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(fèi)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(shí)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(fèi)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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?；诖?，本研究探究了不同鹽分梯度土壤條件下番茄果實(shí)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(shí)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(shí)成熟時混合選取成熟度一致的番茄果實(shí)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(shí)，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?dú)獯蹈?，加? 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)囁椋?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(shí)中糖組分含量的影響

由圖1可知，各處理番茄果實(shí)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(shí)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(shí)中酸組分含量的影響

由圖2可知，番茄果實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)中氨基酸的影響

由表1可知，各處理番茄果實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)中芳香物質(zhì)組成

櫻桃番茄果實(shí)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(shí)中芳香物質(zhì)成分及其含量不同，鹽脅迫下果實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)各具獨(dú)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(shí)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(shí)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(shí)的糖、酸組分，適宜鹽分脅迫下櫻桃番茄果實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)中氨基酸積累，其中谷氨酸是櫻桃番茄果實(shí)響應(yīng)鹽脅迫的重要代謝產(chǎn)物；鹽脅迫下果實(shí)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(shí)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。