第三节次生代谢对农产品的提质作用作物品质指农产品质量是否达标，对食用农产品来说能提高农产品色泽、品相、贮藏期的物质，还有营养物质的成分、含量
和对人类的营养价值等主要指标。在生态种植中，更强调栽培过程调动内源激素和追加矿物质营养的作用，所以在品质指标中增加了对一些影响作物
抗道性的次生代谢产物的检测。一、次生代谢产物中的风味物质1.化感与风味物质是同时产生的，一荣俱荣一损俱损植物次生代谢有一个特性，
就是其代谢产物中的化感物质和风味物质是同时产生的，可以说是一荣俱荣、一损俱损(表4-11)表4-11同一个代谢途径产生的风味物质
和化感物质代谢途径风味物质化感物质的功能生物碱途径各种氨基酸生物碱有植保功能酚类衍生物途径芳香剂酚类行生物是植物抗病物质，有防腐败
、延长货架期的作用类黄酮类代谢途径类黄酮类化合物(苏联专家称之为维生素P)杀真菌作用明确有机酸次生代谢途径有机酸类物质与初生代谢生
成的维生素类植株体液泡pH<4.2时是植物杀细菌的必要体内环境条件异戊二烯焦磷酸酯代谢途径一萜类化合物杀虫、杀线虫、杀病毒;有驱避
害虫、使害虫拒食的化感物质;脱落酸抵抗灾害性天气?植物次生代谢产物中有很多种风味物质，产生于不同的代谢途径。各个途径都有风味物质
，比如:酚类的芳香族化合物、类黄酮类化合物(维生素P)、有机酸和糖的糖酸比形成果实和蔬菜的pH、一萜类化合物都是风味物质，增加口感
。?农产品风味物质的产生，既有遗传因素，也有胁迫因素。在栽培环境中养分充足均衡供应的前提下，适度胁迫能明显提高芳香族化合物等风味物
质的浓度。?2.风味物质的主要组成?风味是指人对食物的口感和对食品产生的综合感觉，包括:嗅觉、味觉、视觉和触觉。风味物质的特点是
成分多而含量甚微。?①气味物质的特征。有挥发性，既具有水溶性(可以通过嗅觉感受器的粘膜层)又具有脂溶性(能通过感受细胞的脂膜)，
分子量在26~300之间。水果中的香气主要是以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成途径产生的(有酶催化)。成分主要为C6~C9的醛类和
醇类、还有酯类、萜类、酮类、芳香族化合物和挥发酸。醇类的C1~C3的醇有令人愉快的香气,C7以上的醇呈芳香味。萜类化合物是水果中一
类重要的香气物质。水果中酯类物质含量最高，是构成果实的主要香气物质。尤其是内脂有特殊香气，如桃香是一种内脂物质。C8~C12的饱和
醛有良好的香气，不饱和醛的气味是臭的。水果中的涩味物质来自多酚类的化合物，其中的单宁是最典型的涩味物质。酸味来自苹果酸和柠檬酸，两
种酸共存时酸味圆润柔美。?②水果中的风味物质。红富士苹果中的55种芳香成分中脂类占42.67%，醛类占29.85%,醇类占19.
09%，还有烯烃类、酮类、羧酸类等。柑橘以萜类为主要风味物质,仅橘皮中就存在着71种挥发性的植物精油，其中大部分是单萜，主要是柠檬
油精。菠萝中酯类是特征风味物质(已酸甲酯、已酸乙酯)。草莓的风味物质中含量较高的有酯类、酮类、醇类和醛类物质,草莓所含的水杨酸是以
脂态形式存在的。葡萄的风味物质主要包括:醇类、醛酮类、酸类、烃类等。③蔬菜中的风味物质。葫芦科和茄科的果实具有显著的清新气味。特征
气味物有C6,或C9,的不饱和醇、醛等化合物。如黄瓜的清香味主要成分有黄瓜醇和堇菜醇，番茄的青菜气味主要是青叶醇和青叶醛。伞形花
科蔬菜具有微刺鼻的芳香，头香物有萜烯类化合物，如胡萝卜、芹菜、香菜等。百合科蔬菜具有刺鼻的芳香，风昧成分主要是含硫化合物(硫醚、硫
醇)，如大蒜、洋葱、葱、韭菜等。十字花科蔬菜具有辛辣气味，气味物是含硫化合物(硫醇、硫醚、异硫氰酸酯)，如卷心菜、萝卜、花椰菜、芥
菜等。④茶叶中的风味物质。乌龙茶约有300种香气物质，其天然花果香是萜烯醇类和芳香醇类化合物，其中单萜(C)具有香叶醇(玫瑰花香)
、芳樟醇(铃兰香、木香)，倍半萜(C3)具有橙花叔醇(花木香)等花香物质。茶叶中20%为茶多酚(儿茶素类)，具有很强的抗氧化抗肿瘤
,降低血脂和胆固醇的作用。二、次生代谢产物中的色泽物质1.农产品成熟期的着色过程果实色泽是鉴定果品品质的最主要感官指标之一。
果实品质一个重要指标是着色，而果实着色与多种元素有关，与次生代谢关系密切。农产品在成熟过程中会发生一系列物质转化:果实变甜是淀粉变
糖酸昧减少是因有机酸转化为糖或分解，涩昧消失是因单宁分解，果实变软是由于果肉细胞壁中的纤维素和果胶分解，果实香味产生是由于脂类物质
和醛类物质的增加。颜色变艳是类胡萝卜素等分解呈黄橙和红色。般来说，橘色和黄色通常属类胡萝卜素，红色通常是番茄红素或辣椒红素。而紫
色则通常是花青东，化育素属酚类化合物中的类黄酮类物质，是一种水溶性色素。2.类黄酮类对花和果的着色类黄酮类化合物中含有各种有色的
物质，其中最普遍的有色类黄酮是花色素苷，也被称为花青素。花、果大部分呈红、淡红、紫和蓝等色，都与花色素苷有关。鲜艳花色可吸引昆虫而
帮助授粉，鲜艳果实可吸引动物食用而传播种子。花青素在植物体内常与各种单糖结合形成糖苷，称为花色素苷。如果没有糖则称为花色素。花色素
苷也属于黄酮类化合物，溶解于细胞液中，在植物界中分布极广，花果实叶片的颜色往往跟他有关。糖分的多寡影响花色，这是由于花色苷是由花色
素+糖组成的。形成葡萄各种色素的前体---花青素由形成酚类物质的莽草酸途径而来，而莽草酸的形成有赖于旺盛的戊糖呼吸的活跃需要有充足
的糖的积累，因此糖对花色苷形成很重要。花色苷的颜色受许多因子影响，如羟基数目越多，吸收光越向长波迁移颜色偏蓝；羟基被甲氧基替代,吸
收光向规液迁移，颜色偏红。同一花色素的颜色也会有变化，主要是受细胞液的PH决定，偏酸性呈红色，偏破性为蓝色,pH>11呈蓝色。花青
素类颜色受PH值影响，PH<7呈红色，PH=7~8呈紫色，PH>11呈蓝色。以葡萄为例花色苷体存在于果皮表面中，它与葡葡着色关
系密切。在种植中采取各种方式的胁迫管理，可以增加葡萄果实着色程度。果实着色程度是判断品质的重要因素。成熟时葡萄中的红色和黑色品种，
它们者色是花色苷的形成与积累的结果。使萄果实呈现红、黑色的色苷就有花青素、芍药花青素等。其中花青素是其他色素的前体。许多葡萄成熟时
，所含花色素最多的就是飞燕草(草本植物，总状花序花瓣为蓝色或紫蓝色)的色素。图4-3显示的是相同的巨峰葡萄在管理上略有不同，左图
中在生殖生长期间即果实的着色期，采取水分胁迫处理，由此开启了葡萄的次生代谢，表皮带有薄霜是次生代谢开启的标志，果实呈紫蓝色，表明果
实中花青素含量高，对人类来说其营养价值高，而右图没进行水分胁迫管理。试验结果两种果实的着色差距大。?图4-3巨峰葡萄着色期的水分胁
迫管理(左)与对照(右)差距大?(石庆煜)次生代谢产物中的修复物质?次生代谢产物具有修复功能的物质。植物有了外伤在微量营养元
素氯的参与下，受损部位合成纤维素，进而形成细胞壁和疏导组织等，最终修复被损害的植物组织，长出新皮;同时，丰富的多酚类抗氧化物质也能
帮助受伤植物抵挡住微生物的侵染。酚类衍生物对农产品的伤口愈合和防腐败作用显著。采用生态种植的番茄，通过胁迫管理和全面营养裁培方式，
使其体内积累了充足的养分和抗性物质，当运输过程中受到意外磕碰损伤，在受伤一周后没有受到真菌的侵害，依然能愈合(图4-4)。图4-4
营养足的番茄果实受伤一周后其伤口自动愈合四、次生代谢产物中的抗性物质植物次生代谢产物中超氧化物歧化酶(SOD)、维生素、激、有机酸
、多酚类、黄酮类、萜类物质都与作物的品质关系密切。这些物质是作物受到胁迫转入次生代中产生，对人类的健康有益。当次生代谢正常运转后，
果实中的杭氧化物质就会明显增加。1.生态种植番茄果实抗性物质的积累以番茄为例，其果肉的细胞壁也在成熟过程中膨胀并变软，而一些细胞壁
则通过液化的过程彻底分解，为正在发育的种子提供空间(图4-5)。番茄果实细胞壁中含50%果胶(果胶的基本成分:聚木半乳糖醛酸和聚鼠
李半乳糖醛酸)，成熟过程中果胶溶解。细胞壁中钙的作用非同小可，钙离子与几种物质形成不同的钙复合体，钙与果胶物质在一起形成果胶钙，使
细胞壁变得更加坚硬。果实表面的蜡质是醇类等复杂混合物的次生代谢产物，这些物质可防御真南和细南病原体的侵染。因此，检测果实中的抗性物
质，是重要的农产品的品质指标。图4-5正常发育成熟的番茄果实的横切面2.生态种植苹果抗性物质的检测实例北京市园林局2011-2
012年，在昌平区果树研究所进行不同施肥模式对比试验，对提供试验的富士苹果进行果品品质的检测，中国农业大学李天忠教授完成了检测和
数据分析，检测次生代谢产物花青苷含量和SOD活性指标。参与试验的仲元苹果各项地标都好于对照组(表4-12)。试验使用仲元的土壤营养
调理剂与基肥拌勺沟施100~150千克/亩。氨基酸液肥在关键生有期喷施(图4-6)。表4-12不同施肥模式果树品质检测对比项目花青
苷含量SOD活性（U/克FW）对照组仲元实验183.3b215.8a37c75a图4-6中国农业大学李天忠2011-2012年
检测的苹果样品3.生态种植小番茄抗性物质的检测实例用同一作物品种、同-时间栽种的番茄，进行化学种植和生态有机种植对比试验。2017
年，研究者用生态种植理念来指导问河南滑县农民种植蔬菜，即前茬秸秆全量还田、有机肥需要充分发酵、全元矿物质肥料(包括土壤调理剂、钙
镁磷肥和罗布泊硫酸钾肥）和有益微生物菌剂(富含非豆科固氮菌)做底肥，在栽培过程中采用对作物进行胁迫加营养(喷施15升水中加入50毫
升氨基酸液肥+100毫升有益菌剂+150克红糖)的方式。河南滑县两种种植模式小番茄样品取样(2017年3月20日)，采用不同种植
模式生产出的番茄对比，从外形上看化肥加农药还用了外源激素的小番茄果实带尖，而用生态有机种植的番茄果实圆润(图4-7)。图4-7河南
滑县两种种植模式小番茄样品对比4.抗氧化品质的检测项目2017年3月我们进行了两类种植模式所收获的的小番茄样品的实验室测试，主要检
测农产品品质指标，本次测试的植花物次生代谢产物中的抗氧化酶，包括超氧化物歧化酶的(SOD、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD
)、多酚氧化酶PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)。这些酶类物质的检测结果，明显反映出不同施肥和田间管理水平下，作物的次生代谢途径是
否开启，次生代谢是否运转以及产物的多寡。可以说，检测数值中各种酶的值越高说明果实品质越好(表4-13)。表4-13河南滑县不同种植
模式的小番茄的品质指标检测品质指标化肥农药种植生态种植单果重（克）16.85+0.87b20.52+1.04á??类黄酮(OD32
5?g-1?FW109.08+2.15b133.?50+4.20a?总酚(%)1.67+0.02ab?1.63+0.?O4a?SO
D(U?h-1?g-1?FW)101.28+5.53b144.13+7.84a??POD(U?h-1?g-1?FW)33.23+2
.17b51.38+6.96a??PPO(U?h-l?g-1?FW)84.60+2.49b109.11+4.?48a???PAL
(U?h-1?g-1?FW)49.02+1.52a50.93+1.26a?可溶性糖(%)3.94+0.39a4.78+0.17a?
硝酸盐(毫克/千克)81.10+4.47a?84.15+3.82a维生素C(毫克/干克)17.77+0.l4a17.93+O.2
4a(中国农科院蔬菜花卉所和农业资源与农业区划所检测2017年3月)从品质检测指标上看，用生态种植的番茄的SOD、CAT、POD、
PPO、PAL的检测数值，都是比用化肥农药种植的要高。可以肯定，农产品中的抗氧化酶含量越高，对人类健康越有益。?5.用营养与胁迫提
高果树的抗灾能力案例?山西新绛农民蔡栋梁连续5年，在他自家的苹果园中使用有益微生物菌剂、土壤调理剂和秸秆以及发酵好有机肥做底肥,在
果树生长期间，他采用对果树进行环制、剪枝、打岔、疏果等略带伤害生的胁迫，同时进行叶面喷施氨基酸液肥或有益微生物菌剂。由多年的全营养
加上胁迫方式的管理，使树体内已经积累了抗逆性物质，所以2012年春季果树开花期遇到一?场雨雪天气，他家果树没有受到冻害，那年亩产仍
达5?600干克(图4-8)、口感还好；而邻居家的果树都受灾减产了。6.生态种植药用牡丹的移栽成活率和药性均提高2017年在北京
同仁堂铜陵药用牡丹种植基地，在连续种植了五年药用牡丹的土壤上，采用仲元技术和产品种植仅仅一年就显现了优势。两年和三年生牡丹苗采用生
态种植方法于2017年1月定植，到4月观察其移栽成活率，试验地(成活率80%)高于对照地(成活率不足10%)(图4-9)。2017
年9月6日北京同仁堂的工作人员将所作的对比试整药用牡丹取样(2017.1.20定植2017.9.6采样).分析发现在沙壤土、半沙壤
土和黏土中用绿色生态种植技术的牡丹的丹皮酚含量，试验结果比对照分别提高了5.52%.4.86%.10.34%(表4-14)。表4-
14安徽铜陵牡丹的丹皮酚含量检测（经北京同仁堂取样检测）土壤质地育苗和种植年限丹皮酚含量增长率试验对照（%）沙壤土半沙壤黏土黏
土2+13+12+23+11.721.941.61.91.631.851.451.635.524.8610.3416.56(201
7年1月20日定植，9月6日取样采挖)注:"丹皮酚含量测定方法为药典方法。样本中数字代表育苗年限+种植年限，如粘土示范2+1表示黏
士示范育苗期2年十种植1年。试验比对照其抗性也明显增强，试验样品的根系病斑少且须根多(图4-10)。7.三七采取仿生种植有效克服
了连作障碍2015--2017年连续三年在云南省农业大学的实验基地进行生态种植的仿生研究示范，其效果显著。经云南农业大学对三七皂
苷进行实验室检测,结果是采用仲元技术的仿生种植的一年生、两年生和三年生的三七总皂苷含量，分别比对照提高4.52%、14.6%和7
.81%。说明仿生种植对提高三七品质有明显作用(表4-15)(图4-11、图4-12)。表4-15不同种植模式的三七皂苷含量
对比(云南农业大学2018年1月检测)生育年皂苷含量（mg/g）仿生比对照总皂苷含量增加（%）仿生对照R1Rg1ReRb1Rd总
皂苷R1Rg1ReRb1Rd总皂苷一年生两年生三年生1.45.36.88.029.936.41.24.13.83.920.226.
91.84.94.816.264.478.71.36.16.18.126.132.71.03.54.23.616.326.11.5
4.23.915.556.2734.5214.67.81五、次生代谢产物对提高果实贮藏能力的影响1.内源激素是维系植物生长的次
生代谢物质植物的次生代谢产物中的内源激素是指植物体内与生俱来的生长刺激素，它们维系着植物的正常开花、结果、成熟和贮藏全过程和植物
与环境的关系。内源激素是形成农产品品质的重要基础。它们还是对胁迫信号进行转导的信号物质，是形成农产品的抗逆性和营养物质,并延长农产品货架期的基础。2.内源激素延长果实贮藏期的实例事实上只要栽培方法得当，农作物就能产生不少于9种内源激素，可满足作物营养生长、生殖生长和果实贮藏对激素的需要。(图4-13)山东东营农民种植户用生态方法大棚种植番茄，在番茄花期采用蜜蜂授粉，全过程没有用过激素。2017年4月24日米摘后的第二天将果实带到北京，在室内自然存放34天，口味依然良好。提高苹果的糖度云南省昭通市永丰镇海边村赵庆海用生态农业的四位一体的生态种植技术把自家要毁园的云蒙苹果树义恢复起来。施用有机肥、秸秆、有益微生物菌肥和土壤调理剂，不使用激素、农药和除草剂，果园长势良好。2017年10月13日现场检测他种植的苹果，糖度达到19.5%(一般苹果糖度在15%已经感觉很甜)(图4-14)。 |
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