《Resources》：Low-Carbon Green Hydrogen Strategies for Sustainable Development in Senegal: A Wind Energy Perspective
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本研究首次对塞内加尔风基绿氢生产进行全面技术经济评估，该国高度依赖化石燃料进口。研究结合30年ERA5再分析数据，采用新颖的综合方法，为可持续能源发展提供了关键见解。
引言
盐角草（Salicornia ramosissima J. Woods）是一种属于藜亚科（Chenopodiaceae）的盐生多汁植物，俗称海芦笋或玻璃草。这种可食用植物以其耐受高盐浓度的土壤和水质的能力而著称，能够在盐沼、盐滩和温带及亚热带沿海地区的泥滩等恶劣环境中茁壮成长。其叶片主要为绿色，但在秋季可能因色素产量增加而变为粉红色或紫色，这既是对低温（-5 °C 至 -10 °C）和冬季日照减少等环境胁迫的一种保护机制，也可能预示着植物的成熟阶段，为种子繁殖和传播做准备。
盐角草植物的生长和发育与光合色素直接相关，这些色素会随着氯化钠（NaCl）浓度的变化而变化。盐角草含有叶绿素、类胡萝卜素以及花青素等酚类色素，它们作为天然抗氧化剂和光保护剂。类胡萝卜素含量约为8.15 μg g?1DW，羟基肉桂酸衍生物可达23 mg g?1DW，均有助于其抗氧化能力和胁迫耐受性。此外，总酚含量可达67 mg GAE g?1提取物，显示出强大的DPPH自由基清除活性。这些色素不仅增强了植物对盐和光胁迫的适应能力，也为其作为健康促进食品来源的潜力做出了贡献。
从资源管理角度看，盐角草农业有助于循环生物经济，因为它利用咸水和受损土壤，降低了对传统作物生产所需的淡水和肥沃土地资源的需求。其生物质具有多种增值应用的潜力，包括食品、饲料、化妆品和生物能源，提高了盐碱环境下资源利用效率和经济韧性。经济可行性研究表明，通过 valorizing 农业副产品，例如将盐角草残渣用于水产饲料配方（在不影响欧洲鲈鱼生长性能的前提下替代高达10%的小麦粉），如果利用60,000吨生物质残渣，农民每年可产生高达1400万欧元的收益。此外，其作为生物能源原料的潜力也已得到证实，甲烷产量约为300 mL CH4g?1VS，与常规能源作物相当。
本研究旨在离体培养盐角草，在两种受控系统（水培和基质环境）下观察其表现，并探索其用于食品和生化表征的保存方法，包括傅里叶变换红外光谱-衰减全反射（FTIR-ATR）、紫外/可见分光光度法（UV/VIS Spectrophotometry）和薄层色谱法（TLC），以确定最适合食品工业保存其化合物的植物环境，应用低成本和可持续技术。
材料与方法
研究在葡萄牙菲盖拉达福兹莫拉塞拉岛的Umimare, Lda进行，试验持续62天。从水产养殖设施的泥水塘（5号塘）收集年轻的盐角草样本。实验工作流程包括栽培系统、样品处理和分析阶段。
植物生长前进行了形态学阶段一致性的视觉筛选。栽培试验在受控环境条件下进行，评估了两种系统：带有连续曝气的水培装置（A、B、C塘）和基质环境。每周监测植物发育情况。通过测量"株高"和"根长"来量化植物生长，并使用分析天平记录鲜重。使用多参数便携式探头监测pH、溶解氧（DO%）、盐度和电导率（EC）等环境条件，使用数字照度计监测光照。
水培系统使用三个黑色聚丙烯塑料容器、曝气泵、聚苯乙烯板和95升牡蛎水与自来水的混合物。每周添加1%的"Grasco"液体溶液（一种商业藻类提取物生物刺激素）。设置了不添加生物刺激素的对照组。基质环境栽培使用黑色塑料盒，内填由粘土、沙子和咸水制备的基质混合物，同样每周添加1%的"Grasco"生物刺激素，并设置了阴性对照。
生物质保存方法包括室温无真空储存、室温真空储存、冷冻储存（-20 °C）和干燥器中储存。保存后，样品在60 °C下干燥48小时，研磨后进行FTIR-ATR、UV/VIS分光光度法和TLC分析。样品表征采用顺序提取技术，分别用己烷和甲醇提取非极性和极性化合物。
数据分析前检查了数据的正态性和方差齐性。使用单因素方差分析（ANOVA）确定处理间差异的显著性（p < 0.05），并使用Holm-Sidak检验进行事后多重比较。
结果
栽培期间监测的理化参数均保持在适合盐生植物生长的范围内。两种系统提供了可比较的生长条件。
形态学数据显示，水培植物（尤其是C塘）从第二周开始表现出更显著的株高增加。到第3和第4周，C塘植物的平均株高最高。然而，基质栽培的植物在第4周显示出更高的根长增长。这表明水培可能有利于地上生物量发育，而基质环境则促进了根系生长。方差分析显示，水培系统和基质环境之间的地上和根系生长无统计学显著差异（p = 0.280），表明系统间整体生长等效。形态比率揭示了生物量分配模式的差异。
FTIR-ATR分析在400-4000 cm?1范围内提供了样品的化学组成信息。在400-1800 cm?1的"指纹"区观察到吸收峰，对应于样品中存在的特定官能团的特征振动模式。不同栽培系统和保存方法的样品光谱显示出相似性，成功鉴定出黄酮类、类胡萝卜素、叶绿素A和B、多糖和醇类等化合物。
UV/VIS分光光度法分析在200-800 nm范围内检测了色素的吸收。在所有栽培方法中，光谱轮廓相似，一致地显示出黄酮类化合物（200-280 nm）、类胡萝卜素和叶绿素A、B（400-500 nm）以及叶绿素A和B（630-700 nm）的存在。对于水培植物（A、B、C塘），烘箱干燥法是主要的保存方法；对于基质栽培的植物，冷冻保存显示出最突出的光谱峰。定量分析表明，丙酮提取的色素浓度高于甲醇提取，基质环境和干燥器保存相结合是用于丙酮提取色素的最佳生物质生产方法。
薄层色谱（TLC）分析通过计算保留因子（Rf）来分离和鉴定色素。总体分析表明，室温真空保存最能有效保持色素完整性，基质环境样品（S）检测到的色素浓度最高。水培植物的烘箱干燥或真空保存也能有效保持色素完整性，而冷冻则最适合基质栽培的样品。野生样品在冷冻条件下保存，但色素浓度不足以可视化。
讨论
全球淡水资源短缺、气候变化以及不可持续农业实践导致的土壤盐渍化加剧，推动了对盐生植物农业作为可持续食品生产和资源管理有前景替代方案的兴趣。盐角草能在其自然栖息地的高盐度（5至37 PSU）下茁壮成长，本实验使用的盐度（5-7 PSU）在其耐受范围内，并非关键限制因素，植物表现出积极的生长响应。
生物刺激素1% "Grasco"的应用为植物提供了足够的营养，促进了均匀生长，并显示出对试验中出现的真菌的抑制效果，这对于满足美食蔬菜行业对高质量、新鲜、颜色均匀产品的要求至关重要。
保存方法的有效性受栽培系统影响。烘箱干燥对水培植物最有效，而室温真空保存（C塘）也能维持 satisfactory 的质量。相反，基质栽培的植物对冷冻保存反应更好，显示出更优的化合物稳定性。
FTIR-ATR分析确认了样品中特征性植物化合物的存在。TLC结果证实了关键光合色素的存在，其浓度因栽培环境而异。基质系统来源的样品显示出更高的色素强度，表明适度的土壤接触和营养交换可能增强色素生物合成。栽培介质和保存方法直接影响色素稳定性和保留率。
本研究观察到的色素分布与先前发现一致，即盐角草中的总类胡萝卜素含量高度可变，很大程度上取决于光照强度、温度和盐度等环境条件。类胡萝卜素作为非酶抗氧化剂，保护光合机构免受氧化胁迫，其浓度通常作为植物对环境刺激适应反应的一部分而增加。本实验中栽培系统间的差异强化了色素组成（尤其是类胡萝卜素和类黄酮含量）可作为盐生植物生理适应的敏感生物标志物的观点。在中等盐度水平下，叶绿素和类胡萝卜素的平衡合成有助于观察到的稳定生长速率，表明色素积累在维持光合活性方面既起保护作用，也起功能作用。
与文献一致，本研究结果揭示了色素间的清晰分布模式：类黄酮最丰富，其次是叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素水平随植物成熟度增加，而类胡萝卜素在不同发育阶段表现出可变表达——这是盐生植物适应波动环境条件的预期模式。这些化合物共同促进了不同波长的光吸收，确保即使在盐胁迫下也能实现最佳光合性能。
水培系统被证明是最有利的栽培方法，主要归因于其优越的生物量生产。鉴于本研究重点探索盐角草作为食用作物的潜力，生物量产量是食品工业应用的决定性参数。水培植物表现出更高的地上部生长、更一致的形态和更快的发育速率，证实了该系统在营养输送和水管理方面的效率。此外，在所有测试的保存方法中，冷冻对于保持色素和化合物稳定性最为有效，因为它防止了氧化降解和颜色损失。因此，水培栽培与冷冻保存相结合可被视为最大化盐角草生产潜力和营养潜力的最佳策略。
结论
本研究证明了在受控水培和基质环境下栽培盐角草的可行性，突出了其在可持续食品生产和生物精炼整合方面的潜力。水培系统被证明是最有前途的栽培方法，在整个栽培期间促进的地上部生长比基质栽培植物高14%至50%，并实现了更高的生物量产量。关于色素保存，薄层色谱分析表明冷冻最能保持化合物完整性，而干燥器和室温真空储存最适合水培生长的样品。在真空储存下，脱镁叶绿素A和B以及叶绿素A的保留率估计比干燥器储存高33%。两种栽培方法都显示出大规模应用的潜力。
就可实际应用而言，盐角草可作为美食蔬菜新鲜食用，添加到沙拉、海鲜菜肴中，或由于其矿物质含量和微咸味道而用作天然盐替代品。保存后，可将其腌制、脱水或冻干，延长其保质期，同时保持其营养和生物活性特性。保存形式允许其融入加工食品、功能性成分或营养保健品配方中，确保持全年供应并最大限度地减少采后降解损失。
本研究中概述的实验框架可作为中试试验的基础，并具有工业应用放大潜力。盐角草不仅是一种用于盐碱农业的韧性作物，也是一种用于高价值工业应用的有前景的资源，加强了其在应对气候变化、粮食安全和可持续资源利用的未来战略中的相关性。
