北京市农林科学院蔬菜所在韭黄特征风味形成的分子机制及其水培技术研究中取得新进展

近日，北京市农林科学院蔬菜所设施栽培科研团队在国际主流学术期刊《Food Chemistry》（IF=8.5，中科院一区）发表了题为“Effects of blanching cultivation on the chemical composition and nutritional quality of Chinese chive”的研究论文。该研究首次揭示了韭黄与韭菜风味差异的化学和遗传学基础，阐明了韭黄作为一种高端菜品的缘由，进一步拓展了我们对葱属蔬菜风味物质生物合成过程的认知。同时，团队还研发出水培韭黄生产装备，为韭黄产业提供了一项绿色安全的栽培新技术。韭黄种植的经济效益远高于传统韭菜，该项技术为推动韭菜产业高质量发展提供了新思路，作为农业新质生产力，有望在农民增收、乡村振兴过程中发挥关键作用。
 
　　韭黄（又被称为黄韭）是韭菜宿根经遮光栽培而形成的一种蔬菜产品。与韭菜相比，韭黄口感更为柔嫩和鲜辣，并带有淡淡的甜味，被认为具有较高营养和保健价值，因而成为深受人民群众喜爱一种高端食材。韭黄栽培在我国有着悠久的历史，西汉著名的《盐铁论·散不足》提到“冬葵温韭”，此处的“温韭”就是冬季温室中种植的韭黄，这表明我们中国人在西汉时期已经发明了遮光生产韭黄的栽培方式。到北宋年间，著名词人、美食家苏轼写下“断觉东风料峭寒，青蒿黄韭试春盘”的诗句，明确记载韭黄已是一种冬季菜蔬。南宋时期，著名爱国诗人陆游在品尝到韭黄时，曾写到“新津韭芽天下无，色如鹅黄三尺余”的诗句，对韭黄的喜爱之情溢于言表。毫无疑问，那时韭黄栽培已经开始在我国广泛流行，成为深受中国人喜爱、色香味俱佳的高端菜品之一。
 
　　不同栽培模式造就出韭黄与韭菜两种不同的蔬菜产品，遮光栽培有效提升了韭菜的品质和风味。然而遗憾的是，尽管我们有着两千年的韭黄栽培史，但对于黑暗环境如何改变了韭菜，形成风味独特的韭黄，迄今尚无定论。长期以来，韭黄品质究竟好在何处？遮光栽培如何影响韭菜风味物质的合成过程，导致两者品质风味的异同？韭黄生产也深受农药残留难题的困扰，如何通过栽培技术创新，为城乡居民提供绿色安全的高档韭黄产品？解答上述科学问题，创新无公害韭黄生产技术，成为当前推进蔬菜产业高质量发展的一项重大科技需求。
 
　　针对科学问题和产业需求，该研究首先通过电子鼻分析，证实韭菜与韭黄具的风味存在显著差异，进而通过比较代谢组研究，发现遮光处理促进了风味相关的氨基酸类和糖类物质的积累，降低了本脂素和香豆素类（膳食纤维）、黄酮类、酚酸类物质的含量，研究结果充分支持韭黄较韭菜更鲜辣、更甜糯、营养价值更高的传统观点；该研究还分析了黑暗环境对辛辣风味物质前体分子S-烃基半胱氨酸亚砜（CSO）合成过程的影响，发现尽管遮光处理导致特定CSO积累明显增加，但CSO合成中间产物的积累增量更多，且催化CSO合成最后一步硫氧化反应的酶基因AtuFMO1转录水平显著下调。因此，该项研究结果揭示黑暗环境能抑制AtuFMO1参与的硫氧化反应，该步反应是CSO合成的限速步骤。论文通过解析韭黄风味代谢组，探究了光调控韭菜CSO合成的作用机制，证实韭黄具有较高的食药用价值，为发展高品质韭黄生产提供了科学理论支撑。
 
　　此外，针对韭黄农残超标问题，设施栽培科研团队以水培韭菜技术为底盘，根据韭黄的生长需求，进一步集成了移动遮光轮作、自动控温/通风换气、LED补光复壮等措施，研发出水培韭黄生产技术，为推动产业绿色安全和可持续发展，提供了一项可复制、易推广的技术模式。
 
　　蔬菜所李宁博士和谢龙博士为该论文的共同第一作者，通讯作者为蔬菜所刘宁研究员，北京市农林科学院为第一完成单位。项目实施和论文写作过程中得到了蔬菜所刘明池研究员、武占会研究员和刘伟研究员的大力协助，栽培团队的梁浩高级工程师、季延海副研究员、王宝驹副研究员等也参与了本项研究工作。该课题得到了北京市“青年英才”计划、国家特色蔬菜产业技术体系、国家自然科学基金、国家蔬菜工程技术研究中心“叶菜协同创新”等项目的共同资助。
 
　　（文章链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141824）



日期：2024-11-19