影響紫蘇機能性成分之因子

Abstract

紫蘇(Perilla frutescens L.)富含營養及機能性成分，具應用潛力。為提升紫蘇產品品質和產量，本研究擬探討溫度、水分、氮磷鉀比例、外施水楊酸和茉莉酸甲酯對青紫蘇與紅紫蘇生育及機能性成分之影響。在溫度方面，將青紫蘇與紅紫蘇分別種植於日/夜溫15/13oC、20/15oC、25/20oC、30/25oC及35/30oC。結果顯示，青紫蘇適宜栽培溫度為20/15oC，紅紫蘇則為25/20oC，兩種紫蘇均以15/13oC的生長勢最差。由兩紫蘇的生長表現如鮮重、乾重以及葉綠素計讀值(chlorophyll meter reading, CMR, SPAD-value)、常態化差異植生指數(normalized difference vegetation index, NDVI)和葉綠素螢光等生理測值推論15/13oC與35/30oC對紫蘇為逆境溫度。在抗氧化力指標方面，兩種紫蘇的DPPH自由基清除力(1, 1-diphenyl1-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity)和總酚類含量皆隨栽培溫度提升而增加。日夜溫差(difference between day and night temperatures, DIF)試驗將兩種紫蘇分別種植於20/30、25/25、30/20和35/20oC。結果顯示，日夜溫差會影響株高，在夜溫高於日溫的情況下，對兩種紫蘇的生長均有不利影響。本研究更指出在相同日均溫下，高日夜溫差可使植株具較多的總酚類含量與更高的DPPH自由基清除力。以葉片溫度及電解質滲漏率之相對傷害值比較兩種紫蘇的耐熱性，結果顯示葉片溫度無法作為耐熱篩選的指標，然而計算並比較青紫蘇與紅紫蘇的相對傷害值、S曲線中點溫度與熱致死溫度，得紅紫蘇比青紫蘇耐熱之結論。 在水分與肥料管理方面，試驗結果顯示重量法與介質水分測定儀(WET)的讀值之間呈現高度正相關(R2 = 0.953)，顯示使用WET量測介質水分含量為高準確度、便捷與破壞性低之水分控管方法。水分試驗中，比較介質體積含水量(Volumetric water content, VWC)為15%、30%、40%和65% VWC之四種處理對兩種紫蘇生長的影響。結果顯示，隨VWC值之增加，越有利於紫蘇生長，但總酚類含量與酚酸濃度則隨VWC增加而下降，葉片總酚類總量以65% VWC處理最高。氮磷鉀肥料比例試驗比較四種化學液肥Peters 10-30-20; Peters 15-10-30; Peters 20-20-20 & Peters 30-10-10)對紫蘇生育之影響。結果顯示，青紫蘇以Peters 30-10-10之處理的生長狀況最好；而紅紫蘇在第5週時各處理間差異不顯著，第10週時在部分測值中以Peters 30-10-10處理的狀況最佳，而以Peters 10-30-20處理之植株生長測值最低。在機能性成分方面，Peters 10-30-20處理的植株具最佳的總酚類含量，Peters 30-10-10反之最低。分析兩種紫蘇的酚酸類物質，其迷迭香酸濃度以Peters 30-10-10之處理最低；咖啡酸濃度方面，青紫蘇以Peters 15-10-30處理表現最佳，紅紫蘇各處理間無顯著差異。此外，兩種紫蘇葉片酚酸含量同時受到濃度與葉片乾重之影響。 最後的章節中探討水楊酸和茉莉酸甲酯等植物生長調節劑對兩種紫蘇生長與機能性成分之影響。在水楊酸方面，將兩種紫蘇栽植於溫室中，每週分別以葉面噴施或灌注方式施予兩種紫蘇5種濃度水楊酸(0、125、250、500及1000 µM)。結果顯示，在生長勢方面，以灌注之方式施用水楊酸的效果較葉面噴施顯著。灌注處理下，水楊酸可提升紫蘇的生物量，但過高濃度可能使效果下降，由葉片數、鮮重、乾重、NDVI與Fv/Fm值推論兩種紫蘇之最佳灌注濃度為125-500 µM。在125-500 µM之濃度下不論何種施用方法均可提升兩種紫蘇之自由基清除力、總酚類含量與迷迭香酸濃度，顯示施用水楊酸有助於提升總產值並能促進紫蘇之品質。在茉莉酸甲酯方面，每週分別以葉面噴施或灌注方式施予兩種紫蘇5種濃度茉莉酸甲酯(0、125、250、500及1000 µM)。結果顯示，不論以葉面噴施或灌注方式外施茉莉酸甲酯皆會對兩種紫蘇的生長產生負面影響，如地上部與葉片之鮮、乾重下降等，且隨著濃度增加其抑制生長之效果越大。在抗氧化力指標方面，施用茉莉酸甲酯可顯著提升兩種紫蘇之總酚類含量，對迷迭香酸濃度亦有促進之效果。 栽培溫度、水分與肥料管理或外施化學物質皆會影響紫蘇的生育與內部機能性成分，本論文藉由相關試驗建立符合栽培目標的最適栽培條件，期能提升香藥草產業的總體效益。