楊天怡，劉岳飛，李彩媛，譚宏偉

(1．廣西大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007)

不同施肥處理對(duì)番茄功能性成分及抗氧化活性的影響

楊天怡1，劉岳飛1，李彩媛1，譚宏偉2*

(1．廣西大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007)

以櫻桃番茄“翠紅”和“千禧”為材料，采用不施肥、單施有機(jī)肥、單施化肥以及有機(jī)肥+化肥配施4種處理方法，研究不同施肥處理對(duì)番茄功能性成分含量及抗氧化活性的影響。結(jié)果表明：①與對(duì)照相比，施肥顯著地提高了番茄果實(shí)中番茄紅素、β-胡蘿卜素、維生素C、多酚類化合物以及谷胱甘肽等功能性成分。有機(jī)肥和化肥配施比單施有機(jī)肥或化肥更有利于提高番茄果實(shí)中番茄紅素、β-胡蘿卜素和維生素C等含量，但對(duì)總酚酸、總黃酮等多酚化合物類物質(zhì)以及谷胱甘肽含量的提升效果不顯著。②與對(duì)照對(duì)比，施肥處理顯著提高了番茄果實(shí)中的總抗氧化活性，但不同施肥處理之間差異不顯著。

施肥；番茄；功能性成分；抗氧化活性

自由基是指外層軌道上有1個(gè)或1個(gè)以上未配對(duì)電子的分子、原子、離子或基團(tuán)，它可以與游離或結(jié)合狀態(tài)的不飽和脂肪酸作用，使之發(fā)生過氧化反應(yīng)，引起生物膜破壞，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞的功能紊亂，最終對(duì)機(jī)體正常組織器官造成病理改變。人體內(nèi)自由基過多，就會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引起脂質(zhì)過氧化，干擾人體的正常代謝活動(dòng)，造成機(jī)體多種疾病的產(chǎn)生[1]。清除人體內(nèi)多余的自由基是減少各種疾病的有效途徑，但單靠體內(nèi)的抗氧化保護(hù)系統(tǒng)來清除多余的自由基是不夠的，因而人們開始尋找及研究體外的抗氧化劑，而功能性成分含量豐富的作物日益受到人們的關(guān)注。番茄(LycopersiconeaculentumMill.)為茄科番茄屬植物，是世界上栽培最為廣泛的蔬菜之一，其營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，生熟均可食用。番茄中含有多種功能性成分，如番茄紅素、維生素C以及各種抗氧化酶等，在世界衛(wèi)生組織推薦的抗癌或保健食品中，番茄均位居前列[2]。我國是番茄的生產(chǎn)大國之一，2014年生產(chǎn)鮮番茄達(dá)5329.8萬噸[3]。然而，我國是世界上最大的化學(xué)肥料消費(fèi)國，長(zhǎng)期單一地施用化學(xué)肥料，不僅出現(xiàn)土壤酸化、板結(jié)以及營養(yǎng)組分失衡等導(dǎo)致土壤質(zhì)量惡化、農(nóng)田污染的后果，還使優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品所需要的各種元素的平衡營養(yǎng)補(bǔ)給體系失衡，出現(xiàn)“瓜不甜、果不香、菜沒味”的現(xiàn)象，使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量大幅下降。目前有關(guān)施肥對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)影響的研究較多，如微生物菌肥以及微生物菌肥與化肥混施均可不同程度地提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)，以及施肥量對(duì)番茄維生素C和可溶性糖含量的影響達(dá)到了極顯著水平[4-5]。但施肥對(duì)番茄功能性成分及其與抗氧化活性的關(guān)系研究甚少。本文探討不同施肥條件下，番茄中番茄紅素、β-胡蘿卜素、維生素C、維生素E、類黃酮、酚酸、谷胱甘肽(GSH)等具有抗氧化功能的活性物質(zhì)含量，以及不同施肥處理對(duì)番茄抗氧化活性大小的影響，旨在為改善番茄品質(zhì)及科學(xué)施肥提供理論指導(dǎo)。

表1 不同施肥處理

注：表中3次追肥時(shí)期及用量：①定植一個(gè)星期后，占施用量的10 %；②第1穗果坐果后，占施用量的50 %；③第3穗果成熟時(shí)，占施用量的40 %。 Note：The Time and the dosage of fertilizer were showed,(i) The usage of first top application was 10 % of the total usage of fertilizer and was carried out after 1 week planting;(ii)The usage of second top application was 50 % of the total usage of fertilizer and was carried out after the first fruit setting;(iii)The usage of third top application was 40 % of the total usage of fertilizer and was carried out after the third fruit ripening.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

櫻桃番茄：“翠紅”(有限生長(zhǎng)型，成熟果實(shí)紅色，由臺(tái)灣農(nóng)友種苗有限公司選育)和“千禧”(無限生長(zhǎng)型，成熟果實(shí)桃紅色，由壽光富華種業(yè)有限公司選育)。

1.2 供試肥料

腐植酸有機(jī)肥：有機(jī)質(zhì)含量26.08 %，全氮(N)、全磷(P2O5)、全鉀(K2O)含量分別為1.16 %、2.32 %、0.38 %。由廣西神州金光生態(tài)肥飼料有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

化學(xué)肥料：采用硫酸鉀型化肥，氮磷鉀養(yǎng)分含量為15-15-15(比利時(shí)巴斯夫公司生產(chǎn))。

1.3 栽培基質(zhì)

試驗(yàn)所用栽培基質(zhì)為木糠和菜園土比例為1∶1的混合基質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量15.19 %，全氮、有效磷、速效鉀含量分別為0.60 %、0.02 %和0.02 %。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年9月至2014年9月在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院蔬菜基地進(jìn)行。9月常規(guī)育苗，幼苗4片真葉時(shí)定植于塑料大棚栽培槽中。施肥處理如表1所示，各施肥小區(qū)完全隨機(jī)排列，3次重復(fù)。每處理小區(qū)種植30株，株行距50 cm×30 cm，植株單干整枝，常規(guī)栽培管理。在植株生長(zhǎng)期每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇15株進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育情況觀測(cè)。在結(jié)果盛期，隨機(jī)選取各處理植株第3穗果實(shí)中達(dá)到完全成熟的單果20～25個(gè)，測(cè)定相關(guān)功能性成分的含量及抗氧化活性。

1.5 功能性成分含量及抗氧化活性的測(cè)定

番茄紅素含量采用紫外分光光度法[6]測(cè)定；β-胡蘿卜素含量采用紙層析法[7]測(cè)定；維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[8]測(cè)定；維生素E含量采用吸附層析-熒光光度法[9]測(cè)定；總黃酮含量采用NaNO2-Al(NO3)3比色法[8]測(cè)定；總酚酸含量采用Folin-Ciocalteu法[10]測(cè)定；谷胱甘肽含量采用紫外分光光度法[11]測(cè)定；果實(shí)總抗氧化活性采用DPPH(1,1-二苯基-2-苦基肼，1,1-diphyenl-2-picrylhydrazyl)法[12-13]測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖， SPSS19.0軟件作差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中番茄紅素含量的影響

由圖1可知，與對(duì)照相比，施肥處理均能顯著提高番茄果實(shí)中番茄紅素的含量。不同施肥處理之間，兩個(gè)品種的番茄紅素含量差異顯著。與單一施用有機(jī)肥或化肥相比，有機(jī)肥和化肥配施處理下兩個(gè)番茄品種果實(shí)中的番茄紅素含量均表現(xiàn)為最高，其次為單一化肥處理，單獨(dú)施用有機(jī)肥的兩個(gè)番茄品種果實(shí)中的番茄紅素含量最低。說明施肥均能有效地提高番茄果實(shí)中番茄紅素的含量，有機(jī)肥配施化肥比單一施用一種肥料更利于提高番茄果實(shí)中番茄紅素的含量。

圖1 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中番茄紅素含量的影響Fig.1 Effects of different fertilizations on the content of lycopene in tomato

2.2 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中胡蘿卜素含量的影響

由圖2可知，與不施肥相比，施肥能顯著地提高番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素的含量。3種施肥處理中，番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素含量仍以有機(jī)肥和化肥配施處理為最高，顯著高于單一的有機(jī)肥或化肥處理。而單一的有機(jī)肥和化肥處理之間，番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素含量依番茄品種的不同表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)，在有限生長(zhǎng)型“翠紅”品種中，β-胡蘿卜素含量以有機(jī)肥處理顯著高于化肥處理，而在無限生長(zhǎng)型“千禧”品種中，雖然有機(jī)肥處理高于化肥處理，但兩者間差異不顯著。可能番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素含量不僅受外界因素(諸如施肥等)的影響，還受番茄品種等內(nèi)在因素的影響。與單一的有機(jī)肥或化肥處理相比，有機(jī)肥和化肥配施更有利于提高番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素的含量。

2.3 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中維生素C含量的影響

由圖3可知，施肥均能顯著提高2個(gè)品種番茄果實(shí)中維生素C的含量。“翠紅”在有機(jī)肥和化肥配施處理下果實(shí)中的維生素C含量最高，顯著高于單施化肥處理，但與有機(jī)肥處理間無顯著差異；同時(shí)，有機(jī)肥和化肥處理之間差異也不顯著?！扒ъ痹谟袡C(jī)肥和化肥配施處理下果實(shí)中的維生素C含量最高，顯著高于單一的有機(jī)肥或化肥處理；同時(shí)有機(jī)肥和化肥處理之間差異不顯著。有機(jī)肥配施化肥均比單施一種肥料更能提高番茄果實(shí)中維生素C的含量。

圖2 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素含量的影響Fig.2 Effects of different fertilizations on the content of β-carotene in tomato

圖3 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中維生素C含量的影響Fig.3 Effects of different fertilizations on the content of vitamin C in tomato

圖4 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中總黃酮含量的影響Fig.4 Effects of different fertilizations on the content of total flavones in tomato

2.4 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中多酚化合物含量的影響

由圖4可知，施肥顯著提高了番茄果實(shí)中總黃酮的含量。“翠紅”番茄品種果實(shí)中的總黃酮含量大小依次為有機(jī)肥>有機(jī)肥配施化肥>化肥，并且不同施肥處理之間的差異達(dá)到了顯著水平?！扒ъ惫麑?shí)中的總黃酮含量與“翠紅”表現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)，但“千禧”的化肥處理與其它兩個(gè)處理之間存在顯著差異，單一施用有機(jī)肥與有機(jī)肥配施化肥之間無顯著差異。

由圖5可知，不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中的總酚酸含量的影響與對(duì)總黃酮含量的影響相似。施肥處理顯著提高了番茄果實(shí)中總酚酸的含量。在3種施肥處理中，兩個(gè)品種的總酚酸含量均以有機(jī)肥處理的為最高，表現(xiàn)為有機(jī)肥>有機(jī)肥配施化肥>化肥。“千禧”中單一的有機(jī)肥處理與有機(jī)肥配施化肥處理之間總酚酸含量差異不顯著。這也說明單獨(dú)施用有機(jī)肥對(duì)番茄果實(shí)中總酚酸含量的影響最大。

圖5 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中總酚酸含量的影響Fig.5 Effects of different fertilizations on the content of total phenolic acid in tomato

圖6 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中谷胱甘肽含量的影響Fig.6 Effects of different fertilizations on the content of glutathione (GSH) in tomato

2.5 不同施肥處理對(duì)番茄果實(shí)中谷胱甘肽(GSH)含量的影響

由圖6可知，施肥處理番茄果實(shí)中的谷胱甘肽(GSH)含量均顯著高于對(duì)照。在3種施肥處理中，“翠紅”呈現(xiàn)出有機(jī)肥>有機(jī)肥配施化肥>化肥的變化趨勢(shì)；“千禧”呈現(xiàn)出有機(jī)肥配施化肥>化肥>有機(jī)肥的變化趨勢(shì)。且3種施肥處理中“翠紅”品種果實(shí)中GSH含量均高于“千禧”品種，但2個(gè)品種中不同施肥處理間差異不顯著。可能施用的肥料種類并不是影響番茄果實(shí)谷胱甘肽含量的主要因素，是否還有其他因素有待進(jìn)一步地研究。

2.6 不同施肥處理對(duì)番茄總抗氧化活性的影響

由圖7可知，施肥顯著提高了番茄果實(shí)的總抗氧化活性。在3種施肥處理中，2個(gè)品種番茄果實(shí)中的DPPH自由基清除率為70.0 %以上，3種施肥處理之間番茄果實(shí)中的總抗氧化活性不存在顯著差異。這一結(jié)果說明肥料種類不是影響番茄果實(shí)中總抗氧化活性的重要因素。

3 討 論

番茄紅素和β-胡蘿卜素有抗氧化、抗癌、抗輻射、抗骨質(zhì)疏松等生物活性，長(zhǎng)期以來是研究類胡蘿卜素生物活性的核心[14]。番茄中含有20多種類胡蘿卜色素成分，其中番茄紅素約占總色素量的80 %～90 %，β-胡蘿卜素約占5 %～10 %。番茄紅素和β-胡蘿卜素都是具有廣闊開發(fā)前景的功能性天然色素[15]。本研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥配施化肥有助于提高番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素和番茄紅素的含量，而單施有機(jī)肥或化肥對(duì)番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素和番茄紅素含量的提升效果不及配施處理。

有關(guān)施肥對(duì)番茄果實(shí)中β-胡蘿卜素和番茄紅素含量的影響前人未見報(bào)道，姜學(xué)玲等認(rèn)為施用鉀肥導(dǎo)致蘋果果皮中花青素含量降低，類胡蘿卜素含量提高，使果皮呈黃色而著色不良[16]；蔡國軍等認(rèn)為枸杞中類胡蘿卜素含量亦隨著N、P、K施用量的增加而增加，但N、P、K施用量達(dá)一定量時(shí)類胡蘿卜素含量不再增加[17]。一般而言，化肥是速效肥，具有養(yǎng)分濃度高、施用方便等優(yōu)點(diǎn)。但偏施化肥會(huì)影響土壤質(zhì)量，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)變差及土壤肥力下降，還會(huì)降低果實(shí)品質(zhì)，增加病果率[18]。有機(jī)肥是緩效肥，具有養(yǎng)分全面但含量低的特點(diǎn)。與化肥相比，有機(jī)肥所含的營養(yǎng)元素濃度較低，肥效緩慢，難于滿足作物需肥高峰期的要求。但有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)，改良土壤效果明顯，不僅能改善土壤理化性質(zhì)，還能增強(qiáng)土壤生物活性，提高土壤肥力。有機(jī)肥和化肥配合施用在作物供肥方面，表現(xiàn)為緩急相濟(jì)，相互補(bǔ)充，有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育[19]。在等養(yǎng)分條件下，有機(jī)肥和化肥配合施用超過單施化肥的效果，既可以促進(jìn)有機(jī)肥的礦化分解，又可提高化學(xué)氮肥的利用率。同時(shí)可減少磷肥固定，增加磷的有效性，補(bǔ)充土壤有效鉀和微量元素，維持土壤中的養(yǎng)分平衡[20]。因此，有機(jī)肥和化肥配施顯著提高了番茄果實(shí)中番茄紅素和類胡蘿卜素的含量。

圖7 不同施肥處理對(duì)番茄DPPH清除率的影響Fig.7 Effects of different fertilizations on the DPPH inhibition ratio of tomato

維生素C是一種強(qiáng)抗氧化劑，它可以通過還原作用消除有害氧的自由基。番茄中維生素C的含量很高。一般不同番茄栽培品種及環(huán)境條件對(duì)維生素C的含量均有影響。如同在完熟期，紅色番茄的維生素C含量極顯著地高于粉紅色和青白色番茄[21]。本研究也發(fā)現(xiàn)紅色番茄“翠紅”品種果實(shí)中維生素C含量高于桃紅色的“千禧”品種，而且有機(jī)肥配施化肥顯著提高了番茄果實(shí)中維生素C的含量。這一結(jié)果與張恩平等人利用氮磷鉀肥配施有機(jī)肥提高了番茄維生素C含量的結(jié)果相一致[22]，其原因可能是化肥配施有機(jī)肥能夠提高土壤酶活性，而番茄維生素C含量與土壤蛋白酶活性呈極顯著正相關(guān)。

植物多酚是多羥基酚類化合物的總稱，其按結(jié)構(gòu)可分為酚酸類(phenolic acids)、類黃酮 (flavonoids)、1，2-二苯乙烯(stilbenes)和木酚素類(lignans)[23]。研究發(fā)現(xiàn)不同品種番茄的酚類化合物含量差異很大[24]，而且番茄中主要含有黃烷酮和黃烷醇[25]，增加光照有利于類黃酮的合成[26]。本研究結(jié)果顯示，3種施肥處理中，番茄果實(shí)中總黃酮和總酚酸的含量均表現(xiàn)出有機(jī)肥>有機(jī)肥配施化肥>化肥的變化趨勢(shì)。但是，由于迄今為止環(huán)境條件(如溫、光、水、肥等)和生產(chǎn)管理，影響類黃酮在蔬菜體內(nèi)積累的機(jī)制尚未完全清楚，需進(jìn)一步研究。

GSH具有抗氧化及抵抗氧化劑對(duì)巰基的破環(huán)作用，可以保護(hù)細(xì)胞膜中含巰基的蛋白質(zhì)不被氧化，延遲細(xì)胞的衰老。番茄中富含GSH，其含量在24～33 mg/100g[27]。本研究顯示，施肥處理后，2個(gè)品種番茄果實(shí)中GSH含量范圍處于24～33 mg/100g之間，與吳謀成的分析結(jié)果相一致[27]。3種施肥處理?xiàng)l件下，“翠紅”中GSH含量高于“千禧”，但不同施肥處理間均無顯著差異。這一現(xiàn)象表明番茄果實(shí)中GSH含量受施用肥料種類的影響效果小，而品種卻是影響番茄果實(shí)中谷胱甘肽含量的一個(gè)重要因素。

本研究結(jié)果顯示，施肥與不施肥相比，顯著提高了兩個(gè)品種番茄果實(shí)的總抗氧化活性和DPPH自由基清除率。這與羅世瓊研究結(jié)果施肥后黃花蒿體內(nèi)DPPH清除率不同程度地降低不同[28]。但在3種施肥處理中，無論是有限生長(zhǎng)型的“翠紅”還是無限生長(zhǎng)型的“千禧”品種，其果實(shí)中的總抗氧化活性大小受施用肥料的種類影響不顯著。雖然不同肥料對(duì)部分功能性成分(如番茄紅素、β-胡蘿卜素等)在番茄果實(shí)中的積累具有顯著影響效果，但對(duì)番茄果實(shí)的總抗氧化活性影響不顯著，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是番茄的抗氧化活性大小不是由單一的化合物決定的，而是與不同的化合物綜合決定有關(guān)[29]。

4 結(jié) 論

(1)與對(duì)照相比，施肥顯著地提高了番茄果實(shí)中番茄紅素、β-胡蘿卜素、維生素C、多酚類化合物以及谷胱甘肽等功能性成分。在3種不同肥料施用處理中，有機(jī)肥和化肥配施比單施有機(jī)肥或化肥更有利于提高番茄果實(shí)中番茄紅素、β-胡蘿卜素和維生素C等功能性成分的含量，但對(duì)總酚酸、總黃酮等多酚化合物類物質(zhì)以及谷胱甘肽含量的提升效果并不顯著。施肥雖然有助于提高番茄果實(shí)中功能性成分的含量，但不同肥料對(duì)功能性成分的提升效果不一致。

(2)施肥處理比對(duì)照顯著提高了番茄果實(shí)中的總抗氧化活性。但在3種不同肥料施用處理中，有機(jī)肥和化肥配施與單施有機(jī)肥或化肥之間總抗氧化活性的差異并不顯著。施肥助于提高番茄果實(shí)中的總抗氧化活性，但總抗氧化活性大小不僅受肥料種類的影響，還受番茄品種或環(huán)境因素的影響。

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(責(zé)任編輯 王冠玉)

Effects of Different Fertilizations on Functional Components and Antioxidant Activity of Tomato

YANG Tian-yi1, LIU Yue-fei1,LI Cai-yuan1, TAN Hong-wei2*

(1．School of Chemistry & Chemical Engineering, Guangxi University, Guangxi Nanning 530004，China； 2.Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Guangxi Nanning 530007, China)

Four fertilization treatments, including non-fertilization (CK), organic fertilizer, chemical fertilizer and organic fertilizer+ chemical fertilizer were applied to the tomato ‘Cuihong’ and ‘Qianxi’ varieties, respectively. Effects of different fertilizations on the functional components and antioxidant activities of tomatoes were studied. The results showed that the contents of functional components in tomatoes, such as lycopene, β-carotene, polyphenols, vitamin C and glutathione (GSH) all increased in fertilized treatments than those in CK. However, during the three fertilizations, the contents of lycopene, β-carotene and vitamin C in organic fertilizer+ chemical fertilizer treatment were significantly higher than those in organic fertilizer or chemical fertilizer only, but the contents of total phenolic acid, total flavone and glutathione (GSH) did not have the same trend. Antioxidant activity was significantly higher in fertilized treatments than that in CK, but there was no significant difference among the three fertilizers treatments.

Fertilization; Tomato; Functional components；Antioxidant activity

1001-4829(2016)09-2100-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.09.016

2016-03-16

南寧市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(20132313)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31360506)；廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(12-K-05-02)

楊天怡(1994-)，女，廣西南寧人，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)成分及其功能分析，*為通訊作者，E-mail：hongwei_tan@163.com。

S641.2

A