中外合作：氢纳米气泡可显著提高土豆抗氧化能力

常言说，民以食为天。口粮的问题是永恒的问题，也是贯穿人类历史的重大问题。今天的饮食已经不仅仅是维持生命的目的，而是如何提高粮食品质和促进人类健康的目的。氢气作为一种生命气体，对动物植物和微生物均具有十分重要的作用，因为对生态环境完全友好，零污染零负荷的特点，意味着作为农业调节剂的巨大潜力。最近中国农业大学等多家单位联合德国以色列共同开展了纳米尺度氢气气泡对于土豆的抗氧化能力的影响，结果发现能显著提高其天然抗氧化能力，这一研究对将氢气用于土豆的农业生产具有潜在应用价值。考虑到本研究采用滴灌技术，比农田灌溉方法有明显的优势，这意味着可以使用少量的氢纳米气泡就可以实现农作物的品质提高，也暗示氢气效应的非常显著性。

食用富含天然抗氧化物的水果和蔬菜可以显著提升人体健康，并有助于对抗与氧化应激相关的疾病。氢气具有独特的抗氧化效果。然而，其低溶解性和快速扩散性限制了在农业中的应用。将氢气与纳米气泡技术结合可以解决这类问题。但是，农作物对氢纳米气泡的生理适应和响应机制仍不为人所知。

研究结果发现，与地下水和氧纳米气泡水相比，通过氢纳米气泡水滴灌的番茄果实中的抗氧化物浓度，如番茄红素、抗坏血酸、类黄酮和白藜芦醇分别增加了16.3-264.8%和2.2-19.8%。结合转录组学和代谢组学分析，研究了与对照组不同的调控机制。全面的多组学分析揭示了负责激素控制、氢化酶基因以及抗氧化剂合成所需代谢物的基因丰度的差异，这有助于阐明观察到的抗氧化剂改善情况。这是首次通过氢纳米气泡水滴灌增加果实中众多天然抗氧化成分的案例。考虑到氢气的特性和纳米气泡技术在农业中的应用，本研究的发现可能有助于理解氢气对生物过程的潜在影响以及其在植物生长和发育上的作用机制。

He J, Zhou Y, Geilfus CM, Cao J, Fu D, Baram S, Liu Y, Li Y. Enhancing tomato fruit antioxidant potential through hydrogen nanobubble irrigation. Hortic Res. 2024 Apr 16;11(6):uhae111. doi: 10.1093/hr/uhae111. PMID: 38898962; PMCID: PMC11186064.

作者单位

1中国农业大学农业水资源高效利用国家重点实验室.

2中国农业大学农业节水与水资源教育部工程研究中心.

3德国黑森州盖森海姆大学土壤科学与植物营养系。

4中国农业大学食品科学与营养工程学院.

5以色列农业研究组织土壤、水和环境科学研究所.

6北京农业职业学院水利与建筑工程系， 北京102208， 中国.