人工栽培堇叶碎米荠生物学特征及其营养成分比较

石爱华，黄思勇，陈体强，金显平，彭经寿，姚茂桂，周光龙

(1．恩施职业技术学院 生物工程系，湖北 恩施 445000；2. 恩施职业技术学院 硒营养研究所，湖北 恩施 445000；3.福建省农业科学院 食用菌研究所，福建 福州 350014)

碎米荠属(Cardamine)植物约有160种，分布于全球，主产温带地区；生于平原或高山、砂地、细石地或岩生，少有生于石灰质土，多数生于阴湿处。我国约有42 种，广布南北各地。本属中有些种类可供药用，如华中碎米荠(CardamineurbanianaO. E. Schulz)民间用于妇女补虚药，根状茎可治支气管炎及哮喘；有些有观赏价值，如紫花碎米荠(CardaminetangutorumO. E. Schulz)；有些种类的嫩苗可作蔬菜食用，如大叶碎米荠(CardaminemacrophyllaWilld.)；有的种子可以榨油，如弹裂碎米荠(CardamineimpatiensL.)，含油率为 36%[1]。近年来，在有“世界硒都”之称的湖北省恩施地区发现一种碎米荠属高富硒植物[2]，曾被命名为恩施碎米荠(Cardamineenshiensis)。

1 材料与方法

1.1 植物及形态学描述

来源植物为恩施特有野生种质经人工驯化种植的碎米荠(Cardaminesp.)，按根、茎、叶、花、果实、种子进行取样观察、记录，并制成植物腊叶标本。

1.2 显微形态学观察

在盛花期取花朵，采用Olympus SZX9型立体显微镜观察花药；并将花粉自然干燥后点样于样品台上，置IB-5型离子镀膜仪上进行真空喷镀(金原子)表面处理，采用EOL JSM-6380LV型扫描电子显微镜观察。

1.3 样品检测方法

样品:于始花期采收植株地上可食用部分，分别烘干、粉碎，制成粉末状样品备用。其中，普通补硒栽培2种：样品编号分别为ENDP(大棚栽培)、EMGS(露地栽培)；超富硒栽培1种：样品编号为MYJD(大棚栽培)。

水分、灰分和粗蛋白:分别按照《食品安全国家标准 食品中水分、灰分和蛋白质的测定》GB5009.3—2010(第一法)、GB 5009.4—2010和GB 5009.5—2010进行测定；

还原糖、粗脂肪、粗纤维的测定:分别按GB/T 5009.7—2008(第一法)、GB/T 5009.6—2003(第一法)和GB/T 5009.10—2003进行；

钙、磷、铁、镁和锌:分别按照GB/T 5009.92—2003、GB/T 5009.87—2003、GB/T 5009.87—2003和GB/T 5009.14—2003(第一法)进行测定；

硒:按照《食品安全国家标准 食品中硒的测定》GB 5009.93—2010(第一法)测定。

2 结果与分析

2.1 形态学观察结果

堇叶碎米荠为1～2年生草本，生长阶段高15～35 cm，繁殖阶段可长至50～95 cm。可以茎基或根上不定芽或茎及枝腋芽繁殖，幼苗越冬生长至次年3月，植株长有约13片叶时开始抽苔，4—6月开花结果。

2.1.1 根

直根系主根长15～30 cm，直径1～4 mm，须根发达，具稍粗的侧根(1～2 mm)。

2.1.2 茎

直立，圆柱形，粗壮，有纵沟，无毛无粉霜；地上茎不分枝，于花期伸长，基部蓝紫色，上部黄绿色；或自基部有2～3个分枝，常为绿色，有时呈紫色。地下茎明显，多在上部叶腋处分枝，肉质，密被纤维状须根。

2.1.3 叶

单生，膜质，心形或近圆形，长7～9 cm，宽8～12.5 cm，具掌状网脉；顶端圆或微凹、有细小短尖头，基部心形，边缘有深浅不等的圆齿；基生叶有长柄，2～5 cm，叶柄淡绿色至浅紫色、基部稍扩大成叶翼；茎生叶(长于花枝上)，叶柄短，长8～65 mm，有时长有1～3对不规则小叶，基部稍扩大成抱翅状；生于茎下部的叶近圆心形，生于上部的呈卵形，长20～35 mm，宽15～23 mm，顶端圆或长渐尖，基部浅心形，上部的叶基部平截楔形，边缘有不整齐圆齿；全部叶片上面散生少数短毛或无毛，下面无毛。

2.1.4 花

总状花序顶生，花整齐，两性，花梗长约5～7 mm；花瓣4片，白色，有香气，倒卵状楔形，长约5～8 mm；花萼4枚，绿色或黄色，长椭圆形，长约3～5 mm。雄蕊6枚，等大，排成一轮，周围无腺点，花丝稍扩大，花药长卵形，有紫色月牙纹；雌蕊1枚，柱状，柱头扁球形；子房上位，2室，每室有胚珠9～12个，排成1行。花期4—6月。

2.1.5 果实

角荚果细长，20～32 mm；果梗基部扭转成水平状开展，长8～12 mm；成熟时荚片弹裂卷起。果期5—7月。

2.1.6 种子

每荚有18～24粒，褐色、椭圆形，光滑，长约1 mm。

图1花的形态观察

(表面有时呈紫色；子房两室，胚珠成熟后为褐色)

2.2 花药及花粉

在立体显微镜下，可见堇叶碎米荠的花药呈长卵形，牙刷状着生在花丝顶端，分左右两半，略卷曲、皱缩，两侧各有1个花粉囊，中间以药隔相连，大小为593～836μm× 1 322～1 605 μm(图4)。

图4花药形态特征

在扫描电镜下观察，其花粉粒为橄榄球状，大小为13.48～16.72 × 33.45～36.77 μm，具3条长达两极的孔沟；极面观呈三裂圆形，极轴与赤道轴比(E/P)为2.34±0.15；表面及两极均具网状纹饰，网眼形状及大小不规则(图5)。

图5花粉粒形态的显微特征

2.3 植物学鉴定结果

经中国科学院昆明植物研究所刘恩德研究员鉴定，送检植物标本(编号KUN-2014-040)为十字花科(Brassicaceae)碎米荠属(Cardamine)植物——堇叶碎米荠CardamineviolifoliaO.E. Schuiz。

上述鉴定基于《中国植物志·第33卷》[3]。实际上，堇叶碎米荠与露珠碎米芥被视为同物异名；在《Flora of China》(英文版中国植物志)中，CardamineviolifoliaO.E. Schuiz已被处理为CardaminecircaeoidesJ. D. Hooker & Thomson的异名[4]。

2.4 堇叶碎米荠的营养成分

检测结果(表1)表明：3个堇叶碎米荠(粉末，水分含量为7.10%～7.44%)，样品中还原糖和粗纤维含量分别为3.7～5.5 g/100 g和8.0～15.7 g/100 g，含有较低的粗脂肪(0.82～1.9 g/100 g) 和较高的蛋白质 (17.0～21.5 g/100 g)；其中，粗蛋白含量最高(21.5 g/100 g)的样品是大棚补硒栽培样品(MYJD)，而粗纤维含量最低(8.0 g/100 g)的样品也是MYJD。

检测结果还表明：堇叶碎米荠3份样品中均含有丰富的矿质元素；其中，钙和磷等人体必需的常量元素含量高达2.87～3.42 g/100 g、0.35～0.43 g/100 g；栽培样品(ENDP)中的铁、镁和锌等人体必需的微量元素含量分别为96.5 mg/100 g、434 mg/100 g和19.4 mg/100 g，分别低于露地补硒栽培样品(ENGS) 206 mg/100 g、836 mg/100 g和33.9 mg/100 g，也低于大棚补硒栽培样品(MYJD)149、745 mg/100 g和24.2 mg/100 g。

另外，栽培样品(ENDP)中的硒含量为78.9 μg/100 g，与露地补硒栽培样品 (ENGS，129 μg/ 100g) 均符合湖北省地方标准《富有机硒食品硒含量要求》[5]的要求；而大棚超富硒栽培样品(MYJD)中硒含量高达612 μg/100 g，大大超过标准要求的蔬菜类(干基)中总硒含量200～200 μg/100 g。

表1 堇叶碎米荠一般化学成分含量

注：ENDP:栽培样品; MYJD: 大棚补硒栽培样品: ENGS: 露地补硒栽培样品,下表同。

氨基酸测定结果(表2)表明：人工栽培堇叶碎叶荠(粉末)氨基酸总量可13.38%～14.07%；其中大棚栽培的2份样品中氨基酸含量较为接近，其必需氨基酸所占比例分别为40.86%和42.53%，而野外栽培的为38.28%(ENGS)。此外，野外栽培样品(ENGS)含有较高的脯氨酸(2.10%)，而大棚栽培的2个样品(ENDP、MYJD)中均含有较低的脯氨酸(0.67%、1.00%)。

表2 堇叶碎米荠中氨基酸组分比较

注：E/T为必需氨基酸与总氨基酸之比

3 讨 论

恩施特产的堇叶碎米荠，原是一种名不见经传的野生蔬菜资源，由于具有富硒特性，将作为茎叶类新食品原料进行开发，其食用部分为嫩苗(包括嫩叶、嫩茎)。长在湖北恩施渔塘坝(土壤平均含硒量3.65 μg/g)岸上和水沟的野生堇叶碎米荠(干品)中硒的平均含量分别为172.90 μg/g和227.77μg/g，而且不同生长期中硒含量存在较大的变化[6]。据报道，适当浓度的硒处理能增加堇叶碎米荠植株内的脯氨酸含量，而且4 ℃低温生长的植株脯氨酸含量远远高于20 ℃生长的[7]，这与低温条件下植物组织中脯氨酸的增加可提高植物的抗寒性有关。

在栽培堇叶碎米荠时，添加外源硒能有效地增加植株蛋白质和可溶性糖的合成[7]。据报道，野生蔬菜壶瓶碎米荠(干品，湖南石门产，HPLC法测定)中的苗期和抽苔期的粗蛋白含量为13.02%和15.36%，氨基酸含量分别为12.185%和13.705%[8]，结果提示抽苔期(开花前)的营养成分含量较高。这一结论有等进一步证实。

按湖北省食品安全地方标准《富有机硒食品硒含量要求》“蔬菜类(干基)中的总硒最低含量必须达到20 μg/100 g，有机硒含量必须大于其总硒的80%”[5]，本研究中3种栽培样品中硒元素含量达78.9～612 μg/100 g，能否可称之为“富含有机硒”或“富有机硒”食品，还有待进一步的检测分析硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸[9]和其它含硒有机小分子化合物(m/z: 1774.5, 658.3)[10]。

参考文献：

[1] 刘婷,郑甲成,张百忍. 碎米荠属研究现状及前景展望[J]. 陕西农业科学，2012, 58(4): 127-129.

[2] 杨大伟. 恩施高富硒植物碎米荠含硒多糖研究[D]. 长沙：湖南农业大学, 2007.

[3] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志：第33卷[M]. 北京: 科学出版社，2001: 395.

[4] WU C Y, RAVEN P H. Flora of China (Vol. 8) [M]. Beijing: Science Press, 2001: 100.

[5] 湖北恩施聚硒康农业科技有限公司,湖北省硒资源开发利用促进会. 湖北省食品安全地方标准 富有机硒食品硒含量要求:DBS 42/ 002—2014 [S]. 武汉：湖北省卫生和计划生育委员会,2014.

[6] 雷红灵,陆海波,蔡金洲,等. 外源硒对恩施碎米荠叶片有效成分的影响[J]. 湖北农业科学，2010, 49(7): 1599-1602.

[7] 彭诚. 聚硒植物堇叶碎米荠营养成分分析及硒对其生长的影响[D]. 武汉: 华中师范大学, 2006 36-37.

[8] 田连福, 代剑平, 陈良碧. 野生蔬菜壶瓶碎米荠异地栽培生物学特性及营养成分分析[J]. 生命科学研究，2003, 7(2): 167-171.

[9] 杨培慧,郑志雯,冯德雄,等. 硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸电化学检测的比较[J].分析化学，2003, 31(2): 194-197.

[10] 向天勇. 恩施碎米荠的生物学特性及叶片含硒化合物研究[D]. 长沙: 湖南农业大学, 2006.