盐胁迫对樱桃番茄风味品质的影响

孙叶烁 张国新 丁守鹏 姚玉涛 丁冯洁

(河北省农林科学院滨海农业研究所，河北 唐山 063299)

樱桃番茄(LycopersiconesculentumMill. var.cerasiformeAlef)作为水果型蔬菜，以其娇艳的外形、可口的食味深受消费者青睐，同时其品质也越来越受到人们关注[1-2]。樱桃番茄的品质主要由外观品质、风味品质和营养品质构成，与糖类、有机酸、番茄红素、氨基酸和芳香物质等物质含量有关[3-4]。樱桃番茄果实中糖类物质主要为果糖、葡萄糖和蔗糖；有机酸以苹果酸、丁二酸和柠檬酸为主；各氨基酸中谷氨酸含量最高，甘氨酸含量最低；挥发性物质主要是醇类、醛类、酮类和酯类物质[5-6]。

作为中等耐盐碱蔬菜作物，番茄对盐碱的适应性较强，是我国设施蔬菜栽培面积和消费量较大的蔬菜作物之一。目前，国内外学者已经针对番茄对盐胁迫的响应开展了诸多研究，多集中在番茄萌发、幼苗生长发育、光合物质生产与积累、产量等方面[7-9]。关于盐胁迫对番茄果实品质的影响也有少量报道，如李伟等[10]和鲁少尉等[11]研究发现盐胁迫处理可以提高番茄果实中维生素C(vitamin C,Vc)、可溶性固形物、有机酸及己糖的含量，但会降低其产量；Balibrea等[12-13]和Adams[14]研究表明，提高营养液的电导率可以提升番茄果实的品质；李娟等[15-16]利用微咸水灌溉番茄，发现短期咸水灌溉不仅增加了葡萄糖、果糖和蔗糖的含量，还补充了植物所需的氮(N)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)等营养元素，从而改善了番茄果实品质。综上所述，前人关于盐分对番茄品质影响的研究多集中在糖、酸、矿质元素含量等指标方面，而关于盐胁迫对番茄风味物质如氨基酸、芳香类物质等影响的研究较少。基于此，本研究探究了不同盐分梯度土壤条件下番茄果实中可溶性糖类、有机酸类、氨基酸、芳香类物质含量，分析盐胁迫对番茄风味相关指标的影响，旨在明确盐胁迫下影响番茄品质的关键物质，为盐胁迫下番茄品质提升提供理论基础，同时为盐碱地果蔬生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为樱桃5号，由河北省农林科学院经济作物研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2019年7月至2020年1月在河北省农林科学院滨海农业研究所综合实验站进行，以樱桃5号为试验材料，采用花盆(盆口内径×高×盆底内径=30 cm×42 cm×25 cm，装土量17 kg)进行土壤盆栽试验。

试验共设置5个处理，对照(T1，CK)供试土壤为非盐渍田园土，供试土壤(CK)与NaCl按质量比例分别制成含盐量为1.5(T2)、3(T3)、4.5(T4)、6(T5) g·kg-1的盐胁迫处理土壤，每盆施入15.0 g复合肥(山东鲁北企业集团总公司，N-P2O5-K2O：12-18-15)，5.0 g过磷酸钙(有效磷≥12%)，5.0 g磷酸二铵(N+ P2O5≥64%)，混合均匀后装入花盆中。供试幼苗四叶一心时，选择长势良好且一致的幼苗，于2019年8月30日定植于装有不同含盐量土壤的花盆内，每盆1株，按株距50 cm，行距80 cm，南北向单行种植。试验采用随机区组设计，3次重复，每个处理16盆，共240盆。种植期间统一水肥管理，每次浇水时严格控制水量防止水分流出，开花后10 d(2019年10月8日)每盆追施3.0 g水溶性平衡肥(N-P-K=20-20-20)，盛果期每10 d(2019年10月28日始)追施水溶性高钾肥(N-P-K=14-14-36)，共追施肥13次。

1.3 测定项目与方法

每个重复选取长势一致的植株8株，在第二穗果果实成熟时混合选取成熟度一致的番茄果实20个，纵向切为2份后用液氮速冻，保存在-80℃超低温冰箱备用，用于糖、酸、氨基酸、芳香物质成分的测定。

1.3.1 糖组分测定 称取1.00 g样品于10 mL离心管中，加入5 mL 80%乙醇，混匀后于80℃水浴30 min，冷却后配平，10 000 r·min-1离心5 min。收集上清液转入50 mL容量瓶中，按上述方法重复浸提2次，合并上清液，并定容至50 mL，得到可溶性糖提取液。向上述沉淀中加入2 mL蒸馏水，沸水浴中糊化15 min，冷却后加入2 mL 9.2 mol·L-1的高氯酸，冰浴中搅拌15 min， 再加入2 mL蒸馏水，10 000 r·min-1离心10 min，收集上清液于50 mL容量瓶中，再向沉淀中加入2 mL 4.6 mol·L-1的高氯酸，冰浴中搅拌15 min，加入3 mL蒸馏水，10 000 r·min-1离心10 min，合并上清液，并定容至50 mL，得到淀粉提取液。葡萄糖、果糖、蔗糖及淀粉含量的测定参照文献[17]的方法。

1.3.2 有机酸测定 柠檬酸、苹果酸、草酸及琥珀酸含量采用高效液相色谱法测定。称取2.00 g番茄果实，研磨成匀浆后转入10 mL离心管中，用超纯水冲洗2～3次，定容至10 mL，80℃水浴超声提取1 h，冷却后10 000 r·min-1离心15 min，取1 mL上清液，通过0.45 μm微孔滤膜过滤2 mL至进样瓶中，进行色谱测定。色谱柱为ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.6 mm×150 mm)，进样量：10 μL，柱温：35℃，波长：210 nm，流动相：2%甲醇+98% 20 mmol·L-1磷酸氢二钠(pH值2.6)。

1.3.3 氨基酸测定 氨基酸含量采用高效液相色谱法测定。取适量样品于水解管中，加入10 mL水+10 mL盐酸，放入烘箱中，110℃水解22～24 h。取出冷却后，转移至25 mL比色管中定容。分取1 mL清液，85℃水浴氮气吹干，加水1 mL，再吹干，然后加入10 mL 0.02 mol·L-1HCl，晃匀。分取500 μL，加入250 μL 0.1 mol·L-1异硫氰酸苯酯乙腈和250μL 1 mol·L-1三乙胺乙腈，衍生1 h，然后加入2 mL正己烷，震荡，静置。分层后取下层液体过0.45 μm有机膜上机。使用色谱柱为C18(SHISEIDO 4.6 mm×250 mm, 5 μm)，进样量：10 μL，柱温：40℃，波长：254 nm，流动相为A：0.1 mol·L-1无水乙酸钠∶乙腈=97∶3(体积比)，混匀后调pH值至6.5，B：80%乙腈。氨基酸流动相洗脱梯度为：0～14 min 100%A，15～29 min 85%A+15%B，30～37 min 100%B，38～45 min 100%A。

1.3.4 芳香类物质测定 芳香类物质含量采用气质联用技术测定。将所有用于测芳香的样品充分搅碎，取11.00 g匀浆置于20 mL顶空瓶中，并加入10 μL内标(19.5 mg·L-13-辛醇，溶剂为无水乙醇)，拧紧瓶盖。于搅拌模式下60℃平衡5 min后，使用固相微萃取针60℃顶空萃取40 min，然后于进样口解吸5 min。色谱柱为HP-INNOWAX毛细管柱子(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气为He，流速1 mL·min-1，分离比5∶1；进样温度250℃；升温程序：起始温度40℃，保持5 min，以8℃·min-1升至250℃，保持5 min。质谱条件：EI电离源，能量70 eV；离子源温度230℃，四极杆温度150℃，接口温度250℃，扫描范围30～400 m/z。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2016进行数据处理，SPSS 22.0进行统计分析并用Duncan′s新复极差检验法进行差异显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对番茄果实中糖组分含量的影响

由图1可知，各处理番茄果实中糖组分均以果糖和葡萄糖为主，占总含量的94.88%～95.97%；盐胁迫下果糖和葡萄糖的含量均高于对照(CK)，其中果糖含量以T5和T3较高，分别较对照增加了18.34%和15.66%；葡萄糖含量在T3最高，较对照显著增加了29.06%。各处理蔗糖和淀粉含量均较低，其中蔗糖含量在2.11～3.20 g·kg-1之间，以T5最高，为3.2 g·kg-1； 各处理淀粉含量在0.92～1.36 g·kg-1之间，且含量随着土壤含盐量的升高而增加。

图1 不同盐胁迫下番茄果实中糖组分含量Fig.1 Contents of sugar components in tomato fruits under different salt stress

2.2 盐胁迫对番茄果实中酸组分含量的影响

由图2可知，番茄果实中有机酸以柠檬酸和苹果酸为主，占检测到有机酸的88.30%～91.60%；各处理有机酸中柠檬酸含量均最高，且随着土壤含盐量的升高呈先增加后降低的趋势，表明适宜盐分可促进果实有机酸积累，但盐分过高会导致有机酸积累减弱，柠檬酸含量以T3最高，为6.2 g·kg-1，较对照显著增加了61.52%；各处理苹果酸含量在0.97～2.23 g·kg-1之间，也以T3最高，较对照增加了129.95%；草酸和琥珀酸的含量较低，分别在0.48～0.61和0.16～0.27 g·kg-1之间，且均以T3最高。T3～T5柠檬酸和苹果酸含量均显著高于对照和T2，较高盐分胁迫下柠檬酸和苹果酸与低盐胁迫差异显著。

图2 不同盐胁迫下番茄果实中有机酸组分含量Fig.2 Contents of organic acids in tomato fruits under different salt stress

2.3 盐胁迫对番茄果实中氨基酸的影响

由表1可知，各处理番茄果实共检出16种氨基酸，含有5种必需氨基酸，11种非必需氨基酸；其中，T3的氨基酸总量最高，较对照增加了12.46%，其他处理氨基酸总量均低于对照；各处理谷氨酸和天冬氨酸含量较高，甘氨酸、酪氨酸和异亮氨酸含量较低。盐胁迫未改变果实中氨基酸种类，但不同盐胁迫下各氨基酸含量不同：各盐胁迫处理的谷氨酸含量均高于对照，且以T3最高；T3和T4的蛋氨酸含量高于对照，且以T4最高；剩余14种氨基酸均以T3含量最高，且高于对照，其他盐胁迫下剩余14种氨基酸含量均低于对照，说明适宜盐分胁迫能促进氨基酸的积累。

表1 盐胁迫下番茄果实中氨基酸的种类及含量Table 1 Types and contents of amino acids in tomato fruits under salt stress /(mg·kg-1)

由表2可知，盐胁迫下樱桃番茄中的必需氨基酸所占比例低于对照，非必需氨基酸的占比高于对照；检测到的氨基酸中包含7种呈味氨基酸，其中鲜味氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，甜味氨基酸有丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸，芳香族氨基酸有苯丙氨酸、酪氨酸。盐胁迫下果实中鲜味氨基酸比例随着土壤含盐量的升高呈先降低后升高的趋势，T3的鲜味氨基酸占总氨基酸比例最低，约为34.55%，且低于对照；T3甜味和芳香族氨基酸比例高于对照，其余处理均较对照降低，这可能是T3番茄口感更佳的原因之一。

表2 盐胁迫下番茄果实中氨基酸成分分析Table 2 Analysis of amino acid composition in tomato fruits under salt stress /%

2.4 盐胁迫下番茄果实中芳香物质组成

樱桃番茄果实共检出45种芳香物质，其中醛类11种、酮类5种、醇类13种、酯类3种、其他类13种。由表3可知，不同处理果实中芳香物质成分及其含量不同，盐胁迫下果实中芳香物质的种类及含量增加，CK～T5分别有24、29、30、27、29种芳香物质；其中CK～T4醛类物质最多，其次为醇类物质，T5醇类物质最多。由图3可知，樱桃番茄果实中正己醛、已烯醛、柠檬醛、香叶基丙酮、3-己烯-1-醇、己醇、棕榈酸甲酯、2-异丁基噻唑等含量较高；5个处理均检出的芳香物质共有11种，其中2-己烯醛具有果香和青香气味，香叶基丙酮具有香甜的花香气味，3-己烯-1-醇、1-己醇和2-异丁基噻唑具有青香气味，棕榈酸甲酯具有弱酸气味，棕榈酸乙酯具有弱蜡香和奶油气味。CK中香叶基丙酮含量最高，为6.75%，其次是2-异丁基噻唑和正己醛；随着土壤含盐量的升高，T2中2-异丁基噻唑和正己醛含量增加，香叶基丙酮含量减少，其中2-异丁基噻唑含量最高，为12.59%；T3和T4中2-己烯醛含量均最高，含量分别为8.68%和16.36%，其次是香叶基丙酮和2-异丁基噻唑；T5中1-己醇、3-戊酮、反式-2-己烯-1-醇含量较高，而正己醛未被检出。

表3 盐胁迫下番茄果实中各类芳香物质的种类及相对含量Table 3 Types and relative contents of various aromatic substances in tomato fruits under salt stress

图3 盐胁迫下番茄果实中主要芳香物质的成分及相对含量Fig.3 Composition and content of aromatic substances in tomato fruits under salt stress

3 讨论

番茄的风味与果实中可溶性固形物、可溶性糖、有机酸、糖酸比、氨基酸、芳香物质等相关[3-4,18]。糖、酸物质不仅是果蔬中重要的营养物质，也是重要的风味物质，如果实的甜酸风味是可溶性糖和有机酸共同作用的结果[19-20]。糖作为光合作用的主要产物之一，既为植物生长发育提供能量，也作为植物体内的一种信号分子参与并调控植物的生长发育进程[21]。前人研究表明，在盐胁迫下植物细胞内的一些大分子物质趋向于水解，使细胞内葡萄糖、果糖和蔗糖等可溶性糖含量升高，进而提高细胞的渗透调节能力和原生质保护能力[22]。本研究发现盐胁迫下樱桃番茄果实中可溶性糖仍以葡萄糖和果糖为主，且盐胁迫下两种糖的含量增加，这可能是由于盐分胁迫下葡萄糖和果糖作为亲水性的小分子物质积累以降低细胞的渗透势，防止细胞被动失水，以维持细胞膨压。有机酸是渗透势形成的主要物质，对发育期果实的膨胀有重要作用，且有机酸组分与含量差异可使不同类型果实各具独特风味[23-24]。有研究表明，盐胁迫下大量积累的有机酸可与Na+结合，从而减轻盐的毒害作用[25]。本研究发现，盐胁迫下樱桃番茄果实中柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸的含量均高于对照，这可能是由于盐胁迫下果实中有机酸积累能够维持番茄生长发育所需要的细胞膨压，从而减轻盐胁迫对植物的伤害，与张桂云等[26]在水稻上的研究结果一致。盐胁迫未改变樱桃番茄果实的糖、酸组分，适宜盐分胁迫下樱桃番茄果实中葡萄糖、果糖、柠檬酸和苹果酸的含量积累较多，但盐分过高时4种物质积累相对减少；盐胁迫促进柠檬酸和苹果酸积累作用较葡萄糖和果糖更显著，相对于果糖和葡萄糖含量的增加，柠檬酸和苹果酸的积累对果实风味的影响可能更大。

氨基酸作为生物活性成分，也是蔬菜的重要营养物质，生物体内氨基酸主要用于合成蛋白质，维持氮平衡，并且能调节生理机能促进生长发育[27]。前人研究表明，各种氨基酸组成及含量直接影响其营养价值，并与人类味觉密切相关，且氨基酸的渗透调节作用在提高植物耐盐性中具有重要作用[28-29]。本研究通过对盐胁迫处理樱桃番茄果实中的氨基酸种类及含量进行分析，发现樱桃番茄中谷氨酸含量最高，甘氨酸含量最低，这与岳冬等[6]的研究结果一致，且盐分胁迫不改变氨基酸的种类，但不同盐分胁迫下樱桃番茄果实氨基酸含量不同，其中谷氨酸在各盐分胁迫下含量均高于对照，这与刘冲等[30]在马齿苋上的研究结果一致，说明谷氨酸在盐胁迫下参与细胞渗透调节作用，但关于谷氨酸如何影响番茄风味及盐分胁迫下谷氨酸的代谢特性还有待进一步探究。

芳香物质对番茄的风味具有非常重要的作用，尽管其含量较低，但对风味的影响不可忽视，已鉴定出的芳香物质主要为醇类、醛类、酮类、酯类、萜类及含硫化合物[31-32]。有研究表明，芳香物质生物合成的前体物质为脂肪酸、类胡萝卜素、氨基酸等，且果实中有机酸的含量与成分会影响芳香物质的挥发[33]。本研究发现C6醛(己烯醛、正己醛)是影响番茄气味重要的非特征气味化合物，其相对含量较对照增加；2-异丁基噻唑在低盐胁迫下相对含量较对照大幅增加，是盐胁迫下影响樱桃番茄主要特殊风味赋予的关键香气化合物；盐胁迫下樱桃番茄的芳香物质种类及相对含量增加，这可能是由于盐胁迫下有机酸和氨基酸等前体物积累导致芳香物质的种类和含量增加，进而改善了樱桃番茄的风味。

4 结论

盐胁迫对樱桃番茄的风味物质的组成和含量有显著影响。盐胁迫下果实中的葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸含量增加，其中土壤含盐量为3 g·kg-1时葡萄糖、柠檬酸、苹果酸含量最高；适宜盐分胁迫(3 g·kg-1)能促进果实中氨基酸积累，其中谷氨酸是樱桃番茄果实响应盐胁迫的重要代谢产物；盐胁迫下果实中芳香物质的种类及相对含量增加，反式-2-己烯醛和2-异丁基噻唑是盐胁迫下影响樱桃番茄风味的重要芳香物质。综上，盐胁迫处理影响番茄的风味品质是糖、酸、氨基酸、芳香物质等综合作用的结果，但关于盐胁迫如何影响果实中风味物质的积累以及不同风味物质间如何相互影响还需进一步探索。