基于营养强化培养基的全球最小开花植物Wolffia globosa（芜萍）功能食品开发研究

《Scientific Reports》：Cultivation of Wolffia globosa and its application in functional food development

本研究针对传统功能食品营养单一的问题，通过优化芜萍（Wolffia globosa）的四种营养培养基（AB水培液、小球藻培养基、16-16-16肥料及16-16-16-B复合培养基），系统评估其生物量生产力、生化组成及功能食品应用潜力。研究发现16-16-16-B培养基在成本效益和营养价值方面最优，将其干燥生物质融入新鲜意面和炸红薯球后，显著提升叶绿素a、类胡萝卜素、蛋白质、纤维和钙含量，感官评价显示高接受度。该研究为水生植物资源的高值化利用提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的当代社会，传统零食虽然美味却往往面临营养失衡的困境。以泰式街头小吃炸红薯球（Khanoom Kai Nok Krata）和广受欢迎的新鲜意面为例，这些食品虽以独特口感征服味蕾，但其碳水化合物主导、蛋白质与微量营养素匮乏的配方难以满足现代人对功能性食品的需求。与此同时，水生植物芜萍（Wolffia globosa）——这种被誉为全球最小开花植物的物种，正以其惊人的生长速度和丰富的营养组成（蛋白质含量达29.6-48.2%）引起科研界关注。然而，如何通过优化培养条件最大化其营养价值，并成功融入传统食品体系，成为亟待突破的技术瓶颈。

为攻克这一难题，泰国国王蒙固技术拉德克里布学院的研究团队在《Scientific Reports》发表最新成果，系统探究了四种营养培养基对芜萍生长特性及营养成分的影响，并创新性地将其应用于功能食品开发。研究通过八周户外培养实验发现，添加维生素B族与FeSO₄的16-16-16-B培养基在成本与营养品质间取得最佳平衡，其干燥产物能使意面蛋白质含量提升至21.82%，炸红薯球类胡萝卜素浓度达2.19%。更令人惊喜的是，高达10g/200g面粉的添加量仍能通过9点嗜好性量表获得消费者“中度喜欢”至“非常喜欢”的评价，证实了营养强化与感官体验的完美融合。

在方法学层面，研究采用完全随机设计，通过每周生物量收割与特定生长率（SGR）计算评估生长性能，运用AOAC标准方法进行营养成分分析，并采用石墨炉原子吸收光谱（GFAAS）等尖端技术进行重金属检测。感官评价环节邀请50名未受训参评者对六项指标进行量化评估，确保数据科学性与代表性。

生物量生产力分析

小球藻培养基以236.00g FW tank^-1的生物量产量显著领先（p<0.05），而16-16-16-B培养基则展现出0.76 day^-1的高比生长速率。研究首次发现培养基第四周更新能引发生长反弹，但持续培养会导致营养耗竭性衰退。

培养基理化特性关联

培养水体pH值（7.65-8.22）与电导率（582-2116μS cm^-1）的差异揭示营养离子有效性与植物代谢的复杂关联。值得注意的是，高电导率的小球藻培养基未引发渗透胁迫，反而促进生物量积累，推翻传统认知。

生化成分调控机制

AB培养基培养的芜萍叶绿素a含量达4.08%，小球藻培养基组蛋白质高达46.10%，而16-16-16-B培养基使类胡萝卜素提升至3.36%。这种成分定向调控能力为功能食品定制化生产提供可能。

食品强化应用验证

新鲜意面在10g芜萍添加量时感官评分全面超越对照组，尤其是颜色（7.99）与质地（7.96）提升显著。而炸红薯球在7g添加量下虽有色泽变化，但整体接受度未受影响，证明热加工食品同样具备改良空间。

本研究通过精准的营养调控策略，成功将芜萍这一水生植物转化为高附加值功能食品原料。16-16-16-B培养基的应用使生产成本控制在3.39泰铢/公斤，相较于市场价80-120泰铢/公斤具有显著经济优势。更重要的是，研究证实通过维生素B族与铁元素的协同作用，可同步提升生物量产量与营养成分，突破传统肥料仅促进生长的局限。这种“营养培养基-生物质成分-食品功能”三位一体的研究范式，不仅为可持续食品开发提供新路径，更开创了水生植物资源在抗肥胖、抗氧化等领域的应用前景。随着未来对生物利用度与生命周期评估的深入探索，芜萍基功能食品有望成为连接传统饮食文化与现代健康需求的重要桥梁。