不同施肥处理对番茄功能性成分及抗氧化活性的影响

杨天怡，刘岳飞，李彩媛，谭宏伟

(1．广西大学化学与化工学院，广西 南宁 530004；2.广西农业科学院/广西甘蔗遗传改良重点实验室，广西 南宁 530007)

不同施肥处理对番茄功能性成分及抗氧化活性的影响

杨天怡1，刘岳飞1，李彩媛1，谭宏伟2*

(1．广西大学化学与化工学院，广西 南宁 530004；2.广西农业科学院/广西甘蔗遗传改良重点实验室，广西 南宁 530007)

以樱桃番茄“翠红”和“千禧”为材料，采用不施肥、单施有机肥、单施化肥以及有机肥+化肥配施4种处理方法，研究不同施肥处理对番茄功能性成分含量及抗氧化活性的影响。结果表明：①与对照相比，施肥显著地提高了番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素、维生素C、多酚类化合物以及谷胱甘肽等功能性成分。有机肥和化肥配施比单施有机肥或化肥更有利于提高番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和维生素C等含量，但对总酚酸、总黄酮等多酚化合物类物质以及谷胱甘肽含量的提升效果不显著。②与对照对比，施肥处理显著提高了番茄果实中的总抗氧化活性，但不同施肥处理之间差异不显著。

施肥；番茄；功能性成分；抗氧化活性

自由基是指外层轨道上有1个或1个以上未配对电子的分子、原子、离子或基团，它可以与游离或结合状态的不饱和脂肪酸作用，使之发生过氧化反应，引起生物膜破坏，进而导致细胞的功能紊乱，最终对机体正常组织器官造成病理改变。人体内自由基过多，就会破坏细胞结构，引起脂质过氧化，干扰人体的正常代谢活动，造成机体多种疾病的产生[1]。清除人体内多余的自由基是减少各种疾病的有效途径，但单靠体内的抗氧化保护系统来清除多余的自由基是不够的，因而人们开始寻找及研究体外的抗氧化剂，而功能性成分含量丰富的作物日益受到人们的关注。番茄(LycopersiconeaculentumMill.)为茄科番茄属植物，是世界上栽培最为广泛的蔬菜之一，其营养丰富、风味独特，生熟均可食用。番茄中含有多种功能性成分，如番茄红素、维生素C以及各种抗氧化酶等，在世界卫生组织推荐的抗癌或保健食品中，番茄均位居前列[2]。我国是番茄的生产大国之一，2014年生产鲜番茄达5329.8万吨[3]。然而，我国是世界上最大的化学肥料消费国，长期单一地施用化学肥料，不仅出现土壤酸化、板结以及营养组分失衡等导致土壤质量恶化、农田污染的后果，还使优质农产品所需要的各种元素的平衡营养补给体系失衡，出现“瓜不甜、果不香、菜没味”的现象，使农产品质量大幅下降。目前有关施肥对番茄产量、品质影响的研究较多，如微生物菌肥以及微生物菌肥与化肥混施均可不同程度地提高番茄产量和品质，以及施肥量对番茄维生素C和可溶性糖含量的影响达到了极显著水平[4-5]。但施肥对番茄功能性成分及其与抗氧化活性的关系研究甚少。本文探讨不同施肥条件下，番茄中番茄红素、β-胡萝卜素、维生素C、维生素E、类黄酮、酚酸、谷胱甘肽(GSH)等具有抗氧化功能的活性物质含量，以及不同施肥处理对番茄抗氧化活性大小的影响，旨在为改善番茄品质及科学施肥提供理论指导。

表1 不同施肥处理

注：表中3次追肥时期及用量：①定植一个星期后，占施用量的10 %；②第1穗果坐果后，占施用量的50 %；③第3穗果成熟时，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 材料与方法

1.1 试验材料

樱桃番茄：“翠红”(有限生长型，成熟果实红色，由台湾农友种苗有限公司选育)和“千禧”(无限生长型，成熟果实桃红色，由寿光富华种业有限公司选育)。

1.2 供试肥料

腐植酸有机肥：有机质含量26.08 %，全氮(N)、全磷(P2O5)、全钾(K2O)含量分别为1.16 %、2.32 %、0.38 %。由广西神州金光生态肥饲料有限责任公司生产。

化学肥料：采用硫酸钾型化肥，氮磷钾养分含量为15-15-15(比利时巴斯夫公司生产)。

1.3 栽培基质

试验所用栽培基质为木糠和菜园土比例为1∶1的混合基质，有机质含量15.19 %，全氮、有效磷、速效钾含量分别为0.60 %、0.02 %和0.02 %。

1.4 试验设计

试验于2013年9月至2014年9月在广西大学农学院蔬菜基地进行。9月常规育苗，幼苗4片真叶时定植于塑料大棚栽培槽中。施肥处理如表1所示，各施肥小区完全随机排列，3次重复。每处理小区种植30株，株行距50 cm×30 cm，植株单干整枝，常规栽培管理。在植株生长期每个小区随机选择15株进行生长发育情况观测。在结果盛期，随机选取各处理植株第3穗果实中达到完全成熟的单果20～25个，测定相关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测定

番茄红素含量采用紫外分光光度法[6]测定；β-胡萝卜素含量采用纸层析法[7]测定；维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[8]测定；维生素E含量采用吸附层析-荧光光度法[9]测定；总黄酮含量采用NaNO2-Al(NO3)3比色法[8]测定；总酚酸含量采用Folin-Ciocalteu法[10]测定；谷胱甘肽含量采用紫外分光光度法[11]测定；果实总抗氧化活性采用DPPH(1,1-二苯基-2-苦基肼，1,1-diphyenl-2-picrylhydrazyl)法[12-13]测定。

1.6 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据处理和作图， SPSS19.0软件作差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对番茄果实中番茄红素含量的影响

由图1可知，与对照相比，施肥处理均能显著提高番茄果实中番茄红素的含量。不同施肥处理之间，两个品种的番茄红素含量差异显著。与单一施用有机肥或化肥相比，有机肥和化肥配施处理下两个番茄品种果实中的番茄红素含量均表现为最高，其次为单一化肥处理，单独施用有机肥的两个番茄品种果实中的番茄红素含量最低。说明施肥均能有效地提高番茄果实中番茄红素的含量，有机肥配施化肥比单一施用一种肥料更利于提高番茄果实中番茄红素的含量。

图1 不同施肥处理对番茄果实中番茄红素含量的影响Fig.1 Effects of different fertilizations on the content of lycopene in tomato

2.2 不同施肥处理对番茄果实中胡萝卜素含量的影响

由图2可知，与不施肥相比，施肥能显著地提高番茄果实中β-胡萝卜素的含量。3种施肥处理中，番茄果实中β-胡萝卜素含量仍以有机肥和化肥配施处理为最高，显著高于单一的有机肥或化肥处理。而单一的有机肥和化肥处理之间，番茄果实中β-胡萝卜素含量依番茄品种的不同表现出不同的趋势，在有限生长型“翠红”品种中，β-胡萝卜素含量以有机肥处理显著高于化肥处理，而在无限生长型“千禧”品种中，虽然有机肥处理高于化肥处理，但两者间差异不显著。可能番茄果实中β-胡萝卜素含量不仅受外界因素(诸如施肥等)的影响，还受番茄品种等内在因素的影响。与单一的有机肥或化肥处理相比，有机肥和化肥配施更有利于提高番茄果实中β-胡萝卜素的含量。

2.3 不同施肥处理对番茄果实中维生素C含量的影响

由图3可知，施肥均能显著提高2个品种番茄果实中维生素C的含量。“翠红”在有机肥和化肥配施处理下果实中的维生素C含量最高，显著高于单施化肥处理，但与有机肥处理间无显著差异；同时，有机肥和化肥处理之间差异也不显著。“千禧”在有机肥和化肥配施处理下果实中的维生素C含量最高，显著高于单一的有机肥或化肥处理；同时有机肥和化肥处理之间差异不显著。有机肥配施化肥均比单施一种肥料更能提高番茄果实中维生素C的含量。

图2 不同施肥处理对番茄果实中β-胡萝卜素含量的影响Fig.2 Effects of different fertilizations on the content of β-carotene in tomato

图3 不同施肥处理对番茄果实中维生素C含量的影响Fig.3 Effects of different fertilizations on the content of vitamin C in tomato

图4 不同施肥处理对番茄果实中总黄酮含量的影响Fig.4 Effects of different fertilizations on the content of total flavones in tomato

2.4 不同施肥处理对番茄果实中多酚化合物含量的影响

由图4可知，施肥显著提高了番茄果实中总黄酮的含量。“翠红”番茄品种果实中的总黄酮含量大小依次为有机肥>有机肥配施化肥>化肥，并且不同施肥处理之间的差异达到了显著水平。“千禧”果实中的总黄酮含量与“翠红”表现出类似的变化趋势，但“千禧”的化肥处理与其它两个处理之间存在显著差异，单一施用有机肥与有机肥配施化肥之间无显著差异。

由图5可知，不同施肥处理对番茄果实中的总酚酸含量的影响与对总黄酮含量的影响相似。施肥处理显著提高了番茄果实中总酚酸的含量。在3种施肥处理中，两个品种的总酚酸含量均以有机肥处理的为最高，表现为有机肥>有机肥配施化肥>化肥。“千禧”中单一的有机肥处理与有机肥配施化肥处理之间总酚酸含量差异不显著。这也说明单独施用有机肥对番茄果实中总酚酸含量的影响最大。

图5 不同施肥处理对番茄果实中总酚酸含量的影响Fig.5 Effects of different fertilizations on the content of total phenolic acid in tomato

图6 不同施肥处理对番茄果实中谷胱甘肽含量的影响Fig.6 Effects of different fertilizations on the content of glutathione (GSH) in tomato

2.5 不同施肥处理对番茄果实中谷胱甘肽(GSH)含量的影响

由图6可知，施肥处理番茄果实中的谷胱甘肽(GSH)含量均显著高于对照。在3种施肥处理中，“翠红”呈现出有机肥>有机肥配施化肥>化肥的变化趋势；“千禧”呈现出有机肥配施化肥>化肥>有机肥的变化趋势。且3种施肥处理中“翠红”品种果实中GSH含量均高于“千禧”品种，但2个品种中不同施肥处理间差异不显著。可能施用的肥料种类并不是影响番茄果实谷胱甘肽含量的主要因素，是否还有其他因素有待进一步地研究。

2.6 不同施肥处理对番茄总抗氧化活性的影响

由图7可知，施肥显著提高了番茄果实的总抗氧化活性。在3种施肥处理中，2个品种番茄果实中的DPPH自由基清除率为70.0 %以上，3种施肥处理之间番茄果实中的总抗氧化活性不存在显著差异。这一结果说明肥料种类不是影响番茄果实中总抗氧化活性的重要因素。

3 讨 论

番茄红素和β-胡萝卜素有抗氧化、抗癌、抗辐射、抗骨质疏松等生物活性，长期以来是研究类胡萝卜素生物活性的核心[14]。番茄中含有20多种类胡萝卜色素成分，其中番茄红素约占总色素量的80 %～90 %，β-胡萝卜素约占5 %～10 %。番茄红素和β-胡萝卜素都是具有广阔开发前景的功能性天然色素[15]。本研究发现有机肥配施化肥有助于提高番茄果实中β-胡萝卜素和番茄红素的含量，而单施有机肥或化肥对番茄果实中β-胡萝卜素和番茄红素含量的提升效果不及配施处理。

有关施肥对番茄果实中β-胡萝卜素和番茄红素含量的影响前人未见报道，姜学玲等认为施用钾肥导致苹果果皮中花青素含量降低，类胡萝卜素含量提高，使果皮呈黄色而着色不良[16]；蔡国军等认为枸杞中类胡萝卜素含量亦随着N、P、K施用量的增加而增加，但N、P、K施用量达一定量时类胡萝卜素含量不再增加[17]。一般而言，化肥是速效肥，具有养分浓度高、施用方便等优点。但偏施化肥会影响土壤质量，导致土壤结构变差及土壤肥力下降，还会降低果实品质，增加病果率[18]。有机肥是缓效肥，具有养分全面但含量低的特点。与化肥相比，有机肥所含的营养元素浓度较低，肥效缓慢，难于满足作物需肥高峰期的要求。但有机肥含有丰富的有机质，改良土壤效果明显，不仅能改善土壤理化性质，还能增强土壤生物活性，提高土壤肥力。有机肥和化肥配合施用在作物供肥方面，表现为缓急相济，相互补充，有利于作物的生长发育[19]。在等养分条件下，有机肥和化肥配合施用超过单施化肥的效果，既可以促进有机肥的矿化分解，又可提高化学氮肥的利用率。同时可减少磷肥固定，增加磷的有效性，补充土壤有效钾和微量元素，维持土壤中的养分平衡[20]。因此，有机肥和化肥配施显著提高了番茄果实中番茄红素和类胡萝卜素的含量。

图7 不同施肥处理对番茄DPPH清除率的影响Fig.7 Effects of different fertilizations on the DPPH inhibition ratio of tomato

维生素C是一种强抗氧化剂，它可以通过还原作用消除有害氧的自由基。番茄中维生素C的含量很高。一般不同番茄栽培品种及环境条件对维生素C的含量均有影响。如同在完熟期，红色番茄的维生素C含量极显著地高于粉红色和青白色番茄[21]。本研究也发现红色番茄“翠红”品种果实中维生素C含量高于桃红色的“千禧”品种，而且有机肥配施化肥显著提高了番茄果实中维生素C的含量。这一结果与张恩平等人利用氮磷钾肥配施有机肥提高了番茄维生素C含量的结果相一致[22]，其原因可能是化肥配施有机肥能够提高土壤酶活性，而番茄维生素C含量与土壤蛋白酶活性呈极显著正相关。

植物多酚是多羟基酚类化合物的总称，其按结构可分为酚酸类(phenolic acids)、类黄酮 (flavonoids)、1，2-二苯乙烯(stilbenes)和木酚素类(lignans)[23]。研究发现不同品种番茄的酚类化合物含量差异很大[24]，而且番茄中主要含有黄烷酮和黄烷醇[25]，增加光照有利于类黄酮的合成[26]。本研究结果显示，3种施肥处理中，番茄果实中总黄酮和总酚酸的含量均表现出有机肥>有机肥配施化肥>化肥的变化趋势。但是，由于迄今为止环境条件(如温、光、水、肥等)和生产管理，影响类黄酮在蔬菜体内积累的机制尚未完全清楚，需进一步研究。

GSH具有抗氧化及抵抗氧化剂对巯基的破环作用，可以保护细胞膜中含巯基的蛋白质不被氧化，延迟细胞的衰老。番茄中富含GSH，其含量在24～33 mg/100g[27]。本研究显示，施肥处理后，2个品种番茄果实中GSH含量范围处于24～33 mg/100g之间，与吴谋成的分析结果相一致[27]。3种施肥处理条件下，“翠红”中GSH含量高于“千禧”，但不同施肥处理间均无显著差异。这一现象表明番茄果实中GSH含量受施用肥料种类的影响效果小，而品种却是影响番茄果实中谷胱甘肽含量的一个重要因素。

本研究结果显示，施肥与不施肥相比，显著提高了两个品种番茄果实的总抗氧化活性和DPPH自由基清除率。这与罗世琼研究结果施肥后黄花蒿体内DPPH清除率不同程度地降低不同[28]。但在3种施肥处理中，无论是有限生长型的“翠红”还是无限生长型的“千禧”品种，其果实中的总抗氧化活性大小受施用肥料的种类影响不显著。虽然不同肥料对部分功能性成分(如番茄红素、β-胡萝卜素等)在番茄果实中的积累具有显著影响效果，但对番茄果实的总抗氧化活性影响不显著，产生这一现象的原因可能是番茄的抗氧化活性大小不是由单一的化合物决定的，而是与不同的化合物综合决定有关[29]。

4 结 论

(1)与对照相比，施肥显著地提高了番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素、维生素C、多酚类化合物以及谷胱甘肽等功能性成分。在3种不同肥料施用处理中，有机肥和化肥配施比单施有机肥或化肥更有利于提高番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和维生素C等功能性成分的含量，但对总酚酸、总黄酮等多酚化合物类物质以及谷胱甘肽含量的提升效果并不显著。施肥虽然有助于提高番茄果实中功能性成分的含量，但不同肥料对功能性成分的提升效果不一致。

(2)施肥处理比对照显著提高了番茄果实中的总抗氧化活性。但在3种不同肥料施用处理中，有机肥和化肥配施与单施有机肥或化肥之间总抗氧化活性的差异并不显著。施肥助于提高番茄果实中的总抗氧化活性，但总抗氧化活性大小不仅受肥料种类的影响，还受番茄品种或环境因素的影响。

[1]方允中，郑荣梁．自由基生物学的理论与应用[M]．北京：科学出版社，2002：256-346．

[2]师莉莎，陈江伟，张旭明，等．番茄体外抗氧化活性研究[J]．广东农业科学， 2012(3)：131-133．

[3]霍建勇．中国番茄产业现状及安全防范[J]．蔬菜，2016(6)：1-4．

[4]田雪莲，尹显慧，龙友华，等．不同肥料处理对番茄产量及品质的影响[J]．山地农业生物学报， 2015，34(3)：55-59．

[5]王鹏勃，李建明，丁娟娟，等．水肥耦合对温室袋培番茄品质、产量及水肥利用效率的影响[J]．中国农业科学， 2015，48(2)：314-323．

[6]侯纯明，何 美．番茄红素测定方法研究[J]．沈阳化工学院学报， 2006，20(4)：248-257．

[7]中华人民共和国卫生部，中国国家标准化管理委员会．食品中胡萝卜素的测定[S]．北京：中国标准出版社，2004．

[8]笵青生，龙洲雄．保健食品功效成分与标志性成分[M]．北京：中国医药科技出版社，2006．

[9]张晓平，赵哲勋．吸附层析-荧光光度法测定水果及蔬菜中VE的含量[J]．中外技术情报，1995(6)：48．

[10]杨 磊，隋小宇，祖元刚，等．Folin-Ciocalteu法测定迷迭香中总酚酸含量[J]．中成药，2009，31(2)：272-275．

[11]赵旭东，魏东芝，万 群，等．谷胱甘肽的简便测定法[J]．药物分析杂志，2000，20 (1)：34-37．

[12]杨荣华，田迪英．10种含花色苷果蔬抗氧化活性的比较[J]．食品与发酵工业，2004，30(4)：113-124．

[13]宫智勇，方 敏，王耀峰，等．番茄乙醇提取物体外抗氧化活性研究[J]．中国食物与营养，2008(8)：31-33．

[14]孙玉敬，乔丽萍，钟烈洲，等．类胡萝卜素生物活性的研究进展[J]．中国食品学报，2012，12(1)：160-166.

[15]Nguyen M L. Lycopene: chemical and biological properties[J]. Food Technology, 1999, 53(2): 38-45.

[16]姜学玲，徐维华，李延菊，等．钾肥对富士苹果着色的影响及机理[J]．中国农业科学，2014，47(5)：946-954.

[17]蔡国军，张广忠，张宝琳，等．氮、磷、钾对枸杞果实糖类、胡萝卜素含量的影响[J]．西南农业学报，2013，26(1)：209-212.

[18]赵 斌，郎家庆，韩晓日，等．番茄最佳施肥量及配比研究[J]．辽宁农业科学，2002(5)：16-18．

[19] 彭辉辉，刘 强，荣湘民，等.生物炭、有机肥与化肥配施对春玉米养分利用及产量的影响[J].南方农业学报,2015,46(8):1396-1400.

[20]黄建国，植物营养学[M]．北京：中国林业出版社，2003：264-276．

[21]邹 波．番茄几种采收成熟度完熟期维生素C含量初探[J]．种子，2006，25(7)：81-82.

[22]张恩平，谭福蕾，王 月，等．氮磷钾与有机肥配施对番茄产量品质及土壤酶活性的影响[J]．园艺学报，2015，42(10)：2059-2067．

[23]冯 丽，宋曙辉，赵 霖，等．植物多酚种类及其生理功能的研究进展[J]．江西农业学报，2007，19(10)：105-107.

[24]Martinez V I, Periago M J, Provan G, et al. Phenolic compounds, lycopene and antioxidant activity in commercial varieties of tomato Lycopersicum esculentum[J]. Journal of the Science Food and Agriculture, 2002, 82(3): 323-330

[25]陈仁悙．营养保健食品[M]．北京：中国轻工业出版社，2001：135.

[26]Hertog M G L, Hollman P C H, Katan M B, et al. Content of potentially anticarcinogenic flavonoids of 28 vegetables and 9 fruits commonly consumed in the Netherlands[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1992, 40(2): 2379-2383.

[27]吴谋成．功能食品研究与应用[M]．北京：化学工业出版社，2003:80-81.

[28]罗世琼，袁 玲，吴叶宽，等．黄花蒿酚类物质及其抗氧化活性对施肥的响应[J]．中国中药杂志，2013，38(10)：1493-1499.

[29]Strazzullo G, Giulio A D, Tommonaro G, et al. Antioxidative Activity and Lycopene and β-Carotene Contents in Different Cultivars of Tomato (Lycopersiconesculentum) [J]. International Journal of Food Properties, 2007, 10(2): 321-329.

(责任编辑 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

南宁市科学研究与技术开发计划项目(20132313)；国家自然科学基金项目(31360506)；广西甘蔗遗传改良重点实验室开放课题(12-K-05-02)

杨天怡(1994-)，女，广西南宁人，研究方向为食品化学成分及其功能分析，*为通讯作者，E-mail：hongwei_tan@163.com。

S641.2

A