有机蔬菜和普通蔬菜的营养价值和抗氧化能力葱属植物

近年来，人们对含有预防各种疾病的有价值物质的高质量、健康食品的需求不断增长。本属蔬菜葱属植物特别值得注意的是，它是抗氧化剂和抗癌物质的来源^1，2，以及抗生素化合物^2，3.以及对心血管系统有益的物质⁴。不幸的是，这些蔬菜也可能含有农药残留和硝酸盐等化学污染物。由于这个原因，被认为更健康、没有这种污染的有机农产品正变得越来越受欢迎⁵。

根据有机作物栽培原则，不使用易溶性矿质肥料和化学农药。这可能会影响基本营养素、矿物质元素和生物活性物质的含量，这些含量可能与传统产品中的含量有很大不同^6，7。

植物氮素利用率的问题似乎在次生代谢物如多酚、类胡萝卜素和维生素的合成方面至关重要。当从矿物肥料中容易获得的氮存在时，植物的代谢被导向含氮化合物的生产和生长过程，而基于碳骨架的次生代谢物的生产是有限的⁸。这些化合物的合成增加是植物对胁迫因素的反应，是一种防御机制。因此，有机蔬菜更容易受到害虫和病原体的攻击，可以预期含有更高水平的这些有价值的物质^7，9。它们也可能具有更高的抗氧化潜力，因为许多这些化合物具有抗氧化剂的功能。大量研究比较了有机和常规种植的各种产品，似乎证实了有机作物在次生代谢物含量和抗氧化性能方面的优势^10，11，12。然而，没有确凿的证据表明有机产品具有更高的营养价值，或者食用有机产品对健康有更大的好处。

因此，本研究的目的是分析种植方法(有机与常规)对该属蔬菜营养价值和抗氧化能力的影响葱属植物生长在波兰。该研究的另一个目的是比较各种测试参数之间的差异葱属植物蔬菜。

栽培制度对土壤化学成分的影响

对栽培模式对蔬菜干物质含量影响的分析表明，常规种植的大蒜和韭菜的干物质含量显著高于有机种植的大蒜和韭菜(p < 0.001)1和5)。这与经常观察到的有机产品中干物质含量高于传统产品的趋势形成对比^7，13，14。Lairon等人收集的数据。¹⁵建议在干物质含量的显著差异有利于有机产品被发现在根，叶和块茎蔬菜的情况下。除了环境因素，如生长季节的天气条件或土壤类型，蔬菜中的水分含量也可能受到施肥的影响。常规生产中使用的大量矿物氮有利于植物生长，这与蔬菜中水分的增加有关，从而减少了干物质^8，16。在不同栽培制度下，大蒜的干物质含量最高，红洋葱和黄洋葱的干物质含量最低(p≤0.01)。

栽培模式除了影响蔬菜的含水量外，还会影响蔬菜中蛋白质的含量。根据一些研究人员的说法，有机作物确实含有更少的蛋白质^17，18该蛋白质质量较好，具有更有利的氨基酸组成，即某些必需氨基酸(如赖氨酸)的含量较高。Maggio等人。¹⁹在对有机土豆和传统土豆的氨基酸组成进行分析后发现，有机土豆的苏氨酸含量更高。另一方面，一项关于番茄营养价值的研究未能证实种植类型与必需氨基酸水平之间的关系;然而，传统番茄的一些非必需氨基酸含量明显较高^20.。传统农业中使用的矿物肥料中氮的高利用率最有可能是在这种方法下种植的蔬菜中蛋白质含量较高的原因⁵。在亲氮蔬菜中，蛋白质和氨基酸的含量与传统蔬菜的差异尤其明显²¹。

常规种植的白洋葱和红洋葱的粗蛋白质含量比有机洋葱平均低40%(表2)1和5)。大蒜和韭菜的情况正好相反，即有机蔬菜中蛋白质含量较低(p≤0.05)。大蒜是粗蛋白质含量最高的蔬菜。

栽培模式对蔬菜粗灰分含量无显著影响，不同蔬菜品种间粗灰分含量无显著差异(见表2)1)。

除黄洋葱外，常规种植蔬菜和有机种植蔬菜的粗纤维含量存在显著差异。传统大蒜、红洋葱和韭菜的纤维含量高于有机大蒜、红洋葱和韭菜(p < 0.001)1和5)。在不同的栽培制度下，大蒜的纤维含量是所有蔬菜中最低的。De Souza Araújo等。²²发现有机生菜和辣椒的纤维含量明显高于普通生菜和辣椒。同样，Gontijo等人。²³注意到有机生菜和胡萝卜中纤维含量较高的趋势。卡里姆等人。²⁴美国一项对红薯的研究表明，用有机肥代替矿物肥不仅增加了粗蛋白质、维生素a和醚提取物的含量，而且减少了纤维的含量。

栽培制度对多酚类化合物、维生素C和硫氰酸酯含量及过氧化氢酶活性的影响

葱属植物蔬菜是多酚类化合物的宝贵来源，主要是黄酮醇(槲皮素、山奈酚及其苷)和酚酸^2，25。多酚是植物的次生代谢物，负责抵御不利的生长条件，因此它们的合成可能由于暴露于各种应激因素而增加。多酚类化合物具有许多药理特性，但它们尤其具有抗氧化剂的作用²⁶。因此，食用它们可以增强抗氧化防御机制，并在预防自由基病因疾病中发挥重要作用。数据见表2结果表明，不同栽培模式下，黄洋葱总多酚含量显著低于其他蔬菜(p < 0.05)。Lenkova等人。²⁷他分析了各种葱属植物，发现它们的总多酚含量可按以下顺序排列:香葱>红洋葱>大蒜>黄洋葱>拉姆松>白洋葱。除了与种类或品种有关的差异外，许多研究表明有机作物具有更高浓度的多酚化合物^7，28，29。我们的实验结果(表)2和5有机蔬菜中总多酚含量显著高于常规蔬菜(p < 0.05)。Ren等人。¹¹结果表明，有机栽培对红洋葱品种的类黄酮含量和抗氧化能力均有显著影响。类似的观察，即较高含量的黄酮类化合物，报告有机威尔士洋葱^30.。Hallman和Rembiałkowska³¹还注意到有机黄洋葱和红洋葱品种的类黄酮浓度较高。它们的花青素含量也更丰富。一些关于葱属植物蔬菜，包括洋葱³²和韭菜¹³有机蔬菜中的多酚类化合物比传统种植的蔬菜更丰富。除了生物或非生物胁迫因素的作用外，有机蔬菜中次生代谢物合成的增加可能与不同的施肥方法有关⁹。传统农业中使用的高水平易获得的矿物氮对植物多酚物质的生产产生不利影响³³。另一方面，营养物质，特别是氮的缺乏，可以诱导苯丙素和类黄酮合成相关基因的表达³⁴。Faller和Fialho³⁵他分析了包括洋葱在内的各种有机和传统水果和蔬菜，发现有机洋葱的可溶性多酚含量低于传统洋葱。作者还观察到，蔬菜对多酚合成的影响程度低于水果对栽培条件的影响。

它们除酚类化合物含量增加外，全部有机生长葱属植物蔬菜的维生素C含量显著(p < 0.001)高，平均比传统蔬菜高出50%以上(表2)2和5)。而一些研究人员报告说，传统作物中维生素C的含量更高^14，36然而，更多的研究表明，有机蔬菜含有更多的维生素C^{29，37，38，39}。红洋葱，无论是有机洋葱还是普通洋葱，其维生素含量都最高。Golubkina等人。¹³在所有九种被分析的有机韭菜品种中，维生素C的含量都高于传统种植的韭菜。Hallmann和Rembiałkowska³¹有机洋葱中的维生素C含量几乎是普通洋葱的两倍。有机蔬菜中维生素C含量较高的原因很可能是施肥的方式，特别是有效氮的量。C/N理论解释了植物碳氮化合物合成对氮有效性的依赖，根据该理论，易于吸收的氮的缺乏导致光合作用和氮化合物生产的减少，而碳基次生代谢物的合成则增加⁴⁰。这一理论可以解释为什么有机作物中维生素C和多酚类化合物的含量比传统作物高。

虽然栽培方式与多酚化合物和维生素C含量之间的关系一直是许多研究的主题，但对其对硫氰酸盐水平的影响知之甚少。这些化合物作为抗氧化剂和抗癌物质发挥着有益的作用，但它们也会导致甲状腺激素合成的紊乱⁴¹。硫氰酸酯是硫代葡萄糖苷酶解的产物，其存在是十字花科蔬菜的特征。本研究分析的蔬菜中硫氰酸盐含量大致相似，但红洋葱中硫氰酸盐含量明显高于其他蔬菜(p≤0.05)2)。有机蔬菜的硫氰酸盐含量比传统蔬菜高(p < 0.001)(大蒜高7%，黄洋葱高30%，红洋葱高38%，韭菜高49%)2和5)。对西兰花的研究表明，使用有机肥，特别是那些富含硫的有机肥，不仅可以增加酚类化合物的合成，还可以增加硫代葡萄糖苷的合成⁴²。有机作物中这些物质的含量可能会增加，因为它们容易受到害虫或病原体的攻击，因为这些化合物，如多酚，是一种防御机制⁴³。

生物或非生物胁迫也可以诱导抗氧化酶(如过氧化氢酶)活性的增加，因为将植物暴露于任何类型的胁迫因素都可能导致二次氧化应激⁴⁴。过氧化氢酶是一种能够分解过氧化氢的酶，它与过氧化物酶一起在植物生长发育过程中起着重要的调节作用⁴⁵。实验结果表明，常规蔬菜(除红洋葱外)过氧化氢酶活性高于有机蔬菜，差异有统计学意义(表1)2和5)。另一方面，Sembratowicz和Rusinek-Prystupa⁴⁶栽培制度对果实过氧化氢酶活性无影响。

鉴于蔬菜中生物活性物质的广泛变化，这可能会影响其抗氧化活性，使用单一方法来评估它是不够的。因此，我们评估了蔬菜的铁抗氧化潜力(FRAP)以及它们减少合成DPPH的能力^⋅激进。两项试验结果均表明，黄洋葱抗氧化性能在所有试验蔬菜中最弱(p≤0.05)(表1)2)。这与多酚类化合物含量最低有关。一项评估各种葱属植物蔬菜²⁷发现黄洋葱放在大蒜和白洋葱之前。所有有机蔬菜在铁还原(FRAP)和DPPH方面均优于传统蔬菜(p≤0.05)^⋅清除自由基能力(表2和5)。有机作物具有较高的抗氧化活性，已在各种蔬菜试验中得到证实^10，12包括属植物葱属植物¹¹。在我们的研究中，通过FRAP方法测定的抗氧化活性的栽培模式之间的最大差异显示在红洋葱和黄洋葱中，其中有机蔬菜的抗氧化活性大约是传统蔬菜的两倍(表1)2)。FRAP与DPPH的相关系数^⋅每种蔬菜计算的方法表明，这些方法之间存在相当强的、统计上显著的相关性(表2)3.)。如FRAP和DPPH^⋅分析基于相同的机制，即单个电子从抗氧化剂转移到氧化剂，可以预期两种方法之间有很强的关系。其他分析水果抗氧化活性的研究结果也证实了这一点⁴⁷和蔬菜⁴⁸。

对于大多数蔬菜(除黄洋葱外)，多酚类化合物含量与FRAP之间存在很强的正相关(r = 0.509-0.815, p≤0.001)3.)。DPPH^⋅自由基清除能力也与多酚含量密切相关(r = 0.642 ~ 0.882, p≤0.001)。只有黄洋葱的相关性稍弱，且无统计学意义(r = 0.329, p < 0.05)。各种实验表明，多酚类化合物在抗氧化活性中具有重要作用葱属植物蔬菜^27，49。数据见表3.蔬菜的抗氧化活性也与维生素C含量密切相关。蔬菜中FRAP值与维生素C的相关系数略高于FRAP与多酚含量的相关系数，这可能表明维生素C对其还原铁的能力有更大的影响^{+ 3}离子比多酚类化合物。有报道表明，蔬菜的抗氧化活性比维生素C更依赖于其他化学成分⁵⁰。在…的情况下葱属植物蔬菜，除了多酚和维生素C外，它们的抗氧化活性也取决于硫化合物的存在⁵¹。

矿物含量

除了多酚和维生素C等抗氧化剂的含量外，还分析了这些蔬菜中作为抗氧化酶辅酶的微量营养素(铜、铁、锰和锌)的含量⁵²。应该记住，这些元素可以从人为来源(例如运输和工业)引入环境，如果它们大量积累，它们可能对植物有毒并对消费者构成威胁。结果表明，有机蔬菜中这些矿物质的含量明显高于常规蔬菜(p≤0.05)。只有韭菜的铜含量高于常规体系(p = 0.005)4和5)。黄洋葱中铁、铜和锌的含量差异最为显著，有机模型比常规模型的含量分别高出71%、79%和60%。伊利奇等人。⁵³据报道，除铜外，有机大葱的微量元素和大量元素含量均高于常规大葱。Głodowska和Krawczyk⁵⁴分析了来自波兰的各种传统和有机蔬菜(韭菜、甜菜根、块根芹、欧芹、土豆和洋葱)。他们发现，传统的欧芹根和甜菜根的铜含量高于有机的同类，而马铃薯的铜含量则相反。传统种植蔬菜的铁含量较高，而有机蔬菜的锌含量较高。Domagała-Świątkiewicz和Gąstoł⁵⁵他分析了有机和传统种植的甜菜根、胡萝卜和块根芹的果汁，发现有机果汁比传统果汁的钙含量更高，镉含量更低。但是，没有普遍趋势表明一种模式在其他矿物含量方面优于另一种模式。

有机蔬菜中各种微量元素和宏量元素含量较高，可能与施肥效果有关。有机农业中使用的有机肥有利于丛枝菌根真菌和其他有益的土壤生物(微生物和蚯蚓)的生长。⁵⁶。它们在腐烂的有机物中的活性导致蚯蚓堆肥的形成，蚯蚓堆肥是植物容易获得的大量元素和微量元素的来源⁵⁷。

微量元素分析葱属植物蔬菜中钙和镁的含量(表4)。有机蔬菜的这些矿物质含量比传统蔬菜高，但红洋葱(Mg)的差异在统计上并不显著(表1)4和5)。有机作物与常规作物营养品质研究综述¹⁸发现前者的铁、镁和磷的浓度更高。一项比较有机土豆和传统土豆的研究表明，有机土豆的钠和铁含量较低，但镁和铜的含量较高⁵⁸。在我们的研究中，有机大蒜是含镁量最高的蔬菜，是其他有机蔬菜的3倍多(表1)4)。值得注意的是，传统的大蒜比其他大蒜含有更多的镁葱属植物两种栽培模式的蔬菜(有机大蒜除外)。先前引用的Domagała-Świątkiewicz和Gąstoł的研究表明，传统的甜菜根和胡萝卜汁中的镁含量更高⁵⁵。另一方面，Głodowska和Krawczyk⁵⁹注意到有机蔬菜的钙和镁含量有较高的趋势，尽管它们在所有蔬菜中并不具有统计学意义。

然而，应当指出的是，除了栽培模式之外，作物植物中矿物质的含量可能受到许多其他因素的影响，例如土壤类型、气候条件、成熟阶段或暴露于污染⁵⁴。此外，蔬菜中单个矿物元素的积累具有物种特异性。在我们的研究中，不考虑与栽培模式相关的差异，大蒜中大量元素Ca和Mg以及微量元素Fe和Zn的含量最高。在分析的蔬菜中，黄洋葱的铜含量最高，红洋葱和韭菜的锰含量最高(表4)。

研究结果证实了培养方法对黄芪营养价值和抗氧化能力的影响葱属植物蔬菜。有机大蒜的粗蛋白质、粗纤维和干物质含量低于常规大蒜。相比之下，有机栽培的蔬菜含有更高的矿物质，以及具有抗氧化特性的化合物。

的种类葱属植物蔬菜影响了生物活性物质的含量。在测试的蔬菜中，大蒜的干物质、总蛋白质和矿物质(镁、钙、铁和锌)含量明显较高。在具有潜在抗氧化活性的化合物中，大蒜的总多酚含量最高，红洋葱的维生素c含量最高。韭菜的CAT、FRAP和DPPH活性最高^。值。

样品

研究材料包括有机和常规种植的蔬菜，属于同一品种的属葱属植物:大蒜(大蒜l .);韭菜(葱属植物ampeloprasuml。）;黄洋葱和红洋葱(洋葱l .)。植物材料的采集和所有方法均按照相关指南和法规进行。这些蔬菜来自Tarnogród公社的两个认证有机农场和两个传统农场。这些植物生长在相似的气候和土壤条件下。有机农场和常规农场的施肥和虫害防治均按照适用原则进行。

对于在两个有机农场和两个传统农场种植的每种蔬菜，分析了十个样本，包括三个蔬菜样本。每次分析一式两份。共分析320份样品(4种蔬菜× 2种栽培模式× 2个农场× 10份样品× 2个重复)。

新鲜洗净的蔬菜(大蒜和洋葱不带皮)的可食用部分在BUCHI B-400搅拌器中用陶瓷刀进行均质。以韭菜为例，我们使用了整个可食用部分，即白色部分和绿色部分。均质后的样品分成三份。第一部分称重，干燥，并分析基本营养成分(干物质，粗蛋白质，粗灰分和粗纤维)的含量。第二部分放置在塑料管中，在- 80°C下深度冷冻，直到分析生物活性物质的含量。第三部分用于测定矿物含量。

化学分析

采用AOAC法测定蔬菜匀浆后的干物质、灰分、粗纤维和粗蛋白质含量⁶⁰。

提取的多酚类化合物由Bakowska-Barczak和Kolodziejczyk and Czech等人描述。^61，62。用分光光度法测定其总含量⁶³。在黑暗中孵育2小时后，测量样品在760 nm处的吸光度。总多酚含量由标准曲线(y = 0.0059x + 0.0401，R²= 0.9962)，在已知的没食子酸浓度下制备，并以没食子酸当量(GAE)克数/100 g DW的样品表示。

采用Folin-Ciocalteu试剂法分光光度法测定维生素C⁶⁴。在760 nm下室温孵育10 min后测定样品的吸光度。根据标准曲线计算维生素C的含量(y = 0.0208x−0.0035;R²= 0.9998)和已知的维生素C浓度。

为了分析硫氰酸酯，取5 g均质样品称重。取1克样品放入加塞的10ml试管中，加入5%三氯乙酸(TCA) 9ml，摇管10min, 3000rpm离心10min，滤纸过滤。充分混合后，在两个试管中各放置2ml滤液。对于空白样品，在一根管子中加入2ml蒸馏水，在另一根管子中加入2ml硝酸铁。从那时起，样本就一直保存在黑暗中。用2毫升水和2毫升硝酸铁配制试剂空白。然后在加入硝酸铁后不迟于5分钟，在470 nm蒸馏水中测量样品和空白的吸光度⁶⁵。从标准曲线(y = 7.1529x + 0.0237;R²= 0.9991)，从吸光度中减去空白样品(空白和试剂空白)的值。结果以每100克产品表示。

用锰法测定过氧化氢酶(CAT)活性⁶⁶，即用KMnO滴定₄在剩余未分解氢的酸性环境中₂O₂。CAT活性以降解H的毫克数表示₂O₂每克样品每分钟。

DPPH^⋅根据Abeysekera等测定自由基清除活性。⁶⁷。由于样品中存在的抗氧化剂减少了自由基，在517 nm处吸光度降低，这是在黑暗中孵育15分钟后测量的。确切的DPPH^⋅根据标准曲线计算溶液中剩余浓度(y = 0.0011x−0.0747;R²= 0.988)，用已知浓度的Trolox制备。

FRAP(铁还原抗氧化能力)测定在其他地方进行了详细描述⁶⁸。样品中的抗氧化剂将三吡啶铁络合物还原为蓝色产物，最大吸收波长为593 nm。吸光度在4分钟内的变化与样品中抗氧化剂的FRAP值成正比。亚铁离子(硫酸铁)的水溶液₄⋅7小时₂O)作为标准溶液。

所有分光光度分析均使用Unicam 5625 UV/VIS(英国)分光光度计进行。

为了确定矿物的含量，均质样品进行湿灰化(HNO)_3.(西格玛·奥尔德里奇)。在矿化和冷却至室温后，样品在50毫升烧瓶中用去矿化水(ELGA Pure Lab Classic)组成体积。

矿物元素采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定，采用Thermo Scientific iCAP Series 6500光谱仪，配备电荷注入装置(CID)检测器。采用基于pc的iTEVA软件控制。使用以下多元素原液(无机风险投资)作为标准:

(A)标准1-46:63Cu, 57Fe, 24Mg, 40Ca, 5% HNO_3.-1000 mg kg⁻¹。

(B)标准2-47:55Mn, 79Se, 66Zn, 10% HNO_3.-100 mg kg⁻¹。

研究中获得的所有浓度均以mg kg表示⁻¹干重(DW)

统计分析

对得到的数字数据进行统计分析，使用Statistica ver确定平均值和平均值的标准误差。10软件。采用Shapiro-Wilk检验检验数据分布的正态性。对包括蔬菜品种(VS)和栽培模式(常规VS有机CM)在内的模型及其相互作用(VS × CM)进行了双因子分析。在显著性水平p≤0.05和p≤0.01下，采用Duncan检验确定均值间差异的显著性。DPPH之间的Pearson相关系数^⋅和FRAP值，总多酚含量和维生素C含量的估计葱属植物蔬菜。