櫻桃番茄成熟期品質(zhì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化的研究

薛 坤,陳海榮,陳火英,王新華,劉 楊*

(1上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海200240;2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,上海201499)

櫻桃番茄(Solanum lycopersicum var cerasiforme),外形美觀,風(fēng)味、營養(yǎng)俱佳,在我國的水果蔬菜消費(fèi)中占據(jù)重要地位。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),番茄是世界上消費(fèi)量第二的蔬菜作物,種植規(guī)模與產(chǎn)量與日俱增。截至2017年,全球的番茄種植面積約為484.4萬hm2,產(chǎn)量達(dá)1.77億t。近年來,櫻桃番茄因酸甜可口、果實(shí)富含多種礦物質(zhì)和維生素受到市場(chǎng)青睞[1-2]。目前有關(guān)番茄品質(zhì)的研究主要集中在栽培技術(shù)[3]、風(fēng)味成分分析[4]、遺傳多樣性等方面[5],缺少成熟期品質(zhì)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化以及不同果色櫻桃番茄營養(yǎng)品質(zhì)形成特征的研究。對(duì)設(shè)施栽培下櫻桃番茄營養(yǎng)成分動(dòng)態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行探索,有助于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐,確定適宜的采收期,建立高效的栽培措施、肥水管理和環(huán)境調(diào)控方式。

番茄是典型的呼吸躍變型果實(shí),各品質(zhì)指標(biāo)的合成時(shí)期和速率有明顯不同。一般認(rèn)為,果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育大致有S型和雙S型,結(jié)合這一生長(zhǎng)規(guī)律在果實(shí)快速成長(zhǎng)期追肥,果實(shí)膨大期疏果,可顯著提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。已有的研究表明,糖在整個(gè)番茄成熟期逐漸積累,完熟期達(dá)到最高[6];而抗壞血酸(VC)則在成熟后期呈S型下降[7-8]。番茄的適宜采收期需要綜合考慮成熟期品質(zhì)指標(biāo)的狀態(tài),并根據(jù)儲(chǔ)運(yùn)需求做出調(diào)整。本研究通過對(duì)5種櫻桃番茄成熟期多項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的跟蹤測(cè)定,系統(tǒng)分析櫻桃番茄果實(shí)發(fā)育過程中的主要品質(zhì)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化過程,以期為櫻桃番茄高效栽培和采收期管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與采樣

本試驗(yàn)的5種櫻桃番茄在2018年3—7月均種植于上海市浦東新區(qū)富農(nóng)種業(yè)公司大棚。采用雙行區(qū)、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)置3次重復(fù),每個(gè)小區(qū)定植30株,株行距為35 cm×60 cm。氣候、立地條件、田間管理一致。供試櫻桃番茄材料的種質(zhì)性狀及描述見表1,本批櫻桃番茄全部是圓形或高圓形果,其中FN110、FN207為黃果番茄;FN208、FN402、FN403是紅果番茄。每種番茄隨機(jī)從3株材料選取同一成熟期大小均勻、無機(jī)械損傷的6個(gè)代表性果實(shí),采后運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室冷藏。果實(shí)成熟期標(biāo)準(zhǔn)為:

綠熟期(I):果實(shí)通體呈綠色,果實(shí)較為堅(jiān)硬。

破色期(II):果實(shí)外觀開始呈現(xiàn)少許紅色,著色面積約為10%。

轉(zhuǎn)色期(III):果實(shí)呈現(xiàn)淡紅色,著色面積在10%—60%。

粉紅期(IV):果實(shí)接近紅色,著色面積約占表面積的60%—90%。

完熟期(V):果實(shí)整體呈現(xiàn)均勻紅色(黃果番茄呈黃色),質(zhì)地略微發(fā)軟。

表1 櫻桃番茄的特性及采樣Table 1 Cherry tomato variety characteristics and sampling

1.2 指標(biāo)的測(cè)定方法

果實(shí)橫徑、縱徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量,設(shè)置5次重復(fù)。果形指數(shù)為縱徑與橫徑的比值?？扇苄怨绦挝镉脺y(cè)糖儀測(cè)定,果實(shí)硬度參照李玲[9]的方法用數(shù)字硬度計(jì)測(cè)定。

可溶性糖、可滴定酸分別采用蒽酮比色法、酸堿滴定法測(cè)定。抗壞血酸依據(jù)GB 5009.86—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中抗壞血酸的測(cè)定》采用2,6-二氯酚靛酚鈉滴定法測(cè)定[10];番茄紅素依據(jù)NY∕T 1614—2008《中華人名共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)蔬菜及制品中番茄紅素的測(cè)定》采用高效液相色譜測(cè)定[11];蛋白質(zhì)依據(jù)GB 5009.5—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》使用凱氏定氮法測(cè)定[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)成熟過程中果形指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

整體來看,果實(shí)發(fā)育過程中,果形指數(shù)呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì);在果實(shí)成熟早期的綠熟期和破色期,下降幅度更大。圖1可見,多組果形指數(shù)在整個(gè)發(fā)育階段的變化趨勢(shì)一致,即:綠熟期較大的,則整個(gè)成熟階段的果實(shí)指數(shù)均較大,最終的完熟期果形指數(shù)也較大。僅有FN207的果形指數(shù)在完熟期略低于FN403,這說明果形指數(shù)是品種特性。從果色來看,黃果番茄FN110、FN207的果形指數(shù)相對(duì)較高。

2.2 果實(shí)成熟過程中硬度的動(dòng)態(tài)變化

果實(shí)硬度是衡量番茄品質(zhì)的重要指標(biāo),果實(shí)癱軟則容易在運(yùn)輸過程中發(fā)生機(jī)械損傷,果實(shí)過硬則影響番茄口感。由圖2可知,從整個(gè)發(fā)育期來看,果實(shí)硬度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),綠熟期為果實(shí)硬度的最高階段,最高值達(dá)到了近10 kg∕cm2,在綠熟期到破色期階段經(jīng)歷了較大幅度的下降,從7—10 kg∕cm2降到4—6 kg∕cm2。在破色期至轉(zhuǎn)色期階段果實(shí)硬度的下降趨緩,而在轉(zhuǎn)色期之后果實(shí)硬度基本不再變化。從變化趨勢(shì)來看,綠熟期不同番茄果實(shí)的硬度區(qū)別較大,差值達(dá)到了3 kg∕cm2,而到了成熟期,多種番茄的硬度均集中在2—3 kg∕cm2。黃果番茄硬度在綠熟期均高于紅果番茄,而在完熟期則略低于紅果番茄。

圖1 果實(shí)成熟期果形指數(shù)動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of fruit shape index during fruit ripening

圖2 果實(shí)成熟期硬度動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of fruit ripening

2.3 果實(shí)成熟過程中可溶性固形物含量的動(dòng)態(tài)變化

可溶性固形物與多種營養(yǎng)成分密切相關(guān),是田間快速檢測(cè)櫻桃番茄品質(zhì)的重要指標(biāo)。由圖3可知,櫻桃番茄果實(shí)發(fā)育過程中可溶性固形物呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在綠熟期至破色期階段5種櫻桃番茄可溶性固形物均緩慢上升,在破色期至轉(zhuǎn)色期階段FN110和FN207 2種黃果櫻桃番茄經(jīng)歷了較大幅度的上升,在轉(zhuǎn)色期之后上升幅度不大,并在完熟期階段有所下降。可見黃果番茄可溶性固形物的積累比紅果番茄早,2種黃果番茄的可溶性固形物變化趨勢(shì)高度一致。FN402、FN403 2種紅果番茄在轉(zhuǎn)色期前均為緩慢增長(zhǎng),轉(zhuǎn)色期后可溶性固形物迅速增加,粉紅期至完熟期階段又很快降低。黃果番茄主要在破色期至轉(zhuǎn)色期累積可溶性固形物,紅果番茄則在轉(zhuǎn)色期后快速累積。整體來看,3種紅果番茄的可溶性固形物均低于黃果番茄。

2.4 果實(shí)成熟過程中可溶性蛋白含量的動(dòng)態(tài)變化

由圖4可知,在整個(gè)成熟期階段5種櫻桃番茄可溶性蛋白變化一致,均為逐漸降低。在轉(zhuǎn)色期前3種紅果番茄可溶性蛋白降幅不大,轉(zhuǎn)色期后快速降低。而2種黃果番茄在破色期至轉(zhuǎn)色期階段可溶性蛋白含量快速降低。從變化幅度來看,3種紅果番茄可溶性蛋白含量在整個(gè)成熟階段變化較小,而黃果番茄則變幅較大。完熟期3種紅果櫻桃番茄的可溶性蛋白在9—11 mg∕g,均高于黃果櫻桃番茄;FN207的僅為7.3 mg∕g。

2.5 果實(shí)成熟過程中抗壞血酸含量的動(dòng)態(tài)變化

由圖5可知,5種櫻桃番茄發(fā)育過程中果實(shí)抗壞血酸的變化趨勢(shì)一致,均為先上升后降低。黃果番茄在轉(zhuǎn)色期后抗壞血酸迅速上升,FN207達(dá)到了最高值26.3 mg∕(100 g),FN110也高達(dá)23.75 mg∕(100 g)。紅果番茄的整體增長(zhǎng)趨勢(shì)較為平穩(wěn),轉(zhuǎn)色期后略微增加,由此可見轉(zhuǎn)色期是櫻桃番茄累積抗壞血酸的關(guān)鍵時(shí)期。之后抗壞血酸由于參與呼吸作用,消耗量大于合成量,因而在完熟期前緩慢降低,最終的抗壞血酸含量為13.5—20.2 mg∕(100 g)。

圖3 果實(shí)成熟期可溶性固形物動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of soluble solids during fruit ripening

圖4 果實(shí)成熟期可溶性蛋白動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of soluble protein during fruit ripening

2.6 果實(shí)成熟過程中番茄紅素含量的動(dòng)態(tài)變化

番茄紅素是植物合成的高效抗氧化劑,可以消滅人體內(nèi)的自由基,猝滅單線態(tài)氧,是番茄最重要的營養(yǎng)元素之一。由圖6可知,在整個(gè)成熟期階段番茄紅素均為逐漸上升的趨勢(shì)。綠熟期果實(shí)通體綠色,不含番茄紅素。破色期階段櫻桃番茄開始檢出少量番茄紅素,破色期至轉(zhuǎn)色期番茄紅素的累積速度明顯加快,轉(zhuǎn)色期后增長(zhǎng)趨勢(shì)趨緩,而在粉紅期至完熟期,番茄紅素又進(jìn)入一個(gè)快速累積的階段并由此達(dá)到峰值。與此對(duì)應(yīng)的是,番茄顏色也從通體粉紅至呈現(xiàn)較深的紅色。其中FN208的番茄紅素達(dá)到了最高值12.1 mg∕(100 g),剩余2種紅果番茄的番茄紅素也在6.86—9.08 mg∕(100 g)。

圖5 果實(shí)成熟期抗壞血酸動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamic changes of ascorbic acid during fruit ripening

圖6 果實(shí)成熟期番茄紅素動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Dynamic changes of lycopene in fruit ripening

圖7 果實(shí)成熟期可溶性糖動(dòng)態(tài)變化Fig.7 Dynamic changes of soluble sugar in fruit ripening

2.7 果實(shí)成熟過程中可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

可溶性糖是決定櫻桃番茄風(fēng)味的重要因素,番茄果實(shí)中的糖類主要是葡萄糖、果糖和少量的蔗糖。由圖7可知,在櫻桃番茄果實(shí)成熟過程中可溶性糖的總量呈上升趨勢(shì),但不同階段的上升速度各不相同。在轉(zhuǎn)色期之前,5種櫻桃番茄的可溶性糖含量快速上升,在轉(zhuǎn)色期至粉紅期,3種紅果番茄的可溶性糖累積速度降低,含糖量達(dá)到6.85%—8.68%,粉紅期至完熟期階段累積量較少,增加量?jī)H為0.08%—0.61%。黃果番茄的可溶性糖累積量在轉(zhuǎn)色期前低于紅果番茄,且快速累積期比紅果番茄滯后,在完熟期前累積速度最快,并達(dá)到最大值。

2.8 果實(shí)成熟過程中可滴定酸含量的動(dòng)態(tài)變化

櫻桃番茄所含有的可滴定酸主要包括檸檬酸和蘋果酸,它們是構(gòu)成番茄酸甜口感的關(guān)鍵物質(zhì),因此,果實(shí)的品質(zhì)在很大程度上決定于可滴定酸的含量。由圖8可知,櫻桃番茄的有機(jī)酸變化趨勢(shì)為先上升再緩慢降低,在完熟期最低。綠熟期階段多種櫻桃番茄組合的可滴定酸含量差別較大,FN208最高為0.8%,FN110最低僅為0.325%,相差達(dá)到了0.475%。紅果櫻桃番茄FN208、FN402、FN403變化趨勢(shì)較為一致,均在綠熟期和破色期階段快速累積有機(jī)酸,破色期之后有機(jī)酸含量開始降低。黃果櫻桃番茄FN110、FN207在破色期前有機(jī)酸合成量較低,轉(zhuǎn)色期前快速合成大量有機(jī)酸,轉(zhuǎn)色期后有機(jī)酸緩慢降低。說明在轉(zhuǎn)色期后有機(jī)酸酸開始分解,完熟期降到0.285%—0.675%。

2.9 果實(shí)成熟過程中糖酸比的動(dòng)態(tài)變化

糖酸比是衡量番茄風(fēng)味的重要指標(biāo),優(yōu)質(zhì)櫻桃番茄在糖分充足的同時(shí)有機(jī)酸也同樣豐富,具有更好的酸甜口感。由圖9可知,果實(shí)成熟過程中糖酸比大致呈逐漸上升的趨勢(shì)。FN402由于在轉(zhuǎn)色期前含酸量快速上升,超過了可溶性糖的積累速率因而糖酸比略微下降。轉(zhuǎn)色期之后有機(jī)酸開始分解,而可溶性糖快速累積,因此5種櫻桃番茄的糖酸比均在此階段快速上升。黃果番茄的糖酸比在破色期前較高,這主要是因?yàn)楣麑?shí)成熟前期黃果番茄有機(jī)酸含量較低。黃果番茄由于累積的有機(jī)酸較少,糖酸比較高。這批櫻桃番茄在完熟期的糖酸比為13.66—16.45,其中黃果番茄FN110糖酸比最高達(dá)到了16.45。

圖8 果實(shí)成熟期可滴定酸含量動(dòng)態(tài)變化Fig.8 Dynamic changes of titratable acid content during fruit ripening

圖9 果實(shí)成熟期糖酸比動(dòng)態(tài)變化Fig.9 Dynamic changes of sugar and acid ratio during fruit ripening

3 討論與結(jié)論

櫻桃番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)與果實(shí)成熟過程的栽培管理、環(huán)境調(diào)控以及采收期密切相關(guān)。高效的栽培管理結(jié)合環(huán)境調(diào)控能夠促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng),提高坐果率和單果質(zhì)量;適宜的采收期不僅對(duì)果實(shí)品質(zhì)有重大影響,還可解決番茄的異地運(yùn)輸難題,延長(zhǎng)貨架期,顯著提高經(jīng)濟(jì)效益[13];因此依據(jù)番茄成熟期的品質(zhì)形成規(guī)律,在品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期調(diào)整肥水比例和環(huán)境條件是櫻桃番茄優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的關(guān)鍵。

品質(zhì)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律可以為生產(chǎn)實(shí)踐中的栽培措施和環(huán)境調(diào)控提供理論依據(jù)。本試驗(yàn)中可溶性固形物、抗壞血酸、可滴定酸表現(xiàn)較為一致,均為先升高后降低。前兩者均在粉紅期前不斷合成,而在粉紅期至完熟期階段因逐漸分解而降低。這與抗壞血酸以及構(gòu)成可溶性固形物的有機(jī)酸等物質(zhì)參與呼吸作用被不斷分解有關(guān)[14]。對(duì)品質(zhì)指標(biāo)的連續(xù)觀測(cè)表明,可溶性糖和糖酸比在轉(zhuǎn)色期前緩慢升高,轉(zhuǎn)色期后快速上升。這是由于轉(zhuǎn)色期后,果實(shí)快速累積糖類物質(zhì),而有機(jī)酸則被大量分解,因此糖酸比快速提高,由此可見轉(zhuǎn)色期和粉紅期是果實(shí)風(fēng)味形成的關(guān)鍵時(shí)期,應(yīng)在這一階段使用低水結(jié)合中肥[15-16],增加光照、降低溫度[17]以提高番茄可溶性固形物和抗壞血酸含量?？傻味ㄋ岬姆纸琰c(diǎn)為破色期至轉(zhuǎn)色期。紅果番茄破色期前、黃果番茄轉(zhuǎn)色期前有機(jī)酸快速合成,之后含量分別開始逐漸降低。因此在轉(zhuǎn)色期前可通過增施氮磷肥,合理施用鉀肥,減少灌水量以獲得更高的有機(jī)酸含量[18-19]。

適宜的采收期是提高櫻桃番茄綜合品質(zhì)的重要手段。番茄是典型的呼吸躍變型果實(shí),其品質(zhì)還受到后熟過程的影響,而后熟階段的品質(zhì)差異與采收日期密切相關(guān)[13]。過早采收,多種營養(yǎng)物質(zhì)沒有轉(zhuǎn)化完全,風(fēng)味口感尚未形成,亦有研究表明其貯藏后的腐爛率、失重率高,番茄紅素低[20]。過晚采收適合鮮食然而不利于儲(chǔ)運(yùn)。對(duì)多種櫻桃番茄品質(zhì)指標(biāo)的連續(xù)觀測(cè)表明,粉紅期前番茄基本完成了抗壞血酸、有機(jī)酸、可溶性固形物的積累,之后即開始下降,抗壞血酸甚至大幅下降,而硬度和可溶性蛋白則是在整個(gè)成熟期持續(xù)降低。粉紅期后僅有糖酸比、可溶性糖、番茄紅素還在持續(xù)累積,但是積累的速率已明顯降低。因此,從短期儲(chǔ)藏來看,在粉紅期采收的果實(shí),其抗壞血酸、有機(jī)酸、可溶性固形物、可溶性蛋白均處于高位,風(fēng)味和營養(yǎng)更佳。而趙彤等[20]認(rèn)為,紅熟后期采收更適宜短期儲(chǔ)藏。區(qū)別在于一方面其研究注重采收期對(duì)腐爛率和失重率的影響,另一方面對(duì)番茄成熟期的定義不同。采收期還應(yīng)考慮果實(shí)的儲(chǔ)運(yùn)特性,果實(shí)質(zhì)地較軟,儲(chǔ)運(yùn)特性較差的品種應(yīng)當(dāng)略有提前,避免運(yùn)輸過程中的機(jī)械損傷。從延長(zhǎng)櫻桃番茄貨架期和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)慕嵌葋砜?需要櫻桃番茄有較高硬度的同時(shí)具有較高的營養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)。轉(zhuǎn)色期是可溶性糖、番茄紅素、抗壞血酸、可溶性固形物等物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期,同時(shí),可溶性蛋白在轉(zhuǎn)色期后快速下降,而果實(shí)硬度此時(shí)趨于平穩(wěn),因此,長(zhǎng)期儲(chǔ)運(yùn)的果實(shí)在轉(zhuǎn)色期采收更為恰當(dāng),這點(diǎn)與趙彤等[20]的研究一致。

本研究表明,5種櫻桃番茄在成熟階段的物質(zhì)變化規(guī)律基本一致,僅在物質(zhì)積累時(shí)期和速率方面有所差異。具體表現(xiàn)為:果形指數(shù)、硬度、可溶性蛋白在整個(gè)果實(shí)成熟階段呈現(xiàn)下降趨勢(shì);可溶性固形物、抗壞血酸、可滴定酸變化趨勢(shì)較為一致,均為先升高后降低;可溶性糖、糖酸比和番茄紅素在成熟過程中逐漸上升;紅果番茄和黃果番茄在物質(zhì)積累的動(dòng)態(tài)規(guī)律上基本相同,但是不同果色番茄在物質(zhì)快速積累的時(shí)期有一定差異。轉(zhuǎn)色期、粉紅期是櫻桃番茄品質(zhì)形成的關(guān)鍵時(shí)期,應(yīng)當(dāng)結(jié)合適宜的肥水管理和環(huán)境調(diào)控,提高番茄品質(zhì)和產(chǎn)量。櫻桃番茄短期儲(chǔ)藏的適宜采收期是粉紅期,長(zhǎng)期儲(chǔ)藏的果實(shí)在轉(zhuǎn)色期采收更佳。