楊心彪，李興需，劉睿，周國林

1.華中農業(yè)大學食品科學技術學院/環(huán)境食品學教育部重點實驗室，武漢 430070；2.武漢市農業(yè)科學院，武漢 430072

番茄（Lycopersicon esculentumMill），茄科番茄屬，距今己有數百年的人工栽培歷史，在我國的果蔬消費市場中占居重要地位。近年來，越來越多的種植基地采用高效優(yōu)質的栽培技術，生產出果實大小適中、果色飽滿、果皮較薄、果肉較軟、糖酸比合理、成熟度合適、主要用于鮮食的“口感型番茄”，市場上也稱“原味番茄”［1］。番茄風味獨特，具有較高的營養(yǎng)價值，所含番茄紅素具有較強的抗氧化、抗腫瘤、助消化、利尿以及預防心血管疾病的作用［2］。

目前關于番茄的研究主要集中在栽培管理技術［3］、品種培育［4］、土壤改良及平衡施肥［5-6］、風味物質成分及影響因素分析［7］等方面。但是對相同栽培條件下不同生理期的果實品質指標的動態(tài)變化以及對不同礦物質元素富集能力的研究鮮見報道。番茄屬于典型的呼吸躍變型果實，不同品質指標的合成時期和速率也有所不同［8］。已有研究表明，糖在番茄整個成熟期逐漸積累，完熟期達到最高［9］；而維生素C 含量則在成熟后期呈S 型下降［10］。因此，適宜的番茄采收期需要綜合考慮其成熟期感官品質和營養(yǎng)品質，并根據儲運條件做出調整。

本研究以5個不同品種的鮮食番茄為原料，對其成熟過程中色澤、硬度、糖、酸、番茄紅素以及黃酮類化合物等營養(yǎng)成分的動態(tài)變化進行分析，并對相同栽培條件下不同品種番茄在不同生長周期內對礦物質元素的富集能力進行對比分析，以確定適宜的采收期，提高果實采收品質，并為建立鮮食番茄高效的栽培管理體系及番茄品質育種提供一定依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的5 個番茄品種來自武漢市農業(yè)科學院蔬菜研究所，分別為：NT30、NT31、QD2101、黔紅一號（QH001）、盛世一號（SS001）。其中QD2101 為粉紅色果，其余都為大紅色果；NT30與NT31果為高圓形果，單果質量260 g 左右，存在親緣關系；QD2101 為高圓形果，單果質量260～300 g；QH001 為圓形果，單果質量160～170 g；SS001 為高扁圓形果，單果質量約220～260 g。整體外觀及縱切面見圖1。

圖1 不同品種不同生長期番茄縱切面Fig.1 Longitudinal section of different tomato varieties at different growth stages

參試品種在武漢市農業(yè)科學院北部園區(qū)引進示范園內栽培，2020年12月17日播種，2021年3月4日定植。番茄包溝2 m 開廂，雙行種植，每個種植小區(qū)種同一品種番茄36～40 株，株距40 cm，行距50 cm。從每個種植小區(qū)中一次性隨機從第六果穗選取不同成熟期、大小均勻、無機械損傷的6個代表性果實，將其中3 個番茄進行勻漿，制成待測樣品，分裝至不同大小的容器中并置于-80 ℃超低溫冰箱冷凍保存?zhèn)溆茫Ｓ?個果實用于色澤及質構的測定。

果實不同生理期標準為：青熟期（Ⅰ）：果實通體呈綠色，質地較堅硬。轉色期（Ⅱ）：果實外觀開始呈現少許紅色，著色比例10%～60%。堅熟期（Ⅲ）：果實整體呈現紅色，著色比例60%～90%。完熟期（Ⅳ）：果實整體呈現深紅色，質地略微發(fā)軟。

1.2 主要儀器與設備

ATY-244 電子分析天平，日本島津；色差儀（UltraScan VIS），美國HunterLab；TA.XT.plus 質構儀，英國 Stablemic rosystems；Multiskan Sky 全波長酶標儀，Thermo Fisher Scientific；UltiMate 3000 UHPLC液相色譜（二級管陣列檢測器），Thermo Fisher Scientific；e1525 液相色譜（示差折光檢測器），美國Waters；Aglient7800 型電感耦合等離子體質譜儀，美國安捷倫科技有限公司。

1.3 色澤指標測定

采用色差儀進行測定色度。沿番茄表面均勻測定 6 個點的L*、a*、b*值，結果取 3 個果實的平均值。L*表示由黑到白的程度，L*越大表示果皮越白；a*表示由綠到紅的程度，a*越大表示越紅；b*表示由藍到黃的程度，b*越大表示越黃。

1.4 質構指標測定

果實硬度測定采用質構儀進行測定；選用直徑為5 mm 的P/100 型不銹鋼探頭，測試前、中、后速度都為1.0 mm/s，穿透距離為10 mm，沿番茄赤道均勻測定4個點，結果取3個果實的平均值。

1.5 營養(yǎng)指標測定

番茄果實中可溶性固形物主要包括糖、酸、維生素、礦物質等，可直接反映果實成熟度和品質狀況。果實中可溶性固形物（TSS）含量采用手持折光儀測定。維生素C 含量參考王學奎等［11］的方法，采用萃取比色法測定。可溶性蛋白質含量測定用考馬斯亮藍G-250 法測定［12］。番茄紅素含量測定依據NY/T1614—2008《中華人民共和國農業(yè)行業(yè)標準蔬菜及制品中番茄紅素的測定》采用高效液相色譜法測定?？偡雍康臏y定采用福林酚法［13］進行測定。

1.6 果實中酸、糖含量和種類測定

采用氫氧化鈉滴定法測定可滴定酸含量。準確稱取番茄勻漿5.00 g，按照程遠等［14］的方法提取有機酸，采用高效液相色譜法進行測定。色譜條件：色譜柱Hypersil Gold aQ（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相0.02 mol/L 磷酸二氫銨（磷酸調節(jié)pH 至 2.7），柱溫30 ℃，流速0.6 mL/min，進樣量10 μL，配有二極管陣列檢測器。

采用苯酚硫酸法測定可溶性糖含量。準確稱取經研磨的番茄勻漿5.00 g，按齊紅巖等［9］的方法提取果實中的可溶性糖，采用高效液相色譜法進行測定。色譜條件為：Agilent zorbax nh2（4.6 mm×250 mm，5 μm），流動相70%乙腈，柱溫30 ℃，流速1 mL/min；進樣量10 μL，配有示差折光檢測器。

1.7 礦質元素含量測定

參照GB 5009.268－2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》中第一法，分別測定Na、Mg、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Se、Cd、Pb的含量。

1.8 數據處理及分析

采用Excel 2016、GraphPad prism 8 軟件對試驗數據進行處理及繪圖，采用SPSS 16.0進行差異性分析。采用變異系數（CV）評估單一品質指標中不同鮮食番茄材料中的差異。采用隸屬函數分析方法對5 種番茄堅熟期果實的品質指標綜合評價，隸屬函數值Xμ=（X－Xmin）/（Xmax－Xmin），式中，X為鮮食番茄某品質指標的測定值，Xmin為該材料下該品質的最小值，Xmax為該材料下該品質的最大值［15］。

2 結果與分析

2.1 番茄果實成熟過程中色澤的變化

由圖2 可知，在番茄的成熟過程中，果皮的亮度（L*）逐漸降低，紅（a*）、黃色（b*）逐漸加深，完熟期黃色逐漸變淺。在堅熟期，其亮度適中，具有較深的紅色、黃色，其中NT31 具有最大的亮度值，NT30 紅色最深，但亮度值最低，SS001 黃色最深，QH001 黃色最淺。而到了完熟期，果實紅色程度增加不大，但表皮亮度、黃色進一步降低。對色澤而言，番茄果實在堅熟期就具有較好的商品性狀，適合采摘上市。

圖2 番茄果實成熟過程中L＊（A）、a＊（B）、b＊（C）的動態(tài)變化Fig.2 Dynamics of L＊（A），a＊（B）and b＊（C）during tomato fruit ripening

2.2 番茄果實成熟過程中硬度及營養(yǎng)成分的變化

由圖3A 可知，果實的硬度呈下降的趨勢，青熟期為果實硬度的最高階段，最高值達4 500 g，此時不同品種的番茄硬度存在較大差異，差值達到1 500 g，而到了完熟期，番茄的硬度多集中在700～1 500 g，此時果實硬度過低，不利于運輸貯藏。在堅熟期，NT31 的硬度最大，為 2 800 g；SS001、QD2101 的硬度最低，在1 400 g 左右，此時期果實硬度適中，適合作為商品采摘上市。

由圖3B 可知，在青熟期至完熟期，5 種番茄可溶性固形物含量呈現先上升，后下降的趨勢，并在堅熟期達到最大值。在青熟期階段，5 種番茄果實的可溶性固形物含量的差異不大，集中在2.8%～3.7%，在堅熟期和完熟期，品種之間可溶性固形物的差異較大，極差達1.7，在堅熟期，NT30 含量最高，達6.6%，QH001含量最低，為4.9%。

由圖3C 可知，番茄果實維生素C 含量的變化趨勢表現一致，均為先上升后降低，并在堅熟期達到頂峰。在堅熟期，NT30 番茄維生素C 含量最高，達19.99 mg/100 g，NT31次之，為19.59 mg/100 g；在完熟期維生素C 含量較為接近，都在14 mg/100 g 左右NT30與NT31具有較高的Vc含量，且二者存在親緣關系，這可能與其內在的基因表達有關。

由圖 3D 可知，NT31、NT30、SS001 的可溶性蛋白含量變化趨勢較為一致，均為逐漸降低，QH001 與QD2101 在青熟期至轉色期變化不明顯，在青熟期至完熟期逐漸下降，造成這種差異可能是由于不同種類的番茄對環(huán)境的適應能力有所不同，引起不同的生理代謝強度導致的。在堅熟期NT31 可溶性蛋白含量最高，為16.22 mg/g，QH001次之，NT30 含量最低，為 10.85 mg/g。

由圖3E 可知，在整個成熟期番茄紅素含量呈現逐漸上升的趨勢，但不同品種的番茄在不同階段番茄紅素含量存在差異。青熟期果實呈現白綠色，幾乎不含番茄紅素。轉色期番茄開始合成少量番茄紅素，完熟期達到峰值，與此對應，果實的顏色也從粉紅變?yōu)樯罴t，在堅熟期，QH001 的番茄紅素含量最高（22.81 μg∕g），NT30 與 SS001 的含量最低（5.0 μg∕g 左右）。完熟期QH001 的番茄紅素達到了最高值60.65 μg∕g，而其余4 種番茄的番茄紅素含量較為接近，均在 16.32 μg/g 左右。

由圖3F 可知，在番茄成熟過程中，總酚含量總體呈現先上升后下降的趨勢，而QD2101 總酚含量變化不明顯，在青熟期含量較高，NT30 在轉色期其總酚含量達到最高，其余品種則在堅熟期總酚含量達到最高，此差異可能與在生長過程中調控多酚類物質合成的關鍵酶的活性變化有關。

圖3 番茄果實成熟過程中硬度（A）及可溶性固形物（B）、維生素C（C）、可溶性蛋白（D）、番茄紅素（E）和總酚含量（F）的動態(tài)變化Fig.3 Dynamics of hardness（A）and soluble solids（B），vitamin C（C），soluble protein content（D），lycopene（E）and total phenolic content（F）in tomato fruits during ripening

2.3 番茄果實成熟過程中可溶性糖、酸的變化

由圖4A 可知，果實可滴定酸的變化趨勢整體呈現下降趨勢，在青熟期含量最高，其中NT31、QH001、SS001 可滴定酸含量較為接近，在0.2%左右；NT30 含量最高，為 0.38%；QD2101 其次，為3.2%；而在完熟期，5 種番茄可滴定酸含量都在0.12%左右，差異不大。

由圖4B 可知，在青熟期至堅熟期，5 種番茄的可溶性糖含量都上升了0.4%左右，到達堅熟期后，SS001 的可溶性糖含量呈現下降趨勢，而QD2101 的繼續(xù)上升，NT31、NT30、QH001 的則幾乎保持不變。由此可見，在堅熟期，番茄甜度已達到較高水平，商品價值較高。

由圖4C 可知，在番茄成熟過程中，糖酸比呈現逐漸增大的趨勢。在堅熟期，NT30、SS001、QD2101的糖酸比較為接近，在7.0左右；QH001糖酸比最低，為5.39；NT31 糖酸比含量最高，為7.78。就口感甜度而言，NT31 番茄相比于其他品種具有較高的甜度。

圖4 番茄果實成熟過程中可滴定酸（A）、可溶性糖含量（B）及糖酸比（C）的動態(tài)變化Fig.4 Dynamics of titratable acid（A），soluble sugar content（B）and sugar-acid ratio（C）during tomato fruit ripening

2.4 番茄果實成熟過程中單糖及有機酸的變化

由圖5A、B 可知，在成熟過程中，葡萄糖與果糖總體變化趨勢大致相同，在青熟期至堅熟期含量呈現上升趨勢，在堅熟期至完熟期則含量下降。在堅熟期，NT30 番茄的葡萄糖含量最高，為16.2 mg/g，NT31、QD2101 次之，在 14.0 mg/g 左右，QH001 與SS001 含量最低，為 12.0 mg/g 左右；堅熟期 NT30 與NT31 果糖含量最高，為 17.3 mg/g，QD2101、SS001果糖含量次之，為15.0 mg/g 左右，QH001 果糖含量最低，為14.0 mg/g。

不同品種的鮮食番茄果實內有機酸含量的變化如圖5C～5E 所示，不同品種的果實內有機酸含量的變化存在明顯差異。檸檬酸酸味柔和爽口，入口即達到較高酸感，后味延續(xù)時間較短，蘋果酸則帶有令人愉快的酸味，賦予特殊的果香味，而草酸則略帶苦澀。

圖5 番茄果實成熟過程中葡萄糖（A）、果糖（B）、草酸（C）、檸檬酸（D）、蘋果酸（E）含量的動態(tài)變化Fig.5 Dynamics of glucose（A），fructose（B），oxalic acid（C），citric acid（D）and malic acid（E）content in tomato fruits during ripening

QD2101、NT30 果實在生長過程中草酸的變化趨勢較為相似，呈現先降低后升高的趨勢，在轉色期含量最低，分別為0.60、0.47 mg/g，在完熟期含量達到最高，分別為 0.74、0.79 mg/g。QH001、SS001 果實在生長過程中草酸含量的變化趨勢與此相反，在生長過程中呈現先增加后降低的趨勢，在轉色期草酸含量最高，分別達到 0.78、0.67 mg/g，NT31 則呈現逐漸增加的趨勢。在果實的生長過程中，檸檬酸呈現出 2 種變化趨勢，QH001、QD2101、SS001 在堅熟期至轉色期呈現先上升后下降的趨勢，在轉色期含 量 達 到 最 高 ，分 別 為 2.22、1.85、2.18 mg/g。NT30、NT31 在生長周期中，檸檬酸含量呈現持續(xù)降低的趨勢。在番茄果實的整個生長期，蘋果酸含量呈逐漸下降的趨勢，在青熟期，蘋果酸含量在0.7～0.8 mg/g，而在完熟期，含量下降為0.3～0.4 mg/g。

2.5 番茄果實成熟過程中礦質元素的變化

由表1可知，不同生長期相同品種的番茄，對不同礦物質元素富集能力有所不同。QD2101在生長過程中，Fe、Se、Na、K 等 11 種礦物質含量存在顯著變化（P＜0.05），而Ca、Zn含量無顯著變化。NT30在生長過程中，Fe、Se、Na、K等10種礦物質含量存在顯著變化（P＜0.05），而Ca、Zn、Pb 含量無顯著變化；NT31果實Fe、Se、Zn、K 等13 種元素含量都存在顯著變化（P＜0.05）；QH001 果實生長過程中，K、Mg、Ni、Cu、Zn 等10 種元素含量上存在顯著變化（P＜0.05），而Na、Pb、Se含量無顯著變化；SS001在生長過程中，僅Mn含量無顯著變化，其余12種礦物質元素都存在顯著變化（P＜0.05）。在堅熟期，NT31與QH001番茄的 K 含量最高（2.50 mg/g），QD2101 和 SS001 的 K含量最低（1.69 mg/g）,NT31番茄Fe含量最高（4.85 mg/g），QD2101 番茄 Fe 含量最低（3.27 mg/g）,SS001 番茄 Zn 含量最高（1.60 μg/g），QD2101 番茄Zn 含量最低（0.91 μg/g）；NT30 番茄 Se 含量最高（4.07 ng/g），QD2101番茄Se含量最低（1.57 ng/g）。其中，在番茄整個生長過程中的K、Na 含量差異較大，這可能與施用的肥料中的K 元素較高占比以及根系的選擇性吸收有關。

表1 番茄果實成熟過程中礦質元素含量的變化Table 1 Changes in the mineral element content of tomato fruits during ripening

2.6 5種番茄果實堅熟期品質綜合評價

由表2 可知，堅熟期番茄果實b*的平均值為39.88，品種間變異系數最大（15.37%），b*最高的為NT31，最低的為QH001；L*的平均值為49.89，變異系數為13.73%，其中L*最高的為NT31，最低的為NT30；可溶性糖含量的平均值為2.16%，變異系數為10.01%，含量最高的為NT31，最低的為QD2101；可溶性固形物的平均值為5.62%，變異系數為9.4%，含量最高的為NT30，最低的為QH001。對比發(fā)現NT31番茄的糖酸比在7.5左右，不僅有較高的可溶性糖、可溶性蛋白、果糖、蘋果酸、維生素C含量，還有較豐富的K、Na、Fe、Zn元素。

表2 5種番茄果實堅熟期品質指標的對比Table 2 Comparison of quality indicators of five types of tomato fruits at firm ripening stage

對5 種番茄果實堅熟期的品質進行評價分析，QH001、NT30、NT31、SS001、QD2101 的平均隸屬函數值分別為 0.44、0.42、0.66、0.43、0.40，最大值和最小值的差值為0.26，綜合品質指標排名依次為2、4、1、3、5，即 QD2101 的綜合品質最低，NT31 綜合品質最高，Cd 含量為 11.26 ng/g，Pb 含量為 9.05 ng/g，其均符合我國茄果類蔬菜綠色食品農業(yè)行業(yè)標準NY/T 655-2020。

3 討 論

鮮食番茄的營養(yǎng)價值與成熟過程的環(huán)境調控、病蟲害防治、水肥管理及采收時期密切相關。高效合理的水肥管理和環(huán)境調控是番茄產量以及營養(yǎng)品質的基本保障；適宜的采收時期不僅對果實品質有重大影響，還可以解決異地運輸難題，延長貨架期，提高經濟效益［16］。因此，依據番茄果實在不同生長期品質指標的動態(tài)變化規(guī)律可以為生產實踐中的水肥管理和環(huán)境調控以及采收時期的選擇提供理論依據。

硬度是衡量果實品質的重要感官指標，同時也是影響采收時間的關鍵指標，果實過硬則影響口感，果實過軟則易在運輸中產生機械損傷。本試驗中，通過監(jiān)測生長期果實硬度與可溶性蛋白的動態(tài)變化可知，二者都呈下降的趨勢，前者可能與原果膠的降解和纖維素的水解有關。在果實堅熟期，其硬度適中，既能保證有較好的咀嚼性，又能減少采收時的機械損傷?？扇苄缘鞍讋t是構成果蔬中酶的重要組成部分，參與果蔬代謝過程的調控，與果蔬的生長發(fā)育、成熟衰老、抗逆性、抗病性密切相關［17］，在番茄果實成熟過程中，品種NT31始終具有較高的可溶性蛋白含量，相比于其他4個品種，該品種具有較強的抗逆性以及抗病性。結合多指標的變化規(guī)律發(fā)現，可溶性固形物、維生素C、可溶性糖、葡萄糖、果糖含量都呈現先增加后降低的變化規(guī)律，在堅熟期達到最大值，這可能與番茄屬于呼吸躍變型果實有關。維生素C參與呼吸作用，在堅熟期前，維生素C 合成速率大于呼吸速率，而在堅熟期后，呼吸速率突然增加，維生素C 消耗速率大于合成速率，從而導致番茄果實維生素C含量呈先上升后降低的趨勢，并在堅熟期時含量達到最高［8］，為了減少維生素C 的消耗，可以結合低水中肥管理，并且適當補充光照時間，降低大棚內的環(huán)境溫度來降低呼吸作用，從而提高維生素C 的積累量［18-19］。果實中果糖、葡萄糖的變化不僅與呼吸作用有關，還與蔗糖酶的活性變化有關，在堅熟期蔗糖酶活性達到最大，使蔗糖的水解作用加強［20］。

果蔬中含有多種有機酸，其種類與含量對口味、貯藏性等都有重要影響。可溶性糖是甜味的主要來源，也是果實呼吸的底物，其含量高低與品質、成熟度、口感等密切相關，多數番茄果實中的糖主要是葡萄糖和果糖，果糖的甜度約是葡萄糖的2 倍，提高果實的含糖量從而改善風味是提高番茄品質的重要環(huán)節(jié)。而糖酸比則是果蔬口感的重要評價指標，直接關系到番茄商品價值的高低。相關研究表明，番茄最佳風味的形成需要較高的糖度和相對較高的酸度，低糖導致果實毫無風味，低糖高酸會使果實偏酸，而高糖和低酸則會令果實風味偏淡［21］，通過對營養(yǎng)指標的分析發(fā)現，NT31番茄的糖酸比在7.5 左右，具有較好的鮮食口感，不僅有較高含量的可溶性糖、可溶性蛋白、果糖、蘋果酸、維生素C，還有較為豐富的K、Ca、Fe、Zn、Se 元素，表明NT31 具備更高的營養(yǎng)價值和商品價值。其中，在番茄整個生長過程中的K、Na 含量差異較大，這可能與施用的肥料中的K元素較高占比以及根系的選擇性吸收有關。

綜上結果表明，堅熟期的番茄果實具有較好的色澤、硬度、口感和較高的營養(yǎng)價值，是鮮食番茄的最佳采收期；對5個不同品種的堅熟期番茄果實進行品質綜合分析，確定NT31為品質最優(yōu)的鮮食番茄。