微观食物｜为什么果蔬没了记忆里的味道

2021年，被联合国大会设为“国际果蔬年”， 世卫组织建议每人每天食用至少400克的水果和蔬菜，以此作为健康饮食的一部分。

随着冷链和物流的发展，如今我们可以随时随地吃到全球各地的食物，获取食物不再受到季节和地域的限制。然而，不少人也发现，现在的果蔬似乎越来越缺少曾经的风味了。

其实，土壤会影响食物的风味，因为土壤之于作物，如食物之于人类。上一篇介绍了土壤对食物安全的影响。这一篇将继续介绍土壤对食物风味的影响，为什么果蔬越来越没有原来的味道？土壤还能为人类做什么？

上海街头一处水果摊。澎湃新闻记者冯婧 图

果蔬风味来源一：土壤中的微量元素

虽然现代科技可以做到无土栽培，但在人类的食物中只占极微小的一部分。而且，无土栽培也是基于人类对于作物营养的了解，离不开作物所需要的17种必需元素。

在作物所需的17种必需元素中，碳、氢、氧主要来自于大气和水，其他14种元素必须来自土壤（无土栽培除外），氮、磷，钾为大量元素，钙、镁、硫为中量元素，而铁、锰、铜、锌、钼、氯、硼和镍为微量元素。微量元素的需求量极少，他们在植物组织中含量比大量元素低一个或多个数量级，总体上说，如以钼的数量为1，铜、锌、锰、铁等则在几十到1000，而硫、磷、镁、钾、钙在1万到10万之间，最多的氢则是1000万。上图为处于开花期的苜蓿中，基本元素的相对原子数，以对数表示。注意，每个钼原子对应超过一千万个氢原子。但没有钼，植物就无法正常生长。图片来源：Weil RR and NC Brady, Nature and Properties of Soils, 2017 by Pearson Education, Inc. or its affiliates.

如上图，这17种必需元素含量虽有不同，但作用却同等重要。“大量元素”构成植物体的架构，而中、微量元素更多是参与植物体内的代谢过程，特别是植物为防御病害所需要的次生代谢产物。

很多微量元素在果蔬的风味中都起着重要的作用。

在蕃茄质量方面，钾的作用是将水分移动至蕃茄果实的细胞中。如果想要多汁的西红柿, 必须有足够的钾。此外，施硼肥能提高番茄的产量和品质，铜也可以增强蔬菜的风味、颜色以及花朵的颜色。

洋葱、大蒜、韭菜和细香葱等葱类作物，因其独特的风味，已被人类饮食达多个世纪。 最近有研究发现，它们对人体健康有多重益处，包括抗血小板活性、抗癌性、抗血栓形成活性、抗哮喘和抗生素作用。研究还发现，葱属作物的功能性风味成分是有机硫化合物。在土壤中，氮和硫的肥力相互作用，会影响风味物质的生物合成途径，进而影响食物的味道。

然而，现代农业耕作中，土壤很容易缺乏微量元素。这是由于：

（1）产量大大提高，土壤中的植物可吸收的微量元素很快就被植物吸收完了；

（2）大量施用的高浓缩、高成分的肥料（氮磷钾肥）里缺乏微量元素；同时，供应充足或过量的养分，使得根系不需要深扎下去寻找大量需要的元素，也不需要发展和根系微生物的友好关系，最终导致根系变浅，根系周围的分泌物变少。虽然产量提高了，但根际环境中，微生物对微量元素的转化性能降低了。

（3）表土的侵蚀和土壤环境的恶化，使土壤固有的微量元素的有效性降低。

果蔬风味来源二：植物的次生代谢物

除了微量元素，蔬菜水果的香气、颜色和水果的营养价值，都依赖于植物的次生代谢产物的含量。

植物主要产生三种次生代谢产物：（1）萜类/异戊二烯酸酯；（2）酚类；（3）含氮/硫的化合物。其中，酚类和萜类化合物是大类，且种类繁多，它们有助于形成果实的品质。成熟果实的微妙香气，是数百种主要代谢物的挥发物的独特组合。比如，许多成熟水果的香气都以酯为主。有趣的是，芳香和非芳香瓜品种之间的差异在于酯含量。

如果土壤缺乏微量元素，就会阻碍植物的次生代谢过程，因为微量元素是次级代谢过程中许多酶的关键因素，比如硼在植物的酚代谢中起着核心作用，锌是成千上万种植物蛋白的活性所需，缺硼就会影响多酚等物质的合成。

其实，在自然界中，植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应。水果的次生代谢产物可增加对种子传播者（如鸟类、昆虫）的吸引力，并保护其免受生物和非生物胁迫。也就是说，受人们喜爱的果蔬的风味是植物的一种生存策略。

有意思的是，过度使用杀虫剂，让植物不再需要自己去防御病虫害，也就阻碍了次生代谢产物的产生，最终也影响了果蔬的风味。

果蔬风味来源三：气候和环境

气候和环境条件对植物的次生代谢产物也有很大的影响，光和温度是发育、生长和新陈代谢的最重要信号。然而，很多蔬菜种植于大棚或反季节种植，或者光线不足，或者温度较低，阻碍了植物的次生代谢。

比如，大田种植的芹菜为何比温室种植的芹菜更有“芹菜味”？这是因为在紫外线下，芹菜里的黄酮和其他类黄酮的合成增加，形成了更多的芹菜素，因此有更浓郁的“芹菜味”。

在现代农业中，基于远距离运输的需要，很多农产品还没有成熟，还来不及形成独特风味物质时，就被收获、包装和运输。运输和储藏的时间越长，水果和蔬菜的味道和香气的损失就越大。

因此，由于土壤的退化、元素含量和组成的改变，以及植物的生长环境、生长条件的改变，现在很多食物就吃不出儿时的味道了。当然，味道是一种主观的感觉，在科学上，对于现代农产品中风味损失的研究并不多。

图片来源：《健康土壤培育与实践指南》

有越来越多的证据显示，在缺乏微量元素的环境中生长的作物，尽管作物本身还没有显示出缺素症状，但造成了人类微量元素摄入量的降低，也就是造成“隐性饥饿”，给人类的健康带来影响。

笔者于2019年发表于《科学》杂志的文章《土壤营养和污染的人类健康效应》，曾详细介绍了钙、硒、镉对人体健康的影响。

此外，植物化学物质也会影响人的健康。植物化学物质是具有生物活性的非营养性植物化合物，其活性范围广泛，从抑制癌细胞的增殖到防止氧化性损害，可以预防心血管疾病和多种癌症。如黄酮类化合物，被称为自由基清道夫，具有抗炎、抗过敏、抗菌和抗病毒特性等药理特性。

很多流行病学和动物实验表明，定期食用水果、蔬菜和全谷类食品，可降低与氧化损伤相关的各种疾病的风险。

土壤可以减少碳排放吗？

除了影响食物安全、食物风味和人类的健康，一些科学家认为，“碳”是土壤维系生命的“食物”，将碳输入土壤，不仅能让土壤健康起来，而且越来越被认为是未来解决碳排放问题的有效途径。

法国带头发起了“千分之四全球土壤增碳计划”，简单来说，就是每年让土壤中的碳提高“千分之四”，以平衡掉人类生产生活所排出的碳。

法国提出的“千分之四计划”。图片来源：https://www.slideshare.net/ExternalEvents/1-minasmy-budiman

事实上，土壤中储存的碳，比所有植物、动物和大气中的碳总和还要多。土壤有机质的碳含量估计是活体植物的4倍，全世界土壤中的碳储量是大气的3倍多。《健康土壤培育与实践指南》一书指出，土壤六英寸（约15厘米）表土中1%有机质中的碳量与农田上空大气中的碳量相当。

因此，土壤碳含量的变化能在很大程度上影响大气二氧化碳的含量。如果土壤有机质从3%减少到2%，大气中的二氧化碳含量可能会增加一倍。反过来，如果能让大气中的碳存储到土壤中，就可以有效减缓大气二氧化碳含量的增加。

理论上，这是一条双赢的途径，既让土壤因“富碳”而健康，又减缓了地球暖化的过程。

但在影响温室效应方面，土壤能起到多大的作用，目前仍富有争议。这是由于，对土壤本身碳储量的估算还不完全清楚；土壤里的碳也存在平衡，不可能无限制的增加；土壤的固碳和释碳机制（特别是长期机制）仍在研究中。此外，不管是大气还是土壤，吸收和排放的温室气体，不单单是二氧化碳，还有氮氧化物气体等，而后者的热效应是二氧化碳的300倍。

因此，土壤固碳是一个值得做的事业，至少有助于土壤健康，但能否解决碳排放问题，是一个乐观但需谨慎对待的议题。

结语

2005年，四名旧金山妇女组成的小组提出一个新词Locavore，她们建议当地居民只吃在100英里（约161公里）半径范围内种植或生产的食物。这个词由“本地”（local）和“吃”（vore）两个词组合而成，意为“土食者”，这个词还被评为2007年度《新牛津美语辞典》的最佳词汇。后来，欧美国家逐渐出现了locavore运动，鼓励消费者从农贸市场购买食物，甚至种植自己的食物，理由是新鲜的本地产品营养丰富且味道更好，而且可以避免长途运输的能源消耗。locavore一词，将饮食与生态融为一体，人们既享受了美食，也能与当地的环境产生连结。然而，美食离不开健康的土壤。还是那句话，“土壤吃什么，人就吃什么”。

（作者陈能场供职于广东省科学院生态环境与土壤研究所，华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心，广东省农业环境综合治理重点实验室。）

参考文献：

·    陈能场等译.  2020. 《健康土壤培育与实践指南》. 云南科技出版社。

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·    Weil RR and NC Brady. 2017. Nature and Properties of Soils Prentice-Hall Inc., New Jersey.

·    Aharoni, A., and Galili, G. (2011). Metabolic engineering of the plant primary-secondary metabolism interface. Curr. Opin. Biotechnol. 22, 239–244. doi: 10.1016/j.copbio.2010.11.004

“微观食物”系列为“明日之食”专题的一个版块，将聚焦于土壤、微生物等微观元素与食物的关系，投稿邮箱：fengj@thepaper.cn