紫色番茄果实 挥发性风味物质分析

常培培，张 静，杨建华，李 翠，李云洲，梁 燕*

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

紫色番茄果实 挥发性风味物质分析

常培培，张 静，杨建华，李 翠，李云洲，梁 燕*

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术分别测定4 个紫色番茄品种新鲜果实的 挥发性物质成分和含量，并对主要香气成分特征进行了分析与探讨。结果表明：4 个供试品种成熟果实中共检测到65 种挥发性物质，主要成分为酮类、醛类、酯类和醇类。共有的成分有21 种，构成紫色番茄的特有风味，但其含量在品种间存在差异。此外，每种紫色番茄还含有一些独特的挥发性风味物质。

紫色番茄；挥发性物质；顶空固相微萃取；气相色谱-质谱联用

紫色番茄是番茄（Solanum lycopersicum L.）的一个特色品种，果肉呈紫红色。紫色番茄不仅含有普通番茄所具有的丰富的营养物质，如类胡萝卜素、酚、VC和VE等[1]而且富含具有强抗氧化能力的花青素[2]，可以有效降低癌症和心脏病的发病几率[3]，因此紫色番茄材料具有极其重要的研究价值。而挥发性物质对番茄的风味起着重要作用[4]具有较高的感官价值和一定的生理价值，能刺激消费者的感官和心理，对增进食欲、帮助消化、维持肠道正常功能等方面具有重要意义[5]。目前，园艺植物中苹果[6]、橙[7-8]、李[9]、甜瓜[10]、普通番茄[11]等果实的挥发性成分已有研究，但对特色紫色番茄的挥发性物质的研究鲜见报道。本实验用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry，HSSPME-GC-MS）联用技术对4 个不同品种的紫色番茄新鲜果实中挥发性物质的种类及其含量进行分析比较，以期为紫色番茄品种评价及开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试紫色番茄品种为黑樱、紫樱、Ly11-51和彩樱，均由西北农林科技大学番茄育种课题组提供。材料于2013年3月底定植于西北农林科技大学园艺学院试验田，在相同的栽培管理与生长条件下，于果实成熟期（7月初）采收成熟度和大小均一致的第三穗果实进行番茄果实中的挥发性物质测定与分析。

2-壬酮（色谱纯） 上海迈瑞尔公司。

1.2 仪器与设备

万分之一分析天平、匀浆机、恒温磁力搅拌器美国Troemner公司；ISQ气相色谱-质联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司；SPME手动进样手柄、PDMS（100 μm）萃取头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 SPME取样

每个品种分别取成熟期大小均匀的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，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，然后顶空固相微萃取吸附40 min，立即插入色谱气化室，解吸3 min，进行GC-MS分析。

1.3.2 仪器分析

参照唐晓伟[11]和杨明慧[12]的方法，并略做修改。

色谱条件：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 ℃；进样方式：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。

质谱条件：电离方式：电子电离（e l e c t r o n ionzation，EI）；电离电压70 eV；离子源温度250 ℃；采用选择离子检测（selected ion monitor，SIM）进行扫描，扫描质量范围35～500 u。

1.3.3 定性及半定量分析

紫色番茄挥发性物质经过GC-MS分析鉴定后，其结果采用计算机谱库（NIST 2011）进行检索及分析，参考与质谱的配匹度以及相关文献鉴定果实中的挥发性物质组分，仅报道正反匹配度均大于800的结果[13]。果实中挥发性物质的定量采用内标法，即各成分峰面积与内标物峰面积对比进行半定量分析[14-15]，计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 4 种紫色番茄挥发性成分分析

4 种紫色番茄挥发性物质成分的GC-MS总离子流图（图1），其定性半定量结果见表1。

图1 挥发性风味物质总离子流图Fig.1 Total ion current chromatograms of volatile compounds in purple tomato fruits from four varieties

表1 紫色番茄挥发性风味物质组分的半定量结果Table 1 Semi-quantitative analysis of volatile components in purple tomato fruits

续表1

由表1和表2可知，紫色番茄挥发性物质共65 种。黑樱的挥发性成分为47 种，占色谱流出组分总含量的97.18%，醛类、酮类和酯类含量差别不大，分别为25.77%、22.15%、27.56%，3 类物质占总物质含量的75.48%，其次为醇类13.24%。烃类物质含量最少为5.02%。其中含量相对较高的物质为水杨酸乙酯、香叶基丙酮、棕榈酸乙酯、2,4-癸二烯醛、己醇、己醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水杨酸甲酯等。

表2 4 种番茄果实各类挥发性物质的含量和相对含量Table 2 Contents and relative contents of volatile components in four purple tomato varieties

紫樱的挥发性成分为44 种，占色谱流出组分总含量的95.90%。其中酮类和醛类占总物质含量的62.17%，其次为醇类和酯类，分别为15.02%和11.06%。其中含量相对较高的物质为香叶基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、己醇、2,4-癸二烯醛、6,10-二甲基-3,5,9-十一三烯-2-酮、水杨酸乙酯、顺-3-己烯醇、棕榈酸乙酯等。

Ly11-51的挥发性成分为46 种，占色谱流出组分总含量的97.28%。酮类和醛类占总物质含量的80.04%，醇类含量低仅占3.56%。其中含量相对较高的物质为1-辛烯-3-酮、己醛、反-2-己烯醛、香叶基丙酮、2,4-癸二烯醛、水杨酸乙酯、棕榈酸乙酯、反-柠檬醛等。

彩樱的挥发性成分为39 种，占色谱流出组分总含量的96.32%。酮类含量最高，占37.94%，而醇类、醛类和酯类含量差别不大，分别为17.80%、16.44%、11.88%、烃类含量最少。其中相对含量较高的物质为香叶基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2,4-癸二烯醛、棕榈酸乙酯、正己醇、反-柠檬醛、顺-3-己烯醇等。

4 种紫色番茄除黑樱外，酮类物质含量最高，1-辛烯-3-酮在Ly11-51中含量高达4 177.13 μg/kg，在所有物质中含量最高。而6-甲基-5-庚烯-2-酮仅在Ly11-51中未检测到，在黑樱、紫樱和彩樱中的含量较高，分别为568.38、1 721.0 μg/kg和361.77 μg/kg。醛类物质在黑樱中含量最高，而在紫樱和Ly11-51中仅次于酮类。烃类物质品种间差异较大，含量较低，对果实风味贡献作用小。4 个品种中，紫樱挥发物质总量分别是黑樱、Ly11-51和彩樱的1.65、1.64 倍和4.69 倍，黑樱和Ly11-51的挥发物质种类及总量差异不大。与其他3 个品种相比，彩樱挥发性物质种类和含量均为最低。

2.2 紫色番茄的共有挥发性成分分析

表3 4 种紫色番茄共同含有的挥发性物质及其含量Table 3 Contents of volatile components common to purple tomato fruits from four varieties μg/kg

由表3可知，4 个紫色番茄品种共有的成分有21 种，其中醛类物质占7 种，除己醛和反-2-己烯醛在Ly11-51中含量最高外，其余5 种均在紫樱中含量最高。2,4-癸二烯醛在紫樱中占醛类物质总含量的44.58%。Ly11-51醛类物质中C6醛含量相对最高，如己醛、反-2-己烯醛。酮类物质有3 种，各物质含量在紫樱中最高，其次是黑樱。其中香叶基丙酮在紫樱中的含量分别是黑樱、Ly11-51、彩樱的3.07、4.61、3.90 倍。4 种酯类物质中水杨酸乙酯和棕榈酸乙酯含量较高，是紫色番茄果实重要的风味物质，均由脂肪酸和氨基酸转化而来。4 种紫色番茄共有成分除了醛类、酮类、醇类和酯类外还包括：2-正戊基呋喃、L-丙氨酰甘氨酸、2-异丁基噻唑、紫苏烯和2,4-二叔丁基苯酚，但在4 个品种中含量存在差异，在彩樱中含量均为最低而在紫樱中含量均比较高。

2.3 不同品种紫色番茄独特香气成分分析

表4 4 种紫色番茄独特香气成分及含量Table 4 Contents of unique aroma components in purple tomato fruits from four varietiesμg/kg

由表4可知，紫樱没有发现有其特有的香气成分。Ly11-51特有的香气物质是具有宜人香气的α-大马酮。肉豆蔻醛为黑樱中特有的香气成分。彩樱中特有的两种香气成分2-辛烯-1-醇和2-十一醇均为醇类，使彩樱具有特有的果香。

3 讨 论

在番茄中，已报道了超过400 种的挥发性物质，Baldwin等[18]认为番茄的主要特征效应化合物有16 种，其中己醛、β-紫罗酮、1-戊烯-3-酮、反-2-己烯醛、2-异丁基噻唑、反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、顺-3-己烯醇、3-甲基丁醇在本实验中检测到，而2,3-二甲基丁醛、苯乙醛、2-苯基乙醇、1-硝基-2-乙基苯等一些特征效应化合物未检测到，原因可能是品种、栽培条件不同[19-20]。

紫色番茄和普通番茄一样含有番茄红素，6-甲基-5-庚烯-2-醇和6-甲基-5-庚烯-2-酮的前体物质均为番茄红素，呈现出甜甜的花香气味并伴有清香[21]，会随着果实的成熟含量逐渐增加[22]，同时伴随类胡萝卜素的降解，在Ly11-51中未检测到，原因可能是其番茄红素含量比其他3 个品种低。酮类物质虽然种类不多但是总含量多，原因是香叶基丙酮的含量在4 个品种中均比较高。香叶基丙酮前体是类胡萝卜素，是在类胡萝卜素裂解酶LeCCD1的作用下类胡萝卜素化学键的9、10位断裂产生的[23]，具有香甜的花香气味与番茄的甜味相关[21]。2-异丁基噻唑是一种杂环含硫化合物，由氨基酸代谢产生，使番茄具有绿叶清新的风味[21]。Piombino等[24]认为2-异丁基噻唑可以看做番茄中主导人们喜好的一个关键因子，含量适中时受到人们喜欢，浓度过高时，则腐臭味、药剂味和金属味逐渐增强，它们的气味将令人厌恶。本实验中检测到的2-异丁基噻唑含量相对不高，和C6醛共同决定番茄新鲜风味。4 种紫色番茄共有成分还包括：具有清新的果香的β-环柠檬醛、反-柠檬醛、顺-柠檬醛，有花香气味的法呢基丙酮[25]，具有类似冬青特殊芳香气味的水杨酸乙酯，呈微弱蜡香的棕榈酸乙酯，带有尖刺的青叶香气的2-辛烯醛等。共有的挥发性物质挥发产生特殊的香气，构成了紫色番茄主体风味，是表征紫色番茄香气特征的嗅感物质。另外，一些物质浓度不高但它的对数阈值单位很高，可以对风味产生重要影响。本实验中检测出的β-紫罗酮，1-戊烯-3-酮含量较低，但均为番茄的特征效应化合物，对番茄果实的风味有着重要的作用。其他一些相对含量不高的化合物为番茄风味的辅助香气物质即背景香气物质[26]，多种挥发性物质相互作用形成紫色番茄特有风味，但这些挥发性物质如何相互作用值得更进一步研究。

4 结 论

利用简单、快捷顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对4 种紫色番茄（黑樱、紫樱、Ly11-51和彩樱）新鲜果实的挥发性风味成分进行了分析鉴定，共鉴定出挥发性物质65 种。其中醛类物质16 种，醇类物质15 种，酮类物质10 种，烃类物质9 种，酯类物质9 种，其他物质6 种。醛类、醇类、酮类、酯类是这4 个紫色番茄品种果实的主要挥发性物质，而烃类物质含量低对紫色番茄果实风味贡献小。4 个品种共有的成分有21 种，但不同品种间挥发性成分的种类和含量存在很大的差异。黑樱中特有的香气成分有肉豆蔻醛，Ly11-51中特有的香气成分有α-大马酮，彩樱中特有的香气成分有2-辛烯-1-醇、2-十一醇。总之，挥发性物质组分、含量及相互作用，赋予了紫色番茄不同品种相似和独特的风味。

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Analysis of Volatile Compounds in Purple Tomato Fruits

CHANG Pei-pei, ZHANG Jing, YANG Jian-hua, LI Cui, LI Yun-zhou, LIANG Yan*
(College of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Volatile compounds were analyzed in purple tomato fruits from four di fferent varieties by using headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME) coupled with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and the characteristics of major aroma components we re dis cussed. Results indicated that 65 volatile compounds were iso lated and identified, mainly including ketones, aldehyde, esters, and alcohols. Totally 21 volatile comp onents responsible for the unique fl avor were common to these four varieties; however, their contents were different. In addition, each variety had its own unique volatile components.

purple tomato; volatile compounds; headspace solid phase micro-extraction (HS-SPME); gas chromatographymass spectrometry (GC-MS)

S641.2

A

1002-6630（2014）14-0165-05

10.7506/spkx1002-6630-201414032

2013-10-24

陕西省科技统筹创新计划项目（2011KTCL02-03）；西北农林科技大学农业科技推广基金项目（TGZX2012-02）

常培培（1989—），女，硕士研究生，研究方向为番茄果实挥发性物质。E-mail：changpeipei21@163.com

*通信作者：梁燕（1963—），女，教授，博士，研究方向为番茄遗传育种与蔬菜种质资源。E-mail：liangyan@nwsuaf.edu.cn