鹽脅迫對櫻桃番茄風(fēng)味品質(zhì)的影響

孫葉爍 張國新 丁守鵬 姚玉濤 丁馮潔

(河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，河北 唐山 063299)

櫻桃番茄(LycopersiconesculentumMill. var.cerasiformeAlef)作為水果型蔬菜，以其嬌艷的外形、可口的食味深受消費者青睞，同時其品質(zhì)也越來越受到人們關(guān)注[1-2]。櫻桃番茄的品質(zhì)主要由外觀品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成，與糖類、有機(jī)酸、番茄紅素、氨基酸和芳香物質(zhì)等物質(zhì)含量有關(guān)[3-4]。櫻桃番茄果實中糖類物質(zhì)主要為果糖、葡萄糖和蔗糖；有機(jī)酸以蘋果酸、丁二酸和檸檬酸為主；各氨基酸中谷氨酸含量最高，甘氨酸含量最低；揮發(fā)性物質(zhì)主要是醇類、醛類、酮類和酯類物質(zhì)[5-6]。

作為中等耐鹽堿蔬菜作物，番茄對鹽堿的適應(yīng)性較強(qiáng)，是我國設(shè)施蔬菜栽培面積和消費量較大的蔬菜作物之一。目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)針對番茄對鹽脅迫的響應(yīng)開展了諸多研究，多集中在番茄萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育、光合物質(zhì)生產(chǎn)與積累、產(chǎn)量等方面[7-9]。關(guān)于鹽脅迫對番茄果實品質(zhì)的影響也有少量報道，如李偉等[10]和魯少尉等[11]研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫處理可以提高番茄果實中維生素C(vitamin C,Vc)、可溶性固形物、有機(jī)酸及己糖的含量，但會降低其產(chǎn)量；Balibrea等[12-13]和Adams[14]研究表明，提高營養(yǎng)液的電導(dǎo)率可以提升番茄果實的品質(zhì)；李娟等[15-16]利用微咸水灌溉番茄，發(fā)現(xiàn)短期咸水灌溉不僅增加了葡萄糖、果糖和蔗糖的含量，還補(bǔ)充了植物所需的氮(N)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)等營養(yǎng)元素，從而改善了番茄果實品質(zhì)。綜上所述，前人關(guān)于鹽分對番茄品質(zhì)影響的研究多集中在糖、酸、礦質(zhì)元素含量等指標(biāo)方面，而關(guān)于鹽脅迫對番茄風(fēng)味物質(zhì)如氨基酸、芳香類物質(zhì)等影響的研究較少。基于此，本研究探究了不同鹽分梯度土壤條件下番茄果實中可溶性糖類、有機(jī)酸類、氨基酸、芳香類物質(zhì)含量，分析鹽脅迫對番茄風(fēng)味相關(guān)指標(biāo)的影響，旨在明確鹽脅迫下影響番茄品質(zhì)的關(guān)鍵物質(zhì)，為鹽脅迫下番茄品質(zhì)提升提供理論基礎(chǔ)，同時為鹽堿地果蔬生產(chǎn)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為櫻桃5號，由河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年7月至2020年1月在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所綜合實驗站進(jìn)行，以櫻桃5號為試驗材料，采用花盆(盆口內(nèi)徑×高×盆底內(nèi)徑=30 cm×42 cm×25 cm，裝土量17 kg)進(jìn)行土壤盆栽試驗。

試驗共設(shè)置5個處理，對照(T1，CK)供試土壤為非鹽漬田園土，供試土壤(CK)與NaCl按質(zhì)量比例分別制成含鹽量為1.5(T2)、3(T3)、4.5(T4)、6(T5) g·kg-1的鹽脅迫處理土壤，每盆施入15.0 g復(fù)合肥(山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司，N-P2O5-K2O：12-18-15)，5.0 g過磷酸鈣(有效磷≥12%)，5.0 g磷酸二銨(N+ P2O5≥64%)，混合均勻后裝入花盆中。供試幼苗四葉一心時，選擇長勢良好且一致的幼苗，于2019年8月30日定植于裝有不同含鹽量土壤的花盆內(nèi)，每盆1株，按株距50 cm，行距80 cm，南北向單行種植。試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每個處理16盆，共240盆。種植期間統(tǒng)一水肥管理，每次澆水時嚴(yán)格控制水量防止水分流出，開花后10 d(2019年10月8日)每盆追施3.0 g水溶性平衡肥(N-P-K=20-20-20)，盛果期每10 d(2019年10月28日始)追施水溶性高鉀肥(N-P-K=14-14-36)，共追施肥13次。

1.3 測定項目與方法

每個重復(fù)選取長勢一致的植株8株，在第二穗果果實成熟時混合選取成熟度一致的番茄果實20個，縱向切為2份后用液氮速凍，保存在-80℃超低溫冰箱備用，用于糖、酸、氨基酸、芳香物質(zhì)成分的測定。

1.3.1 糖組分測定 稱取1.00 g樣品于10 mL離心管中，加入5 mL 80%乙醇，混勻后于80℃水浴30 min，冷卻后配平，10 000 r·min-1離心5 min。收集上清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，按上述方法重復(fù)浸提2次，合并上清液，并定容至50 mL，得到可溶性糖提取液。向上述沉淀中加入2 mL蒸餾水，沸水浴中糊化15 min，冷卻后加入2 mL 9.2 mol·L-1的高氯酸，冰浴中攪拌15 min， 再加入2 mL蒸餾水，10 000 r·min-1離心10 min，收集上清液于50 mL容量瓶中，再向沉淀中加入2 mL 4.6 mol·L-1的高氯酸，冰浴中攪拌15 min，加入3 mL蒸餾水，10 000 r·min-1離心10 min，合并上清液，并定容至50 mL，得到淀粉提取液。葡萄糖、果糖、蔗糖及淀粉含量的測定參照文獻(xiàn)[17]的方法。

1.3.2 有機(jī)酸測定 檸檬酸、蘋果酸、草酸及琥珀酸含量采用高效液相色譜法測定。稱取2.00 g番茄果實，研磨成勻漿后轉(zhuǎn)入10 mL離心管中，用超純水沖洗2～3次，定容至10 mL，80℃水浴超聲提取1 h，冷卻后10 000 r·min-1離心15 min，取1 mL上清液，通過0.45 μm微孔濾膜過濾2 mL至進(jìn)樣瓶中，進(jìn)行色譜測定。色譜柱為ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.6 mm×150 mm)，進(jìn)樣量：10 μL，柱溫：35℃，波長：210 nm，流動相：2%甲醇+98% 20 mmol·L-1磷酸氫二鈉(pH值2.6)。

1.3.3 氨基酸測定 氨基酸含量采用高效液相色譜法測定。取適量樣品于水解管中，加入10 mL水+10 mL鹽酸，放入烘箱中，110℃水解22～24 h。取出冷卻后，轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中定容。分取1 mL清液，85℃水浴氮氣吹干，加水1 mL，再吹干，然后加入10 mL 0.02 mol·L-1HCl，晃勻。分取500 μL，加入250 μL 0.1 mol·L-1異硫氰酸苯酯乙腈和250μL 1 mol·L-1三乙胺乙腈，衍生1 h，然后加入2 mL正己烷，震蕩，靜置。分層后取下層液體過0.45 μm有機(jī)膜上機(jī)。使用色譜柱為C18(SHISEIDO 4.6 mm×250 mm, 5 μm)，進(jìn)樣量：10 μL，柱溫：40℃，波長：254 nm，流動相為A：0.1 mol·L-1無水乙酸鈉∶乙腈=97∶3(體積比)，混勻后調(diào)pH值至6.5，B：80%乙腈。氨基酸流動相洗脫梯度為：0～14 min 100%A，15～29 min 85%A+15%B，30～37 min 100%B，38～45 min 100%A。

1.3.4 芳香類物質(zhì)測定 芳香類物質(zhì)含量采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測定。將所有用于測芳香的樣品充分?jǐn)囁?，?1.00 g勻漿置于20 mL頂空瓶中，并加入10 μL內(nèi)標(biāo)(19.5 mg·L-13-辛醇，溶劑為無水乙醇)，擰緊瓶蓋。于攪拌模式下60℃平衡5 min后，使用固相微萃取針60℃頂空萃取40 min，然后于進(jìn)樣口解吸5 min。色譜柱為HP-INNOWAX毛細(xì)管柱子(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為He，流速1 mL·min-1，分離比5∶1；進(jìn)樣溫度250℃；升溫程序：起始溫度40℃，保持5 min，以8℃·min-1升至250℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：EI電離源，能量70 eV；離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，接口溫度250℃，掃描范圍30～400 m/z。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計分析并用Duncan′s新復(fù)極差檢驗法進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對番茄果實中糖組分含量的影響

由圖1可知，各處理番茄果實中糖組分均以果糖和葡萄糖為主，占總含量的94.88%～95.97%；鹽脅迫下果糖和葡萄糖的含量均高于對照(CK)，其中果糖含量以T5和T3較高，分別較對照增加了18.34%和15.66%；葡萄糖含量在T3最高，較對照顯著增加了29.06%。各處理蔗糖和淀粉含量均較低，其中蔗糖含量在2.11～3.20 g·kg-1之間，以T5最高，為3.2 g·kg-1； 各處理淀粉含量在0.92～1.36 g·kg-1之間，且含量隨著土壤含鹽量的升高而增加。

圖1 不同鹽脅迫下番茄果實中糖組分含量Fig.1 Contents of sugar components in tomato fruits under different salt stress

2.2 鹽脅迫對番茄果實中酸組分含量的影響

由圖2可知，番茄果實中有機(jī)酸以檸檬酸和蘋果酸為主，占檢測到有機(jī)酸的88.30%～91.60%；各處理有機(jī)酸中檸檬酸含量均最高，且隨著土壤含鹽量的升高呈先增加后降低的趨勢，表明適宜鹽分可促進(jìn)果實有機(jī)酸積累，但鹽分過高會導(dǎo)致有機(jī)酸積累減弱，檸檬酸含量以T3最高，為6.2 g·kg-1，較對照顯著增加了61.52%；各處理蘋果酸含量在0.97～2.23 g·kg-1之間，也以T3最高，較對照增加了129.95%；草酸和琥珀酸的含量較低，分別在0.48～0.61和0.16～0.27 g·kg-1之間，且均以T3最高。T3～T5檸檬酸和蘋果酸含量均顯著高于對照和T2，較高鹽分脅迫下檸檬酸和蘋果酸與低鹽脅迫差異顯著。

圖2 不同鹽脅迫下番茄果實中有機(jī)酸組分含量Fig.2 Contents of organic acids in tomato fruits under different salt stress

2.3 鹽脅迫對番茄果實中氨基酸的影響

由表1可知，各處理番茄果實共檢出16種氨基酸，含有5種必需氨基酸，11種非必需氨基酸；其中，T3的氨基酸總量最高，較對照增加了12.46%，其他處理氨基酸總量均低于對照；各處理谷氨酸和天冬氨酸含量較高，甘氨酸、酪氨酸和異亮氨酸含量較低。鹽脅迫未改變果實中氨基酸種類，但不同鹽脅迫下各氨基酸含量不同：各鹽脅迫處理的谷氨酸含量均高于對照，且以T3最高；T3和T4的蛋氨酸含量高于對照，且以T4最高；剩余14種氨基酸均以T3含量最高，且高于對照，其他鹽脅迫下剩余14種氨基酸含量均低于對照，說明適宜鹽分脅迫能促進(jìn)氨基酸的積累。

表1 鹽脅迫下番茄果實中氨基酸的種類及含量Table 1 Types and contents of amino acids in tomato fruits under salt stress /(mg·kg-1)

由表2可知，鹽脅迫下櫻桃番茄中的必需氨基酸所占比例低于對照，非必需氨基酸的占比高于對照；檢測到的氨基酸中包含7種呈味氨基酸，其中鮮味氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，甜味氨基酸有丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸，芳香族氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸。鹽脅迫下果實中鮮味氨基酸比例隨著土壤含鹽量的升高呈先降低后升高的趨勢，T3的鮮味氨基酸占總氨基酸比例最低，約為34.55%，且低于對照；T3甜味和芳香族氨基酸比例高于對照，其余處理均較對照降低，這可能是T3番茄口感更佳的原因之一。

表2 鹽脅迫下番茄果實中氨基酸成分分析Table 2 Analysis of amino acid composition in tomato fruits under salt stress /%

2.4 鹽脅迫下番茄果實中芳香物質(zhì)組成

櫻桃番茄果實共檢出45種芳香物質(zhì)，其中醛類11種、酮類5種、醇類13種、酯類3種、其他類13種。由表3可知，不同處理果實中芳香物質(zhì)成分及其含量不同，鹽脅迫下果實中芳香物質(zhì)的種類及含量增加，CK～T5分別有24、29、30、27、29種芳香物質(zhì)；其中CK～T4醛類物質(zhì)最多，其次為醇類物質(zhì)，T5醇類物質(zhì)最多。由圖3可知，櫻桃番茄果實中正己醛、已烯醛、檸檬醛、香葉基丙酮、3-己烯-1-醇、己醇、棕櫚酸甲酯、2-異丁基噻唑等含量較高；5個處理均檢出的芳香物質(zhì)共有11種，其中2-己烯醛具有果香和青香氣味，香葉基丙酮具有香甜的花香氣味，3-己烯-1-醇、1-己醇和2-異丁基噻唑具有青香氣味，棕櫚酸甲酯具有弱酸氣味，棕櫚酸乙酯具有弱蠟香和奶油氣味。CK中香葉基丙酮含量最高，為6.75%，其次是2-異丁基噻唑和正己醛；隨著土壤含鹽量的升高，T2中2-異丁基噻唑和正己醛含量增加，香葉基丙酮含量減少，其中2-異丁基噻唑含量最高，為12.59%；T3和T4中2-己烯醛含量均最高，含量分別為8.68%和16.36%，其次是香葉基丙酮和2-異丁基噻唑；T5中1-己醇、3-戊酮、反式-2-己烯-1-醇含量較高，而正己醛未被檢出。

表3 鹽脅迫下番茄果實中各類芳香物質(zhì)的種類及相對含量Table 3 Types and relative contents of various aromatic substances in tomato fruits under salt stress

圖3 鹽脅迫下番茄果實中主要芳香物質(zhì)的成分及相對含量Fig.3 Composition and content of aromatic substances in tomato fruits under salt stress

3 討論

番茄的風(fēng)味與果實中可溶性固形物、可溶性糖、有機(jī)酸、糖酸比、氨基酸、芳香物質(zhì)等相關(guān)[3-4,18]。糖、酸物質(zhì)不僅是果蔬中重要的營養(yǎng)物質(zhì)，也是重要的風(fēng)味物質(zhì)，如果實的甜酸風(fēng)味是可溶性糖和有機(jī)酸共同作用的結(jié)果[19-20]。糖作為光合作用的主要產(chǎn)物之一，既為植物生長發(fā)育提供能量，也作為植物體內(nèi)的一種信號分子參與并調(diào)控植物的生長發(fā)育進(jìn)程[21]。前人研究表明，在鹽脅迫下植物細(xì)胞內(nèi)的一些大分子物質(zhì)趨向于水解，使細(xì)胞內(nèi)葡萄糖、果糖和蔗糖等可溶性糖含量升高，進(jìn)而提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力和原生質(zhì)保護(hù)能力[22]。本研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下櫻桃番茄果實中可溶性糖仍以葡萄糖和果糖為主，且鹽脅迫下兩種糖的含量增加，這可能是由于鹽分脅迫下葡萄糖和果糖作為親水性的小分子物質(zhì)積累以降低細(xì)胞的滲透勢，防止細(xì)胞被動失水，以維持細(xì)胞膨壓。有機(jī)酸是滲透勢形成的主要物質(zhì)，對發(fā)育期果實的膨脹有重要作用，且有機(jī)酸組分與含量差異可使不同類型果實各具獨特風(fēng)味[23-24]。有研究表明，鹽脅迫下大量積累的有機(jī)酸可與Na+結(jié)合，從而減輕鹽的毒害作用[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下櫻桃番茄果實中檸檬酸、蘋果酸、草酸、琥珀酸的含量均高于對照，這可能是由于鹽脅迫下果實中有機(jī)酸積累能夠維持番茄生長發(fā)育所需要的細(xì)胞膨壓，從而減輕鹽脅迫對植物的傷害，與張桂云等[26]在水稻上的研究結(jié)果一致。鹽脅迫未改變櫻桃番茄果實的糖、酸組分，適宜鹽分脅迫下櫻桃番茄果實中葡萄糖、果糖、檸檬酸和蘋果酸的含量積累較多，但鹽分過高時4種物質(zhì)積累相對減少；鹽脅迫促進(jìn)檸檬酸和蘋果酸積累作用較葡萄糖和果糖更顯著，相對于果糖和葡萄糖含量的增加，檸檬酸和蘋果酸的積累對果實風(fēng)味的影響可能更大。

氨基酸作為生物活性成分，也是蔬菜的重要營養(yǎng)物質(zhì)，生物體內(nèi)氨基酸主要用于合成蛋白質(zhì)，維持氮平衡，并且能調(diào)節(jié)生理機(jī)能促進(jìn)生長發(fā)育[27]。前人研究表明，各種氨基酸組成及含量直接影響其營養(yǎng)價值，并與人類味覺密切相關(guān)，且氨基酸的滲透調(diào)節(jié)作用在提高植物耐鹽性中具有重要作用[28-29]。本研究通過對鹽脅迫處理櫻桃番茄果實中的氨基酸種類及含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)櫻桃番茄中谷氨酸含量最高，甘氨酸含量最低，這與岳冬等[6]的研究結(jié)果一致，且鹽分脅迫不改變氨基酸的種類，但不同鹽分脅迫下櫻桃番茄果實氨基酸含量不同，其中谷氨酸在各鹽分脅迫下含量均高于對照，這與劉沖等[30]在馬齒莧上的研究結(jié)果一致，說明谷氨酸在鹽脅迫下參與細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用，但關(guān)于谷氨酸如何影響番茄風(fēng)味及鹽分脅迫下谷氨酸的代謝特性還有待進(jìn)一步探究。

芳香物質(zhì)對番茄的風(fēng)味具有非常重要的作用，盡管其含量較低，但對風(fēng)味的影響不可忽視，已鑒定出的芳香物質(zhì)主要為醇類、醛類、酮類、酯類、萜類及含硫化合物[31-32]。有研究表明，芳香物質(zhì)生物合成的前體物質(zhì)為脂肪酸、類胡蘿卜素、氨基酸等，且果實中有機(jī)酸的含量與成分會影響芳香物質(zhì)的揮發(fā)[33]。本研究發(fā)現(xiàn)C6醛(己烯醛、正己醛)是影響番茄氣味重要的非特征氣味化合物，其相對含量較對照增加；2-異丁基噻唑在低鹽脅迫下相對含量較對照大幅增加，是鹽脅迫下影響櫻桃番茄主要特殊風(fēng)味賦予的關(guān)鍵香氣化合物；鹽脅迫下櫻桃番茄的芳香物質(zhì)種類及相對含量增加，這可能是由于鹽脅迫下有機(jī)酸和氨基酸等前體物積累導(dǎo)致芳香物質(zhì)的種類和含量增加，進(jìn)而改善了櫻桃番茄的風(fēng)味。

4 結(jié)論

鹽脅迫對櫻桃番茄的風(fēng)味物質(zhì)的組成和含量有顯著影響。鹽脅迫下果實中的葡萄糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸含量增加，其中土壤含鹽量為3 g·kg-1時葡萄糖、檸檬酸、蘋果酸含量最高；適宜鹽分脅迫(3 g·kg-1)能促進(jìn)果實中氨基酸積累，其中谷氨酸是櫻桃番茄果實響應(yīng)鹽脅迫的重要代謝產(chǎn)物；鹽脅迫下果實中芳香物質(zhì)的種類及相對含量增加，反式-2-己烯醛和2-異丁基噻唑是鹽脅迫下影響櫻桃番茄風(fēng)味的重要芳香物質(zhì)。綜上，鹽脅迫處理影響番茄的風(fēng)味品質(zhì)是糖、酸、氨基酸、芳香物質(zhì)等綜合作用的結(jié)果，但關(guān)于鹽脅迫如何影響果實中風(fēng)味物質(zhì)的積累以及不同風(fēng)味物質(zhì)間如何相互影響還需進(jìn)一步探索。