浸种催芽模式对水培花生芽胚根发育及标准化生产的影响
2024-11-02夏全杰赵滢梅博杰陈镇刘双喜高长清彭裕超汪新胜刘华曙
摘要:为了探索水培花生芽最适宜胚根发育的浸种催芽条件,设置不同梯度的温度、浸种时间和催芽时间组合,对花生种子进行培养,统计胚根发育情况。结果表明,当温度设置在25~27 ℃,浸种时间为3~4 h,催芽32~36 h时,花生芽胚根发育较好,最适宜花生芽上穴盘生长,收获的花生芽商品率最高。
关键词:浸种催芽; 水培花生芽; 标准化生产; 胚根发育; 影响
中图分类号:S649 文献标识码:A
文章编号:0439-8114(2024)10-0064-04
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.10.011 开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Abstract: In order to explore the most suitable soaking and germination conditions for the development of embryonic roots in hydroponic peanut sprouts, different gradients of temperature, soaking time and germination time combinations were set, peanut seeds were cultured, and the develKgB+RXJoXlGvqe9EyOf0gkW3DT11Ae4T0JQKAqhJD9s=opment of embryonic roots was recorded. The results showed that when the temperature was set at 25~27 ℃, the soaking time was 3~4 hours, and the germination was accelerated for 32~36 hours, the development of peanut bud and embryonic roots was better, and it was most suitable for peanut bud growth on the plug tray, resulting in the highest yield of harvested peanut buds.
Key words: soaking seeds and accelerating germination; hydroponic peanut sprouts; standardized production; development of embryonic roots; effect
花生芽苗菜是花生种子经过短时间萌发后长成的嫩芽苗,作为可食用蔬菜,具有经济价值高、营养丰富等优点[1]。花生芽通过种子萌发,消耗花生种子中的油脂,转化成为蛋白质、粗脂肪、植物纤维等物质[2],并含各种矿物质和微量元素,营养成分居蔬菜前列,对人体健康大有裨益[3]。近年来,花生芽作为一种新型蔬菜出现在公众视野,由于其营养价值较高逐渐被人们所了解并推崇[4]。在众多的芽苗类蔬菜中,花生芽不仅满足了人们安全、绿色、营养的消费需求,而且口感清脆,具有花生特有的风味,备受追捧[5]。虽然花生芽相对于其他类型苗芽菜有生产周期短、可操作性强等优势,但是在其生产过程中也存在品种需优化、技术待提升、成本损耗大、品质参差不齐等问题[6]。花生芽生产方式主要采用水培方法。水培花生芽在工厂化生产过程中主要流程为选种、浸种、催芽、播种、水培、收获6个流程。
在花生芽标准化生产过程中,浸种催芽是花生芽生产的基础环节,浸种催芽决定着花生种子发芽率及发芽势的高低,影响种子发芽率和生产周期[7],也是决定后续芽能否长好长齐、具有商品性的关键步骤。不同的浸种催芽条件对花生芽胚根生长及后续上穴盘生长起着至关重要的作用。生产实践表明,花生种子胚根过短上穴盘时放置不稳,容易脱水干枯;花生种子胚根过长容易弯曲也不宜上穴盘生长。为了进一步探索花生芽适宜上穴盘培育的胚根生长发育条件,找到最优的浸种催芽条件,提高花生芽标准化生产技术,本研究设置不同的浸种催芽模式,统计花生种子胚根生长发育情况,筛选出最优的花生芽浸种催芽方法。
1 材料与方法
1.1 材料
花生种子采用手工剥壳,精选剥好的花生种子,剔除瘪小、发霉、虫蛀、破损、破碎、发过芽的劣质种子,选用颗粒饱满、大小均匀的优良种子,置于添加种子贮藏剂的铝箔袋中,密封贮藏。试验用水为去离子水。消毒剂为0.5%高锰酸钾溶液。
1.2 仪器与设备
光照培养箱为托普GTOP-Y系列人工气候培养箱,PC端实时查看箱体当前工作状况和历史温湿度运行数据。
培养穴盘采用食品级PP材质方形塑料盘(长17.0 cm、高15.5 cm,底盘高5.0 cm),共100个穴槽,褐色槽盖,穴盘内全程避光。
测量工具:游标卡尺、直尺、千分之一天平、烘箱、小网袋、镊子、标签。
1.3 浸种催芽工艺流程
试验前挑选足量的子粒饱满、大小一致的花生作为试验种子备用;用0.5%的高锰酸钾溶液浸泡塑料盒、穴盘、网袋、镊子15 min,消毒后,用去离子水将相关器具冲洗干净,晾干;将每100粒种子作为 1份装到1个网袋中,共装6袋。然后将网袋分别放进6个相同大小并装有相同量去离子水的塑料盒中浸泡,并开始计时,环境温度和水温始终保持在25 ℃。分别浸种1、2、3、4、5、6 h,将贴有对应浸种时长标签的网袋捞出沥干,放到事先准备好的湿毛巾上催芽。整个过程环境温度始终保持在25 ℃的黑暗环境中,尽量减少非试验因素的影响。改变试验温度,重复上述试验。
1.4 指标测量与统计
测量并统计不同处理下花生种子发芽率、胚根长度、胚根弯曲指数、霉变率等指标,并进行统计分析。
发芽率=发芽种子数/种子总数×100%;霉变率=发生霉变种子数/种子总数×100%;弯曲指数分级标准:0级,胚根没有弯曲;1级,胚根弯曲30°及以下;3级,胚根弯曲30°~60°;5 级,胚根弯曲60°~90°;7级,胚根弯曲90°及以上。
弯曲指数=∑(各级弯曲个数×相对级数值) /(种子总数×7)×100%
1.5 成熟芽商品性统计
花生芽生产过程中,一部分种子因浸种催芽后胚根长度、弯曲度、霉变等因素长势不好,不具备商品性,因此生产过程中,尽量选择适合花生芽生长的条件,提高其生产商品性(商品性指长度适中、粗细均匀、饱满脆嫩、适宜市场售卖的成品芽)。
2 结果与分析
2.1 不同发育形态的花生种子对后续上穴盘生长的影响
花生浸种催芽后胚根发育形态对其后续在穴盘生长的影响较大,直接影响花生芽的商品性。生产实践表明,花生种子胚根过短上穴盘时放置不稳,容易脱水干枯;花生种子胚根发育过长,容易弯曲,也不宜上穴盘生长。为了提高花生芽生产的商品率,找到适合穴盘种植的胚根形态,探索合适花生芽标准化生产的浸种催芽方式,将大量浸种催芽的花生种子根据不同胚根长度及弯曲级别进行分级,将分级后的花生种子分别移植到穴盘上,每个穴盘种植100粒,在25 ℃避光条件下生长,统计采收时每盘花生芽商品芽数,并计算商品率。商品率=具有商品性的花生芽数/种子总数×100%。
统计结果(表1)表明,随着花生芽胚根长的增加,花生芽商品率呈先增加后降低的趋势,当胚根长5~8 mm时,穴盘培育出的花生芽商品率最高。在胚根长相同且比较短的情况下,胚根越弯曲,商品率越低;当胚根发育较长时,胚根弯曲级数对商品率影响相对较小。因此,穴盘水培花生芽需要把花生种子催芽萌发至胚根长5~8 mm,弯曲级数最小时才能得到最高的商品率。浸种催芽方式是决定花生种子萌发及胚根生长发育形态的主要因素,所以在花生芽标准化生产中,需要探索浸种催芽条件,以提高生产效率及商品率。
2.2 浸种催芽时长对花生种子发芽情况的影响
为了促进花生苗芽菜生产,提高商品率,需要调整浸种催芽时间,让萌发的胚根能更多、更快长到适宜形态(即5~8 mm,弯曲指数低),达到上穴盘培育的要求。设置不同时间梯度,在25 ℃条件下浸种催芽,观察种子萌发胚根生长情况,统计胚根适宜形态比率,结果见表2至表5。
花生种子在浸种后会逐渐萌发,在25 ℃条件下浸种催芽,40 h左右萌发完全(表2)。当浸种时间较短(<2 h)时,种子吸水不足,萌发进程较缓,影响催芽进度。当浸种时间较长(>5 h)时,发芽率相对降低,种子霉变率提高(表5)。当浸种时间为3~4 h时,种子萌发较快,发芽率也相对较高。统计胚根形态发现,浸种时间较短或较长(<2 h或>5 h)时,适宜胚根率(胚根长度5~8 mm的比例)相对浸种3~4 h时低。浸种时间增加,萌发花生种子胚根弯曲指数也随之增加。在同一浸种时间条件下,随着催芽时间的增加,适宜胚根率(胚根长度5~8 mm比例)呈明显的先增加后降低的趋势,在32 h时达到最大(表3)。而胚根弯曲指数及霉变率也随着催芽时间的增加逐渐增加,尤其是到后期,胚根较长时,弯曲指数急剧增加(表4)。浸种时间较长,在催芽后期花生种子霉变率也相对前期增加较快(表5)。
2.3 不同浸种催芽温度对花生芽胚根发育的影响
为了进一步探索浸种催芽温度对花生种子萌发及胚根生长的影响,选择不同温度梯度下的(4+T) h浸种催芽模式(即浸种4 h,催芽T h)进行统计。
由表6至表9可知,当温度小于23 ℃时,花生种子萌发十分缓慢,霉变率较小,随着温度的提高,花生种子萌发速度加快。当温度大于27 ℃时,随着催芽时间的推移,花生芽霉变率及胚根弯曲指数逐渐增大,尤其是36 h后比前期增加更明显。随着温度增加,适宜胚根(5~8 mm)率呈先增加后降低的趋势。当温度较低(<23 ℃)时,随着催芽时间的增加,适宜胚根(5~8 mm)率逐渐增加,但比率相对较低。当温度较高(>23 ℃)时,随着时间的推移,适宜胚根(5~8 mm)率呈先增加后降低的趋势。当温度在27 ℃时,催芽时间达32 h时,适宜胚根(5~8 mm)率最大。当温度高于27 ℃后,花生种子前期萌发较快,但是到后期胚根弯曲指数和霉变率均快速增加。
3 小结与讨论
规范花生芽生产技术,明确最优生产工艺,研发适合规模化生产及加工的专用设备是花生芽工厂化生产的前提条件[8]。现有的生产工艺参差不齐,规范化的生产技术尚未成熟,需要系统的理论研究。目前花生芽主要采用穴盘水培方式生产[9],这一生产过程中,浸种催芽是关键步骤,也是决定花生芽产量和质量的基础环节。花生芽浸种催芽实际上是人工改变环境因素,促进花生种子萌发,长出胚根[10]。当花生芽浸种催芽至花生胚根长至5~8 mm,弯曲指数小于10%时,最适宜上穴盘培育,收获的商品芽也最高。为了提高生产效率和经济效益,需要探索适宜的浸种催芽方法,优化种子萌发及胚根生长发育,以使其更好达到上穴盘培育的要求。水分、氧气和温度是种子萌发3个必备条件[11],合理设置这3个必备条件,能更好地促进种子萌发及胚根发育,提高花生芽穴盘培育的商品性。温度太低,种子处于休眠状态,萌发缓慢;温度太高,种子胚根发育太快,容易出现霉变和胚根弯曲。浸种时间太短,种子吸水不充分,影响种子萌发,减缓种子发芽进程;浸种时间过长,长时间浸泡在水中会影响种子呼吸,缺氧的种子不仅发育慢,更容易霉变坏死[12]。本研究结果表明,将浸种催芽温度设置在25~27 ℃,浸种时间为3~4 h最为适宜。在催芽过程中,种子逐渐萌发,一部分种子先萌发长出胚根,当胚根长至5~8 mm时即可移栽至穴盘中生长。但是,在生产实践中,由于考虑到人工成本及操作的方便,不可能分很多批次移栽。因此,在实践中可以在催芽24~28 h时挑选胚根生长至5~8 mm的花生种子移栽至穴盘,然后剩下的继续催芽,在32~36 h再次挑选胚根5~8 mm的花生种子移栽至穴盘。剩余没有萌发、发霉、胚根弯曲严重的花生种子不适宜移栽,可以进行无害化处理。
花生芽作为一种新兴的芽苗菜,具有非常高的开发潜力。尤其是现代食品加工技术的发展,不仅能够提升花生芽产量与质量,还能延长花生芽产业链,提高其经济效益和附加值[13]。已有研究表明,花生芽提取物具有抗肥胖、降血脂、神经保护等功能活性[14]。因此,利用营养组学、外源硒处理等前沿研究手段,探究花生芽提取物在生物体内的变化及代谢途径,充分挖掘其营养、抗性等功能活性的潜在作用,对于拓宽花生芽的应用范围具有重要意义,需要进一步研究。
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收稿日期:2023-11-24
基金项目:孝感市自然科学基金项目(XGKJ2022010117)
作者简介:夏全杰(1989-),男,河南信阳人,农艺师,硕士,主要从事农业资源与环境研究工作,(电话)13545282556(电子信箱)xqj0212@163.com;通信作者,汪新胜,主要从事园艺蔬菜研究工作,(电子信箱)8503468272@qq.com。