专利名称：一种通过γ-氨基丁酸降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法，特别是涉及一种通过Y -氨基丁酸降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法。
背景技术：
蔬菜含有多种人体所必需的维生素、矿物质、碳水化合物、蛋白质、类胡萝卜素等营养成分，是人们日常生活中必不可少且不能代替的重要食物，其品质的优劣对人们的身体健康有极大影响。随着人民生活水平的提高，不仅要求有充足的蔬菜供应，而且对蔬菜的品质提出了更高的要求，无污染、安全、优质的无公害蔬菜受到消费者的广泛青睐。随着我国农业种植结构的调整，蔬菜栽培面积不断扩大，2010年全国蔬菜播种面 积已达2. 82亿亩。但是，蔬菜是一种极易累积硝态氮的植物，在蔬菜生产过程中一部分菜农为追求经济效益常滥施化肥，特别是单一地大量施用氮肥，导致蔬菜体内硝酸盐含量超标现象较严重。调查表明，人们摄入体内的硝酸盐中，80% 90%来自蔬菜，其中消费量较大的叶菜类蔬菜的硝酸盐含量偏高。硝酸盐本身对人体无害，但在人体内被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐的强氧化作用可严重影响人体健康。因此，如何降低硝酸盐含量，提高叶菜类蔬菜品质已成为人们极为关注的问题。近年来，有些学者认为，蔬菜中的硝酸盐积累与施用含硝态氮肥料有关，为此，他们提出禁止使用含硝态氮化肥，或者采用其他氮肥如有机态氮、铵态氮、氨基酸态氮替代(或部分替代)硝态氮降低蔬菜硝酸盐含量，但是研究证明尿素或铵态氮施入土壤后，只要温度、水分和通气条件合适，在土壤微生物和酶的作用下，会很快向硝态氮转化，因此土壤中硝态氮的存在与是否直接施用含硝态氮肥料无关；此外，蔬菜硝酸盐含量受到多种因子的影响，包括光照、气温、施肥方法和农艺措施等，导致肥料替代方法降低硝酸盐含量的效果存在不稳定效应，也可能造成产量降低。另外，低硝酸盐积累品种可能带有其他不良性状，如产量低、抗性差等，在生产中应用较少；转基因品种会造成食品安全性的问题；施用外源激素会造成蔬菜产品再次污染等。因此，在蔬菜生产中仍缺乏效果突出、简单易行、安全无毒的降低蔬菜硝酸盐含量的方法。与土壤栽培相似，无土栽培(营养液栽培、基质培)同样面临着蔬菜硝酸盐积累超标的难题，许多专家通过调控营养液配方，以求获得降低蔬菜硝酸盐含量的方法，已报道的方法有(I)降低营养液中硝酸盐浓度，用有机氮如氨基酸和酰胺部分取代营养液中的硝态氮；(2)在营养液中加入渗调离子；(3)增加环境CO2浓度和光照强度。上述方法是过程控制，操作复杂，也受外界环境条件的影响，降低蔬菜硝酸盐含量的效果不稳定。Y-氨基丁酸(Y-aminobutyric acid, GABA)是一种四碳非蛋白质氨基酸,广泛存在于植物和动物体内。在动物体中，作为抑制性神经传导物质在大脑中枢神经系统中起镇定兴奋的作用，也是对人体起重要作用的一种氨基酸，但是在日常生活中从食物摄取的GABA的量很少，目前富含GABA的功能性饮料、功能性食品日益增多。在植物体中，GABA既可作为一个信号分子，也可作为一种代谢物质，广泛存在于植物及植物器官中，参与植物的生长发育、生理代谢、逆境响应等过程，而且研究证明外源GABA可被植物吸收。但是目前对外源GABA作用的研究主要集中在增强植物抗逆性方面，而GABA降低植物硝态氮含量的作用尚未见报道。本发明的技术方案在不降低硝态氮供应的情况下，用GABA降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量。与其他外源氨基酸和植物生长调节剂相比，Y-氨基丁酸活性更高，处理作物后栽培土壤、基质不存在残留；同时，生产的叶菜类蔬菜产品富含GABA，对人体具有有益的保健作用，开发应用前景广阔。本发明的方法采用营养液添加、叶面喷施或浸种处理方法均可，处理简便，操作性强，不影响蔬菜产量，能够广泛适用于土壤栽培和无土栽培模式下叶菜类蔬菜生产
发明内容
本发明的目的是提供一种降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法。该方法是将外源物质Y -氨基丁酸通过营养液添加、叶面喷施或浸种处理等方式对叶菜类蔬菜进行处理。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案用浓度为3. 75-20mmol/L的Y -氨基丁酸对叶菜类蔬菜进行处理，使叶菜体内硝酸盐含量显著降低；所述处理方式为营养液添加、叶面喷施或浸种处理中的一种。在上述方法中，为获得更好的降低硝酸盐效果，所述营养液添加、叶面喷施处理对叶菜类蔬菜进行处理的时期为采收前10-13天，浸种处理为播种前浸种5-6小时。所述Y-氨基丁酸的处理浓度可根据不同施用方式、叶菜类蔬菜的品种及生长期进行调整，如营养液添加处理的Y-氨基丁酸优选浓度为3.75-5mmoL/L;叶面喷施处理的Y-氨基丁酸优选浓度为10-20mmol/L ;播种前浸种处理的Y -氨基丁酸优选浓度为3. 75-10mmoL/Lo本发明的方法对叶菜类蔬菜均适用，所述叶菜类蔬菜包括莴苣、小白菜、油菜、空心菜、油麦菜、甘蓝、芹菜等。通过对不同的蔬菜种类进行上述方式的处理，可以发现(I)在水培(Hoagland和Aron营养液)条件下,采用营养液外源添加的处理方式，用外源Y-氨基丁酸对两种蔬菜生菜(美国大速生菜)和油菜(京油一号)进行处理后，叶片和根系的硝酸还原酶活性显著提高，诱导硝酸盐含量显著降低；生菜和油菜叶片、根系的游离氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均显著提高，但产量提高幅度较小；(2)在基质培(草炭蛭石=I I)和土壤栽培条件下，采用叶面喷施的处理方式，用外源Y-氨基丁酸对三种叶菜小白菜(四月慢)、空心菜(大叶空心菜)、油麦菜(纯香油麦菜)进行处理后，叶片硝酸还原酶活性显著提高，硝酸盐含量显著降低，并且叶片的游离氨基酸含量显著提高，但叶片的可溶性蛋白、可溶性糖含量和产量提高幅度较小。(3)用外源Y-氨基丁酸对三种叶菜生菜(美国大速生菜)、甘蓝(中甘11)和芹菜(美国西芹)浸种处理，在基质培和土壤栽培条件下，叶片硝酸还原酶活性显著提高，硝酸盐含量显著降低，但是叶片的游离氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量和产量提高幅度较小。以上试验证明在不影响叶菜类蔬菜产量的情况下，外源Y-氨基丁酸处理对降低叶片硝酸盐含量、提高叶菜品质具有明显的促进作用。初步判定外源Y-氨基丁酸降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的作用至少有以下两个原因一是硝酸还原酶活性的提高，根系吸收的硝态氮转化为铵态氮的速度加快，避免硝态氮在根系大量积累，同时根系向叶片供应硝态氮的量也减少，硝酸盐含量降低，同时诱导游离氨基酸含量、可溶性蛋白、可溶性糖含量提高；二是在不同形态氮素同等存在的条件下，蔬菜优先吸收氨基酸态氮，从而抑制根系对硝态氮的吸收，以节省硝态氮吸收、还原及氨基酸合成所用的能量，进而减少蔬菜体内硝酸盐含量。因此，本发明的有益效果是提供了 Y-氨基丁酸在降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量中的应用，用Y-氨基丁酸降 低叶菜类蔬菜硝酸盐含量，与现有的技术方法相比具有至少以下优势1) Y-氨基丁酸是对人体起重要作用的一种氨基酸，但是人们在日常生活中摄取的Y-氨基丁酸的量很少，本发明生产的叶菜富含Y-氨基丁酸；2)相对于其他氨基酸和植物生长调节剂相比，Y-氨基丁酸活性更高，处理作物后栽培土壤、基质不存在残留；3) Y-氨基丁酸广泛存在于植物体的各个部分，作为氮源降低硝酸盐含量的机理明确，开发应用针对性强；4)处理简便，操作性强，不影响蔬菜产量，广泛适用于土壤栽培和无土栽培模式叶菜类蔬菜生产。
具体实施例方式下面通过具体实例进一步对本发明进行详细描述，但不限制本发明的范围。实施例I营养液外源添加Y -氨基丁酸降低生菜硝酸盐含量的效果I. I试验材料、试验设计材料为生菜，品种为美国大速生菜(全年耐抽薹生菜)；所用Y-氨基丁酸购自Sigma 公司(纯度 99. 99% )。在育苗盘中装入石英砂，播种生菜种子，出苗前保持湿润。出苗后浇灌1/2倍Hoagland和Aron营养液(pH 6· 3±0· 1，EC值I. O I. 2mS · cnT1)，促进生长。待幼苗长出3 4片真叶时，选取60株整齐一致的幼苗移栽到4个试验塑料盆(长X宽X高为60cmX40cmX 15cm)中进行水培,每个试验塑料盆15株,采用I倍Hoagland和Aron营养液(pH 6. 3 土 O. 1，EC值2. O 2. 2mS · cnT1)进行培养，用Atman EP-9000气泵通气(创星电器有限公司)。培养7天后，进行以下处理1)对照处理(CK) :1倍Hoagland和Aron营养液继续培养；2)外源添加Y -氨基丁酸处理(GABA):在I倍Hoagland和Aron营养液中添加Y -氨基丁酸(浓度为3. 75mmol/L)。处理10天后，每处理取10株生菜叶片和根系测定相关指标。I. 2试验结果与分析由表I可知，在处理10天后，Y-氨基丁酸处理能够显著提高营养液栽培生菜硝酸还原酶活性，叶片和根系的硝酸还原酶活性分别比对照提高46. 5%和32. 6% ;而叶片和根系的硝酸盐含量显著降低，分别比对照降低49. 3%和75. 6% ;游离氨基酸、可溶性蛋白质和可溶性糖含量也显著高于对照。表明营养液添加Y-氨基丁酸处理10天可以明显降低生菜硝酸盐含量，提高生菜品质，因此在实际生产中，可在采收前10天通过营养液添加
权利要求
1.一种降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法，其特征在于对叶菜类蔬菜用浓度为3.75-20mmol/L的Y -氨基丁酸进行处理；所述处理方式为营养液添加、叶面喷施或浸种处理中的一种。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述对叶菜类蔬菜进行营养液添加或叶面喷施处理的时期为采收前10-13天，所述浸种处理的时间为播种前浸种5-6小时。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述营养液添加处理所用Y-氨基丁酸的浓度为3. 75-5mmoL/L ;所述叶面喷施处理所用Y -氨基丁酸的浓度为10-20mmol/L ;所述浸种处理所用Y -氨基丁酸的浓度为3. 75-lOmmoL/L。
4.根据权利要求I或2或3所述的方法，其特征在于所述营养液添加处理的方法为采用石英砂进行育苗，出苗后浇灌Hoagland和Aron营养液，待幼苗长出3_4片真叶时，用I倍Hoagland和Aron营养液(pH 6· 3±0· I, EC值2· O 2. 2mS · cnT1)进行水培，并用气泵通气，在采收前10-13天，向营养液中添加Y-氨基丁酸(浓度为3.75-5mmol/L)处理；所述叶面喷施的方法为在基质或土壤中进行栽培，叶菜类蔬菜种子采用直播方式，均匀撒在基质或土壤中，出苗前保持基质湿润，出苗后按常规方法进行管理，在采收前10-13天，向叶面喷施10-20mmol/LY-氨基丁酸溶液，每株蔬菜喷施S-IOmL ;所述浸种处理的方法为用3.75-10mmol · Γ1的Y -氨基丁酸溶液浸泡种子5_6h，然后将种子播种到108孔或128孔穴盘中进行育苗，每穴2-3粒，成苗后将幼苗定植于基质或土壤中，适时采收。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述栽培方法可以为土壤栽培模式，也可以为营养液栽培、基质栽培等无土栽培模式。
全文摘要
本发明公开了一种降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量的方法。该方法是用3.75-20mmoL/L的γ-氨基丁酸对叶菜类蔬菜进行处理，蔬菜体内硝酸盐含量显著降低。所述处理方式为营养液添加、叶面喷施或浸种处理中的一种，其中叶面喷施、营养液添加处理是在叶菜类蔬菜采收前10-13天进行，种子处理是在播种前浸种5-6小时。试验证明一定浓度的γ-氨基丁酸可被叶菜类蔬菜吸收和利用，通过营养液添加、叶面喷施或种子处理等方式，可以显著降低叶菜体内硝酸盐含量，生产低硝酸盐含量、富含γ-氨基丁酸的优质叶菜类蔬菜，而且γ-氨基丁酸的施用不降低产量，无污染，广泛适用于土壤栽培和无土栽培模式叶菜类蔬菜生产。
文档编号A01G1/00GK102771272SQ201110120928
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者吕桂云, 吴晓蕾, 夏庆平, 李敬蕊, 章铁军, 高洪波, 高秀瑞 申请人:河北农业大学