绿色樱桃番茄果实挥发性风味物质分析

刘子记，刘维侠，牛 玉，杨 衍

（中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 海口 571101）

绿色樱桃番茄，成熟果肉呈浅绿色，含有丰富的蛋白质、糖、锌元素和锰元素等，具有独特的风味品质。随着生活水平的提高，市售番茄的风味和口感已不能满足消费者的需求，番茄果实中风味物质的种类和含量引起了研究人员和育种家的关注。挥发性芳香物质是番茄风味的主要决定因子，是由醇类、醛类、酮类、酯类以及含硫化合物等组成的混合物，这些物质的气味强度存在显著差异，作为一个整体构成了番茄的风味特征。

挥发性风味物质的提取方法主要包括蒸馏法、有机溶剂萃取法、超临界CO萃取法和固相微萃取法等。顶空固相微萃取技术所需样品量少，操作简单，结合气相色谱-质谱技术，可有效对挥发性风味成分进行分析。目前，该方法已成功应用于洋葱、梅花、卷柏、柑橘、梨、甜瓜的挥发性风味成分分析。国外关于番茄果实芳香物质的研究始于20 世纪50 年代，随着研究的逐步深入，越来越多的芳香物质被发现。常培培等分析了紫色番茄果实挥发性风味物质。Li 等研究发现番茄不同果实部位的挥发性物质存在显著不同。Zhu 等比较了不同番茄汁风味物质的差异。刘明池等总结了番茄果实主要芳香物质的种类，不同芳香物质对番茄果实风味的贡献，阐述了不同成熟时期、不同栽培条件下番茄果实芳香物质的变化情况，对番茄果实挥发性芳香物质的形成途径、关键酶及影响番茄果实芳香物质变化的外界因素进行了分析。王欢欢等总结了番茄果实呈香组分的组成及其代谢途径，归纳了呈香组分在脂肪酸代谢途径、氨基酸代谢途径和类胡萝卜素代谢途径中的形成过程。截至目前，有关绿色樱桃番茄果实挥发性风味物质的研究鲜有报道。笔者在本试验中拟利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱技术对2 个绿色樱桃番茄品种成熟果实中挥发性物质的种类及相对含量进行比较分析，以期为绿色樱桃番茄品种的开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试绿色樱桃番茄品种为绿星和翡翠，分别由北京市农林科学院蔬菜研究中心和北京博收种子有限公司提供。材料于2018 年10 月底定植在中国热带农业科学院五队试验基地，采取相同的栽培管理措施，2019 年3 月中旬，每份材料采收自植株生长状况，成熟度和大小均匀一致5 株上的5 枚果实进行挥发性物质测定与分析，挥发性风味物质测定在贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室进行。

1.2 方法

1.2.1 仪器设备 HP6890/5975C 气相-质谱联用仪购自美国安捷伦公司。手动固相微萃取装置购自美国Supelco 公司，萃取纤维头为2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex。

1.2.2 挥发性风味物质检测 取混匀样品10 g 置于10 mL 固相微萃取仪采样瓶中，插入装有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex 纤维头的手动进样器，在60 ℃的平板加热条件下顶空萃取50 min后，移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口（温度250 ℃）中，热解析5 min 进样。色谱柱为FLM FB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱，柱温37 ℃保持2 min，以3 ℃·min升温至160 ℃，再以6 ℃·min升温至202 ℃，运行时间为40 min，汽化室温度250 ℃，载气为高纯He（99.999%），柱前压47.5 KPa，载气流速为1.0 mL·min，不分流进样；溶剂延迟时间为1 min，离子源为EI 源，离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃，电子能量70 eV，发射电流34.6 μA，倍增器电压1565V，接口温度280 ℃，质量范围29～500 amu。

1.2.3 数据处理 总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist 14 和Wiley275 标准质谱图，确定挥发性化学成分，用峰面积归一化法测定各化学成分的相对质量分数。

2 结果与分析

翡翠和绿星共检测出挥发性物质71 种。其中，醇类15 种，酮类3 种，酯类10 种，醛类20 种，烃类16 种，其他7 种（图1，表1）。

图1 挥发性物质总离子流图

2.1 翡翠挥发性物质分析

翡翠含有58 种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.38%。其中，醇类13 种，相对含量为40.73%，Z-3-已烯醇相对含量最高，其次为3-甲基-1-丁醇。酮类3 种，相对含量为3.00%，1-戊烯-3-酮相对含量最高，其次为3-辛酮。酯类8 种，相对含量为8.71%，乙酸乙酯相对含量最高。醛类19 种，相对含量为31.51%，E-2-己烯醛相对含量最高，其次为2-辛烯醛。烃类9 种，相对含量为2.84%，β-水芹烯相对含量最高。其他6 种，相对含量为11.59%，2-异丁基噻唑相对含量最高，其次为2-戊基呋喃（表1，表2）。

2.2 绿星挥发性物质分析

绿星含有62 种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.84%。其中，醇类15 种，相对含量为50.14%，Z-3-已烯醇相对含量最高，其次为2-甲基-1-丁醇。酮类2 种，相对含量为0.50%，1-戊烯-3-酮相对含量最高。酯类8 种，相对含量为8.53%，乙酸乙酯相对含量最高。醛类16 种，相对含量为29.49%，正己醛相对含量最高，其次为E-2-己烯醛。烃类14 种，相对含量为2.68%，β-水芹烯相对含量最高。其他7 种，相对含量为7.50%，1-硝基-3-甲基丁烷相对含量最高，其次为2-戊基呋喃（表1，表2）。

表1 绿色樱桃番茄品种挥发性物质及相对含量

表2 绿色樱桃番茄品种挥发性物质类别及相对含量

2.3 翡翠和绿星共有挥发性成分分析

翡翠和绿星具有49 种相同成分。其中，醇类13 种，酮类2 种，酯类6 种，醛类15 种，烃类7 种，其他6 种。醇类Z-3-已烯醇在翡翠和绿星中含量均最高。酮类1-戊烯-3-酮在翡翠和绿星中含量均最高。酯类乙酸乙酯在翡翠和绿星中含量均最高。醛类E-2-己烯醛在翡翠中含量最高，尽管在绿星中含量不是最高，但位居第二。烃类在翡翠和绿星中含量均不高。其他类物质2-异丁基噻唑在翡翠中含量最高，而1-硝基-3-甲基丁烷在绿星中含量最高。

2.4 翡翠和绿星独特挥发性成分分析

由表2、表3 可知，翡翠和绿星挥发性风味物质种类和含量存在明显差异。翡翠中醇类相对含量最高，为40.73%，其次为醛类、其他类、酯类、酮类和烃类，相对含量分别为31.51%、11.59%、8.71%、3.00%和2.84%。绿星中醇类相对含量最高，为50.14%，其次为醛类、酯类、其他类、烃类和酮类，相对含量分别为29.49%、8.53%、7.50%、2.68%和0.50%。翡翠含有9 种特有香气成分，相对含量为3.04%。其中，酮类1 种，酯类2 种，醛类4 种，烃类2 种。分别为3-辛酮、乙酸戊酯、水杨酸乙酯、丁醛、E-2-壬烯醛、E-2-癸烯醛、E，E-2，4-癸二烯醛、壬烷、α-异松油烯。绿星含有13 种特有香气成分，相对含量为2.01%。其中，醇类2 种，酯类2 种，醛类1 种，烃类7 种，其他1 种。分别为2-甲基-2-丁烯-1-醇、2-乙基己醇、丙酸乙酯、乙酸丁酯、苯乙醛、3-甲基戊烷、甲苯、2，4-二甲基庚烷、乙基环己烷、m-伞花烃、α-萜品烯、十一烷、2-甲基呋喃。

表3 绿色樱桃番茄品种独特挥发性成分及含量

3 讨论与结论

在番茄中报道了超过400 种挥发性物质，主要为醇类、酮类、醛类、酯类、烃类以及含硫化合物等。笔者在本试验中采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术分析了不同绿色樱桃番茄品种挥发性物质的组成及相对含量。

翡翠含有58 种挥发性物质，绿星含有62 种挥发性物质。翡翠和绿星具有49 种相同的挥发性成分。常培培等在不同紫色番茄果实中共检测到65 种挥发性物质，共有成分包括21 种。该研究进一步表明不同番茄品种含有的挥发性风味物质种类存在明显不同。

Buttery 等鉴定出番茄5 种主要风味成分。Baldwin 等研究发现番茄中含有16 种主要挥发性成分。Emin在番茄中鉴定出8 种主要风味成分。唐晓伟等在番茄中鉴定出16 种主要风味成分。Tieman 等结合质谱和现代分子生物学技术在番茄种质中鉴定出36 种主要风味物质。本试验中，翡翠和绿星中共包括14 种主要风味成分。上述研究者检出的主要挥发性组分存在明显不同，可能与番茄的品种、栽培以及气候环境条件相关。

番茄果实芳香物质的合成途径主要包括5种，本试验中鉴定出的主要风味物质中，3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、苯乙醇、2-异丁基噻唑通过氨基酸代谢途径形成，赋予番茄焦糖香味和花香味；1-戊醇、1-戊烯-3-酮、E-2-戊烯醛、E-2-己烯醛通过脂肪酸代谢途径形成，赋予番茄果香味；β-紫罗兰酮通过类胡萝卜素代谢途径形成，赋予番茄果实芳香味；这些共有的挥发性物质产生的特殊香气，构成了绿色樱桃番茄主体风味。

翡翠和绿星挥发性风味物质存在明显差异。翡翠含有9 种特有香气成分，其中E，E-2，4-癸二烯醛为主要风味物质。绿星含有13 种特有香气成分，其中乙酸丁酯和苯乙醛为主要风味物质。该结果说明不同绿色樱桃番茄品种风味品质差异很大，可能是遗传因素不同所致。β-紫罗兰酮、乙酸丁酯等主要风味成分尽管含量很低，但对番茄果实的风味具有非常重要的影响。其他化合物虽不是主要风味物质并且含量很低，但作为背景香气物质对番茄果实的最终香味同样具有显著的效应。在未来的研究中，将通过现代分子生物学技术和分子设计育种技术，解析番茄风味物质代谢调控途径，培育优良番茄品种。

翡翠和绿星分别含有58 种和62 种挥发性物质，共有49 种相同成分。翡翠含有9 种特有成分。其中，E，E-2，4-癸二烯醛为主要风味物质。绿星含有13 种特有成分。其中，乙酸丁酯和苯乙醛为主要风味物质。