第36卷 第8期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) Vol 36 No 8 188 2020年 4月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr 2020 日光溫室不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)影響 魏守輝1 肖雪梅1 鐘 源2 郁繼華1 2 呂 劍1 胡琳莉1 唐中祺1 柳帆紅1 王舒亞1 堅(jiān)乃丹2 1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 蘭州 730070 2 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州 730070 摘 要 為探明日光溫室中提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的最佳補(bǔ)光時(shí)段 以 粉太郎 番茄為試材 從植株定植后第25天到第 一穗果完全成熟時(shí)進(jìn)行補(bǔ)光 利用LED燈設(shè)置3種補(bǔ)光時(shí)段 揭簾前補(bǔ)光5 h T1 蓋簾后補(bǔ)光5 h T2 揭簾前蓋簾 后分別補(bǔ)光2 5 h T3 以不補(bǔ)光作為對(duì)照 CK 研究其對(duì)番茄產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì)以及揮發(fā)性物質(zhì)成分和含量的影響 結(jié)果表明 補(bǔ)光處理可提高番茄平均單株產(chǎn)量 果實(shí)可溶性糖含量 可溶性固形物含量 糖酸比 揮發(fā)性物質(zhì)總數(shù)量和 總質(zhì)量分?jǐn)?shù) 但會(huì)降低有機(jī)酸含量 T1處理效果最顯著 P 0 05 4個(gè)處理共檢測(cè)出83種揮發(fā)性物質(zhì) 包括12種酮類 22種醛類 22種醇類 6種酯類 6種烴類和15種其他類物質(zhì) 各處理揮發(fā)性物質(zhì)總數(shù)量和總質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小為 T1 68種 3 107 98 g kg T3 65種 2 610 74 g kg T2 63種 2 438 96 g kg CK 59種 2 086 03 g kg 每個(gè) 處理醇類含量最多 烴類含量最低 并且含量最高的物質(zhì)均是順 3 己烯 1 醇 3種補(bǔ)光處理均可提高酮類 醛類 醇類 和其他類物質(zhì)含量 但顯著降低烴類物質(zhì)含量 P 0 05 酯類物質(zhì)含量只在T1處理時(shí)有所提高 所有被檢測(cè)出的揮發(fā) 性物質(zhì)包含11種番茄特征香氣成分 主要分為花香 果香與青香3種類型 其中青香味物質(zhì)含量最多 綜上 對(duì)番茄進(jìn) 行補(bǔ)光尤其是揭簾前補(bǔ)光5 h可有效提高番茄產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味 是當(dāng)?shù)厝展鉁厥以蕉绶言耘嗟妮^優(yōu)補(bǔ)光時(shí)段 研究結(jié)果可為設(shè)施番茄種植的光環(huán)境調(diào)控技術(shù)提供科學(xué)依據(jù) 關(guān)鍵詞 溫室 光質(zhì) 番茄 補(bǔ)光時(shí)段 產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì) 揮發(fā)性物質(zhì) 頂空固相微萃取 氣相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 08 023 中圖分類號(hào) S641 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002 6819 2020 08 0188 09 魏守輝 肖雪梅 鐘源 等 日光溫室不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2020 36 8 188 196 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 08 023 http www tcsae org Wei Shouhui Xiao Xuemei Zhong Yuan et al Effects of supplemental illumination in different periods on the quality and volatile compounds of tomato fruit in solar greenhouse J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2020 36 8 188 196 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 08 023 http www tcsae org 0 引 言 番茄 Solanum lycopersicum 又稱西紅柿 含有豐富 的蛋白質(zhì)和礦質(zhì)元素 同時(shí)還含有番茄紅素 維生素C以 及糖酸類等營養(yǎng)物質(zhì) 1 具有抗衰老和健胃消食等作用 2 番茄作為中國種植規(guī)模較大的蔬菜作物之一 以其獨(dú)特 的風(fēng)味深受廣大消費(fèi)者的喜愛 被人們稱為 蔬菜中的 水果 隨著人們對(duì)番茄需求的大量增加以及日光溫室 的加速發(fā)展 番茄的周年種植與供應(yīng)得以實(shí)現(xiàn) 但由于 溫室蔬菜生產(chǎn)過程存在復(fù)種指數(shù)高 3 弱光 4 以及環(huán)境封 閉 5 等原因 番茄品質(zhì)和風(fēng)味出現(xiàn)了明顯的季節(jié)性差異 6 加之種植者過分追求番茄產(chǎn)量和外觀商品品質(zhì) 使得番 收稿日期 2019 12 21 修訂日期 2020 03 21 基金項(xiàng)目 人才專項(xiàng)經(jīng)費(fèi) GAU KYQD 2018 12 甘肅省科技重大專項(xiàng)計(jì) 劃 17ZD2NA015 國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 CARS 23 C 073 國家 重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2018YFD0201205 甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目 17JR5RA139 高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升項(xiàng)目 2019A 054 作者簡介 魏守輝 主要從事蔬菜栽培生理及品質(zhì)調(diào)控方面的研究 Email 1653043091 通信作者 肖雪梅 講師 博士 主要從事設(shè)施環(huán)境調(diào)控及蔬菜栽培生理 方面的研究 Email 617649594 茄果實(shí)可溶性固形物含量少 特征香氣成分不足等品質(zhì) 和風(fēng)味問題出現(xiàn) 7 研究表明 番茄品質(zhì)和風(fēng)味形成受多方面影響 從栽 培條件看 主要有茬口選擇 8 水肥用量 9 和氣體環(huán)境 10 等 因素 也有研究表明光照會(huì)影響番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味的 形成 11 董飛等 11 研究表明 與白光相比 利用不同紅 藍(lán)光比例LED燈對(duì)番茄進(jìn)行補(bǔ)光 在番茄果實(shí)綠熟期 轉(zhuǎn)色期 成熟期 均可顯著提高番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)數(shù) 量和脂氧合酶 脂氫過氧化物裂解酶等關(guān)鍵合成酶含量 李蔚等 12 研究表明 日光溫室秋冬茬番茄在開花前每日 補(bǔ)光7 h 開花坐果后每日補(bǔ)光9 h較好 LED燈作為一 種新型光源以其節(jié)能環(huán)保 使用壽命長 安全穩(wěn)定等諸 多優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域 尤其是日光溫室蔬菜 栽培 13 崔曉輝等 14 發(fā)現(xiàn) LED補(bǔ)光能有效促進(jìn)甜瓜植 株生長 同時(shí)提高果實(shí)產(chǎn)量和特征香氣物質(zhì)含量 人工 補(bǔ)光可改善植物光照條件促進(jìn)植物生長 有利于植物光 合產(chǎn)物積累 從而實(shí)現(xiàn)番茄果實(shí)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 15 近年來 有關(guān)番茄揮發(fā)性物質(zhì)影響因素的研究主要 集中在基因型 16 采收成熟度 17 和采后貯藏 18 等方面 而光照影響番茄揮發(fā)性物質(zhì)的研究很少 不同時(shí)段補(bǔ)光 對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的影響更是鮮有報(bào)道 本 第8期 魏守輝等 日光溫室不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)影響 189 研究以 粉太郎 番茄為試材 從植株定植后第25天到 第一穗果完全成熟時(shí)進(jìn)行不同時(shí)段補(bǔ)光處理 探討其對(duì)番 茄產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的影響 為進(jìn)一步改善中 國西北日光溫室番茄果實(shí)品質(zhì)和風(fēng)味提供理論基礎(chǔ) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)材料與處理 本試驗(yàn)番茄種植于甘肅省蘭州市榆中縣李家莊 35 85 N 104 12 E 日光溫室 采用有機(jī)基質(zhì)地下槽式 栽培 栽培槽規(guī)格9 m 0 4 m 0 25 m 長 寬 高 栽 培槽間距0 8 m 栽培基質(zhì)購買于甘肅綠能農(nóng)業(yè)科技股份 有限公司 基質(zhì)體積比為牛糞 草炭 椰糠 1 2 2 電導(dǎo)率 Electrical Conductivity EC 為2 56 mS cm pH 值7 5 試驗(yàn)選用品種為 粉太郎 播于72孔穴盤中 育苗 幼苗長至四葉一心時(shí)定植 采用單壟雙行栽培模 式 大行距100 cm 小行距70 cm 株距45 cm 留7穗 果打頂 利用膜下滴灌進(jìn)行水肥一體化管理 施肥罐安 裝在滴灌系統(tǒng)首部 每壟鋪設(shè)2 條滴灌帶 滴頭間距 35 cm 施肥時(shí)將肥料準(zhǔn)確稱量后溶于水中 通過滴灌管 路隨水滴施到番茄根系附近 自第一穗果開花坐果時(shí)開 始追肥 每隔5 d追施一次 植株拉秧前一周停止追肥 每次每株平均灌水量為1 5 L 平均施肥量為3 23 g 1 37 g 硝酸鉀 0 34 g磷酸二氫銨 0 38 g硫酸鎂 0 90 g四水 硝酸鈣和0 24 g尿素 采用LED燈在雙行植株中間進(jìn)行補(bǔ)光 補(bǔ)光強(qiáng)度為 100 mol m2 s 補(bǔ)光燈高度距植株生長點(diǎn)下側(cè)15 cm 并根據(jù)植株生長高度進(jìn)行調(diào)整 從植株定植后第25 天 2018年12月19日 開始補(bǔ)光 第一穗果完全成熟時(shí) 2019年3月25日 結(jié)束補(bǔ)光 試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理 分別是揭簾前補(bǔ)光5 h T1 蓋簾后補(bǔ)光5 h T2 揭簾前蓋簾后分別補(bǔ)光2 5 h T3 以不補(bǔ)光作為對(duì)照 CK 該日光溫室共種植番茄27槽 每個(gè)小區(qū)為一個(gè) 處理 每處理種植3槽 每槽為一個(gè)重復(fù) 各處理間均 設(shè)置3槽保護(hù)行 避免不同補(bǔ)光處理的干擾 各處理在 補(bǔ)光結(jié)束后第2天取樣 取樣標(biāo)準(zhǔn)為果實(shí)完全紅熟 色 澤一致且著紅面100 的第一穗果實(shí) 采摘后用周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn) 運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室并貯藏于8 冰箱中待測(cè) 1 2 儀器與設(shè)備 HY 115CM 36 3W RB型LED光源 紅藍(lán)光R B 7 2 深圳厚屹節(jié)能技術(shù)有限公司 UV 1800 紫外可 見分光光度計(jì) 日本島津公司 DF 101S集熱式磁力攪 拌器 鄭州市亞榮儀器有限公司 SPME進(jìn)樣手柄 75 m CAR PDMS SPME萃取頭 美國Supelco公司 DB WAX 彈性石英毛細(xì)管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 美國Agilent 公司 ISQ氣相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司 勻漿機(jī) 荷蘭Philips公司 1 3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 1 3 1 番茄平均單株產(chǎn)量 自番茄第一穗果成熟開始至拉秧結(jié)束 每隔3 d采摘 一次 采收標(biāo)準(zhǔn)為完全紅熟的番茄果實(shí) 所有番茄按不 同處理分別測(cè)定產(chǎn)量 最后折算為平均單株產(chǎn)量 1 3 2 番茄果實(shí)品質(zhì) 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定 可溶性固形物 含量采用手持折射儀法測(cè)定 有機(jī)酸含量采用堿液滴定 法測(cè)定 糖酸比 可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 有機(jī)酸質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 1 3 3 番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì) 參照常培培等 16 和蔡?hào)|升等 19 測(cè)定番茄果實(shí)揮發(fā)性 物質(zhì)的方法 并略作修改 頂空固相微萃取 Headspace Solid Phase Microextraction HS SPME 取樣 各處理分別選取成熟 度一致 大小均勻 無病蟲害的5個(gè)番茄果實(shí) 將果蒂 去除并洗凈晾干 用勻漿機(jī)打成勻漿 稱取 9 0 1 g 勻漿置于20 mL頂空樣品瓶中 加入1 5 g無水Na2SO4 同時(shí)加入10 L 8 82 mg L的2 辛醇標(biāo)樣和磁力攪拌轉(zhuǎn) 子 迅速旋緊瓶蓋 置于50 恒溫磁力攪拌器 以 500 r min的速率攪拌均勻 平衡10 min 然后50 條件 下萃取吸附30 min 萃取完立即插入色譜氣化室 解析 3 min 進(jìn)行氣相色譜 質(zhì)譜 Gas Chromatography Mass Spectrometry GC MS 分析 每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù) 取其平均值 GC條件 選用DB WAX彈性石英毛細(xì)管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 進(jìn)樣口溫度250 載氣 純度 99 999 的高純氦氣 流速1 0 mL min 進(jìn)樣方式 不 分流進(jìn)樣 程序升溫 初始溫度40 以3 5 min升至 190 維持3 min MS條件 電子電離 electro nionzation EI 電子能量70 eV 離子源溫度200 傳輸線溫度 190 掃描方式 全掃描 掃描質(zhì)量范圍 35 500 u 1 4 番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)定性及定量分析 定性分析 番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)GC MS分析鑒定 后 通過計(jì)算機(jī)檢索并與圖譜庫 NIST 2014 對(duì)照分析 參考質(zhì)譜的匹配度以及相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的揮發(fā)性物質(zhì)成分 僅鑒定正反匹配度均大于800 不超過1 000 的物質(zhì) 定量分析 內(nèi)標(biāo)法 計(jì)算公式為 揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì) 量分?jǐn)?shù) g kg A1 A2 M1 M2 1 000 式中 A1為待測(cè)物質(zhì)峰面積 A2為內(nèi)標(biāo)物峰面積 M1為內(nèi)標(biāo) 物質(zhì)量 g M2為樣品質(zhì)量 g 1 5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 使用Microsoft Excel 2010軟件分析數(shù)據(jù)和作圖 利 用SPSS 20 0 軟件Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析 P 0 05 和顯著性檢驗(yàn)分析 2 結(jié)果與分析 2 1 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄平均單株產(chǎn)量的影響 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄平均單株產(chǎn)量影響不同 所有 補(bǔ)光處理均可提高番茄產(chǎn)量 圖1 其中T1處理平均 單株產(chǎn)量最高 為3 45 kg 株 顯著高于CK T2和T3 處理16 9 15 4 和6 5 P 0 05 T3處理顯著低 于T1處理 P 0 05 但顯著高于CK和T2處理 P0 05 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2020年 190 2 2 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響 補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)的品質(zhì)有顯著影響 由圖2a可知 T1處理的可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 為9 70 顯著 高于CK T2 和T3 處理的19 3 13 2 和11 5 P0 05 各 補(bǔ)光處理均使番茄果實(shí)有機(jī)酸含量下降 圖2b 其中 T2和T3處理顯著低于CK處理 P 0 05 說明補(bǔ)光會(huì) 影響有機(jī)酸的合成 CK處理的糖酸比最低 為4 93 比 T1 T2和T3處理顯著低31 8 27 4 和24 5 P0 05 圖 2c T1處理的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 圖2d 為4 56 顯著高于CK和T3處理 P0 05 注 圖中不同小寫字母表示各處理間在P 0 05的水平上差異顯著 下同 揭簾前補(bǔ)光5 h T1 蓋簾后補(bǔ)光5 h T2 揭簾前蓋簾后分別補(bǔ)光2 5 h T3 以不補(bǔ)光作為對(duì)照 CK Note Different lowercase letters in the figure indicate significant differences at the level of P 0 05 between treatments the same as below 5 h before the curtain is opened T1 5 h after the curtain is covered T2 2 5 h before the curtain is opened and 2 5 h after the curtain is covered T3 without supplemental light served as the control CK 圖1 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄平均單株產(chǎn)量的影響 Fig 1 Effects of different periods of supplemental illumination on average yield per plant of tomato 圖2 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響 Fig 2 Effects of different periods of supplemental illumination on quality of tomato fruits 2 3 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響 2 3 1 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)成分和含 量的影響 利用GC MS技術(shù)在4個(gè)處理番茄果實(shí)中共檢測(cè)到83 種揮發(fā)性物質(zhì) 表1只列出主要揮發(fā)性物質(zhì) 包括12 種酮類 22種醛類 22種醇類 6種酯類 6種烴類和 15種其他類物質(zhì) 其他類主要是數(shù)量較少的呋喃類 酚 類 噻唑類 酸類和腈類等物質(zhì) 補(bǔ)光可使揮發(fā)性物質(zhì) 的總數(shù)量和總質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加 其中總數(shù)量由多到少 為 T1 68種 T3 65種 T2 63種 CK 59 種 4個(gè)處理共有揮發(fā)性物質(zhì)為47種 占所有檢出物 質(zhì)的56 6 其余36種獨(dú)立存在于各處理番茄中 CK T1 T2和T3獨(dú)有物質(zhì)分別為3種 9種 0種和5種 在總質(zhì)量分?jǐn)?shù)上 TI 3 107 98 g kg T2 2 438 96 g kg 和T3 2 610 74 g kg 均高于CK 2 086 03 g kg 分別是CK的1 49倍 1 17倍和1 25倍 4個(gè)處理含量 最高的物質(zhì)均是順 3 己烯 1 醇 但含量最低的物質(zhì)卻不 相同 分別是苯乙腈 CK 紫羅蘭酮 T1 反 2 辛烯 1 醇 T2 和正十三烷 T3 2 3 2 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量 和含量的影響 由圖3a和3b可得 各處理番茄果實(shí)共檢測(cè)到六大類 物質(zhì) 包括酮 醛 醇 酯 烴和其他類 從數(shù)量上來 看 醛類 16 18種 和醇類 15 20種 較多 酯類 4 5種 和烴類 1 3種 較少 3種時(shí)段補(bǔ)光均可提 高醛類和酯類數(shù)量 但效果并不顯著 P 0 05 而酮類 和醇類數(shù)量卻顯著提高 P0 05 在含量上 醇類質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高 4 個(gè)處理范圍為 1 109 34 1 875 51 g kg 占各處理總量的52 99 60 34 酯類和烴類質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低 分別為20 80 42 14 g kg和1 68 80 31 g kg 補(bǔ)光可顯著提高番茄果 實(shí)醛類 醇類和其他類物質(zhì)的含量 P 0 05 總體上 T1處理在3類物質(zhì)中含量均為最高 其中 醇類物質(zhì)含量 增加最多 T1 T2和T3處理分別較CK顯著增加69 1 26 1 和24 7 3種補(bǔ)光處理下的酮類物質(zhì)含量雖比CK 有所提高 但只有T1是顯著增加 P0 05 酯類物質(zhì)含量在T1處理下比CK 顯著增加79 1 而T2和T3處理會(huì)使其含量下降 但與 CK相比差異不顯著 P 0 05 烴類是唯一一類在3種補(bǔ) 光時(shí)段處理下含量均下降的物質(zhì) T1 T2和T3處理分別 較CK降低74 87 78 48和78 63 g kg 2 3 3 不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)特征香氣成分及含量 的影響 本試驗(yàn)4個(gè)處理共檢測(cè)出11種番茄特征香氣成分 表2 CK T1和T2處理均含有10種 T3處理比上 述3個(gè)處理多含有1種 為順 3 己烯醛 表1 從總含 第8期 魏守輝等 日光溫室不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)影響 191 量看 各補(bǔ)光處理均高于不補(bǔ)光處理 T2處理和CK相 比差異不顯著 P 0 05 但T1和T3處理分別較CK 顯著增加41 67 和16 70 P 0 05 番茄果實(shí)的特征香氣物質(zhì)分為刺激型 花香型 果 香型和青香型4類 本試驗(yàn)分別檢測(cè)出1 2 3和5種 表2 其中 刺激型物質(zhì)是指具有蒜香刺激性氣味的 1 戊烯 3 酮 T1處理使該物質(zhì)含量略有上升 T2和T3 處理時(shí)顯著下降 P0 05 但比CK分別顯著增加1 86倍 T1 1 45 倍 T2 和1 63倍 T3 P 0 05 果香型物質(zhì)為順 3 己烯醛 反 2 己烯醛和6 甲基 5 庚烯 2 酮 主要呈現(xiàn) 蘋果香和柑橘香氣味 補(bǔ)光后含量也顯著提高 T1 T2 和T3處理分別比CK顯著增加22 08 16 40 和50 73 P 0 05 青香型物質(zhì)為己醛 反 2 庚烯醛 順 3 己烯 1 醇 水楊酸甲酯和2 異丁基噻唑 主要呈現(xiàn)青草香和 青葉香氣味 是含量最高的一類特征香氣物質(zhì) T1處理 比CK顯著增加57 84 P0 05 表1 不同時(shí)段補(bǔ)光番茄果實(shí)主要揮發(fā)性物質(zhì)成分及含量分析 Table 1 Analysis of components and contents of main volatile compounds of tomato fruit at different periods of supplemental illumination 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Content g kg 1 類別 Categories 揮發(fā)性物質(zhì)成分 Volatile compounds 化學(xué)式 Chemical formula 保留時(shí)間 Retention time min 風(fēng)味描述 Flavor description CK T1 T2 T3 1 戊烯 3 酮 1 Penten 3 one C5H8O 10 27 刺激的蒜香 Pungent garlic 123 62 127 33 116 25 119 48 1 辛烯 3 酮 1 Octen 3 one C8H14O 20 27 草藥味 蘑菇味 Herbal mushroom 1 79 2 83 1 89 1 62 6 甲基 5 庚烯 2 酮 6 Methyl 5 hepten 2 one C8H14O 21 67 柑橘香 蘋果香 Citrus apple 25 33 49 52 24 22 27 46 5 乙基 2 5H 呋喃酮 5 Ethyl 2 5H furanone C6H8O2 31 04 香料氣味 Spice 6 34 38 04 4 96 4 40 香葉基丙酮 Geranyl acetone C13H22O 39 56 青香 果香 Green fruity 1 78 酮類 Ketones 紫羅蘭酮 Ionone C13H20O 42 34 花香 Floral 0 60 0 72 1 44 1 22 己醛 Hexanal C6H12O 12 17 青香 草香 樹葉香 Green grass leafy 118 64 215 38 127 34 144 04 順 3 己烯醛 Z 3 Hexenal C6H10O 14 20 果香 蘋果香 Fruity apple 11 43 庚醛 Heptanal C7H14O 15 78 青香 草藥味 Green herbal 3 70 3 56 3 29 1 96 反 2 己烯醛 E 2 Hexenal C6H10O 17 26 香蕉氣味 Banana 411 74 484 06 484 53 619 91 辛醛 Octanal C8H16O 19 75 柑橘香 Citrus 2 68 5 79 4 11 3 78 反 2 庚烯醛 E 2 Heptenal C7H12O 21 25 青香 蔬菜氣味 Green vegetable 7 43 9 03 9 54 10 33 壬醛 Nonanal C9H18O 23 75 玫瑰香 橘子香 Rose orange 3 72 8 63 4 50 4 15 反 反 2 4 己二烯醛 E E 2 4 Hexadienal C6H8O 24 01 青香 花香 柑橘香 Green floral citrus 9 74 22 28 13 31 9 28 反 2 辛烯醛 E 2 Octenal C8H14O 25 21 黃瓜香 青香 Cucumber green 3 74 6 01 5 16 6 41 反 反 2 4 庚二烯醛 E E 2 4 Heptadienal C7H10O 27 59 青香 油香 Green oily 2 71 4 68 4 91 7 04 苯甲醛 Benzaldehyde C7H6O 28 72 苦杏仁氣味 Bitter almond 13 79 13 41 17 43 13 04 檸檬醛 Neral C10H16O 34 13 檸檬皮氣味 Lemon peel 2 19 1 58 醛類 Aldehydes 反 反 2 4 癸二烯醛 E E 2 4 Decadienal C10H16O 36 75 青香 油香 Green oily 3 18 戊醇 1 Pentanol C5H12O 16 80 香脂氣味 Balsam 31 98 95 37 53 24 41 82 順 2 戊烯 1 醇 Z 2 Penten 1 ol C5H10O 21 01 果香 Fruity 16 38 29 71 20 31 36 60 3 甲基 1 戊醇 3 Methyl 1 pentanol C6H14O 21 31 葡萄酒氣味 果香 Wine fruity 3 96 3 32 4 06 正己醇 1 Hexanol C6H14O 22 29 果香 蘋果皮氣味 Fruity apple skin 305 40 503 51 468 10 421 70 順 3 己烯 1 醇 Z 3 Hexen 1 ol C6H12O 23 52 青香 草香 葉香 Green grass foliage 600 37 911 58 575 65 553 25 反 2 己烯 1 醇 E 2 Hexen 1 ol C6H12O 24 25 青香 樹葉味 Green leafy 94 19 212 07 137 42 164 71 6 甲基 5 庚烯 2 醇 6 Methyl 5 hepten 2 ol C8H16O 26 28 青香 芫荽氣味 Green coriander 1 04 1 21 1 49 1 46 2 乙基 1 己醇 2 Ethyl 1 hexanol C8H18O 27 26 柑橘香 花香 Citrus floral 0 56 0 80 0 97 0 61 芳樟醇 Linalool C10H18O 29 23 柑橘香 花香 Citrus floral 0 78 1 78 1 辛醇 1 Octanol C8H18O 29 70 青香 橘子香 Green orange 4 29 6 30 5 02 4 79 醇類 Alcohols 2 苯乙醇 2 Phenylethyl alcohol C8H10O 41 42 花香 玫瑰香 Floral rose 8 98 26 69 22 02 23 96 乙酸乙酯 Ethyl acetate C4H8O2 7 19 果香 甜香 Fruity sweet 12 19 乙酸己酯 Hexyl acetate C8H16O2 18 97 果香 蘋果香 香蕉氣味 Fruity apple banana 0 97 0 95 0 85 酯類 Esters 水楊酸甲酯 Methyl salicylate C8H8O3 37 33 冬青氣味 薄荷味 Wintergreen mint 7 40 11 36 3 48 3 09 2 乙基呋喃 2 Ethyl furan C6H8O 8 76 燒焦的香味 Burnt 15 98 2 異丁基噻唑 2 Isobutylthiazole C7H11NS 24 44 青香 樹葉味 蔬菜味 Green leaf vegetable 5 70 19 93 14 01 14 46 3 甲基丁酸 3 Methyl butanoic acid C5H10O2 33 46 酸奶酪氣味 Sour cheese 28 65 46 25 44 44 46 12 丁香酚 Eugenol C10H12O2 36 45 甜香 辣香 Sweet spicy 4 46 2 72 3 45 己酸 Hexanoic acid C6H12O2 39 10 酸奶酪氣味 Sour cheese 13 28 13 37 10 86 10 41 其他 Others 愈創(chuàng)木酚 2 Methoxy phenol C7H8O2 39 78 煙熏味 Smoky 7 80 15 95 7 59 8 15 總量 Total content g kg 1 2 086 03 3 107 98 2 438 96 2 610 74 注 未檢出 Note undetected 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2020年 192 圖3 不同時(shí)段補(bǔ)光番茄果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量和含量分析 Fig 3 Analysis of the amount and content of various categories volatile compounds of tomato fruit at different periods of supplemental illumination 表2 不同時(shí)段補(bǔ)光番茄果實(shí)特征香氣成分及含量分析 Table 2 Analysis of characteristic aroma components and contents of tomato fruits at different periods of supplemental illumination 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Content g kg 1 特征香氣成分 Characteristic aroma components 香氣類型 Aroma type CK T1 T2 T3 1 戊烯 3 酮 1 Penten 3 one 刺激型 Pungent 123 62 a 127 33 a 116 25 b 119 48 b 紫羅蘭酮 2 苯乙醇 Ionone 2 Phenylethyl alcohol 花香型 Floral 9 59 b 27 41 a 23 47 a 25 18 a 順 3 己烯醛 反 2 己烯醛 6 甲基 5 庚烯 2 酮 Z 3 Hexenal E 2 Hexenal 6 Methyl 5 hepten 2 one 果香型 Fruity 437 08 c 533 58 b 508 76 b 658 81 a 己醛 反 2 庚烯醛 順 3 己烯 1 醇 水楊酸甲酯 2 異丁基噻唑 Hexanal E 2 Heptenal Z 3 Hexen 1 ol Methyl salicylate 2 Isobutylthiazole 青香型 Green 739 55 b 1 167 28 a 730 02 b 725 16 b 總量 Total content g kg 1 1 309 84 c 1 855 59 a 1 378 49 c 1 528 62 b 注 表中不同小寫字母表示各處理間在P 0 05的水平上差異顯著 Note Different lowercase letters in the table indicate significant differences at the level of P 0 05 between treatments 3 討 論 番茄果實(shí)中與風(fēng)味品質(zhì)相關(guān)的最初前體物質(zhì)均是光 合產(chǎn)物蔗糖 光照是影響光合作用的重要因素 然而冬 春季自然光照時(shí)間較短 嚴(yán)重降低干物質(zhì)向果實(shí)的分配 效率 20 因此補(bǔ)光顯得尤為重要 本試驗(yàn)選擇補(bǔ)光5 h 是因?yàn)镈emers等 21 研究指出 光周期超過14 h番茄產(chǎn)量 和果實(shí)品質(zhì)增加效果不明顯 所以將光周期最長延長至 14 h 試驗(yàn)地日光溫室早上揭簾時(shí)間9 00 晚上蓋簾時(shí)間 18 00 自然補(bǔ)光時(shí)間9 h 因此選定LED燈補(bǔ)光時(shí)間5 h 在延時(shí)補(bǔ)光方面 適宜的補(bǔ)光時(shí)段存在爭議 程瑞鋒等 22 認(rèn)為早晨補(bǔ)光時(shí)黃瓜葉片的光合啟動(dòng)時(shí)間比晚上長 原 因是早晨溫度較低延遲了光合作用進(jìn)程 但最終穩(wěn)定時(shí) 的凈光合速率要比晚上大 馬艷等 23 研究發(fā)現(xiàn) 蓋簾后 補(bǔ)光番茄葉片的光合速率 單株產(chǎn)量和果實(shí)番茄紅素較 揭簾前補(bǔ)光略高 郭銳等 24 認(rèn)為17 00 20 00番茄光合作 用的暗呼吸速率和光補(bǔ)償點(diǎn)較6 00 9 00低 從光合生理 特性上說晚上補(bǔ)光較好 本試驗(yàn)與之得出的結(jié)果不一致 可能是因?yàn)檠a(bǔ)光的時(shí)間點(diǎn)和時(shí)長不同 研究表明 冬春季補(bǔ)光可有效提高番茄葉片光合性 能和自身光保護(hù)能力 通過緩解氣孔限制因素 使番茄 果實(shí)干物質(zhì)積累能更有效地進(jìn)行 25 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 補(bǔ)光 可提高番茄果實(shí)產(chǎn)量 這與郝東川等 26 研究結(jié)果一致 揭簾前補(bǔ)光效果最顯著 推測(cè)可能是早上CO2濃度經(jīng)過 一夜后比晚上高 更有利于提高表觀量子效率 增加光 合產(chǎn)物輸出 27 番茄果實(shí)的口感品質(zhì)主要用糖度和酸度 評(píng)價(jià) 具體包括可溶性糖 可溶性固形物 有機(jī)酸和糖 酸比 28 本試驗(yàn)3個(gè)補(bǔ)光處理的可溶性糖 可溶性固形 物和糖酸比均高于不補(bǔ)光處理 這與李蔚等 12 研究結(jié)果 一致 揭簾前補(bǔ)光效果要好于蓋簾后補(bǔ)光 推測(cè)對(duì)番茄 早上補(bǔ)光更有利于提高果實(shí)蔗糖合酶 Sucrose Synthase SS 和蔗糖磷酸合酶 Sucrose Phosphate Synthase SPS 活性 27 進(jìn)而增加葡萄糖 蔗糖和果糖等可溶性物質(zhì)含 量 29 補(bǔ)光處理使有機(jī)酸含量下降 這與丁小濤等 30 研 究結(jié)果一致 可能是補(bǔ)光后番茄果實(shí)中糖類與酸類 蘋 果酸 檸檬酸和酒石酸 的共用底物競爭加劇 補(bǔ)光處 理后果實(shí)中較高的可溶性固形物含量和較低的有機(jī)酸含 量使糖酸比升高 果實(shí)口感更好 31 番茄風(fēng)味很大程度上取決于果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含有情 況 32 研究表明 植物通過光合作用經(jīng)卡爾文循環(huán)生成 蔗糖 然后經(jīng)過糖酵解 莽草酸途徑和甲羥戊酸途徑生 成4類揮發(fā)性物質(zhì)合成底物 分別是脂肪酸 類胡蘿卜 素 苯丙氨酸和支鏈氨基酸 33 進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為酮類 醛 類 醇類 酯類和烴類等物質(zhì) 不同番茄果實(shí)中共檢測(cè) 出400多種揮發(fā)性物質(zhì) 34 本試驗(yàn)共檢測(cè)出83種揮發(fā)性 物質(zhì) 而楊俊偉等 35 在不同光質(zhì)處理下只檢測(cè)出53種 董飛等 11 在不同光質(zhì)處理下只檢測(cè)到40種 這進(jìn)一步證 明了補(bǔ)光時(shí)段比光質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響更 第8期 魏守輝等 日光溫室不同時(shí)段補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)影響 193 大 補(bǔ)光處理后揮發(fā)性物質(zhì)的總數(shù)量和總含量較不補(bǔ)光 處理有所增加 這與岳釘伊等 36 研究結(jié)果一致 一方面 補(bǔ)光使合成揮發(fā)性物質(zhì)的前體物質(zhì)迅速增加 37 另一方 面 補(bǔ)光后成熟期番茄的脂氧合酶 Lipoxygenase LOX 乙醇脫氫酶 Alcohol Dehydrogenase ADH ?；D(zhuǎn)移 酶 Acyltransferase AAT 和脂氫過氧化物裂解酶 Hydroperoxide Lyase HPL 活性顯著提高并促進(jìn)前體 物質(zhì)向揮發(fā)性物質(zhì)轉(zhuǎn)化 11 有研究表明 自然光照下番茄果實(shí)各類揮發(fā)性物質(zhì) 中醛類含量最高 約占75 烴類和醇類最低 約占 3 36 而楊俊偉等 35 得出醛類相對(duì)含量最高為47 34 其次為酮類 未檢測(cè)到烴類物質(zhì) 本試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果為 醇類含量最高 醛類次之 酯類和烴類最低 與徐煒南 等 38 測(cè)定結(jié)果基本一致 補(bǔ)光處理后醛類和醇類的含量 顯著升高 可能是得益于補(bǔ)光后苯丙氨酸脫羧酶 Phenylalanine Decarboxylase AADC 促進(jìn)苯丙氨酸代 謝 葡萄糖苷酶 glucosidase bglB 促進(jìn)苯丙烷合 成 脂氧合酶 Linoleate 9s lipoxygenase LOX1 5 催化 多元不飽和脂肪酸降解等一系列生化反應(yīng) 11 最終提高 己醛 反 2 己烯醛 反 2 辛烯醛 壬醛 辛醛 順 3 己 烯醛 正己醇 順 3 己烯 1 醇和戊醇等物質(zhì)含量 然而 揭簾前補(bǔ)光這些物質(zhì)含量增加更顯著 推測(cè)可能是番茄 果實(shí)在揭簾前比蓋簾后補(bǔ)光積累了更多與之相關(guān)的催化 酶 烴類物質(zhì)含量在補(bǔ)光后出現(xiàn)下降 主要由于補(bǔ)光處 理中4 甲基 1 3 戊二烯 順 順 2 4 己二烯和2 3 3 三甲 基 1 己烯3種烴類物質(zhì)含量較低 番茄果實(shí)香味主要取決于特征香氣的成分和含量 已被鑒定的400多種揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)番茄風(fēng)味起主要作用 的不超過30種 39 對(duì)數(shù)閾值單位大于0的16種是番茄 的主要特征香氣物質(zhì) 40 本試驗(yàn)共鑒定出11種番茄特征 香氣物質(zhì) 未檢測(cè)到 大馬酮 2 甲基丁醛 1 硝基 2 乙基苯 2 苯乙醛和3 甲基丁醇 這可能與品種及栽培條 件有關(guān) 41 本試驗(yàn)補(bǔ)光與不補(bǔ)光處理特征香氣成分的數(shù) 量差異不大 說明補(bǔ)光對(duì)番茄果實(shí)特征香氣成分無明顯 影響 各處理特征香氣物質(zhì)總含量與揮發(fā)性物質(zhì)總含量 高低順序一致 這與蔡?hào)|升等 19 研究結(jié)果一致 本試驗(yàn) 檢測(cè)出的11種番茄特征香氣物質(zhì)構(gòu)成新鮮番茄的芳香味 道 以花香 果香和青香型氣味為主 且青香型物質(zhì)含 量最高 與徐煒南等 42 報(bào)道的果香型物質(zhì)含量最高略有 差別 這主要是番茄品種和試驗(yàn)處理不同所致 己醛作為亞油酸代謝途徑的中間產(chǎn)物 43 被認(rèn)為是 與番茄香氣最相關(guān)的特征物質(zhì) 44 揭簾前補(bǔ)光處理最高 推測(cè)是脂氧合酶 LOX 和脂氫過氧化物裂解酶 HPL 活性提高 順 3 己烯醛是亞麻酸代謝途徑中與苦味相關(guān) 的中間產(chǎn)物 30 只在揭簾前和蓋簾后都補(bǔ)光時(shí)才會(huì)少量 積累 其他處理下可能在乙醇脫氫酶 ADH 和異構(gòu)酶 的作用下分別生成順 3 己烯 1 醇和反 2 己烯醛 且兩者 之間存在底物競爭現(xiàn)象 43 類胡蘿卜素代謝途徑中 主 要前體物質(zhì)為番茄紅素 胡蘿卜素和 胡蘿卜素 其中 6 甲基 5 庚烯 2 酮來源于番茄紅素 紫羅蘭酮來源于 胡蘿卜素 39 本試驗(yàn)補(bǔ)光處理后6 甲基 5 庚烯 2 酮和 紫羅蘭酮含量較高