锌营养强化与光强调控对豌豆和萝卜微型蔬菜锌生物可及性、矿物质及植物化学物质的独立影响研究

《Future Foods》：Zinc Biofortification and Light Intensity Independently Modulate Zinc Bioaccessibility, Minerals, Phytochemicals, and Yield Components of Pea and Radish Microgreens

为解决全球锌缺乏问题，研究人员开展锌营养强化和光强调控对豌豆和萝卜微型蔬菜锌积累、生物可及性及营养品质的独立影响研究。结果表明，锌灌溉显著提高锌含量和生物可及性锌（BZn），光强增强植物化学物质含量，两者无交互作用，为生产功能性富锌微型蔬菜提供新策略。

　　

锌是人体健康必需的微量营养素，参与免疫调节、蛋白质和DNA合成及细胞分裂等关键生理过程。全球约17%的人口面临锌缺乏风险，尤其在发展中国家和特定人群（如儿童、孕妇和老年人）中，锌摄入不足可能导致生长迟缓、免疫功能受损甚至死亡。锌缺乏的主要原因包括膳食中锌摄入不足、食物中植酸等抗营养素抑制锌吸收，以及土壤锌含量低等因素。尽管锌强化食品和补充剂是常见解决方案，但通过农艺营养强化（agronomic biofortification）生产富锌功能食品（functional food）具有可持续、成本低和易推广的优势。微型蔬菜（microgreens）作为新兴功能食品，生长周期短、营养密度高、植酸含量低，且生食消费可最大化保留营养素，是锌营养强化的理想载体。然而，光强（light intensity）和锌灌溉（Zn fertigation）如何交互影响微型蔬菜锌积累、生物可及性（bioaccessibility）及整体营养品质尚不明确。

为探究上述问题，研究人员在《Future Foods》发表论文，以豌豆（Pisum sativum L. ‘Dwarf Grey sugar’）和萝卜（Raphanus sativus L. ‘Red Rambo’）微型蔬菜为模型，采用裂区设计，设置4个锌灌溉水平（0、5、10、15 mg/L Zn）和4个光强水平（100、200、300、400 μmol/m²/s PPFD），评估其对锌积累、生物可及性锌（BZn）、产量、矿物质谱、硝酸盐、植物化学物质及抗氧化活性的影响。研究在美国宾夕法尼亚州立大学温室进行，使用LED光源作为唯一光照，营养溶液通过灌溉施用，微型蔬菜在子叶完全展开时收获。关键实验技术包括：采用体外模拟消化（in vitro digestion）评估锌生物可及性；电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析矿物质含量；分光光度法测定硝酸盐、总酚（total phenols, TPC）、类黄酮（flavonoids）和抗氧化活性（antioxidant activity）；光合色素（chlorophyll a, b, carotenoids）通过甲醇提取和吸光度计算；数据通过方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）和聚类热图（cluster heatmap）进行统计处理。

3.1. Effects on Zn enrichment and bioaccessibility

锌灌溉水平显著提高豌豆和萝卜微型蔬菜的锌含量、生物可及性锌（BZn）和基于鲜重的生物可及性锌（BZnFW），且生物可及性锌比例（BFZn）在较高锌水平下增加。光强对锌积累无显著影响，但高光强（300–400 μmol/m²/s）通过提高干物质含量间接增加豌豆的BZnFW。15 mg/L锌灌溉使豌豆和萝卜的BZn分别增加4倍和17倍，且锌强化后微型蔬菜可满足成人每日锌推荐摄入量（RDA）的11.52%（豌豆）和18.23%（萝卜），成为锌的“良好来源”（good source）。

3.2. Effects on microgreens yield components

锌灌溉和光强无交互作用。高锌（15 mg/L）降低萝卜鲜重，但增加干物质含量；豌豆鲜重无显著变化。高光强降低豌豆鲜重和株高，但增加干物质含量；萝卜干生物量随光强增加而提高。水分利用效率（WUE）在高锌和高光强下改善，表明资源利用效率提升。

3.3. Effects on microgreens mineral profile

锌灌溉降低硝酸盐和钠（Na）含量，减少抗营养素积累；但拮抗作用降低铁（Fe）、铜（Cu）等矿物质含量。光强增加促进钙（Ca）、镁（Mg）等矿物质吸收，但高光强降低氮（N）、磷（P）、钾（K）含量，可能与稀释效应（dilution effect）相关。矿物质响应存在物种特异性，豌豆显示锌与镁的协同作用，而萝卜则表现拮抗。

3.4. Effects on phytochemicals content and antioxidant activity

锌灌溉和光强独立增加总酚、类黄酮和抗氧化活性，高锌（15 mg/L）和高光强（400 μmol/m²/s）下提升最显著。光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）受光强正调控，高光强增强光保护机制。酚类物质增加未影响锌生物可及性，因微型蔬菜中单宁（tannins）等强锌结合物含量低。

研究结论表明，农艺营养强化通过锌灌溉可有效生产富锌微型蔬菜，且光强调控可独立增强植物化学物质和抗氧化活性，提升整体营养品质。两者无交互作用，为优化生产策略提供灵活性。然而，锌强化导致铁含量降低，提示需探索锌铁联合强化策略。该研究为开发功能性富锌食品、应对锌缺乏问题提供了实践依据，未来需关注消费者接受度、经济可行性和多营养素协同强化。