不同品种樱桃番茄氨基酸组成及风味分析

程 远 万红建 姚祝平 叶青静 王荣青 杨悦俭 周国治 阮美颖

(浙江省农业科学院蔬菜研究所, 浙江 杭州 310021)

樱桃番茄(Solanumlycopersiconvar. Cerasiforme)起源于南美洲，具有果形多样、色泽艳丽、酸甜可口、营养价值高等特点[1-3]。樱桃番茄果实颜色包括红色(大红/粉红)[4-5]、黄色(橙黄/淡黄)、绿色、紫色等[6-7]，目前主要栽培品种果实以红色和黄色为主[8]。红色樱桃番茄由于种质资源丰富，品种选育历史长，集中了较多优势品种，如圣女、千禧等。目前，樱桃番茄市场品种繁多，相关性状差异较大，为研究者利用不同品种比较分析樱桃番茄果实风味及营养价值，进而创制优良种质材料奠定了基础。近年来，随着市场消费水平的提升，番茄风味及营养品质研究已成为相关领域热点。部分研究团队从番茄品种[9-10]、水肥管理[1,11]和温光调控[12-13]等方面对番茄风味的影响因素进行了讨论。中国农业科学院黄三文团队通过代谢组学和基因组学等一系列技术手段，对番茄风味影响因素及相关性状遗传变化规律进行了系统解析，相关研究结果为从基因组角度解析并改良番茄风味及营养价值奠定了基础[12-15]。作为生食番茄，樱桃番茄风味主要受果实中可溶性固形物、糖类、酸类、维生素C(vitamin C，Vc)等物质及其含量的综合影响[9, 16-17]。此外，研究表明樱桃番茄果实中的氨基酸含量丰富，成分复杂，氨基酸不仅能够用于蛋白质合成、氮平衡维持等相关生理机能的调节[18-19]，且与人类味觉感受密切相关[20]，是影响樱桃番茄营养及风味的重要成分。因此，氨基酸既是樱桃番茄中重要的营养指标，也是樱桃番茄风味构成决定因素之一。尽管近年来番茄品质调控机制已引起广泛关注，但目前对樱桃番茄风味及营养价值的研究，尤其是重要氨基酸组分的研究尚处于起步阶段，有进一步深入探讨的空间。

本研究通过高效液相色谱(high performance liquid chromatograph，HPLC)、高效氨基酸定性定量分析等技术，对目前市场上的8个樱桃番茄主要栽培品种(4个红果品种，4个黄果品种)的风味和营养决定指标进行系统鉴定和比较分析，解析不同品种、不同颜色(红色和黄色)樱桃番茄之间风味和营养价值的差异及内在规律，以期为高品质樱桃番茄品种的选育提供数据参数。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试的8个樱桃番茄品种分别为浙樱粉1号、浙樱粉3号、浙樱红1号、天正红珠、浙樱黄1号、金陵宝石、钱江金珠和黄妃，依次记作T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8，于2018年春种植于浙江省海宁市(120°2′E，30°27′N)，每份材料种植1小区，每小区20株。当第三、第四档番茄商品果成熟时(90%以上果实完全转色，果实达最佳色泽和光亮度)，每个品种樱桃番茄挑选出1 kg大小均匀的果实，每份设3个生物学重复。

1.2 主要仪器与设备

WYT-4手持糖量计，北京中慧天诚科技有限公司；Aliance2695液相色谱仪，杭州昆仪科技有限公司；ICS-3000离子色谱仪，南京科捷分析仪器有限公司；SYKAM433D氨基酸分析仪，苏州华美辰仪器设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 樱桃番茄果实外形品质相关指标及氨基酸成分测定 口感鉴评：参照李好琢等[16]的方法测定。每个品种选出20～30个符合要求、无损伤和病虫害的果实，由10位嗅觉、味觉无缺陷，且具有相关品尝经验的参试者(30～60岁)对参试樱桃番茄品种的甜度、酸度和鲜度进行口感评价，并将综合意见整理成口感描述。

樱桃番茄果实果形指数：采用游标卡尺(上海市量具厂)测量果实纵经和横经，果形指数=纵径/横径。

可溶性固形物含量的测定参照NY/T 2637-2014[21]；总糖含量的测定参照GB 5009.8-2016[22]；有机酸含量的测定参照GB/T 12456-2008[23]；Vc含量的测定参照GB 5009.86-2016[24]；氨基酸含量的测定参照GB 5009.124-2016[25]。

1.3.2 樱桃番茄氨基酸组成界定及换算 氨基酸总量用T表示；人体必需氨基酸用A表示，包括苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸；非必需氨基酸用B表示，包括天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、精氨酸；儿童必需氨基酸用C表示，包括组氨酸和精氨酸；药用氨基酸用D表示，包括天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、精氨酸[26]；鲜味氨基酸用E表示，包括天门冬氨酸和谷氨酸；甜味氨基酸用F表示，包括丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸[27-28]；芳香族氨基酸用G表示，包括苯丙氨酸和酪氨酸[17, 29]。根据樱桃番茄氨基酸测定结果计算人体必需氨基酸占氨基酸总量的质量分数(A/T)、人体非必需氨基酸占氨基酸总量的质量分数(B/T)及儿童必需氨基酸占氨基酸总量的质量分数(C/T)[30-31]。

1.3.3 蛋白质营养价值评价 分别计算苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸+酪氨酸占总氨基酸的相对含量，并与1973年FAO/WHO修订的人体必需氨基酸含量模式谱(简称氨基酸模式谱)进行比较，当相应氨基酸数值大于模式谱数值时，说明该氨基酸相对过剩，反之则说明该氨基酸相对不足[6, 32]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007对试验数据进行整理，用Origin Pro7.5进行制图。应用DPS 9.50统计软件采用Duncan’s新复极差多重比较法对试验数据进行差异显著性分析，并利用SPSS 25.0软件中的Pearson相关性分析方法对试验数据进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 樱桃番茄果实外观及风味营养品质分析

8个参试樱桃番茄品种中浙樱粉1号、浙樱粉3号、浙樱红1号和天正红珠为(粉)红果樱桃番茄，浙樱黄1号、金陵宝石、钱江金珠和黄妃为(橙)黄果樱桃番茄(图1-A)。测量并计算各参试樱桃番茄品种的果形指数发现，浙樱粉3号、浙樱红1号果实为椭圆形，而浙樱粉1号、天正红珠、钱江金珠和黄妃为近圆形，剩下的2个品种(浙樱黄1号、金陵宝石)介于以上两种类型之间(图1-B)。参试樱桃番茄品种果形指数和风味决定物质含量之间的相关性分析结果表明，樱桃番茄果形指数与可溶性固形物、总糖、有机酸和总氨基酸含量呈负相关(表1)。

可溶性固形物是衡量番茄品质最直观的参数之一。由表2可知，8个参试樱桃番茄品种中浙樱粉1号、浙樱红1号、天正红珠、钱江金珠的可溶性固形物含量均在9%以上，均极显著(P<0.01)高于其他参试品种。总糖含量在樱桃番茄中的分布模式与可溶性固形物相似，说明总糖与可溶性固形物含量紧密相关，该结果在相关性分析中也得到证实。8个樱桃番茄有机酸含量存在一定差异，浙樱粉1号有机酸含量极显著高于其他品种，而浙樱粉3号极显著低于其他品种，其他6个品种中浙樱红1号和天正红珠有机酸含量相对更高。糖酸比是衡量樱桃番茄风味的传统复合参数，浙樱粉3号和钱江金珠的糖酸比均超过18，而浙樱粉1号和金陵宝石糖酸比仅约12。Vc含量是衡量番茄风味和营养的重要指标之一，除含量最高的浙樱黄1号(53.40 mg·100g-1FW)和最低的金陵宝石(22.53 mg·100g-1FW)外，其他樱桃番茄的Vc含量介于41～46 mg·100g-1FW之间。此外，不同樱桃番茄品种的口感与相关指标数值高低基本能够相互对应。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters indicate significant different at 0.05 level.图1 8个樱桃番茄品种的果实外形与果形指数Fig.1 The phenotype and fruit shape index of eight different cherry tomato varieties

表1 樱桃番茄果形指数及其他风味决定参数的相关性分析Table 1 Correlation analysis of fruit shape index and other flavor determinant parameters

注：**表示差异极显著(P<0.01)；*表示差异显著(P<0.05)。
Note:**indicates extremely significant difference at 0.01 level.*indicates significant difference at 0.05 level.

不同颜色樱桃番茄风味指标比较分析表明，红果樱桃番茄品种大部分风味及营养品质指标平均值(可溶性固形物、总糖、有机酸、Vc)均高于黄果品种，且红果品种(浙樱粉1号、浙樱粉3号、浙樱红1号、天正红珠)之间可溶性固形物、总糖和Vc含量的CV较小，分别为6.30%、7.51%和5.32%，对比黄果品种(浙樱黄1号、金陵宝石、钱江金珠、黄妃)的14.73%、17.77%和30.57%，差异均在2倍以上(表2)。此外，红果品种之间CV最高的指标为有机酸含量(CV=23.27%)，而黄果品种之间有机酸含量的CV仅为1.29%，说明有机酸含量在黄色樱桃番茄品种中是一个较为保守的指标。

表2 8个樱桃番茄品种果实风味营养决定指标Table 2 The fruit flavor and nutrient determination parameters in 8 cherry tomato varieties

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下同。
Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, different capital letters indicate extremely significant at 0.01 level. The same as following.

2.2 樱桃番茄果实的氨基酸组成分析

由表3可知，番茄果实中共鉴定出16种氨基酸，其中人体必需氨基酸7种，非必需氨基酸9种，儿童必需氨基酸2种(包括在人体非必需氨基酸中)。其中，樱桃番茄品种中总氨基酸质量分数最高的为浙樱粉1号(0.82%)，最低的为浙樱粉3号(0.41%)。浙樱粉1号中含量较高的谷氨酸、脯氨酸、酪氨酸，以及浙樱粉3号中含量较低的苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、精氨酸是造成以上2个品种氨基酸总量与其他参试品种存在差异的主要原因。此外，浙樱红1号中人体必需氨基酸和儿童必需氨基酸占比质量分数均为最高(分别为0.18%和0.06%)，分别占其总氨基酸含量的24.66%和 8.22%。

红果樱桃番茄品种总氨基酸含量、人体必需氨基酸含量和非必需氨基酸含量平均值均高于黄果品种，儿童必需氨基酸含量平均值低于黄果品种。以上参数(总氨基酸、人体必需氨基酸、非必需氨基酸、儿童必需氨基酸)在红果品种中的变异系数都明显高于黄果品种(在红果和黄果品种中CV分别为26.73%/8.48%、30.52%/13.39%，27.00%/10.32、28.69%/9.52%)。此外，根据氨基酸的一些特殊功能，如药用氨基酸、鲜味氨基酸、甜味氨基酸和芳香族氨基酸等，本研究也对参试樱桃番茄中的氨基酸进行了进一步功能归类。归类后进一步发现，大部分功能类氨基酸在红果樱桃番茄品种之间的变异系数高于黄果品种间变异系数。

2.3 参试樱桃番茄果实氨基酸营养评价

由表4可知，必需氨基酸质量分数符合氨基酸模式谱要求的仅有浙樱粉1号的苯丙氨酸+酪氨酸，大部分参试品种必需氨基酸质量分数均低于模式谱要求。必需氨基酸中浙樱粉1号的苯丙氨酸+酪氨酸含量、浙樱红1号的亮氨酸和赖氨酸含量在参试樱桃番茄品种中均最高。浙樱红1号中亮氨酸和赖氨酸含量高于其他樱桃番茄品种，苯丙氨酸+酪氨酸含量排名第2，仅次于浙樱粉1号。红果和黄果樱桃番茄品种的第一限制氨基酸组成模式相似，4个红果品种的第一限制氨基酸均为缬氨酸。4个黄果品种中浙樱黄1号、金陵宝石、钱江金珠的第一限制氨基酸为缬氨酸，黄妃的第一限制氨基酸为亮氨酸。综上表明，樱桃番茄中限制氨基酸的种类与果实颜色关系不大。

表3 8个樱桃番茄品种氨基酸组成及含量Table 3 The amino acid composition and contents in 8 cherry tomato varieties /%

注：T: 总氨基酸；A: 必需氨基酸；B: 非必需氨基酸；C: 儿童必需氨基酸；D: 药用氨基酸；E: 鲜味氨基酸；F: 甜味氨基酸；G: 芳香族氨基酸。
Note: T: Total amino acid. A: Essential amino acid. B: Non-essential amino acid. C: Children essential amino acid. D: Officinal amino acid. E: Tasty amino acid. F: Sweet amino acid. G: Aromatic amino acid.

表4 人体必需氨基酸的组成比例与氨基酸模式谱的比较Table 4 Analysis of human essential amino acid ratio in different tomato varieties according to the amino acid pattern spectrum

表5 8个樱桃番茄品种果实中呈味氨基酸的质量分数Table 5 Constitution of flavor amino acids in fruits of eight different cherry tomato varieties /%

2.4 参试樱桃番茄果实呈味氨基酸分析

由表5可知，鲜味类氨基酸总量最高的品种为浙樱粉1号，达到0.50%，这主要是由其较高的谷氨酸含量(0.4%)决定的。甜味类氨基酸总量最高的品种为天正红珠，达到0.12%，这主要是由其较高的丙氨酸含量决定的；此外，浙樱粉1号的甜味类氨基酸总含量(0.11%)仅次于天正红珠。芳香族氨基酸总量最高的品种有3个，分别为浙樱粉1号、浙樱红1号和天正红珠，均达到0.05%。

红果樱桃番茄品种和黄果樱桃番茄品种之间的各呈味类氨基酸含量无显著差异(表5)。变异系数分析结果表明，大部分呈味类氨基酸在红果品种中的变异系数高于黄果品种， 4个黄果品种中丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸(3个均为甜味类氨基酸)和苯丙氨酸(芳香类氨基酸)含量完全相同，而这4个氨基酸(丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸)在4个红果品种之间的变异系数分别为38.72%、28.57%、40.00%和40.00%。综上，黄果樱桃番茄间由呈味氨基酸，尤其是甜味类和芳香味氨基酸决定的果实风味差异较红果樱桃番茄品种更小。

3 讨论

近年来，番茄果实风味下降已成为共识[11,29,33]，研究学者尝试通过多组学研究解析番茄风味关键决定因素，实现对现有番茄品种风味的遗传改良[30-31,34]。本研究对8个樱桃番茄主要栽培品种(4个红果品种和4个黄果品种)的主要风味和营养价值决定指标进行比较分析，初步解析了不同樱桃番茄品种的风味和营养价值差异。通过对8个不同果形樱桃番茄品种风味比较分析发现，果形越圆整的樱桃番茄，果实中可溶性固形物、总糖、有机酸和总氨基酸含量越高，风味相对越好，这一发现将为优质樱桃番茄育种中的果形选择提供具体指导。在参试樱桃番茄品种中，浙樱粉1号果实中可溶性固形物、总糖、有机酸等风味决定指标含量处于较高水平，而糖酸比则较低，人工品尝结果表明，浙樱粉1号风味酸甜适中、味浓、鲜味足，优于其他参试品种，基于此，判断樱桃番茄的风味主要与各单项指标的高低有关，而与糖酸比相关性较小，这一观点与前人提出的番茄糖酸比例越高，风味越好的概念[35]有所区别。这可能与前人研究所采用的番茄果实可溶性糖含量偏低，风味评价过程更偏好弱酸或不酸有关。

氨基酸是反映樱桃番茄果实风味和营养价值的重要参数。以人体是否必需和特殊功能(鲜味、甜味、芳香)[6,26]为标准，分析本研究测定的16个氨基酸组成和含量发现，部分参试浙樱系列樱桃番茄品种在氨基酸营养和风味方面具有一定优势。在参试品种中大部分必需氨基酸含量不符合氨基酸模式谱要求情况下，浙樱粉1号中苯丙氨酸+酪氨酸含量达到了氨基酸模式谱要求，且其总氨基酸含量在参试品种中最高。此外，浙樱红1号的赖氨酸含量也达到了氨基酸模式谱要求，且浙樱红1号中人体必需氨基酸含量和儿童必需氨基酸含量在参试品种中均为最高。根据1973年FAO/WHO提出的模式，品质较好的蛋白质必需氨基酸占比(A/T)应该达到40%左右[36]，而参试品种中最接近这一标准的为浙樱红1号。蔬果呈味氨基酸主要包括鲜味类、甜味类和芳香族类3种，天门冬氨酸和谷氨酸属于鲜味类氨基酸，是番茄中含量最高的2种氨基酸，在番茄果实的鲜味呈现中发挥关键作用，而甜味类氨基酸(丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸)和芳香族氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)则分别在番茄甜味和芳香方面发挥作用[19]。浙樱粉1号鲜味类氨基酸总量和芳香族氨基酸总量在参试品种中最高(谷氨酸含量明显高于其他品种)，甜味类氨基酸总量排名第2，而浙樱红1号在鲜味、甜味类和芳香族氨基酸含量方面也具备一定优势。因此，除可溶性固形物、总糖和有机酸等指标外，氨基酸的含量和组成也是浙樱粉1号、浙樱红1号营养价值和口感的重要决定因素。

在不同颜色樱桃番茄营养价值研究基础上，本研究进一步证实了参试红果樱桃番茄品种的大部分风味和营养价值指标高于黄果品种。相关比较分析结果表明红果樱桃番茄品种之间的总糖和Vc含量变异系数较小，而黄果樱桃番茄品种之间有机酸、总氨基酸、必需氨基酸和甜味类氨基酸等参数的变异系数较小，以上现象可能是由红果樱桃番茄品种在长期人工选择过程中对高糖度性状的强化筛选，以及黄果樱桃番茄种质资源遗传背景相较于红果资源更为狭窄造成性状相对保守决定的。

4 结论

决定樱桃番茄风味和营养品质的指标较为复杂，红果樱桃番茄由于育种工作开展较早，种质资源丰富，相应红果樱桃番茄品种的风味及营养品质较黄果樱桃番茄品种具有一定优势，但黄果樱桃番茄也具有酸味少、部分必需氨基酸含量高等特点。本研究结果为不同果色高品质樱桃番茄的品种选育和产业开发工作提供了有效借鉴和指导。