外源褪黑素对番茄果实品质和挥发性物质的影响.pdf

第 卷第 期 年 月干 旱 地 区 农 业 研 究 .文章编号:():./.外源褪黑素对番茄果实品质和挥发性物质的影响豆建华张 洋袁 鸿王光正王俊文汪 洁武 玥唐中祺郁继华(.甘肃农业大学园艺学院甘肃 兰州 .甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃 兰州)摘 要:为探究外源褪黑素对番茄果实品质及挥发性物质的影响以番茄()航粉高糖品种为试材以果实表面喷施蒸馏水为对照()设 个不同浓度褪黑素喷施果实处理分别为()、()、()、()结果表明:()外源褪黑素处理能显著增加番茄果实中果糖、葡萄糖和可溶性总糖的含量降低有机酸含量从而显著提高番茄果实糖酸比()个处理中共检测出 种挥发性物质包括 种酮类、种醛类、种醇类、种酯类、种烃类、种酚类和 种其他类物质 各处理挥发性物质总数量和总含量依次为:(种.)、(种.)、(种.)、(种.)、(种.)均为醛类含量最高酚类含量最低其中 处理可提高番茄果实中酮类、醛类、醇类和酯类挥发性物质总含量 检测出的挥发性物质共包含 种番茄特征香气成分 处理的特征挥发性物质含量最高为 .()与对照相比喷施褪黑素提高了番茄果实单果质量以及可溶性固形物、可溶性蛋白、维生素、番茄红素含量促进果实对、等矿质元素的吸收()主成分分析表明各处理的综合得分表现为 综上外源喷施褪黑素可显著提高番茄果实的营养和风味品质且 浓度效果最佳关键词:番茄外源褪黑素果实品质挥发性物质中图分类号:.文献标志码:(.):().()()()()().:().()收稿日期:修回日期:基金项目:甘肃农业大学科研启动基金()甘肃省青年科技基金()甘肃省教育厅“双一流”科研重点项目()国家大宗蔬菜产业技术体系()中央引导地方科技发展专项()作者简介:豆建华()男甘肃张掖人硕士研究生研究方向为设施蔬菜栽培生理与生长调控:.通信作者:唐中祺()男甘肃兰州人讲师主要从事设施蔬菜栽培逆境生理、温室设计与建造研究:.郁继华()男江苏无锡人教授主要从事蔬菜栽培生理与品质调控研究:.:.(.).().().:番茄(.)又称西红柿属于茄科茄属是世界各国广泛种植的蔬菜之一也是我国设施蔬菜主栽类型 作为一种水果型蔬菜番茄果实中含有丰富的矿物质、蛋白质、多种维生素、类胡萝卜素、类黄酮、可溶性糖、有机酸等营养和保健成分 近年来随着生活水平的提高消费者不仅要求蔬菜的周年供应同时更加注重果实风味品质 风味品质主要取决于果实的糖度、酸度、糖酸比以及挥发性芳香物质含量等糖高酸低味单而淡酸度过大不易接受研究认为合适的糖酸比为.由于北方设施蔬菜生产中存在低温弱光、复种指数高等不利因素番茄特征香气物质含量下降等问题逐渐开始出现导致果实风味丧失、感官品质降低严重影响番茄经济价值褪黑素是一种广泛存在于动植物体内的吲哚胺类化合物作为生物体内源代谢产物其能够在体内被降解对人体无毒性、安全、无残留 作为植物生长调节剂褪黑素对园艺作物生产具有积极作用 已有研究表明喷施褪黑素能够提高西瓜植株生长水平和产量促进种子萌发和根系发育提升采后品质和延长货架期增强植物抗逆性 褪黑素还能改善果实品质史星雲等研究表明喷施 浓度的褪黑素显著提高了设施葡萄果实可溶性糖含量和糖酸比吴彩芳等研究发现经褪黑素处理的桃果实可溶性固形物较对照提高.可滴定酸含量较对照下降了.等研究表明褪黑素处理提高了贮藏期间梨果实香气物质的含量 前人有关褪黑素的研究多集中于其在作物逆境生长和延缓果实采后衰老等方面的作用但涉及褪黑素对反季节设施生产中生长期番茄果实发育及芳香品质和糖、酸含量的动态变化规律影响的研究较少 本研究以温室栽培航粉高糖番茄果实为供试材料通过在果实表面喷施不同浓度褪黑素明确外源褪黑素对番茄果实发育和营养品质的影响同时测定不同时期果实糖组分、酸组分各物质含量和成熟期挥发性物质含量分析外源褪黑素对番茄果实风味品质的调控作用以期为高品质设施番茄栽培和褪黑素应用技术提供理论依据 材料与方法.试验材料供试番茄品种为航粉高糖购自神舟绿鹏农业科技有限公司褪黑素购自上海源叶生物科技有限公司.试验设计与处理试验在甘肃省兰州市榆中县李家庄栖云山国家田园综合体六区 号日光温室进行 番茄采用槽式基质栽培槽长.宽.深.共 槽株距为.行距为.采用水肥一体化膜下滴灌方式进行水肥管理 基质 为.为.田间最大持水量为.容重为.育苗时间为 年 月 日幼苗长至 叶 心时进行定植定植时间为 年 月 日 取番茄第 穗果记录坐果日期 坐果后 选择大小一致、颜色均匀的果实进行褪黑素喷施处理每 处理 次直至果实成熟为止试验设 个处理以(果实表面喷施蒸馏水)为对照()、()、()、()为不同褪黑素喷施浓度处理 喷施以果实表面均匀布 干旱地区农业研究 第 卷满液滴为准 采用随机区组设计每个处理 次重复每重复 株番茄共 株 依据番茄果实颜色和质地在果实绿熟期、转色期、成熟期分别进行糖组分、酸组分的测定其余指标在成熟期测定取样时各处理随机选取 个番茄果实重复 次数据取平均值.测定项目与方法.果实外观品质的测定使用万分之一精度 型电子天平(福州华志科学仪器有限公司)称量番茄单果质量使用游标卡尺测量果实横径、纵径并计算果形指数果形指数为纵径与横径之比果实硬度使用 型数显式水果硬度计(浙江托普云农科技股份有限公司)测定色泽指标采用 色差计(.日本)测定仪器中、分别代表亮度、红绿色差、黄蓝色差 色光值计算公式为:色光值/()/.果实营养品质的测定可溶性固形物使用 手持式折射计(日本)测定维生素、可溶性蛋白和硝酸盐含量分别采用 二氯酚靛酚钠法、考马斯亮蓝法和水杨酸法测定番茄红素的提取及测定参考柳帆红等的方法使用 高效液相色谱(美国)测定.果实矿质元素的测定 将番茄果实在 下杀青 烘干后研磨过筛(.)制备干样 和 元素前处理为 消煮法、和 元素前处理为干灰化法元素采用 型全自动凯氏定氮仪测定、和 元素测定采用 型原子吸收光谱仪(德国)测定.果实风味品质的测定糖组分提取参考魏鑫等的方法酸组分提取参照 等的方法糖、酸组分的测定步骤及色谱条件参考柳帆红等的方法 挥发性物质的提取参照魏守辉等的方法稍加改动:将番茄果实研磨成匀浆准确称取 转移至 棕色螺纹口圆底顶空样品瓶中加入.同时加入 .的辛醇标样放入磁力搅拌转子后迅速旋紧瓶盖置于 恒温磁力搅拌器搅拌()均匀平衡 后条件下萃取吸附 萃取完立即插入色谱气化室解析 进行气相色谱质谱分析 每个处理进行 次重复取其平均值 气相色谱测定条件参考魏守辉等的方法.数据统计分析使用 软件分析数据和作图利用 .软件 新复极差法进行方差分析(显著性水平为.)应用主成分分析法对测定指标进行综合评价 结果与分析.外源褪黑素处理对番茄果实外观品质的影响 如表 所示外源褪黑素处理对番茄的单果质量有提高作用其中 处理单果质量最高 最低 较 显著提高了.不同浓度褪黑素处理之间番茄果形指数无差异均介于.褪黑素处理后番茄果实的硬度降低、和 处理果实硬度均显著低于 分别降低了.、.和.、和 处理的番茄果实显著低于 和 处理 为正值说明该品种番茄成熟时果实为红色 褪黑素处理提高了成熟期果皮红绿色差值 而降低了果皮黄蓝色差值 施用褪黑素提高了果实色光值、处理分别较 显著提高.、.表 外源褪黑素处理对番茄果实外观品质的影响 处理单果质量/果形指数 硬度/()色泽参数 色光值 .注:蒸馏水处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理 同列不同小写字母表示处理间差异显著(.)下同:.(、处理显著高于、和 处理 与 处理之间无显著差异、和 处理果实 含量显著高于 处理但与 差异不显著 果实 元素各处理间均无显著差异.外源褪黑素处理对番茄果实风味品质的影响.对果实成熟过程中糖组分含量的影响番茄甜度主要取决于果实中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量 由图 可知与不喷施褪黑素处理()相比不同外源褪黑素处理番茄果实果糖含量在绿熟期无显著差异均在.左右进入转色期成熟期各浓度外源褪黑素处理的果实果糖含量均有不同程度的增加转色期和成熟期均为 处理含量最高分别为.和.较 处理分别显著提高.和.各处理间果实葡萄糖含量在绿熟期无显著差异随生育期推进各处理葡萄糖含量逐渐增加均在果实成熟期含量达到最高其中 处理葡萄糖含量最高达到.较 处理增幅为.显著高于、处理与 注:蒸馏水处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理:褪黑素溶液处理 图中不同小写字母表示处理间差异显著(.)下同:.(表 番茄品质指标主成分载荷矩阵 指标第一主成分第二主成分第三主成分第四主成分单果质量 .硬度.果形指数 .维生素 含量 .可溶性固形物含量 .可溶性蛋白含量 .番茄红素含量.硝酸盐含量.可溶性总糖含量 .有机酸含量 .挥发性物质总量 .氮含量.钾含量.钙含量.镁含量.铜含量.铁含量 .锰含量.锌含量 .干旱地区农业研究 第 卷表 综合得分和排序 处理综合得分排序.讨 论硬度是衡量果实成熟度和品质的重要指标之一主要由果肉细胞的结构和组成物质决定 本试验结果表明外源褪黑素处理降低了果实硬度这与赵开对苹果果实的研究结果一致 色泽是影响番茄果实品质的重要因素果实着色不仅受环境因素的影响还受外源激素的调控 本试验中施加外源褪黑素降低了不同果实发育时期的果实亮度和黄蓝色差提高了红绿色差和色光值说明褪黑素处理可以促进番茄果实着色可溶性固形物、维生素、可溶性蛋白、番茄红素、硝酸盐均是评价果实营养品质的重要指标 本研究结果表明在果实表面喷施褪黑素能提高可溶性固形物、维生素 和番茄红素的含量这与黄陈钰等、生吉萍等在番茄上的研究结果一致说明外源褪黑素可以提高番茄果实的风味和营养价值 可溶性蛋白是重要的渗透调节物质和营养物质 本研究中不同浓度外源褪黑素处理后番茄果实内可溶性蛋白含量均有所提高其中低浓度处理()和()显著提高这与王纪忠等研究结果相似 摄入过量硝酸盐会影响人体健康本研究发现喷施外源褪黑素可以降低番茄果实中硝酸盐含量从而减少有害物质的积累 和 浓度处理表现优于其他处理矿质元素是植物生命活动中必不可少的养分其参与植物体内的各种代谢过程也影响着果实品质 研究表明 和 作为大量元素 是蛋白质和核酸的组成元素 可以提高果实大小和着色降低果实硬度 和 作为中量元素 不足会引起番茄果实脐腐叶片 含量与可溶性固形物含量呈极显著正相关关系、是植物所需的微量元素 参与植物体蛋白质和糖代谢等生理生化反应 通过影响叶绿素的合成而影响番茄的能量代谢 能促进种子萌发和幼苗生长 可以提高番茄果实中维生素 含量本研究结果表明与 相比喷施外源褪黑素显著促进了番茄果实对、的吸收对、元素的吸收效果不显著这与梁博文、刘建龙在苹果、梨上的研究结果一致番茄的风味品质主要取决于果实酸味、甜味、香味等 番茄的甜味由可溶性糖含量决定不同类型的糖对甜味的贡献也不同果糖甜度高葡萄糖甜度低 本研究发现番茄中果糖和葡萄糖的含量远高于蔗糖这与齐红岩等的研究结果一致本试验结果表明在果实表面喷施 的外源褪黑素能显著提高果实中果糖和葡萄糖含量并在果实成熟期达到最大值分别较对照显著提高.和.蔗糖含量则随果实成熟度增加呈下降趋势褪黑素处理对成熟期蔗糖含量提升效果不明显这与王卫平研究结果一致 可能是褪黑素促进了果实中性转化酶和酸性转化酶活性而抑制了蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶活性果糖和葡萄糖含量增加从而提高了果实风味品质其具体机制还需进一步研究番茄属于柠檬酸型果实柠檬酸是番茄所含的主要有机酸 本试验结果表明番茄果实中含量最高的有机酸组分是柠檬酸其次是苹果酸这与刘晓奇等的研究结果一致 前人研究发现番茄果实开始成熟时在苹果酸脱氢酶和柠檬酸合酶的作用下 苹果酸含量下降柠檬酸得到优先积累因此果实柠檬酸含量在转色期达到最大之后其含量随着成熟进程推进表现出不同的变化趋势而其他酸类物质表现为持续减少 本试验中施加 外源褪黑素使番茄成熟期果实中柠檬酸、苹果酸、酒石酸及富马酸含量均显著降低褪黑素浓度进一步升高时其效果有所减弱柠檬酸含量在番茄果实发育过程中呈先升高后降低的变化趋势与前人研究规律一致 说明外源褪黑素促进了番茄成熟过程中果实有机酸的代谢番茄的香味主要取决于果实中的挥发性芳香化合物的种类和含量 挥发性芳香物质来源于类胡萝卜素、脂肪酸、苯丙氨酸和支链氨基酸等这些挥发性物质合成底物通过 经卡尔文循环生成蔗糖再通过糖酵解、莽草酸途径和甲羟戊酸途径合成 目前鉴定出的 多种挥发性物质中只有 余种对番茄香味有重要贡献主要包括醇类、醛类、酮类、萜类和酯类物质以及含硫化合物等 本试验共检测出 种挥发性物质包括 种酮类、种醛类、种醇类、种酯类、种烃类、第 期 豆建华等:外源褪黑素对番茄果实品质和挥发性物质的影响 种酚类和 种其他物质其中醛类物质数量和含量最高 各处理挥发性物质种类和含量依次为:(种.)、(种.)、(种.)、(种.)、(种.)外源褪黑素显著增加了番茄果实挥发性物质种类而 外源褪黑素显著增加了番茄果实挥发性物质的含量 研究表明挥发性物质中有 种物质对数阈值单位大于 被认为是番茄的主要特征香气物质 本试验共鉴定出 种番茄特征香气物质未检测到 硝基乙基苯、顺己烯醛和 甲基丁醇这可能与番茄品种及其栽培环境等有关 其中己醛、反已烯醛和反庚烯醛赋予番茄果实青草味和生青味戊烯酮、异丁基噻唑、大马酮和 甲基庚烯酮赋予番茄果实果香味和芳香味 紫罗兰酮和 苯乙醇赋予果实花香味水杨酸甲酯使番茄有冬青味和薄荷味本研究各处理特征香气物质总含量与挥发性物质总含量高低顺序基本一致均以 褪黑素处理最高 这说明喷施适当浓度的褪黑素对番茄果实挥发性芳香物质种类的增加和含量的积累有促进作用 结 论在设施基质栽培条件下喷施各浓度外源褪黑素处理均不同程度提高了番茄果实的品质其中 的褪黑素处理显著增加了果实中可溶性固形物、可溶性蛋白、维生素 和番茄红素的含量有利于番茄果实中糖组分的积累及总有机酸含量的降低从而提高了果实糖酸比促进番茄果实对、等营养物质的吸收同时 的褪黑素显著增加了番茄果实挥发性物质的种类和含量 综合评价表明 处理的得分最高其次为、处理 得分最低 可见生育期喷施 浓度褪黑素为提高番茄果实品质的有效栽培措施参 考 文 献:张现征.光质调控番茄植株生长及果实品质的机理研究.泰安:山东农业大学.:.张莉 胡志峰 邵景成 等.番茄果实风味的组成及其影响因素研究综述.甘肃农业科技():.():.霍建勇 刘静 冯辉 等.番茄果实风味品质研究进展.中国蔬菜():.():.连青龙 张跃峰 丁小明 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