划项目“豆芽声频生态种植与精深加工关键技术推广应用”（2014GA700161）；嘉兴市秀州区科技计划项目“豆芽声频生态种植与精深加工产业化建设”（2012A3005）

袁秋萍，女，浙江天台人，高级工程师，主要从事农产品生态、加工、保鲜方面的研究。杭州 浙江科技学院，310023。

Email：yqp05@126.com