红色和粉色樱桃番茄与大果番茄果实品质特性分析

赵建涛,张 静,张雅婷,邹志荣*

(西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 712100)

摘 要:利用不同测定方法对8 份红色和粉色樱桃番茄与大果番茄的抗坏血酸含量、可溶性固形物含量、番茄红素含量和β-胡萝卜素含量进行测定。利用气相色谱-质谱联用仪分别对8 份番茄材料果实挥发性物质和糖酸成分进行测定。结果表明:红色和粉色番茄中主要的糖是果糖、葡萄糖和蔗糖,主要的有机酸是苹果酸、丁二酸和柠檬酸。在8 份番茄材料中都能检测到的挥发性物质有25 种,主要是醇类、醛类、酮类和酯类物质。对8 份番茄材料聚类结果表明,红色樱桃番茄、粉色樱桃番茄、红色大果番茄以及粉色大果番茄分别聚在一起,且4 份樱桃番茄之间的聚类距离更近;对主要营养指标和25 种挥发性物质的主成分分析结果表明,前3 个主成分的累积方差贡献率达到82.293%。

关键词:番茄;挥发性物质;品质性状;气相色谱-质谱联用

番茄果实富含多种营养物质、维生素和矿质元素,如VA、VB 2、VC、钙、镁、锌、碘、类黄酮类、类胡萝卜素等 [1-2]。番茄红素更是被认为具有很好的防癌、降压等作用 [3-5]。此外,果实挥发性物质也被认为与人体健康存在着关系 [6]。番茄果实中的主要营养指标有可溶性固形物、抗坏血酸、β-胡萝卜素和番茄红素等。而番茄中可溶性固形物往往作为番茄总糖含量的一个评价指标,用总酸来评价果实中的有机酸 [7-8]。但是,针对具体是哪些糖、有机酸,以及这些物质与其他营养物质之间的相互作用还不是很清楚。目前针对番茄果实挥发性物质的研究主要集中在红色、粉色、紫色番茄上 [7,9-12],针对不同红色和粉色樱桃番茄与大果番茄同时进行比较的文章鲜有报道。红色和粉色樱桃番茄跟常规大果番茄相比具有更高的可溶性固形物含量和抗坏血酸含量 [13]。番茄果实中可以产生多达400 种的挥发性物质,但是只有大概不到30 种挥发性物质对番茄果实的香气特性发挥着决定性作用 [6,14]。本研究利用顶空固相微萃取(head space solidphase micro-extractions,HS-SPME)技术和气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)联用仪对8 份番茄材料的挥发性物质特性进行测定。利用GC-MS技术测定果实中糖酸含量。并对可溶性固形物、抗坏血酸、番茄红素含量和β-胡萝卜素含量进行测定。对不同番茄类型之间果实品质指标的含量以及之间的相关性进行分析,为深入理解番茄重要营养指标和糖酸含量以及挥发性物质之间的相互关系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试番茄包括红色和粉色2 种,每种颜色2 个材料,每个材料又分为樱桃番茄(Solanum lycopersicum var. cerasiforme)和大果番茄(Solanum lycopersicum)两类,共8 份材料。其中编号LY-7和LY-8为红色樱桃番茄(红樱),编号LY-122和LY-131为红色大果番茄(大红),编号LY-86和LY-104为粉色樱桃番茄(粉樱),编号LY-132和LY-170为粉色大果番茄(大粉)。

前期研究 [13-14]表明,这些番茄材料具有较高的营养品质特性和较高的挥发性物质含量,所用番茄材料均由西北农林科技大学园艺学院番茄育种课题组提供。材料于2014年1月育苗,3月底定植于园艺学院试验站塑料大棚内。每个材料定植12 株,不同材料之间种植密度和管理方式一样。在果实成熟时(7月初)每个材料选取8 株,在第3穗果上选取成熟度一致、果实大小均一的果实进行品质指标和挥发性物质的测定。

2-壬酮(色谱纯) 上海迈瑞尔公司;番茄红素标品(色谱纯) 北京中科仪友化工公司。

1.2 仪器与设备

HR2168匀浆机 荷兰皇家飞利浦公司;901200(132 B)恒温磁力搅拌器 美国Troemner公司;SPME手动进样器、100 µm聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)萃取头 美国Supelco公司;ISQ GC-MS联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司;LC-20A高效液相色谱仪日本岛津公司;PAL-1数显糖度计 日本爱宕公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME取样

参照常培培等 [12]的方法。每个品种分别取成熟期一致大小均匀的10 个果实,用匀浆机打成匀浆。取约18 g番茄果肉匀浆,并加入5 g无水硫酸钠,同时加入10 µL 0.025 mg/L的2-壬酮标样于40 mL顶空瓶中,立即用聚四氟乙烯丁基合成橡胶隔片密封,置于50 ℃恒温磁力搅拌器上,磁力搅拌速率为500 r/min,平衡10 min。HS-SPME吸附时间35 min,立即插入色谱气化室,解吸3 min,进行GC-MS分析。每个品种3 次重复,取平均值。

1.3.2 仪器分析

参照杨明惠 [10]、常培培 [12]等的方法。

GC条件:色谱柱为HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱(60 m×0.25 mm,0.25 µm);进样口温度250 ℃;不分流进样;升温程序:40 ℃保持2.5 min,10 ℃/min升至110 ℃,然后以6 ℃/min升温至230 ℃,维持8 min;载气为高纯He(99.999%);流速1.0 mL/min。

MS条件:电子电离源;电子能量70 eV;离子源温度250 ℃;采用选择离子检测进行扫描,质量扫描范围35~500 u。

1.3.3 定性及半定量分析

对GC-MS结果进行计算机检索,并与谱库(NIST 2011)的标准谱图进行对比。结果正反匹配度和相关文献报道,选择正反匹配度大于800的挥发性物质进行分析 [10-19]

挥发性物质定量分析采用内标法。

1.3.4 糖酸含量测定

样品的制备和测定参考Lisec等 [20]的方法。糖酸含量利用GC-MS进行测定,衍生化方法采用甲氧胺进行衍生化处理。

GC条件:进样口温度250 ℃;进样体积1 µL;初始升温温度为100 ℃,保持2 min,3 ℃/min升温至184 ℃,0.5 ℃/min升温至192 ℃,保持2 min,1 ℃/min升温至208 ℃。

MS条件:接口温度250 ℃;离子源温度200 ℃;载气为高纯He(99.999%);流速1.0 mL/min。数据分析依据NIST和Wiley数据库,对GC-MS分析图谱中各代谢物进行结构解析。

1.3.5 其他营养指标的测定

可溶性固形物含量测定参考李锡香等 [21]的方法,测定时直接将番茄果汁滴在可溶性固形物测定仪上进行测定。在对其他指标进行测定时,每个材料选取15 个果实,匀浆机打成匀浆,然后对匀浆进行过滤再进行相应指标的测定,每个指标重复测定3 次。番茄红素含量测定参考刘沐霖等 [22]的方法,抗坏血酸含量测定采用2,6-二氯靛酚滴定法,β-胡萝卜素含量测定参考程孙亮等 [23]的方法。

1.4 数据处理

数据统计利用Excel 2003软件进行分析;利用SPSS 20.0对实验数据进行显著性检验分析和主成分分析;利用R语言对数据进行聚类分析并绘图,分析前先利用SPSS软件对数据进行Z-score标准化处理。

2 结果与分析

2.1 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要营养性状特性

如表1所示,不同颜色樱桃番茄和大果番茄在主要品质指标上差异较大。番茄红素含量最高的是粉色大果番茄LY-132和LY-170。番茄红素在4 种类型果实中的含量顺序是大粉>红樱>大红>粉樱。抗坏血酸和可溶性固形物在红色樱桃番茄中含量最高,其次是粉色樱桃番茄,大果红色番茄和大果粉色番茄中抗坏血酸含量相对较低。β-胡萝卜素在不同材料之间的差异不大,含量较高的材料是粉色樱桃番茄。

4 种类型番茄果实中主要糖为果糖、葡萄糖和蔗糖,含量最高的是果糖,其次是葡萄糖,蔗糖含量最低。果糖在红色樱桃番茄和粉色樱桃番茄中含量相对较高,在不同品种之间差异不大。葡萄糖和蔗糖在不同番茄材料中的含量和果糖类似,在红色樱桃番茄和粉色樱桃番茄中的含量相对较高,但是在不同材料之间的差异比果糖高。

4 种类型番茄果实中的有机酸主要有苹果酸、丁二酸和柠檬酸。其中柠檬酸的含量最高,苹果酸和丁二酸的含量相对较低。柠檬酸在红色樱桃番茄中的含量最高,在粉色樱桃番茄中的含量最低。3 种有机酸在不同材料之间的差异较大。

表1 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要营养性状含量
Table 1 Main nutritional quality traits of different red and pink cherry and large-fruited tomato accessions

注:同列数据不同肩标小写字母表示差异显著(P<0.05)。

蔗糖含量/ (g/kg)LY-7 红樱 13.75 c 69.37 b 8.52 a 0.22 b 1.15 d 1.10 abc 5.99 a 36.34 a 23.48 a 3.91 aLY-8 红樱 13.58 c 70.14 b 8.15 a 0.26 ab 1.31 cd 1.02 abcd 5.43 ab 20.99 b 14.73 abc 3.89 abLY-122 大红 4.06 f 39.27 d 5.63 bc 0.25 ab 5.72 a 1.74 a 5.89 a 6.32 b 3.93 c 1.11 cLY-131 大红 18.54 b 37.72 d 6.23 bc 0.27 a 2.20 bc 0.50 cd 4.23 abc 20.86 b 12.53 abc 0.22 bcLY-86 粉樱 9.68 d 55.70 c 8.46 a 0.28 a 1.39 cd 0.31 d 2.68 c 24.21 b 17.97 ab 0.87 abLY-104 粉樱 8.18 e 77.73 a 7.23 ab 0.28 a 2.20 bc 1.58 ab 3.19 bc 30.73 a 19.60 ab 0.60 abLY-132 大粉 22.51 a 38.93 d 5.03 d 0.22 b 2.42 b 0.72 cd 4.12 abc 18.62 b 12.48 bc 0.39 bcLY-170 大粉 22.84 a 25.11 e 4.97 d 0.26 ab 1.93 bcd 0.42 cd 3.44 bc 16.63 b 10.41 bc 0.29 bc品种 类型番茄红素含量/ (mg/100 g)抗坏血酸含量/ (mg/100 g)可溶性固形物含量/% β-胡萝卜素含量/(mg/g)苹果酸含量/ (mg/100 g)丁二酸含量/ (mg/100 g)柠檬酸含量/ (mg/100 g)果糖含量/ (g/kg)葡萄糖含量/ (g/kg)

2.2 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要挥发性物质

表2 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄果实挥发性物质含量
Table 2 Fruit volatiles in red and pink cherry and large-fruited tomato accessions

序号 化合物 化学式 保留时间/min含量/(μg/kg)LY-7 LY-8 LY-122 LY-131 LY-86 LY-104 LY-132 LY-170醇类1乙醇 ethanol C 2H 6O 6.91 240.59 185.83 429.41 60.24 86.67 118.77 128.68 381.11 2 1-戊烯-3-醇 1-penten-3-ol C 5H 10O 10.82 — — — — — — — 54.27 3 2-甲基丁醇 2-methyl-butanol C 5H 12O 11.61 — — — 33.46 — — — 168.05 4 3-甲基丁醇 3-methyl-butanol C 5H 12O 11.47 27.42 — — — — 62.37 37.38 —5正戊醇 1-pentanol C 5H 12O 12.16 86.99 34.82 289.06 46.29 27.14 48.97 102.87 194.72 6正己醇 1-hexanol C 6H 14O 13.93 2 819.48 993.47 7 357.80 1 853.75 711.40 2 320.88 2 268.23 2 805.13 7 顺-3-己烯-1-醇 (Z)-3-hexen-1-ol C 6H 12O 14.57 1 763.50 1 099.75 895.14 836.05 585.05 849.07 1 256.17 3 620.18 8 反-2-己烯-1-醇 (E)-2-hexen-1-ol C 6H 12O 14.91 119.70 98.40 165.33 — — 92.01 — 140.24 9 6-甲基-5-庚烯-2-醇 6-methyl-5-hepten-2-ol, C 8H 16O 16.07 — — — — — — — 450.80 10 顺-2-庚烯-1-醇 (Z)-2-hepten-1-ol C 7H 14O 16.81 49.79 — — — — — — —11 反-2-辛烯-1-醇 (E)-2-octen-1-ol C 8H 16O 18.66 — 72.72 477.39 — — 78.49 266.34 —12 反-2-十一烯-1-醇 (E)-2-undecen-1-ol C 11H 22O 18.66 119.56 — — 96.47 48.13 — — 199.31 13 顺-2-癸烯-1-醇 (Z)-2-decen-1-ol C 10H 20O 18.77 — — — — — — — 48.18 14 10-十一烯-1-醇 10-undecen-1-ol C 11H 22O 20.02 — — — — — 31.41 — —15 顺-4-癸烯-1-醇 (Z)-4-decen-1-ol C 10H 20O 21.99 — — — — — 61.42 — —16 苯乙醇 phenylethyl alcohol C 20H 34O 24.64 91.49 49.38 — — 36.71 — — 313.03 17 反式香叶基香叶醇 (E)-geranylgeraniol C 20H 34O 24.46 77.44 27.47 — 127.51 — — — —18 2,4-癸二烯-1-醇 2,4-decadien-1-ol C 13H 20O 25.41 — — 225.27 — — — 237.99 —19 反式法尼醇 (E)-farnesol C 15H 26O 26.64 — — — 58.34 — — — —20 1-十六烷醇 1-hexadecanol C 16H 34O 28.22 — — — — — — — 210.07 21 法尼醇 (Z,E)-3,7,11-trimethyl-2,6,10-dodecatrien-1-ol C 15H 26O 30.04 — 32.60 142.11 153.65 — 36.77 84.11 136.25 22 3,7,11-三甲基-1-十二醇 3,7,11-trimethyl-1-dodecanol C 15H 32O 30.90 — 24.42 — — — — — —

续表2

序号 化合物 化学式 保留时间/min含量/(μg/kg)LY-7 LY-8 LY-122 LY-131 LY-86 LY-104 LY-132 LY-170醛类23 己醛 hexanal C 6H 12O 9.66 1 092.54 526.65 875.84 3 686.27 117.34 407.07 753.43 1 358.64 24 反-2-己烯醛 (E)-2-hexenal C 6H 10O 12.06 872.11 816.26 246.03 990.16 165.85 223.84 387.00 2 711.57 25 顺-2-庚烯醛 (Z)-2-heptenal C 7H 12O 13.92 207.94 110.37 325.25 162.59 69.65 77.90 225.50 180.85 26 壬醛 nonanal C 9H 18O 14.86 46.79 57.37 — 216.80 159.53 — 227.18 230.91 27 反-2-辛烯醛 (E)-2-octenal C 8H 14O 15.80 426.15 167.56 895.68 396.85 135.32 165.86 491.68 68.22 28 反-2,4-庚二烯醛 (E,E)-2,4-heptadienal C 7H 10O 16.25 34.47 — — — — — — —29 癸醛 decanal C 10H 20O 16.74 80.45 65.84 160.84 135.87 58.74 89.64 278.07 346.72 30 反-4-壬烯醛 (E)-4-nonenal C 9H 16O 17.51 73.38 34.52 129.28 136.95 79.68 147.32 167.78 260.68 31 β-环柠檬醛 β-cyclocitral C 10H 16O 19.26 141.48 61.10 138.49 124.99 55.55 77.36 56.43 127.18 32 反-2-癸烯醛 (E)-2-decenal C 10H 18O 19.48 134.87 84.01 343.61 335.81 82.19 120.21 345.71 271.75 33 β-柠檬醛 β-citral C 10H 16O 20.21 621.61 200.81 1 426.46 580.56 206.16 289.29 487.09 1 948.75 34 反-2,4-壬二烯醛 (E,E)-2,4-nonadienal C 9H 14O 20.60 118.58 46.02 400.80 114.12 36.27 41.96 193.29 195.22 35 2-十一烯醛 2-undecenal C 12H 22O 21.42 171.09 74.95 372.36 327.44 64.56 — 467.33 160.63 36 反-2,4-癸二烯醛 (E,E)-2,4-decadienal C 10H 16O 21.67 1 213.78 367.23 1 720.25 873.41 244.01 327.49 781.40 1 641.07 37 十八烯醛 10-octadecenal C 18H 34O 22.33 — — — — — — 70.21 —38 肉豆蔻醛 tetradecanal C 14H 28O 22.47 — — — — 14.25 — — —39 顺,反-2,4-癸二烯醛 (Z,E)-2,4-decadienal C 10H 16O 22.53 596.67 114.58 923.07 313.80 68.30 138.67 413.87 —40 2-十二烯醛 2-dodecenal C 12H 22O 21.44 — 48.91 — 63.31 — — — 503.10 41 顺-4,5-环氧-反-2-癸烯醛(Z)-4,5-epoxy-(E)-2-decenal C 10H 16O 2 25.78 889.89 321.74 1 198.47 559.78 139.60 91.46 422.40 257.04 42 5,9,13-三甲基-4,8,12-十四三烯醛5,9,13-trimethyl-4,8,12-tetradecatrienal C 18H 30O 31.57 — — 308.84 89.12 — 69.27 — 82.33酯类43 乙酸己酯 acetic acid, hexyl ester C 8H 16O 2 12.66 — — — — 15.87 45.35 — 72.78 44 辛酸乙酯 octanoic acid, ethyl ester C 10H 20O 2 15.46 107.09 43.52 — 82.13 40.60 97.39 — —45 硬脂酸乙烯酯 octadecanoic acid, ethenyl ester C 20H 38O 2 16.48 43.25 40.45 — — — — — —46 癸酸乙酯 decanoic acid, ethyl ester C 12H 24O 2 19.18 — — — — — 51.33 — —47 水杨酸甲酯 methyl salicylate C 8H 8O 3 22.36 — — — 276.19 — — 1 405.95 768.32 48 水杨酸乙酯 2-hydroxy-benzoic acid, ethyl ester C 10H 16O 22.92 54.64 — — 1 714.21 — — 5 763.21 2 162.97 49 肉豆蔻酸异丙酯 isopropyl myristate C 17H 34O 2 26.04 — 32.47 87.58 — — 35.57 — 281.85 50 肉豆蔻酸乙酯 tetradecanoic acid, ethyl ester C 16H 32O 2 26.16 65.57 36.21 109.55 33.61 30.61 44.06 103.63 183.96 51 甲酸-2-苯甲基甲酯 formic acid, (2-methylphenyl)methyl ester C 9H 10O 2 27.67 94.29 48.81 1 341.77 — — 398.92 — —52 十三烷酸,13-甲酰基-乙基酯13-formyl-tridecanoic acid, ethyl ester C 16H 30O 3 27.93 — — — — — — — 987.37 53 棕榈酸甲酯 hexadecanoic acid, methyl ester C 17H 34O 2 28.53 240.44 100.63 476.40 136.50 84.98 100.65 291.70 438.86 54 棕榈酸乙酯 hexadecanoic acid, ethyl ester C 18H 36O 2 29.03 1 053.74 353.95 1 440.62 479.39 258.47 234.62 1 621.35 1 100.59 55 棕榈酸异丙酯 isopropyl palmitate C 19H 38O 2 28.78 — 32.31 — — — — — 187.43 56 邻苯二甲酸二甲酯 dimethyl phthalate C 10H 10O 4 30.64 — — 104.44 — 35.17 31.35 — —57 油酸乙酯 ethyl oleate C 20H 38O 2 33.40 67.67 — — — — — 44.08 65.06 58 亚油酸乙酯 linoleic acid ethyl ester C 20H 36O 2 34.45 — — — — — 32.85 79.36 64.63 59 邻苯二甲酸异丁酯1,2-benzenedicarboxylic acid, bis(2-methylpropyl) ester C 16H 22O 4 35.07 — — — — 283.52 — — —60 邻苯二甲酸, 庚-4-异丁酯 phthalic acid, hept-4-yl isobutyl ester C 19H 28O 4 34.46 41.16 47.99 413.41 163.68 — 665.84 135.13 289.36酮类61 1-戊烯-3-酮 1-penten-3-one C 5H 8O 8.39 — 217.94 — — 29.68 — — 107.58 62 3-辛酮 3-octanone C 8H 14O 13.20 42.00 26.32 — 47.78 27.50 — 100.73 —63 1-庚烯-3-酮 1-hepten-3-one C 7H 12O 13.25 — — — — — 87.86 — —64 6-甲基-5-庚烯-2-酮 6-methyl-5-hepten-2-one C 8H 14O 13.85 736.69 304.56 813.38 603.67 332.81 613.59 765.08 3 228.79 65 反-香叶基丙酮 (E)-6,10-dimethyl-5,9-undecadien-2-one C 13H 22O 22.69 4 560.95 1 851.30 2 004.56 1 384.33 2 352.75 4 413.74 1 357.55 1 295.27 66 反-紫罗酮 trans-á-ionone C 13H 20O 24.79 1 253.56 383.43 1 730.04 1 172.09 356.77 466.57 669.60 1 093.28 67 顺-紫罗酮 cis-á-ionone C 13H 20O 26.31 381.91 77.88 1 219.83 466.00 102.70 201.95 475.00 238.79 68 六氢法尼基丙酮 6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone C 18H 36O 27.56 — — 154.45 — — — — —69 法尼基丙酮 (E,E)-6,10,14-trimethyl-5,9,13-pentadecatrien-2-one C 18H 30O 31.02 929.54 281.95 4 037.67 2 766.40 281.24 988.28 2 644.38 2 973.77烃类70 十二烷 dodecane C 12H 26 11.16 41.51 44.48 — — — 38.84 — —71 β-水芹烯 β-phellandrene C 10H 16 11.52 — 50.14 — — 168.30 — — —72 柠檬烯 limonene C 10H 16 11.44 — — — — 39.28 — — —

续表2

注:—.未检测出。

序号 化合物 化学式 保留时间/min含量/(μg/kg)LY-7 LY-8 LY-122 LY-131 LY-86 LY-104 LY-132 LY-170 73 十三烷 tridecane C 13H 28 12.93 — 42.48 — — — — — —74 顺-2,6-二甲基-2,6-辛二烯 (E)-2,6-dimethyl-2,6-octadiene C 10H 18 15.07 38.25 — — — 21.59 37.17 — 105.34 75 3-乙基-5-2乙基丁基十八烷3-ethyl-5-(2-ethylbutyl)-octadecane, C 26H 54 15.34 87.09 62.40 — — — — — —76 环丙基戊烷 pentyl-cyclopropane C 8H 16 17.63 43.52 20.00 — 36.07 44.42 64.92 76.27 67.34 77 十六烷 hexadecane C 16H 34 18.32 — — 159.37 39.50 26.75 35.96 — —78 二乙基十二烷 5,8-diethyl-dodecane C 16H 34 20.08 — — — — — — — —79 十七烷 heptadecane C 17H 36 20.12 64.07 37.07 193.34 82.74 49.66 42.13 128.93 87.60 80 十八烷 octadecane C 18H 38 21.90 50.21 27.45 — 48.92 42.42 25.26 36.05 52.98 81 9-己基十七烷 9-hexyl-heptadecane C 23H 48 23.66 — — — 49.16 16.29 — 43.44 —82 2-甲基萘 2-methyl-naphthalene C 11H 10 23.58 — 49.81 342.82 — — — — 172.05其他83 L-丙氨酰甘氨酸 Ala-Gly C 5H 10N 2O 3 3.98 137.97 159.24 — — 34.78 157.79 389.25 —84 2-正戊基呋喃 2-pentyl-furan C 9H 14O 11.92 126.08 — 161.35 213.01 163.68 291.97 360.52 698.29 85 2-异丁基噻唑 2-isobutylthiazole C 7H 11NS 15.16 245.37 60.26 1 078.66 924.81 300.46 530.39 — 105.63 86 3-(4-甲基-3-戊烯基)呋喃 3-(4-methyl-3-pentenyl)-furan C 10H 14O 15.34 — — — — — 39.19 133.07 237.42 87 反-紫罗酮-5,6,环氧化物 4-(2,2,6-trimethyl-7-oxabicyclo[4.1.0]hept-1-yl)-3-buten-2-one C 13H 20O 2 25.68 176.63 58.25 — 112.41 63.12 78.51 31.85 —88 棕榈酸 n-hexadecanoic acid C 16H 32O 2 27.82 — — — — — — — —89 丁子香酚 eugenol C 10H 12O 2 28.66 — — — 423.14 — — 254.57 360.48 90 苯酚,2,4-双(1,1-二甲基乙基)2,4-bis(1,1-dimethylethyl)-phenol C 14H 22O 29.96 — — — 156.93 25.31 45.48 76.15 146.53未鉴定化合物 0 39.31 113.63 0 242.55 0 69.06 417.92总计 22 800.94 10 247.39 35 429.65 23 786.26 8 663.36 15 865.03 27 474.19 37 294.72

如表2所示,在4 类番茄材料中共检测到90 种挥发性物质。其中在2 份红色樱桃番茄中共检测到61 种挥发性物质,在2 份红色大果番茄中共检测到57 种挥发性物质,在2 份粉色樱桃番茄中共检测到64 种挥发性物质,在2 份粉色大果番茄中共检测到65 种挥发性物质。在8 份番茄材料中均能够检测到的物质共有25 种,包括乙醇、正戊醇、正己醇、顺-3-己烯-1-醇、己醛、反-2-己烯醛、顺-2-庚烯醛、反-2-辛烯醛、癸醛、反-4-壬烯醛、β-环柠檬醛、反-2-癸烯醛、β-柠檬醛、反-2,4-壬二烯醛、反-2,4-癸二烯醛、顺-4,5-环氧-反-2-癸烯醛、肉豆蔻酸乙酯、棕榈酸甲酯、棕榈酸乙酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、反-香叶基丙酮、反-紫罗酮、顺-紫罗酮、法尼基丙酮和十七烷。

不同材料和不同番茄类型之间的挥发性物质种类的含量差异很大,但是均包含醇类、醛类、酮类、脂类、烃类等几大类物质,见表3。在红色樱桃番茄材料中,酮类物质的含量最高,在LY-7和LY-8中分别占到总含量的34.67%和30.79%。其次是醛类和醇类物质。这3 类物质一共分别占到了LY-7和LY-8挥发性物质总含量的87.81%和86.80%,构成了樱桃番茄果实挥发性物质的主要成分。在红色大果番茄材料中,相对含量较高的物质主要是醇类、醛类和酮类。其中,在LY-122中,醇类和酮类的含量基本一样,分别占到总挥发性物质含量的28.26%和28.20%,其次是醛类,占到总含量的26.80%。而在LY-131中,醛类的含量最高,占总含量的38.29%,其次是酮类,占到总含量的28.20%。粉色樱桃番茄中酮类物质的含量明显高于其他种类的含量,在LY-86和LY-104中分别占到41.37% 和42.68%。粉色大果番茄LY-132中酯类物质含量最高,占到34.46%,而在LY-170中含量最高的是醛类物质,占总含量的28.05%。

表3 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄果实中各类挥发性物质含量
Table 3 Volatile contents of the main compound classes in red and pink cherry and large-fruited tomato accessions μg/kg

类别 LY-7 LY-8 LY-122 LY-131 LY-86 LY-104 LY-132 LY-170醇类 5 395.95 2 618.86 9 981.52 3 265.75 1 495.10 3 700.17 4 381.77 8 721.34醛类 6 721.79 3 097.90 9 465.26 9 107.83 1 696.98 2 267.33 5 768.34 10 344.65酯类 1 767.86 736.36 3 973.78 2 885.70 749.22 1 737.93 9 444.41 6 603.19酮类 7 904.65 3 143.38 9 959.93 6 440.28 3 483.44 6 771.98 6 012.34 8 937.48烃类 324.65 284.02 352.70 256.38 408.72 244.29 284.69 313.26其他 686.05 327.56 1 582.83 1 830.31 587.34 1 143.34 1 513.57 1 956.87合计 22 800.94 10 208.08 35 316.02 23 786.26 8 420.81 15 865.03 27 405.13 36 876.80

2.3 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要品质相关性状聚类分析

利用R语言对红色和粉色樱桃番茄与大果番茄的主要营养性状和25 种在8 份番茄材料中均能够检测到的挥发性物质进行聚类分析,如图1所示。对8 份番茄材料的聚类结果表明:红色樱桃番茄(LY-7和LY-8)聚在一起,粉色樱桃番茄(LY-86和LY-104)聚在一起,粉色大果番茄(LY-132和LY-170)聚在一起,红色大果番茄(LY-122和LY-131)聚在一起,并且4 份樱桃番茄之间关系更近。对主要品质相关性状的聚类结果表明果糖和葡萄糖的关系最近,并和反式香叶基丙酮、蔗糖构成一个聚类亚群;抗坏血酸和可溶性固形物聚在一起;番茄红素和6-甲基-5-庚烯-2-酮、顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯醛等物质构成一个聚类亚群;β-柠檬醛、反-2,4-癸二烯醛、β-环柠檬醛和反-紫罗酮等物质构成一个聚类亚群。

图1 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要品质相关性状聚类分析图
Fig. 1 Cluster map of red and pink cherry and large-fruited tomato accessions

2.4 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄主要品质相关性状主成分分析

对红色和粉色樱桃番茄与大果番茄的主要营养性状和25 种在8 份番茄材料中均能够检测到的挥发性物质进行主成分分析,结果见表4。前3 个主成分累计贡献率达到82.293%,已经能够代表番茄主要品质相关性状的特性;前6 个主成分累计贡献率达到98.483%,已经能够覆盖几乎所有的性状特性。第1个主成分主要受抗坏血酸、可溶性固形物、苹果酸、果糖、葡萄糖以及正戊醇、顺-2-庚烯醛、棕榈酸甲酯等的影响;第2个主成分主要受番茄红素、丁二酸、反-2-己烯醛和6-甲基-5-庚烯-2-酮等的影响;第3个主成分主要受反-香叶基丙酮、顺-3-己烯-1-醇等一些挥发性物质的影响。

表4 前6 个主成分的特征向量、贡献率及累计贡献率
Table 4 Eigenvectors, variance contribution rates and cumulative variance contribution rates of the first 6 components

性状 主成分1 主成分2 主成分3 主成分4 主成分5 主成分6抗坏血酸 -0.759 0.492 0.289 -0.185 -0.059 0.127可溶性固形物 -0.795 0.405 0.327 -0.030 0.115 -0.176番茄红素 0.120 -0.785 0.090 0.551 -0.200 0.028 β-胡萝卜素 -0.387 -0.202 -0.416 -0.536 0.568 -0.161苹果酸 0.760 0.458 -0.364 -0.271 0.057 0.023丁二酸 0.205 0.744 0.125 -0.383 -0.027 0.228柠檬酸 0.358 0.654 0.430 0.340 -0.049 -0.292果糖 -0.728 0.022 0.492 0.171 0.069 0.437葡萄糖 -0.797 0.034 0.454 0.130 -0.014 0.351蔗糖 -0.323 0.465 0.667 0.178 -0.161 -0.403乙醇 0.776 0.090 0.433 -0.386 -0.033 -0.230正戊醇 0.938 0.127 0.097 -0.296 -0.034 -0.050正己醇 0.832 0.482 0.031 -0.247 0.075 0.090 顺-3-己烯-1-醇 0.418 -0.677 0.595 -0.093 -0.034 -0.040己醛 0.258 -0.207 -0.151 0.627 0.670 0.035 反-2-己烯醛 0.336 -0.751 0.465 0.023 0.225 -0.208 顺-2-庚烯醛 0.904 0.335 0.084 0.211 -0.136 0.020 反-2-辛烯醛 0.665 0.681 -0.186 0.216 -0.056 0.086癸醛 0.689 -0.657 -0.016 0.034 -0.261 0.126 反-4-壬烯醛 0.585 -0.686 -0.066 -0.187 0.051 0.374 β-环柠檬醛 0.634 0.139 0.466 0.137 0.574 0.101 反-2-癸烯醛 0.832 -0.122 -0.368 0.345 0.038 0.168 β-柠檬醛 0.852 -0.329 0.261 -0.244 0.171 -0.075 反-2,4-壬二烯醛 0.957 0.255 -0.072 -0.068 -0.078 -0.026 反-2,4-癸二烯醛 0.918 -0.023 0.355 0.022 0.154 -0.009 顺-4,5-环氧-反-2-癸烯醛 0.657 0.653 0.204 0.270 0.114 -0.063肉豆蔻酸乙酯 0.779 -0.474 0.269 -0.213 -0.221 0.037棕榈酸甲酯 0.955 -0.064 0.199 -0.141 -0.141 -0.003棕榈酸乙酯 0.820 0.050 0.124 0.230 -0.476 0.156 6-甲基-5-庚烯-2-酮 0.535 -0.723 0.357 -0.241 0.075 0.010 反-香叶基丙酮 -0.424 0.452 0.515 -0.224 0.102 0.539 反-紫罗酮 0.835 0.286 0.218 0.167 0.365 0.056 顺-紫罗酮 0.812 0.539 -0.195 0.024 0.073 0.075法尼基丙酮 0.943 -0.061 -0.252 0.083 0.128 0.115十七烷 0.899 0.287 -0.272 0.029 -0.155 0.038贡献率/% 50.603 20.922 10.767 6.871 5.462 3.857累计贡献率/% 50.603 71.526 82.293 89.164 94.626 98.483

3 讨 论

红色番茄和粉色番茄是人们最常食用的番茄类型,尤其是大果番茄,其富含多种维生素和矿质元素等营养成分,深受消费者喜爱,具有重要的营养保健价值 [2-3,5]。番茄虽然具有广泛的表型变异,但其遗传多样性相对较低 [13]。樱桃番茄被认为是大果番茄和野生种之间的嵌合体 [13,24],利用樱桃番茄可以一定程度上弥补番茄遗传多样性较低的现状 [13]。通过对8 份番茄材料的聚类分析结果表明,相同颜色类型的樱桃番茄和大果番茄分别聚在一起,并且樱桃番茄之间的聚类更近。表明虽然樱桃番茄具有较好的品质特性,但是相似的樱桃番茄类型之间的遗传背景往往也会比较接近。樱桃番茄比大果番茄的主要营养性状含量要高,如可溶性固形物含量、抗坏血酸含量 [13],因此越来越受到人们的喜爱和关注 [11-12,25]。本实验中所用到的番茄材料也表现出类似的特性。番茄果实的糖酸比被认为是决定番茄果实口感好坏的最关键的指标之一,传统意义上一般采用总糖/总酸或者是可溶性固形物/可滴定酸之间的比值来衡量 [7-8]。实际上番茄果实中的糖分主要是葡萄糖、果糖和蔗糖,而有机酸主要是苹果酸、丁二酸和柠檬酸 [26]。因此,深入地对果实主要的糖酸成分进行分析非常重要,但是针对糖酸成分和其他营养物质、挥发性物质之间的分析报道还很少。主成分分析结果表明,虽然与番茄品质性状相关的物质有很多,但是起着决定性作用的主要是可溶性固形物(如果糖、葡萄糖)、抗坏血酸、苹果酸以及少量的挥发性物质等。此外,前3 个主成分累计贡献率超过80%,因此,在后期研究中可以将重点放在前3 个主成分中影响较高的物质上。

目前在番茄果实中已经报道出超过400 种挥发性物质,主要包括醇类、醛类、酮类和酯类等 [14,27]。其中只有大概20 种物质真正影响着番茄果实挥发性特性 [6,14,27-28]。在本研究中所用到的8 份番茄材料中均能够检测到的挥发性物质共有25 种,包含了已经报道的番茄果实特征挥发性物质的大多数成分。这些挥发性物质主要从脂类、类胡萝卜素类、氨基酸类、萜类等代谢途径衍生而来 [28-29]。但是通过对主要的营养指标和25 种挥发性物质的聚类分析,发现一些挥发性物质并没有跟其相应的前体物质聚在一起。有些虽然聚在同一个亚群,但是其聚类距离还是相对较远。以6-甲基-5-庚烯-2-酮为例,该物质是番茄红素氧化后的直接代谢产物,虽然这2 种物质聚在了同一个亚群里,但是其距离相对较远。可能是由于所分析的番茄类型和物质类型较复杂。后期可以考虑选取某一种番茄类型,针对特定的代谢途径进行特性分析和研究。参考文献:

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Analysis of Fruit Quality Traits and Volatiles in Red and Pink Cherry and Large-Fruited Tomato Accessions

ZHAO Jiantao, ZHANG Jing, ZHANG Yating, ZOU Zhirong*
(College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

Abstract:The contents of ascorbic acid, soluble solid, lycopene and beta-carotenoid were measured in 8 red and pink cherry and large-fruited tomato accessions using routine analytical procedures. As demonstrated by gas chromatographymass spectrometry (GC-MS) analysis, the main sugars in red and pink cherry tomatoes were fructose, glucose and sucrose,and the main organic acids were malic acid, butanedioic acid and citric acid. Twenty-five volatiles were co-detected in 8 tomato accessions, consisting mainly of alcohols, aldehydes, ketones and esters. Cluster analysis led to four groups: red and pink cherry tomatoes as well as red large-fruited and pink large-fruited tomatoes, showing a closer distance to each other. The principal component analysis of the main nutritional traits and the 25 detected volatiles showed that the first three components accounted for over 82.293% of the total cumulative variance.

Key words:tomato; volatiles; quality traits; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201616022

中图分类号:S641.2

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)16-0135-07

引文格式:

赵建涛, 张静, 张雅婷, 等. 红色和粉色樱桃番茄与大果番茄果实品质特性分析[J]. 食品科学, 2016, 37(16): 135-141.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201616022. http://www.spkx.net.cn

ZHAO Jiantao, ZHANG Jing, ZHANG Yating, et al. Analysis of fruit quality traits and volatiles in red and pink cherry and large-fruited tomato accessions[J]. Food Science, 2016, 37(16): 135-141. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201616022. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2015-11-03

基金项目:国家现代农业(大宗蔬菜)产业技术体系建设专项(CARS-25-D-02);陕西省农业科技创新研究项目(2016NY-165)作者简介:赵建涛(1990—),男,硕士研究生,研究方向为全基因组关联分析和番茄果实品质代谢调控。

E-mail:zhaojiantao@nwsuaf.edu.cn

*通信作者:邹志荣(1956—),男,教授,博士,研究方向为设施农业环境工程及作物逆境调控。E-mail:zouzhirong2005@hotmail.com