豆建華,張 洋,袁 鴻,王光正,王俊文,汪 潔,武 玥,唐中祺,郁繼華,2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,甘肅 蘭州 730070; 2.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730070)

番茄(SolanumlycopersicumL.)又稱西紅柿,屬于茄科茄屬,是世界各國(guó)廣泛種植的蔬菜之一,也是我國(guó)設(shè)施蔬菜主栽類型[1]。作為一種水果型蔬菜,番茄果實(shí)中含有豐富的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、多種維生素、類胡蘿卜素、類黃酮、可溶性糖、有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)和保健成分[2]。近年來(lái)隨著生活水平的提高,消費(fèi)者不僅要求蔬菜的周年供應(yīng),同時(shí)更加注重果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)。風(fēng)味品質(zhì)主要取決于果實(shí)的糖度、酸度、糖酸比以及揮發(fā)性芳香物質(zhì)含量等,糖高酸低,味單而淡;酸度過(guò)大,不易接受,研究認(rèn)為合適的糖酸比為6.9～10.8[3]。由于北方設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在低溫弱光[4]、復(fù)種指數(shù)高[5]等不利因素,番茄特征香氣物質(zhì)含量下降等問(wèn)題逐漸開始出現(xiàn)[6],導(dǎo)致果實(shí)風(fēng)味喪失、感官品質(zhì)降低,嚴(yán)重影響番茄經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

褪黑素是一種廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)的吲哚胺類化合物,作為生物體內(nèi)源代謝產(chǎn)物,其能夠在體內(nèi)被降解,對(duì)人體無(wú)毒性、安全、無(wú)殘留[7]。作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,褪黑素對(duì)園藝作物生產(chǎn)具有積極作用。已有研究表明,噴施褪黑素能夠提高西瓜植株生長(zhǎng)水平和產(chǎn)量[8],促進(jìn)種子萌發(fā)和根系發(fā)育[9-11],提升采后品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期[12-13],增強(qiáng)植物抗逆性[14-15]。褪黑素還能改善果實(shí)品質(zhì),史星雲(yún)等[16]研究表明,噴施100 μmol·L-1濃度的褪黑素顯著提高了設(shè)施葡萄果實(shí)可溶性糖含量和糖酸比;吳彩芳等[17]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)褪黑素處理的桃果實(shí)可溶性固形物較對(duì)照提高18.83%,可滴定酸含量較對(duì)照下降了25.28%;Liu等[18]研究表明,褪黑素處理提高了貯藏期間梨果實(shí)香氣物質(zhì)的含量。前人有關(guān)褪黑素的研究多集中于其在作物逆境生長(zhǎng)和延緩果實(shí)采后衰老等方面的作用,但涉及褪黑素對(duì)反季節(jié)設(shè)施生產(chǎn)中生長(zhǎng)期番茄果實(shí)發(fā)育及芳香品質(zhì)和糖、酸含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律影響的研究較少。本研究以溫室栽培‘航粉高糖’番茄果實(shí)為供試材料,通過(guò)在果實(shí)表面噴施不同濃度褪黑素,明確外源褪黑素對(duì)番茄果實(shí)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響,同時(shí)測(cè)定不同時(shí)期果實(shí)糖組分、酸組分各物質(zhì)含量和成熟期揮發(fā)性物質(zhì)含量,分析外源褪黑素對(duì)番茄果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的調(diào)控作用,以期為高品質(zhì)設(shè)施番茄栽培和褪黑素應(yīng)用技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄品種為‘航粉高糖’,購(gòu)自神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司;褪黑素購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

試驗(yàn)在甘肅省蘭州市榆中縣李家莊棲云山國(guó)家田園綜合體六區(qū)2號(hào)日光溫室進(jìn)行。番茄采用槽式基質(zhì)栽培,槽長(zhǎng)9.0 m,寬0.4 m,深0.3 m,共37槽,株距為0.40 m,行距為0.70 m,采用水肥一體化膜下滴灌方式進(jìn)行水肥管理?；|(zhì)EC為2.2 mS·cm-1,pH為7.80,田間最大持水量為76.55%,容重為583.91 kg·m-3。育苗時(shí)間為2020年7月21日,幼苗長(zhǎng)至4葉1心時(shí)進(jìn)行定植,定植時(shí)間為2020年9月2日。取番茄第2穗果,記錄坐果日期。坐果后20 d選擇大小一致、顏色均勻的果實(shí)進(jìn)行褪黑素噴施處理,每5 d處理1次,直至果實(shí)成熟為止。

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理,以CK(果實(shí)表面噴施蒸餾水)為對(duì)照,T1(50 μmol·L-1)、T2(100 μmol·L-1)、T3(150 μmol·L-1)、T4(200 μmol·L-1)為不同褪黑素噴施濃度處理。噴施以果實(shí)表面均勻布滿液滴為準(zhǔn)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)處理3次重復(fù),每重復(fù)10株番茄,共150株。依據(jù)番茄果實(shí)顏色和質(zhì)地,在果實(shí)綠熟期、轉(zhuǎn)色期、成熟期分別進(jìn)行糖組分、酸組分的測(cè)定,其余指標(biāo)在成熟期測(cè)定。取樣時(shí)各處理隨機(jī)選取5個(gè)番茄果實(shí),重復(fù)3次,數(shù)據(jù)取平均值。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 果實(shí)外觀品質(zhì)的測(cè)定 使用萬(wàn)分之一精度PTY-B620型電子天平(福州華志科學(xué)儀器有限公司)稱量番茄單果質(zhì)量;使用游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)橫徑、縱徑,并計(jì)算果形指數(shù),果形指數(shù)為縱徑與橫徑之比;果實(shí)硬度使用GY-4型數(shù)顯式水果硬度計(jì)(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測(cè)定;色澤指標(biāo)采用CR-10 Plus色差計(jì)(Konina Minolta Inc.,日本)測(cè)定,儀器中L*、a*、b*分別代表亮度、紅綠色差、黃藍(lán)色差[19]。色光值計(jì)算公式為: 色光值= 2000×a*/L*(a*2+b*2)1/2。

1.3.2 果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的測(cè)定 可溶性固形物使用PAL-1手持式折射計(jì)(ATAGO,日本)測(cè)定,維生素C、可溶性蛋白和硝酸鹽含量分別采用2,6-二氯酚靛酚鈉法、考馬斯亮藍(lán)法和水楊酸法測(cè)定[20],番茄紅素的提取及測(cè)定參考柳帆紅等[21]的方法,使用Alliance Waters e2695高效液相色譜(Waters,美國(guó))測(cè)定。

1.3.3 果實(shí)礦質(zhì)元素的測(cè)定 將番茄果實(shí)在105℃下殺青15 min,80℃烘干后研磨過(guò)篩(0.25 mm),制備干樣,N和K元素前處理為H2SO4-H2O2消煮法,Mg、Ca、Cu、Fe、Mn和Zn元素前處理為干灰化法,N元素采用K1100型全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定,K、Mg、Ca、Cu、Fe、Mn和Zn元素測(cè)定采用ZEEnit 700P型原子吸收光譜儀(德國(guó))測(cè)定[22]。

1.3.4 果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的測(cè)定 糖組分提取參考魏鑫等[23]的方法;酸組分提取參照Coelho等[24]的方法;糖、酸組分的測(cè)定步驟及色譜條件參考柳帆紅等[21]的方法。揮發(fā)性物質(zhì)的提取參照魏守輝等[25]的方法,稍加改動(dòng):將番茄果實(shí)研磨成勻漿,準(zhǔn)確稱取5 g,轉(zhuǎn)移至15 mL棕色螺紋口圓底頂空樣品瓶中,加入1.5 g NaCl,同時(shí)加入10 μL 88.2 mg·L-1的2-辛醇標(biāo)樣,放入磁力攪拌轉(zhuǎn)子后迅速旋緊瓶蓋,置于50℃恒溫磁力攪拌器攪拌(500 r·min-1)均勻,平衡10 min后,50℃條件下萃取吸附30 min,萃取完立即插入色譜氣化室,解析5 min,進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析。每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù),取其平均值。氣相色譜測(cè)定條件參考魏守輝等[25]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用 Microsoft Excel 2010軟件分析數(shù)據(jù)和作圖,利用SPSS 20.0軟件Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析(顯著性水平為P<0.05),應(yīng)用主成分分析法對(duì)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

如表1所示,外源褪黑素處理對(duì)番茄的單果質(zhì)量有提高作用,其中T2處理單果質(zhì)量最高,CK最低,T2較CK顯著提高了10.28%。不同濃度褪黑素處理之間番茄果形指數(shù)無(wú)差異,均介于0.7～0.8。褪黑素處理后番茄果實(shí)的硬度降低,T1、T2和T3處理果實(shí)硬度均顯著低于CK,分別降低了23.53%、23.59%和13.01%。T1、T2和T3處理的番茄果實(shí)L*顯著低于CK和T4處理。a*為正值,說(shuō)明該品種番茄成熟時(shí)果實(shí)為紅色。褪黑素處理提高了成熟期果皮紅綠色差值a*,而降低了果皮黃藍(lán)色差值b*。施用褪黑素提高了果實(shí)色光值,T1、T2處理分別較CK顯著提高32.70%、30.76%。

表1 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

2.2 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

如圖1A所示,番茄果實(shí)可溶性固形物含量隨褪黑素濃度的增大呈先升高后降低的趨勢(shì),與CK相比,T1、T2和T3處理可溶性固形物含量分別顯著提高9.61%、14.03%和7.53%。如圖1B所示,低濃度的褪黑素對(duì)果實(shí)可溶性蛋白的積累有促進(jìn)效應(yīng),且該效應(yīng)隨著褪黑素濃度的升高而降低,T1、T2處理可溶性蛋白含量較CK顯著提高了25.26%和19.57%。T1、T2和T3處理果實(shí)維生素C含量和番茄紅素含量均顯著高于CK,其中T1、T2維生素C含量分別較CK提高28.46%和28.80%,番茄紅素含量分別提高24.65%和23.27%(圖1C、1D)。由圖1E可知,噴施外源褪黑素使番茄果實(shí)中硝酸鹽含量下降,與CK相比,T1、T2處理番茄硝酸鹽含量分別顯著下降了14.63%和11.85%。

2.3 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響

表2為外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響,由表2可知,隨著褪黑素濃度的增加,各處理的果實(shí)中N、K、Mg、Cu、Fe、Zn含量基本呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。其中,T2處理的果實(shí)N、K、Cu、Fe、Zn含量均最高,且與CK相比有顯著提升,分別較CK增加55.30%、60.80%、16.80%、11.58%、10.83%。Mg元素含量排序?yàn)門1>T2>T3>CK=T4,T1、T2處理顯著高于CK、T3和T4處理,T1與T2處理之間無(wú)顯著差異。T1、T2和T3處理果實(shí)Ca含量顯著高于T4處理,但與CK差異不顯著。果實(shí)Mn元素各處理間均無(wú)顯著差異。

2.4 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響

2.4.1 對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程中糖組分含量的影響 番茄甜度主要取決于果實(shí)中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量。由圖2A可知,與不噴施褪黑素處理(CK)相比,不同外源褪黑素處理番茄果實(shí)果糖含量在綠熟期無(wú)顯著差異,均在1.20%左右;進(jìn)入轉(zhuǎn)色期～成熟期,各濃度外源褪黑素處理的果實(shí)果糖含量均有不同程度的增加,轉(zhuǎn)色期和成熟期均為T2處理含量最高,分別為1.61%和1.86%,較CK處理分別顯著提高18.79%和28.30%。各處理間果實(shí)葡萄糖含量在綠熟期無(wú)顯著差異;隨生育期推進(jìn),各處理葡萄糖含量逐漸增加,均在果實(shí)成熟期含量達(dá)到最高,其中T2處理葡萄糖含量最高,達(dá)到2.70%,較CK處理增幅為26.47%,顯著高于CK、T3、T4處理,與T1處理差異不顯著(圖2B)。由圖2C可知,各處理番茄果實(shí)中蔗糖含量在綠熟期最高,隨著生育期的推進(jìn),蔗糖含量呈下降趨勢(shì);果實(shí)成熟期,各處理間蔗糖含量無(wú)顯著差異,均在0.05%左右,T2處理略高于其他處理。綜上可知,外源褪黑素處理有利于番茄果實(shí)果糖、葡萄糖的轉(zhuǎn)化。

注:CK:蒸餾水處理;T1:50 μmol·L-1褪黑素溶液處理;T2:100 μmol·L-1褪黑素溶液處理;T3:150 μmol·L-1褪黑素溶液處理;T4:200 μmol·L-1褪黑素溶液處理。圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.4.2 對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程中酸組分含量的影響 由表3可知,隨著番茄果實(shí)的發(fā)育,檸檬酸和奎寧酸含量呈先升高后降低的變化趨勢(shì),酒石酸、蘋果酸、草酸、富馬酸含量則表現(xiàn)為逐漸降低。T2處理成熟期果實(shí)中檸檬酸和奎寧酸含量分別為8 110.27 mg·kg-1和139.52 mg·kg-1,均低于其他處理,較CK分別降低14.91%和16.00%。T2處理果實(shí)中酒石酸和草酸含量在綠熟期～成熟期均顯著低于CK,其中成熟期兩種酸含量分別較CK降低26.66%和11.96%。各褪黑素處理成熟期果實(shí)中蘋果酸和富馬酸含量均顯著低于CK,其中,T2處理分別較CK降低了27.44%和27.57%。綜上可知,100 μmol·L-1濃度褪黑素處理能有效降低有機(jī)酸各組分含量,且對(duì)成熟期大部分酸組分含量的調(diào)控水平優(yōu)于其他濃度處理。

2.4.3 對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程中可溶性總糖、有機(jī)酸含量和糖酸比的影響 由圖3A可知,外源褪黑素處理可提高番茄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中可溶性總糖含量,在果實(shí)成熟期,T2處理可溶性總糖含量顯著高于其他處理,較CK處理增幅為27.06%。由圖3B可知,有機(jī)酸在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中呈先升高后降低的趨勢(shì),在成熟期顯著降低,T1～T4處理較CK分別降低13.56%、16.35%、9.65%和6.72%。由圖3C可知,外源褪黑素處理可以顯著提高番茄果實(shí)成熟過(guò)程中的糖酸比,T1、T2和T3處理分別較CK顯著提高38.43%、52.01%和25.05%。由此可見,噴施外源褪黑素可以提高番茄果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)。

表2 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)礦質(zhì)元素含量的影響

圖2 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)成熟過(guò)程中糖組分含量的影響

2.4.4 對(duì)果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)成分及其含量的影響 由表4可知,5個(gè)處理共檢測(cè)出86種揮發(fā)性物質(zhì),包括12種酮類、32種醛類、14種醇類、4種酯類、13種烴類、7種酚類和4種其他類物質(zhì)。酮類中占主要成分的為6-甲基-5-庚烯-2-酮、香葉基丙酮;醛類中占主要成分的為己醛、反-2-己烯醛;醇類中占主要成分的為正己醇;酯類中占主要成分的是水楊酸甲酯。褪黑素處理可使番茄揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量顯著增加,各處理種類由多到少依次為T1(69種)、T2(66種)、T3(62種)、T4(59種)、CK(55種),T1(1 960.95 μg·kg-1)、T2(2 258.70 μg·kg-1)、T3(1 818.84 μg·kg-1)和T4(1 695.04 μg·kg-1)處理總含量均高于CK(1 279.18 μg·kg-1),分別提高了53.30%、76.57%、42.19%和32.51%。

圖3 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)成熟過(guò)程中可溶性總糖、有機(jī)酸及糖酸比的影響

續(xù)表4 Continued table 4

2.4.5 對(duì)果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量和含量的影響 由圖4可得,各處理番茄果實(shí)共檢測(cè)到7大類物質(zhì),包括酮、醛、醇、酯、烴、酚和其他類。從數(shù)量上看,各濃度褪黑素處理均可增加醛、酮和醇這3類物質(zhì)數(shù)量,其中醛類數(shù)量增加最多,T1、T2、T3和T4處理分別較CK增加了4種、7種、6種和3種(圖4A)。從含量上看,醛類物質(zhì)含量最高,之后依次是酮類、醇類等物質(zhì)(圖4B)。

2.4.6 對(duì)果實(shí)特征香氣成分及含量的影響 由表5可知,5個(gè)處理果實(shí)中共檢測(cè)出10種特征揮發(fā)性成分,CK和T2處理分別為8種和10種,T1、T3和T4均為9種。各褪黑素處理果實(shí)特征香氣物質(zhì)總含量均高于CK,其中T2處理含量最高,為1 307.33 μg·kg-1,較CK顯著增加55.31%。β-紫羅蘭酮和2-苯乙醇具有花香味,T2和T4處理花香味物質(zhì)含量顯著高于CK,T1和T3與CK間無(wú)顯著差異。1-戊烯-3-酮、2-異丁基噻唑、6-甲基-5-庚烯-2-酮和β-大馬酮賦予番茄果實(shí)果香味,其中2-異丁基噻唑是番茄特有的香氣成分,褪黑素處理果實(shí)中果香味物質(zhì)的含量顯著增加,T2表現(xiàn)最優(yōu),較CK增加76.14%。己醛、反-2-己烯醛和反-2-庚烯醛為青草味物質(zhì),是番茄中含量最高、貢獻(xiàn)最大的一類特征香氣物質(zhì),經(jīng)褪黑素處理后其含量顯著提高,T1、T2、T3和T4處理分別較CK提高48.97%、49.58%、33.06%和35.78%。水楊酸甲酯賦予番茄薄荷味,T1、T2和T3處理顯著高于CK,T4處理較CK略有上升,但兩者差異不顯著。

圖4 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量和含量的影響

表5 外源褪黑素處理對(duì)番茄果實(shí)特征揮發(fā)性物質(zhì)含量的影響

2.5 設(shè)施番茄果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

2.5.1 番茄果實(shí)品質(zhì)的主成分分析 將單果質(zhì)量、硬度等19個(gè)指標(biāo)作為分析指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,得到主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率(表6),按照累計(jì)貢獻(xiàn)率大于99%的原則選擇主要成分,第一、二、三、四主成分的特征值分別為13.847、3.505、1.066和0.582,分別代表本試驗(yàn)各處理19項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)72.877%、18.449%、5.609%和3.066%的信息,前4個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為100.000%,說(shuō)明這4個(gè)主成分反映了原始變量100.000%的信息,因此提取前4個(gè)主成分代替原19個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)外源褪黑素處理對(duì)番茄品質(zhì)的影響,使品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)由最初的19個(gè)降為4個(gè)彼此不相關(guān)的主成分,達(dá)到了降維的目的。

2.5.2 番茄果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià) 根據(jù)前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率可知,可以使用這4個(gè)主成分來(lái)構(gòu)建分析模型。如表7所示,用各指標(biāo)的主成分載荷除以相對(duì)應(yīng)主成分特征值的開平方根,得到4個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)即特征向量,以特征向量為權(quán)重構(gòu)建4個(gè)主成分的表達(dá)函數(shù)式:

Z1=0.24x1-0.14x2-0.02x3+0.14x4+0.18x5+0.08x6+0.16x7-0.16x8+0.15x9-0.22x10+0.23x11+0.26x12+0.26x13+0.01x14+0.13x15+0.18x16+0.26x17+0.10x18+0.23x19

Z2=0.21x1-0.38x2+0.15x3+0.40x4+0.35x5+0.45x6+0.31x7-0.30x8+0.36x9-0.27x10+0.24x11+0.07x12+0.04x13+0.52x14+0.22x15+0.18x16+0.09x17-0.27x18+0.11x19

Z3=-0.10x1-0.40x2+0.92x3+0.37x4+0.17x5+0.41x6+0.51x7-0.56x8+0.24x9-0.28x10+0.18x11+0.15x12-0.09x13+0.19x14+0.61x15-0.07x16-0.04x17-0.65x18+0.46x19

表6 番茄果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)主成分分析

Z4=0.21x1-0.27x2-0.17x3+0.23x4+0.34x5+0.18x6+0.22x7-0.03x8+0.50x9-0.04x10+0.14x11+0.13x12+0.29x13+0.03x14+0.57x15+0.87x16+0.15x17-0.51x18-0.10x19

上述4個(gè)函數(shù)表達(dá)式中,x1為單果質(zhì)量、x2為硬度、x3為果形指數(shù)、x4為維生素C含量、x5為可溶性固形物含量、x6為可溶性蛋白含量、x7為番茄紅素含量、x8為硝酸鹽含量、x9為可溶性總糖含量、x10為有機(jī)酸含量、x11為揮發(fā)性物質(zhì)總量、x12～x19分別為氮、鉀、鈣、鎂、銅、鐵、錳、鋅含量。以各個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重,由主成分得分和對(duì)應(yīng)的權(quán)重線性加權(quán)求和得到綜合評(píng)價(jià)函數(shù)(綜合得分:Y=0.73Z1+0.18Z2+0.06Z3+0.03Z4),根據(jù)主成分綜合模型計(jì)算出5個(gè)不同濃度褪黑素處理下設(shè)施番茄果實(shí)品質(zhì)的綜合得分和排序(表8),各處理綜合得分表現(xiàn)為:T2>T1>T3>T4>CK。

表7 番茄品質(zhì)指標(biāo)主成分載荷矩陣

表8 綜合得分和排序

3 討 論

硬度是衡量果實(shí)成熟度和品質(zhì)的重要指標(biāo)之一,主要由果肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和組成物質(zhì)決定[26]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,外源褪黑素處理降低了果實(shí)硬度,這與趙開[26]對(duì)蘋果果實(shí)的研究結(jié)果一致。色澤是影響番茄果實(shí)品質(zhì)的重要因素,果實(shí)著色不僅受環(huán)境因素的影響,還受外源激素的調(diào)控[27]。本試驗(yàn)中,施加外源褪黑素降低了不同果實(shí)發(fā)育時(shí)期的果實(shí)亮度和黃藍(lán)色差,提高了紅綠色差和色光值,說(shuō)明褪黑素處理可以促進(jìn)番茄果實(shí)著色。

可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白、番茄紅素、硝酸鹽均是評(píng)價(jià)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明,在果實(shí)表面噴施褪黑素能提高可溶性固形物、維生素C和番茄紅素的含量,這與黃陳鈺等[28]、生吉萍等[29]在番茄上的研究結(jié)果一致,說(shuō)明外源褪黑素可以提高番茄果實(shí)的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值?？扇苄缘鞍资侵匾臐B透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本研究中,不同濃度外源褪黑素處理后,番茄果實(shí)內(nèi)可溶性蛋白含量均有所提高,其中低濃度處理T1(50 μmol·L-1)和T2(100 μmol·L-1)顯著提高,這與王紀(jì)忠等[30]研究結(jié)果相似。攝入過(guò)量硝酸鹽會(huì)影響人體健康,本研究發(fā)現(xiàn),噴施外源褪黑素可以降低番茄果實(shí)中硝酸鹽含量,從而減少有害物質(zhì)的積累,50 μmol·L-1和100 μmol·L-1濃度處理表現(xiàn)優(yōu)于其他處理。

礦質(zhì)元素是植物生命活動(dòng)中必不可少的養(yǎng)分,其參與植物體內(nèi)的各種代謝過(guò)程,也影響著果實(shí)品質(zhì)。研究表明,N和K作為大量元素,N是蛋白質(zhì)和核酸的組成元素;K可以提高果實(shí)大小和著色,降低果實(shí)硬度[26]。Ca和Mg作為中量元素,Ca不足會(huì)引起番茄果實(shí)臍腐[31];葉片Mg含量與可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[32]。Cu、Fe、Mn、Zn是植物所需的微量元素,Cu參與植物體蛋白質(zhì)和糖代謝等生理生化反應(yīng),Fe通過(guò)影響葉綠素的合成而影響番茄的能量代謝[32],Mn能促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng),Zn可以提高番茄果實(shí)中維生素C含量[33]。本研究結(jié)果表明,與CK相比,噴施外源褪黑素顯著促進(jìn)了番茄果實(shí)對(duì)N、K、Mg、Cu、Fe、Zn的吸收,對(duì)Ca、Mn元素的吸收效果不顯著,這與梁博文[34]、劉建龍[35]在蘋果、梨上的研究結(jié)果一致。

番茄的風(fēng)味品質(zhì)主要取決于果實(shí)酸味、甜味、香味等。番茄的甜味由可溶性糖含量決定,不同類型的糖對(duì)甜味的貢獻(xiàn)也不同,果糖甜度高,葡萄糖甜度低[3]。本研究發(fā)現(xiàn),番茄中果糖和葡萄糖的含量遠(yuǎn)高于蔗糖,這與齊紅巖等[36]的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明,在果實(shí)表面噴施100 μmol·L-1的外源褪黑素能顯著提高果實(shí)中果糖和葡萄糖含量,并在果實(shí)成熟期達(dá)到最大值,分別較對(duì)照顯著提高28.3%和26.5%;蔗糖含量則隨果實(shí)成熟度增加呈下降趨勢(shì),褪黑素處理對(duì)成熟期蔗糖含量提升效果不明顯,這與王衛(wèi)平[37]研究結(jié)果一致?？赡苁峭屎谒卮龠M(jìn)了果實(shí)中性轉(zhuǎn)化酶和酸性轉(zhuǎn)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,從而提高了果實(shí)風(fēng)味品質(zhì),其具體機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

番茄屬于檸檬酸型果實(shí),檸檬酸是番茄所含的主要有機(jī)酸[38]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,番茄果實(shí)中含量最高的有機(jī)酸組分是檸檬酸,其次是蘋果酸,這與劉曉奇等[39]的研究結(jié)果一致。前人研究發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)開始成熟時(shí),在蘋果酸脫氫酶和檸檬酸合酶的作用下L-蘋果酸含量下降,檸檬酸得到優(yōu)先積累,因此果實(shí)檸檬酸含量在轉(zhuǎn)色期達(dá)到最大,之后其含量隨著成熟進(jìn)程推進(jìn)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì),而其他酸類物質(zhì)表現(xiàn)為持續(xù)減少[40]。本試驗(yàn)中,施加100 μmol·L-1外源褪黑素使番茄成熟期果實(shí)中檸檬酸、蘋果酸、酒石酸及富馬酸含量均顯著降低,褪黑素濃度進(jìn)一步升高時(shí),其效果有所減弱;檸檬酸含量在番茄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中呈先升高后降低的變化趨勢(shì),與前人研究規(guī)律一致。說(shuō)明外源褪黑素促進(jìn)了番茄成熟過(guò)程中果實(shí)有機(jī)酸的代謝。

番茄的香味主要取決于果實(shí)中的揮發(fā)性芳香化合物的種類和含量。揮發(fā)性芳香物質(zhì)來(lái)源于類胡蘿卜素、脂肪酸、苯丙氨酸和支鏈氨基酸等[41],這些揮發(fā)性物質(zhì)合成底物通過(guò)CO2經(jīng)卡爾文循環(huán)生成蔗糖,再通過(guò)糖酵解、莽草酸途徑和甲羥戊酸途徑合成[42]。目前鑒定出的400多種揮發(fā)性物質(zhì)中只有20～30余種對(duì)番茄香味有重要貢獻(xiàn),主要包括醇類、醛類、酮類、萜類和酯類物質(zhì)以及含硫化合物等[43]。本試驗(yàn)共檢測(cè)出86種揮發(fā)性物質(zhì),包括12種酮類、32種醛類、14種醇類、4種酯類、13種烴類、7種酚類和4種其他物質(zhì),其中醛類物質(zhì)數(shù)量和含量最高。各處理?yè)]發(fā)性物質(zhì)種類和含量依次為:CK(55種,1 279.18 μg·kg-1)、T1(69種,1 960.95 μg·kg-1)、T2(66種,2 258.70 μg·kg-1)、T3(62種,1 818.84 μg·kg-1)、T4(59種,1 695.04 μg·kg-1)。50 μmol·L-1外源褪黑素顯著增加了番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種類,而100 μmol·L-1外源褪黑素顯著增加了番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的含量。研究表明,揮發(fā)性物質(zhì)中有16種物質(zhì)對(duì)數(shù)閾值單位大于0,被認(rèn)為是番茄的主要特征香氣物質(zhì)[44]。本試驗(yàn)共鑒定出10種番茄特征香氣物質(zhì),未檢測(cè)到1-硝基-2-乙基苯、順-3-己烯醛和3-甲基丁醇,這可能與番茄品種及其栽培環(huán)境等[45]有關(guān)。其中己醛、反-2-已烯醛和反-2-庚烯醛賦予番茄果實(shí)青草味和生青味[27],1-戊烯-3-酮、2-異丁基噻唑、β-大馬酮和6-甲基-5-庚烯-2-酮賦予番茄果實(shí)果香味和芳香味[46],β-紫羅蘭酮和2-苯乙醇賦予果實(shí)花香味[47],水楊酸甲酯使番茄有冬青味和薄荷味[48]。本研究各處理特征香氣物質(zhì)總含量與揮發(fā)性物質(zhì)總含量高低順序基本一致,均以100 μmol·L-1褪黑素處理最高。這說(shuō)明噴施適當(dāng)濃度的褪黑素對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性芳香物質(zhì)種類的增加和含量的積累有促進(jìn)作用。

4 結(jié) 論

在設(shè)施基質(zhì)栽培條件下,噴施各濃度外源褪黑素處理均不同程度提高了番茄果實(shí)的品質(zhì),其中,100 μmol·L-1的褪黑素處理顯著增加了果實(shí)中可溶性固形物、可溶性蛋白、維生素C和番茄紅素的含量,有利于番茄果實(shí)中糖組分的積累及總有機(jī)酸含量的降低,從而提高了果實(shí)糖酸比,促進(jìn)番茄果實(shí)對(duì)N、K、Mg、Cu、Fe、Zn等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收;同時(shí),100 μmol·L-1的褪黑素顯著增加了番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量。綜合評(píng)價(jià)表明,T2處理的得分最高,其次為T1、T3、T4處理,CK得分最低?？梢?生育期噴施100 μmol·L-1濃度褪黑素為提高番茄果實(shí)品質(zhì)的有效栽培措施。