嫁接對(duì)紅色櫻桃番茄果實(shí)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

劉子記 劉維俠 牛玉 楊衍

摘 ?要：為探究嫁接對(duì)紅色櫻桃番茄果實(shí)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)3個(gè)紅色櫻桃番茄品種實(shí)生苗和嫁接苗果實(shí)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和相對(duì)含量進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，CT18013S含有57種揮發(fā)性物質(zhì)，包括5種特有成分，其中庚醛為主要風(fēng)味物質(zhì);CT18013J含有69種揮發(fā)性物質(zhì)，包括17種特有成分，其中乙酸丁酯和愈創(chuàng)木酚為主要風(fēng)味物質(zhì)。粉星S含有52種揮發(fā)性物質(zhì)，包括3種特有成分;粉星J含有60種揮發(fā)性物質(zhì)，包括11種特有成分，其中1-硝基-2-苯乙烷為主要風(fēng)味物質(zhì)。紅星S含有57種揮發(fā)性物質(zhì)，包括6種特有成分;紅星J含有64種揮發(fā)性物質(zhì)，包括13種特有成分，其中庚醛、苯乙腈、1-硝基-2-苯乙烷、E，E-2，4-癸二烯醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。綜合比較3個(gè)紅色櫻桃番茄品種實(shí)生苗和嫁接苗果實(shí)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，嫁接苗揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類數(shù)量均高于實(shí)生苗。與實(shí)生苗相比，嫁接提高了3個(gè)紅色櫻桃番茄品種果實(shí)中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。本研究為進(jìn)一步解析番茄風(fēng)味調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：紅色櫻桃番茄;嫁接;揮發(fā)性物質(zhì);頂空固相微萃取;氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

中圖分類號(hào)：S616; S641.2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： To explore the effect of grafting on the volatile compounds in red cherry tomato fruit， the volatile compounds and relative contents of grafted and non-grafted fruit of three red cherry tomato varieties were analyzed by headspace solid phase micro-extraction （HS-SPME） with gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. The results showed that there were 57 volatile compounds in CT18013S， including 5 unique compounds， of which heptanal was the main flavor compound. There were 69 volatile compounds in CT18013J， including 17 unique compounds， of which butyl acetate and guaiacol were the main flavor compounds. Fenxing S contained 52 volatile compounds， including 3 unique compounds. Fenxing J contained 60 volatile compounds， including 11 unique compounds， of which 1-nitro-2- phenylethane was the main flavor compound. Hongxing S contained 57 volatile compounds， including 6 unique compounds. Hongxing J contained 64 volatile compounds， including 13 unique compounds， of which heptanal， benzyl cyanide， 1-nitro-2-phenylethane and E，E-2，4-decadienal were the main flavor compounds. The comprehensive comparison results showed that the number of volatile flavor compounds were more in grafted fruit than non-grafted fruit in the three red cherry tomato varieties. Compared with non-grafted plants， grafting increased the contents of benzeneethanol， E-2-heptenal， benzeneacetaldehyde and nonanal in the grafted fruits of three red cherry tomato varieties. This study could provide scientific basis for further analysis of tomato flavor regulation.

Keywords： red cherry tomato; grafting; volatile compounds; headspace solid phase micro-extraction （HS-SPME）; gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.027

番茄（Solanum lycopersicum）是茄科茄屬世界范圍廣泛種植的蔬菜作物，原產(chǎn)于南美洲太平洋沿岸安第斯山脈的秘魯、玻利維亞、厄瓜多爾、智利的谷地或高原[1]，因其具有獨(dú)特的風(fēng)味和豐富的營養(yǎng)深受消費(fèi)者喜愛。隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)番茄風(fēng)味品質(zhì)的要求越來越高。芳香物質(zhì)是揮發(fā)性物質(zhì)中最重要的部分，是影響番茄風(fēng)味的主要成分。目前在番茄果實(shí)中鑒定出的芳香物質(zhì)主要包括醇類、酮類、醛類、酯類以及含硫化合物等，這些揮發(fā)性物質(zhì)的綜合作用構(gòu)成了番茄果實(shí)的香味特征[2]。

頂空固相微萃?。℉S-SPME）是一種集萃取、濃縮為一體的分離技術(shù)，該技術(shù)所需樣品量少，樣品前處理簡單，與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）結(jié)合，能夠盡可能減少被分析樣品的揮發(fā)性物質(zhì)的損失，較為真實(shí)地反映風(fēng)味成分[3]。目前已成功應(yīng)用于甜瓜[4]、洋蔥[5]、梅花[6]、卷柏[7]、橄欖[8]等植物的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析。Li等[9]研究發(fā)現(xiàn)，番茄果實(shí)不同結(jié)構(gòu)部位的揮發(fā)性物質(zhì)存在顯著不同。da Silva Souza等[10]研究發(fā)現(xiàn)番茄基因?qū)胂悼梢愿纳苹ㄇ嗨睾皖惡}卜素的含量，但同時(shí)也顯著改變了揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量。Tieman等[11]研究表明，番茄果實(shí)主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)包括32種，對(duì)番茄風(fēng)味具有較大的貢獻(xiàn)，分別為1-戊烯- 3-酮、4-羥基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、2-異丁基噻唑、3-甲基-1-丁酮、3-戊酮、苯甲醛、異戊腈、E-2-庚烯醛、E-2-戊烯醛、水楊醛、苯乙醛、E-3-己烯-1-醇、苯乙腈、1-戊醇、E，E-2，4-癸二烯醛、β-紫羅蘭酮、1-辛烯-3-酮、壬醛、苯甲醇、丁香酚、1-硝基-2-苯乙烷、6-甲基-5-庚烯-2-醇、2-甲基-1-丁醇、甲硫基丙醛、E-2-己烯醛、Z-4-癸烯醛、1-硝基-3-甲基丁烷、2-苯乙醇、愈創(chuàng)木酚、異戊醛、乙酸戊烯酯、庚醛。

連作障礙以及土傳病害是限制番茄高產(chǎn)高效生產(chǎn)的主要因素。嫁接是提高番茄產(chǎn)量和抗逆性的有效方法[12]，砧木材料發(fā)達(dá)的根系可以有效提高植株吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)的能力，促使植株生長旺盛、早熟、豐產(chǎn)和抗逆[13-14]。吳紹軍等[15]研究表明，嫁接有助于提高番茄果實(shí)品質(zhì)。羅愛華等[16]研究發(fā)現(xiàn)，嫁接有助于提高番茄果實(shí)可溶性糖含量。國內(nèi)外有關(guān)嫁接對(duì)番茄風(fēng)味物質(zhì)影響的研究鮮有報(bào)道。本文采用固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定不同紅色櫻桃番茄品種實(shí)生苗和嫁接苗果實(shí)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類和相對(duì)含量差異，以期為研究番茄風(fēng)味調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，為番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?供試材料 ?供試紅色櫻桃番茄品種為‘CT18013‘粉星和‘紅星，分別由北京博收種子有限公司和北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供，砧木材料為野茄品種‘托魯巴母。實(shí)生苗分別標(biāo)記為CT18013S、粉星S和紅星S，嫁接苗分別標(biāo)記為CT18013J、粉星J和紅星J。材料于2018年10月底盆栽定植于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院五隊(duì)試驗(yàn)基地，采取相同的栽培管理措施，每份材料于2019年3月中旬采收成熟度和大小均勻一致的5枚果實(shí)打成勻漿，取15 g勻漿進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)測定與分析。

1.1.2 ?儀器與設(shè)備 ?HP6890/5975C氣相-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司;手動(dòng)固相微萃取裝置，美國Supelco公司;萃取纖維頭為2 cm的50/ 30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex。

1.2 ?方法

1.2.1 ?揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)HS-SPME條件 ?取混勻樣品10 g置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有2 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纖維頭的手動(dòng)進(jìn)樣器，在60 ℃的平板加熱條件下頂空萃取50 min后，移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進(jìn)樣口（溫度250 ℃）中，熱解析5 min進(jìn)樣。

1.2.2 ?GC-MS分析 ?色譜柱為FLM FB-5MS （30 m×0.25 mm× 0.25 μm）彈性石英毛細(xì)管柱，柱溫37 ℃保持2 min，以3 ℃/min升溫至160 ℃，再以6 ℃/min升溫至202 ℃，運(yùn)行時(shí)間為40 min，汽化室溫度為250 ℃，載氣為高純He（99.99%），柱前壓6.89 psi，載氣流速為1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣，溶劑延遲時(shí)間為1 min，離子源為EI源，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，電子能量70 eV，發(fā)射電流34.6 μA，倍增器電壓1565 V，接口溫度280 ℃，質(zhì)量范圍29～500 amu。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對(duì)NIST 14和Wiley275標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，確定揮發(fā)性物質(zhì)成分，采用峰面積歸一化法測定各成分的相對(duì)含量。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?CT18013S和CT18013J揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較分析

由圖1和表1可知，CT18013S和CT18013J共含有揮發(fā)性物質(zhì)74種。其中，醇類15種，酮類6種，酯類8種，醛類24種，烴類11種，其他類10種。

2.1.1 ?CT18013S揮發(fā)性成分分析 ?由表1和圖2可知，CT18013S含有57種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.76%。其中，醇類13種，相對(duì)含量為21.93%，Z-3-己烯醇相對(duì)含量最高，具有強(qiáng)烈新鮮的青葉香味;酮類5種，相對(duì)含量為25.11%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高，具有水果香味，其次為香葉基丙酮，具有新鮮的花香香味;酯類3種，相對(duì)含量為0.27%，水楊酸甲酯相對(duì)含量最高，具有冬青油香味;醛類21種，相對(duì)含量為38.16%，正己醛相對(duì)含量最高;烴類6種，相對(duì)含量為3.41%，（+）-2-蒈烯相對(duì)含量最高;其他類9種，相對(duì)含量為9.88%，2-異丁基噻唑相對(duì)含量最高，具有強(qiáng)烈的番茄香味。

2.1.2 ?CT18013J揮發(fā)性成分分析 ?由表1和圖2可知，CT18013J含有69種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.50%。其中，醇類15種，相對(duì)含量為23.39%，2-甲基-1-丁醇相對(duì)含量最高，其次為3-甲基-1-丁醇;酮類5種，相對(duì)含量為12.53%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高，其次為1-戊烯-3-酮;酯類6種，相對(duì)含量為5.68%，乙酸乙酯相對(duì)含量最高;醛類23種，相對(duì)含量為29.06%，正己醛相對(duì)含量最高，其次為2-辛烯醛;烴類11種，相對(duì)含量為7.11%，α-蒎烯相對(duì)含量最高;其他類9種，相對(duì)含量為20.72%，2-異丁基噻唑相對(duì)含量最高，其次為1-硝基-3-甲基丁烷。

2.1.3 ?CT18013S和CT18013J獨(dú)特?fù)]發(fā)性成分分析 ?CT18013S和CT18013J揮發(fā)性物質(zhì)種類和相對(duì)含量存在明顯差異（表1，圖2）。CT18013S醛類含量最高，其次為酮類、醇類、其他類、烴類和酯類。CT18013J醛類含量最高，其次為醇類、其他類、酮類、烴類和酯類。CT18013S含有5種特有揮發(fā)性成分，分別為丙酮、乙酸甲酯、庚醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、紫蘇烯。CT18013J含有17種特有揮發(fā)性成分，分別為正丙醇、正戊烷、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、2，4-二甲基庚烷、乙基環(huán)己烷、乙酸異戊酯、3-庚酮、Z-4-庚烯醛、m-傘花烴、愈創(chuàng)木酚、E-2-壬烯醛、1-壬醇、正十四烷，異丁醛。

2.2 ?粉星S和粉星J揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較分析

粉星S和粉星J共含有揮發(fā)性物質(zhì)63種，其中醇類15種，酮類5種，酯類1種，醛類25種，烴類8種，其他類9種（圖1，表1）。

2.2.1 ?粉星S揮發(fā)性成分分析 ?粉星S含有52種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.15%。其中，醇類12種，相對(duì)含量為34.30%，Z-3-己烯醇相對(duì)含量最高;酮類5種，相對(duì)含量為18.17%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高;酯類1種，相對(duì)含量為0.09%;醛類19種，相對(duì)含量為33.02%，Z-3-己烯醛相對(duì)含量最高，其次為E-2-己烯醛。烴類8種，相對(duì)含量為2.02%，β-水芹烯相對(duì)含量最高。其他類7種，相對(duì)含量為10.56%，2-異丁基噻唑相對(duì)含量最高，其次為2-甲基呋喃（表1，圖2）。

2.2.2 ?粉星J揮發(fā)性成分分析 ?粉星J含有60種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的97.73%。其中醇類15種，相對(duì)含量為25.23%，Z-3-已烯醇相對(duì)含量最高，其次為1-己醇。酮類5種，相對(duì)含量為17.87%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高。醛類24種，相對(duì)含量為36.10%，正己醛相對(duì)含量最高，其次為E-2-己烯醛。烴類7種，相對(duì)含量為1.63%，（+）-2-蒈烯相對(duì)含量最高。其他類9種，相對(duì)含量為16.90%，2-異丁基噻唑相對(duì)含量最高，其次為2-戊基呋喃（表1，圖2）。

2.2.3 ?粉星S和粉星J獨(dú)特?fù)]發(fā)性成分分析 ?粉星S和粉星J揮發(fā)性物質(zhì)種類和相對(duì)含量存在明顯差異（表1，圖2）。粉星S醇類含量最高，其次為醛類、酮類、其他類、烴類和酯類。粉星J醛類含量最高，其次為醇類、酮類、其他類和烴類。粉星S含有3種特有揮發(fā)性成分，分別為Z-3-己烯醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、十三烷。粉星J含有11種特有揮發(fā)性成分，分別為異丁醛、正丙醇、丁醛、1-丁醇、正己醛、紫蘇烯、E-2-壬烯醛、1-壬醇、β-環(huán)高檸檬醛、E，Z-2，4-癸二烯醛、1-硝基-2-苯乙烷。

2.3 ?紅星S和紅星J揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)比較分析

紅星S和紅星J共含有揮發(fā)性物質(zhì)70種，其中醇類15種，酮類6種，酯類3種，醛類25種，烴類11種，其他類10種（圖1，表1）。

2.3.1 ?紅星S揮發(fā)性成分分析 ?紅星S含有57種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的98.17%。其中醇類14種，相對(duì)含量為40.17%，Z-3-已烯醇相對(duì)含量最高，其次為1-己醇。酮類5種，相對(duì)含量為8.38%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高，其次為1-戊烯-3-酮。酯類2種，相對(duì)含量為1.59%，乙酸乙酯相對(duì)含量最高。醛類21種，相對(duì)含量為30.04%，正己醛相對(duì)含量最高，其次為2-辛烯醛。烴類8種，相對(duì)含量為6.83%，β-水芹烯相對(duì)含量最高。其他類7種，相對(duì)含量為11.16%，1-硝基-3-甲基丁烷相對(duì)含量最高，其次為2-異丁基噻唑（表1，圖2）。

2.3.2 ?紅星J揮發(fā)性成分分析 ?紅星J含有64種揮發(fā)性物質(zhì)，占色譜流出組分總含量的97.93%。其中醇類15種，相對(duì)含量為34.67%，Z-3-己烯醇相對(duì)含量最高，其次為1-己醇。酮類5種，相對(duì)含量為18.21%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對(duì)含量最高。酯類1種，相對(duì)含量為0.05%。醛類24種，相對(duì)含量為34.77%，正己醛相對(duì)含量最高，其次為E-2-己烯醛。烴類9種，相對(duì)含量為1.35%，（+）-2-蒈烯相對(duì)含量最高。其他類10種，相對(duì)含量為8.89%，2-戊基呋喃相對(duì)含量最高，其次為1-硝基-3-甲基丁烷（表1，圖2）。

2.3.3 ?紅星S和紅星J獨(dú)特?fù)]發(fā)性成分分析 ?紅星S和紅星J揮發(fā)性物質(zhì)含量和種類存在明顯差異（表1，圖2）。紅星S醇類含量最高，其次為醛類、其他類、酮類、烴類和酯類。紅星J醛類含量最高，其次為醇類、酮類、其他類、烴類和酯類。紅星S含有6種特有揮發(fā)性成分，分別為正戊烷、異丁醛、2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙基環(huán)己烷。紅星J含有13種特有揮發(fā)性成分，分別為丙酮、3-甲基戊烷、己烷、庚醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、1，2，4-三甲苯、紫蘇烯、苯乙腈、E-2-壬烯醛、十一醛、1-壬醇、1-硝基-2-苯乙烷、E，E-2，4-癸二烯醛。

3 ?討論

揮發(fā)性芳香物質(zhì)包括醇類、醛類、酮類、酯類以及含硫化合物，這些揮發(fā)性成分相互作用，構(gòu)成了番茄的風(fēng)味[17]。

本研究共分析3個(gè)紅色櫻桃番茄品種實(shí)生苗和嫁接苗果實(shí)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量差異。CT18013S和CT18013J共鑒定出74種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中包括20種主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。CT18013S包括5種特有成分，CT18013J包括17種特有成分，其中乙酸丁酯和愈創(chuàng)木酚為主要風(fēng)味物質(zhì)。粉星S和粉星J共鑒定出63種風(fēng)味物質(zhì)，其中包括18種主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。粉星S包括3種特有成分，粉星J包括11種特有成分，其中1-硝基-2-苯乙烷為主要風(fēng)味物質(zhì)。紅星S和紅星J共鑒定出70種風(fēng)味物質(zhì)，其中包括21種主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。紅星S包括6種特有成分;紅星J包括13種特有成分，其中庚醛、苯乙腈、1-硝基-2-苯乙烷、E，E-2，4-癸二烯醛為主要風(fēng)味物質(zhì)。綜合比較CT18013S和CT18013J、粉星S和粉星J、紅星S和紅星J 這3組揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)生苗和嫁接苗之間揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量和各類揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量存在明顯不同。嫁接苗揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量均高于實(shí)生苗，嫁接苗特有揮發(fā)性物質(zhì)所包含的主要風(fēng)味物質(zhì)數(shù)量均高于實(shí)生苗，這可能是由于嫁接苗根系活力提高，增強(qiáng)了根系吸收水分和養(yǎng)分的能力，同時(shí)改善了同化物在嫁接植株體內(nèi)的運(yùn)輸和分配，協(xié)調(diào)植物激素的轉(zhuǎn)運(yùn)和合成，進(jìn)而調(diào)節(jié)植株?duì)I養(yǎng)生長和果實(shí)發(fā)育等指標(biāo)來影響果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)[18-20]。

苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛、正壬醛是番茄的主要風(fēng)味物質(zhì)[11]。苯乙醇通過氨基酸代謝途徑形成[21]。苯乙醛通過氨基酸代謝途徑形成[22]。與實(shí)生苗相比，嫁接均提高了3個(gè)紅色櫻桃番茄品種果實(shí)中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。綜上分析，與實(shí)生苗相比，嫁接增加了主要風(fēng)味物質(zhì)的數(shù)量和相對(duì)含量，如具有果香氣味的乙酸丁酯、具有特殊芳香味的愈創(chuàng)木酚、具有水果香味的庚醛、具有雞油味的E，E-2，4-癸二烯醛、具有花香味的苯乙醇、具有玫瑰香味的正壬醛、具有水果甜香味的苯乙醛，這些主要的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)于提高番茄果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)具有重要貢獻(xiàn)。進(jìn)一步證明了優(yōu)良砧木能夠起到改善番茄果實(shí)品質(zhì)的作用[23]。番茄風(fēng)味品質(zhì)的建成是一個(gè)復(fù)雜的過程，嫁接如何調(diào)控?fù)]發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)代謝還需要進(jìn)一步地解析。

嫁接通過改善植株根系的吸收特性和內(nèi)源激素含量，提高植株光合能力和保護(hù)酶活性，進(jìn)而提高植株抗性[19]。番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)是否有助于提高抗逆性還需要進(jìn)一步的研究。

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