1. 引言
亚麻是世界上重要的纤用和籽用作物。也是人类最早发现和利用的纤维植物，亚麻纤维具有吸湿、防污、抗静电、抑菌等功效，且具有极佳的阻燃效果，它可制高级衣料 [1]。亚麻籽中富含多种对人体有益的功能性成分，如α-亚麻酸、亚麻胶、亚麻蛋白、木酚素等 [2] [3] [4]。亚麻籽的价值在不断被开发出来。但未经加工处理的亚麻籽中一般都会含有一定量的氰化物，极大地限制了亚麻籽功能营养成分的开发及利用，因此对于亚麻籽用途急需开辟新途径。
芽苗菜，就是一些富含丰富营养物质的植物种子培育出来的、可以食用的芽菜的统称，又被称为活体蔬菜 [5]。大量实验结果表明，植物种子经过萌发过程后可以显著提高其自身的营养价值，且可以改善种子原本的营养品质 [6] [7] [8] [9]。种子在其萌发的过程中可以明显提高种子本身对钙的生物利用效率，但钙元素的营养价值却仍然比较低，为满足人体所需还应进一步强化。近几年，对于高钙植物食品的研究有一些报道，卢桂宾等以10年生壶瓶枣为试材，探讨外源钙剂对果实生长发育及品质的影响。结果表明与对照相比，不同外源钙剂均可显著提高壶瓶枣的单果重、可食率、含糖量和Vc含量。外源喷施钙制剂，可在枣的果实外表面迅速成膜状物，充分补充枣果实中钙元素含量，增加果实皮层的弹性和厚度，显著增加果实产量和提高营养品质 [10]；付雅丽等以生产上主栽品种“金太阳杏”为研究试材，通过外源喷不同浓度的钙剂后发现，外源钙喷施处理明显提高了果实中可溶性固形物的含量、Vc含量、可溶性糖含量、钙元素含量及增加果实硬度，降低铁和磷元素含量 [11]；王萌等以春元、春艳为试材，研究了在温室条件下喷钙对果实品质及生理生化特性的影响。结果表明，与对照相比，喷钙处理提高了果实中钙元素的含量及可溶性糖含量，降低可滴定酸的含量，明显增加了Vc及可溶性蛋白含量，进而提高了果实营养品质及贮藏性能 [12]。
然而迄今为止，对于外源施加钙元素对亚麻芽菜的生长、钙离子含量及其他营养成分含量的影响仍未见报道。本研究以亚麻种子为载体，以不同浓度食品级氯化钙浸种的方式，培育高钙且营养丰富的亚麻芽菜，从芽菜的生长状况，富含的营养成分以及对人体有害的氰化物含量变化的视角探究在亚麻芽菜形成的过程中进行钙强化的可能性。从而为富含钙的营养亚麻芽菜能够成为人体补钙的膳食来源，及其在植物保健食品领域的应用提供重要依据。
2. 实验材料与方法
2.1. 实验材料
取种子饱满光滑，外形均匀且完整的亚麻种子10 g，共5份，用1.5%次氯酸钠溶液消毒10~15 min。随后用超纯水清洗至无次氯酸钠气味后，加入150 ml食品级氯化钙溶液，Ca2+浓度分别为0 mmol (CK)、3 mmol、6 mmol、10 mmol、15 mmol。随后将它们放置于24℃人工气候箱内黑暗条件下浸种12h。取出后，用超纯水漂洗5次并沥干，并于培养盒内铺平(培养盒于事先用1.5%次氯酸钠消毒处理，且需铺一层灭菌滤纸)，将滤纸用超纯水淋湿即可，培养盒内不要有积水，将它们放置于人工气候培养箱内于24℃条件下暗培养96 h。每隔6~8 h视实际情况补充一次超纯水，使滤纸始终保持湿润状态即可。
2.2. 实验方法
2.2.1. 生长指标测定
随机选取30根芽菜，用游标卡尺准确测量芽菜的下胚轴粗、下胚轴长及根长。此外随机选取60根亚麻芽菜，擦干芽菜表面水分，称取其鲜重，并于105℃下烘1 h后，将温度调制60℃烘至恒重，计算亚麻芽菜的含水率。
2.2.2. 亚麻芽菜营养成分的测定
芽菜培育4天后，用纯净水漂洗多次，于28℃烘干至恒重(过高温度会降低亚麻芽菜中的营养成分含量，影响测定结果)，将干样研磨成粉，过60目筛，放置于干燥器中待测。
可溶性蛋白含量测定：参照GB 5009.5-2010中凯氏定氮法测定(GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》法一凯氏定氮法)。
可溶性糖含量测定：采用苯酚法 [13]。
游离氨基酸总量测定：采用茚三酮溶液显色法 [13]。
总脂肪的测定：参照GB/T 5009.6-2003中索氏提取法测定(GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的测定》法一索氏抽提法)。
维生素含量测定：维生素C测定参照GB/T 6195-1986中的2,6-二氯靛酚滴定法(GB/T 6195-1986《水果、蔬菜维生素C含量测定法》2,6-二氯靛酚滴定法。)；维生素E测定参照GB/T 5009.82-2003中的测定方法(GB/T 5009.82-2003《食品中维生素A和维生素E的测定》)。
2.2.3. 芽菜中氰化物含量测定
称取0.5 g烘干芽菜样品，参照改进的异烟酸–吡唑啉酮比色法 [14]，结果以干重计。
2.2.4. 芽菜中木酚素含量测定
称取1 g烘干芽菜样品，利用高效液相色谱法进行测定 [15]，结果以干重计。
2.2.5. 芽菜中钙含量测定
参照GB/T 13885-2003，采用原子吸收光谱法测定(GB/T 13885-2003《动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定》原子吸收光谱法)。
2.3. 数据分析
数据分析均采用3次重复的平均数，本实验结果利用EXCEL进行统计及差异显著性分析(Duncan多重比较，P < 0.05) 。
3. 结果分析
3.1. 对亚麻芽菜生长的影响
表1结果表明了外源食品级钙浸种对亚麻芽菜生长发育状况及含水率的影响。钙浓度在3~6 mmol范围内芽菜生长相关各指标总体较好。钙浓度在0~6 mmol范围内，下胚轴长和下胚轴粗呈增加趋势，在6 mmol是下胚轴长和下胚轴粗达到最大值分别都42.53 mm和1.25 mm均显著高于0 (CK)组；本研究发现钙离子浓度在0~10 mmol范围内时芽菜根长呈增加趋势，3 mmol浓度下的根长较0 (CK)组略高，并未达到极显著水平。在各浓度处理下芽菜含水率并无明显变化。
Table 1. Effects of exogenous calcium on growth and water content of flax sprouts
表1. 外源钙对亚麻芽菜生长状况及含水率的影响
3.2. 对亚麻芽菜中可溶性蛋白含量的影响
由图1可见，与CK组相比，食品级氯化钙溶液浸种后培育出的亚麻芽菜中可溶性蛋白质含量有不同程度的增加。在3~6 mmol范围内，可溶性蛋白含量在13.47~14.58 mg/g之间，钙浓度为3 mmol是达到最大值14.58 mg/g，与CK组相比增加了33.76%；钙浓度在10~15 mmol范围内，芽菜中可溶性蛋白的含量出现下降趋势，在15 mmol是达到最低值10.88 mg/g。
Figure 1. Effects of exogenous calcium on soluble protein accumulation in flax sprouts
图1. 外源钙对亚麻芽菜中可溶性蛋白积累的影响
3.3. 对亚麻芽菜中可溶性糖含量的影响
由图2可知，外源钙浸种可提高亚麻芽菜中可溶性糖含量，在钙浓度在0~6 mmol范围内，芽菜中可溶性糖含量呈逐渐上升趋势，当钙浓度为6 mmol时，可溶性糖积累量达到最大值40.21 mg/g，与CK组相比增加68.03%。在钙浓度10~15 mmol范围内时，可溶性糖含量呈下降趋势，最低达到18.74 mg/g。
Figure 2. Effect of exogenous calcium on soluble sugar content in flax sprouts
图2. 外源钙对亚麻芽菜中可溶性糖含量的影响
Figure 3. Effects of exogenous calcium on total free amino acids in flax sprouts
图3. 外源钙对亚麻芽菜中游离氨基酸总量的影响
3.4. 对亚麻芽菜中游离氨基酸总量的影响
由图3可见，浸种液钙浓度在3~10 mmol范围内时，芽菜中的游离氨基酸总量均高于CK组，当浸种液中钙浓度为3 mmol时，芽菜中游离氨基酸总量达到23.12 mg/g，与CK组相比增加37.94%。当浸种液中钙浓度高于15 mmol时，芽菜中游离氨基酸总量开始低于CK组。说明适当浓度的外源钙可以促进亚麻芽菜中游离氨基酸含量的增加。
3.5. 对亚麻芽菜总脂肪比例的影响
从图4可知，当对亚麻芽菜外源施加钙浓度在3~6 mmol范围内时，芽菜中总脂肪比例较CK组升高，钙浓度6 mmol时达到最高值35.35%，较CK组升高12.25%。但当钙浓度大于10 mmol时，芽菜中总脂肪比例开始出现下降趋势。
Figure 4. Effect of exogenous calcium on total fat percentage in flax sprouts
图4. 外源钙对亚麻芽菜中总脂肪比例的影响
Figure 5. Effects of exogenous calcium on vitamin C accumulation in flax sprouts
图5. 外源钙对亚麻芽菜中维生素C积累的影响
3.6. 对亚麻芽菜中维生素C含量的影响
由图5可知，当浸种液中钙浓度处于3~15 mmol范围内时，亚麻芽菜中维生素C的含量均高于CK组。当钙浓度为10 mmol时，芽菜中维生素C的含量最高达到0.14 mg/g，较CK组增加26.38%。当钙浓度在3~6 mmol范围内时，芽菜中维生素C含量较CK组增加6.9 %~21%。但当钙浓度过高时(>15 mmol)，芽菜中的维生素C含量出现下降趋势。
3.7. 对亚麻芽菜中维生素E含量的影响
由图6可知，当对亚麻种子利用不同浓度食品级钙浸种后，萌发的亚麻芽菜中维生素E的含量变化明显。在钙浓度处于3~6 mmol范围内时，芽菜中的维生素E含量增加，较CK组增加6.3%~6.7%，钙浓度6 mmol时维生素E含量达到最大值58.07 μg/g。当钙浓度10~15 mmol范围内，芽菜中维生素E含量均低于CK组，说明钙浓度过高时，芽菜中的维生素E合成受到抑制。
Figure 6. Effect of exogenous calcium on vitamin E accumulation in flax sprouts
图6. 外源钙对亚麻芽菜中维生素E积累的影响
3.8. 对亚麻芽菜中氰化物含量的影响
亚麻籽在不同浓度钙浸种萌发后氰化物含量的变化如图7所示。当浸种液中钙浓度在3~6 mmol范围内时，亚麻芽菜中的氰化物含量较CK组有所下降，降低比例在3.7%~8.2%之间，氰化物含量最低为2.41 mg/kg。但当浸种液钙浓度较高在10~15 mmol范围时，芽菜中的氰化物含量开始较CK组升高，最高为3.22 mg/kg。
3.9. 对亚麻芽菜中木酚素含量的影响
不同浓度钙溶液对亚麻籽浸种萌发后产生的芽菜中木酚素含量的变化如图8所示，在钙浓度处于3~10 mmol范围内，芽菜中木酚素含量逐渐升高，较CK组高25.42%~43.83%。但当浸种液中钙浓度在15 mmol时，芽菜中木酚素含量开始下降且低于CK组15%。说明一定浓度的外源钙可有效提高亚麻芽菜中的木酚素含量，从而明显提升了亚麻芽菜的功能保健作用及营养价值。
Figure 7. Effects of exogenous calcium on cyanide accumulation in flax sprouts
图7. 外源钙对亚麻芽菜中氰化物积累的影响
Figure 8. Effects of exogenous calcium on accumulation of lignan in flax sprouts
图8. 外源钙对亚麻芽菜中木酚素积累的影响
3.10. 对亚麻芽菜中钙积累的影响
食品级氯化钙溶液浸种可以明显的增加亚麻芽菜中的钙含量如图9所示，本实验参考的钙浓度范围在0~15 mmol，亚麻芽菜中钙含量随着浸种液中钙浓度的升高而增加，较CK组的增加幅度达到96.10%~272.13%。
Figure 9. Effect of exogenous calcium on calcium content in flax sprouts
图9. 外源钙对亚麻芽菜中钙含量的影响
4. 讨论
钙是植物生长发育的必需元素之一，具有稳定细胞膜、稳固细胞壁以及促进细胞伸长的作用，在没有外源钙供应时，植物在数小时内就会停止生长。主要原因是由于缺钙能够抑制细胞伸长。一般认为，适当浓度的钙溶液浸种可以提高种子物质代谢水平并促进植物的生长发育，但高浓度的钙对植物具有毒害作用，并抑制其生长 [16]。本研究结果表明，施加适宜浓度的外源钙促进了亚麻芽菜的生长发育，促进芽菜下胚轴发育，同时提高了芽菜产量；而施加过量的外源钙则抑制芽菜的生长，甚至产生一定的毒负作用。该结果与报道的关于外源钙对大白菜、莴笋、花生生长及产量有提高作用相一致 [17] [18] [19]。
不同浓度的外源钙浸种，可以改善芽菜的品质。本研究表明，低浓度外源钙处理促进亚麻芽菜中的维生素C、维生素E、可溶性糖、蛋白质含量的升高，高浓度钙则有抑制作用。该结果与刘晶晶 [20] 和袁伟玲 [21] 关于钙对番茄和小白菜的维生素C、维生素E、蛋白质、可溶性糖等研究相似。在亚麻芽菜生长期，适量外源钙对其品质有正效应，但浓度过高，品质下降，外源钙对亚麻不同品种的芽菜品质指标的影响还需从广度和深度上进行深入研究。
亚麻籽中的生氰糖苷可在葡萄糖酶的作用下生成具有毒性的氢氰酸 [22]。本研究发现，当浸种液中钙浓度在3~6 mmol范围内时，亚麻芽菜中的氰化物含量较CK组有所下降，氰化物含量最低为2.41 mg/kg。但当浸种液钙浓度较高在10~15 mmol范围时，芽菜中的氰化物含量开始较CK组升高，最高为3.22 mg/kg。目前，我国还没有出台评价亚麻芽菜安全性的标准，但在GB 2715-2016《食品安全国家标准粮食》中规定木薯粉中氢氰酸含量应低于10 mg/kg，2017年欧盟发布直接食用的杏仁中氢氰酸标准为20 mg/kg。而本研究亚麻芽菜中氰化物最高含量为3.22 mg/kg的数值均显著低于这两个标准，这也间接说明亚麻芽菜作为食品是安全的。
钙是人体所需的重要元素，每天必须补充适量的钙元素，人体中钙含量不足或过剩都会影响生长发育和健康。按照中国营养学会规定钙日供推荐标准量(儿童800~1200毫克；少年1000~1200毫克；成人与老年人800毫克；孕哺妇1500毫克)，假设每日食用外源钙浓度为15 mmol (我们实验设置的外源钙最高浓度)培育的亚麻芽菜100 g (干重)，能补充每日钙量为162.25 mg，远低于钙的可耐受最高摄入量(可耐受最高计量：2000~2500 mg/d)。因此，按照正常的食用量进食这种高钙的亚麻芽菜不存在引发钙中毒的可能。
5. 结论
亚麻种子在萌发过程中能够吸收、富集微量元素钙，且亚麻种子富集钙的作用随着外源钙浓度的增加而增大，适当浓度的外源钙(3~6 mmol)浸种，不仅能够促进亚麻种子的萌发和生长，降低有害氰化物含量，而且萌发后亚麻芽菜营养品质有所提高。
NOTES
*通讯作者。