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腐植酸調節砷酸鹽生菜毒性作用研究(一)

來(lái)源:鄭州天順食品添加劑有限公司 發(fā)布時(shí)間:2023-05-01 05:07:13 關(guān)注: 0 次
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近年來(lái),含砷灌溉水的使用導致污染農田大面出現,農田中的砷進(jìn)一步通過(guò)食物鏈傳遞對人體健康造成危害。砷的生物毒性不僅取決于生物體中砷的含量,而且與砷的形態(tài)密切相關(guān),砷可分為無(wú)機砷、有機砷和單質(zhì)砷,其中單質(zhì)砷溶解度較低,不易被人體吸收,而無(wú)機砷的毒性大于有機砷。在土壤與水環(huán)境中,可溶性砷形態(tài)主要為砷酸鹽As(Ⅴ)和亞砷酸鹽As(Ⅲ),在有氧條件下,As(Ⅴ)占主導地位,因此本研究選取砷酸鹽作為主要研究對象。生菜具有重要的食用價(jià)值和藥用價(jià)值,現已成為設施農業(yè)和植物工廠(chǎng)的主要種植對象之一。本研究選取生菜作為研究對象,采用可以排除復雜土壤環(huán)境影響的水培方式,從砷酸鹽的生菜積累以及對其安全品質(zhì)影響方面開(kāi)展研究。

腐植酸(Humicacid,HA)是一種天然存在的高絡(luò )合和聚合有機物,其豐富的含氧官能團(例如羧酸、酚羥基和醌官能團可以絡(luò )合許多金屬。
采用的腐植酸中的黃腐酸(富里酸)含量≥90%,其分子結構中存在含氧活性基團,如羧基和酚羥基,同時(shí)還含有雜氮環(huán),所以有離子交換性和與金屬離子形成螯合物的能力,另外含有的醌基和半醌基具有一定的氧化還原能力。黃腐酸能使作物根系發(fā)達,次生根數量增多,提高作物吸水力,并能降低葉面蒸騰作用,提高葉綠素含量,促進(jìn)光合作用。此外,腐植酸還可以提高植物肥力,改善植物生長(cháng)。因此,本研究進(jìn)一步選取腐植酸對砷的植物毒性進(jìn)行調節,旨在從生菜中砷的安全限量的角度,探究蔬菜中砷的累積規律以及砷和腐植酸對蔬菜的毒性調節作用,為蔬菜質(zhì)量安全及品質(zhì)改善提供數據,對修訂相關(guān)標準以及蔬菜的安全生產(chǎn)具有指導意義。

一、材料與方法

1、生菜的培養及染毒

本研究選取玻璃生菜(Lettuce(IcebergL)作為研究對象,采用蛭石將生菜種子培育至四葉一心后,移入水培盆中,每個(gè)水培盆種植生菜12株。各水培盆中均裝有5L的Hoagland營(yíng)養液,成分組成見(jiàn)表1。用NaOH調節pH為6.0,并及時(shí)補充蒸餾水至5L水位線(xiàn),定期用充氧泵進(jìn)行曝氣處理,定期測定培養液中砷含量的變化。

為考察不同砷酸鹽As(Ⅴ)初始添加濃度對生菜生長(cháng)的影響,分別設置0.5、1、5、10、30mg·L-1的砷酸鹽濃度(分別表示為V-0.5、V-1、V-5、V-10、V-30,V代表五價(jià)砷,由于V-30處理組在生菜生長(cháng)至第10d全部死亡,因此不再作分析),同時(shí)設置空白對照組(CK),以及不添加植物空白對照組(NP)。

為研究腐植酸對生菜砷脅迫的影響,選取V-10處理組,分別添加1、5、10mg·L-1的腐植酸(分別表示為V10HA1、V10HA5、V10HA10,HA代表腐植酸),同時(shí)設置腐植酸的空白添加實(shí)驗,在不添加砷的營(yíng)養液中分別添加腐植酸5、10mg·L-1(1分別表示為CKHA5、CKHA10)。其中腐植酸分子式為C9H9NO6,CAS:1415-93-6,黃腐酸(富里酸)含量≥90%。為考察不同生長(cháng)期生菜生長(cháng)表現,分別在生菜生長(cháng)早期(生長(cháng)至第10d,Day10)、中期(生長(cháng)至第20d,快速生長(cháng)期,Day20)、收獲期(生長(cháng)至第30d,生長(cháng)趨于穩定,Day30)時(shí),隨機選取生菜樣品3株,采用便攜式葉綠素儀(SPAD-502,MinoltaCamera,Osaka,Japan)對應測定葉片的SPAD(Soilandplantanalyzerdevelotrnent)值,每個(gè)處理組測定30次取平均值。采集生菜樣品,分別進(jìn)行植物鮮質(zhì)量、株高、根長(cháng)的測定。

2、pH、砷總量及砷形態(tài)的測定方法染毒前,統一調節各實(shí)驗組中培養液pH為6.0。

在生菜3個(gè)對應生長(cháng)期,進(jìn)行pH測定,并進(jìn)一步采集10mL培養液,進(jìn)行適當稀釋后,測定培養液中的砷總量及形態(tài)。

在生菜不同生長(cháng)期,從每個(gè)處理組中隨機采集生菜樣品3株,使用陶瓷剪刀將其剪碎并混勻。同時(shí)各植株分別稱(chēng)取根、莖、葉樣品2g,每個(gè)樣品制備兩份,其中一份用于生菜中砷形態(tài)的測定,將樣品研磨后加入10mL提取劑(磷酸緩沖鹽:2mmol·L-1酸氫二銨和0.2mmol·L-1EDTA),250r·min-1振蕩20min,8000r·min-1離心5min,上清液經(jīng)0.45μm水系濾膜過(guò)濾后,上機測定。另外一份置于消解管中,加入10mL濃硝酸過(guò)夜,置于電熱消解儀上進(jìn)行消解,升溫至120℃加熱0.5h,后升溫至150℃繼續加熱3h,再調至170℃趕酸至0.5mL,待消煮管內液體冷卻后定容至10mL,上機測定。

溶液及生菜中砷形態(tài)的測定采用HPLC-ICP-MS(HPLC:Agilent1100;ICP-MS:AgilentTechnologies7700Series),流動(dòng)相為20mmol·L-1檸檬酸+5mmol·L-1己烷磺酸鈉,采用NaOH調節pH為4.3,進(jìn)樣量為20μL,流速為1mL·min-1,測定過(guò)程中,通過(guò)添加質(zhì)控、監控點(diǎn)以及復測方式進(jìn)行質(zhì)量控制。

3、生菜品質(zhì)指標測定方法

為研究不同處理組在生菜快速生長(cháng)期營(yíng)養品質(zhì)變化,采用維生素C、可溶性糖、硝酸鹽、總酚測定試劑盒進(jìn)行生菜品質(zhì)指標的測定,試劑盒均由南京建成生物有限公司提供。氨基酸的測定采用SykamS433D型氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行,氨基酸的提取采用王麗的方法。

4、數據統計分析

除另有說(shuō)明外,每個(gè)實(shí)驗設置3個(gè)平行。采用SPSS22.0對數據進(jìn)行單因素方差分析,通過(guò)T檢驗,當P<0.05時(shí),認為具有顯著(zhù)差異。同時(shí)采用SIMCA14.1軟件對氨基酸差異分布進(jìn)行PLS-DA分析。

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