煙臺、新疆地區的番茄中番茄紅素含量的差異

闞 義，羅 星，李 華

(中國農業大學(煙臺)設施農業科學與工程系，山東 煙臺 274760)

番茄紅素是類胡蘿卜素的一種，屬多烯烴化合物，分子式C40H56，分子量為536.85，具有非環式結構［1］。番茄紅素極強的抗氧化性使其在預防癌癥、延緩衰老、保護心血管的方面具有特殊功效，因此日益受到人們的關注。

國內外對于番茄紅素的提取及測定已有相關報道，但是地域環境因素對番茄紅素含量的影響還鮮有介紹。

本文以新疆和煙臺兩地的番茄品種為研究材料，著重研究地域環境差異對番茄紅素含量的影響，為提高番茄紅素在番茄中的含量提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、儀器和試劑

1.1.1 試驗材料 煙臺露地栽培的鮮食番茄(大葉番茄變種大紅色果);新疆露地栽培的鮮食番茄(大葉番茄變種大紅色果)。

1.1.2 試驗儀器 多功能食品攪拌機、粉碎機(中山市哥爾電器有限公司)，低速大容量多管離心機(上海安亭科學儀器廠)，DKS－21 型不銹鋼新型電熱恒溫水浴鍋(上海經濟區嘉興市中新醫療儀器有限公司)，DHG－9140A 型微電腦智能化控制新型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海經濟區嘉興市中新醫療儀器有限公司)，FA1104N 電子天平(上海精密科學儀器有限公司)，KQ－B 玻璃儀器氣流烘干器(鞏義市予華儀器有限責任公司)，DZ 不銹鋼電熱蒸餾水器(斷水自控)，上海三申醫療器械有限公司紫外分光光度計(上海光譜儀器有限公司)。

1.1.3 試驗試劑 蘇丹I 色素、無水乙醇、甲苯等均為分析純，蒸餾水(自制)。

1.2 番茄紅素提取方法

1.2.1 工藝流程 番茄→水洗后預處理→打漿→準確稱量→離心→準確稱量→烘干→冷卻干燥→準確稱量→粉碎→回流萃取→蒸餾→甲苯溶解定容。

1.2.2 具體步驟 (1)番茄原料預處理:新鮮番茄清洗，用攪拌機打漿后稱重，靜止分層后用吸管吸出下層透明汁液，棄去。番茄漿保存在冰箱內備用。(2)脫糖脫酸:取適量番茄漿，加4 倍質量水攪拌均勻(約5 min)，以4000 r/min 離心20 min，棄去上清液，再加水攪拌后離心，重復3 次，至上清液PH 值大于5為止。離心后番茄漿保存在冰箱內備用。(3)烘干粉碎:將離心殘渣在110℃下烘干至質量不再變化，冷卻干燥后，用粉碎機粉碎成粉末狀，保存在干燥器內，備用。(4)提取:每次用分析天平稱取5 g 左右樣品，用甲苯(液料比為4:1)在70℃水浴加熱下回流提取4 小時。取下后趁熱在無水條件下過濾，濾液、濾渣保留。濾液水浴加熱蒸餾，回收溶劑，剩余物即是番茄紅素粗品。將粗品用甲苯溶解并定容至50 mL，備用。平行提取3 次。

1.3 番茄紅素測定方法

根據GB/T 14215－2008 采用紫外分光光度法測定番茄紅素含量。

1.3.1 標準曲線的繪制 (1)標準溶液的配制。稱取0.025 g 蘇丹紅I 色素，精確到0.1 mg，用少量無水乙醇溶解，定量移入50 mL 容量瓶中，并用無水乙醇定容至刻度，搖勻，濃度為500 mg/L。(2)繪制標準曲線。準確吸取標準溶液0、0.26、0.52、0.78、1.04、1.30 mL，分別注入50 mL 容量瓶中，用無水乙醇稀釋至刻度，搖勻，即相當于0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5μg/mL 番茄紅素標準溶液濃度。然后，依次注入1cm 比色皿中，在番茄紅素抽提液的最大吸收波長下(約485 nm)，以無水乙醇為空白溶液，分別測定吸光度。以測得的吸光度為縱坐標，蘇丹I 色素標準溶液所相當的番茄紅素濃度為橫坐標，繪制標準曲線(圖1)。

圖1 蘇丹I 標準曲線及回歸方程Fig.1 The standard curve and regression equation of Sudan I

1.3.2 提取液測定 從用甲苯定容至50 mL 的提取液中吸出1 mL(或0.5 mL 或1.5 mL)試樣，注入1 cm 比色皿中，在番茄紅素提取液最大吸收波長下(約485 nm)，以甲苯為空白溶液，用分光光度計測定其吸光度。從標準曲線中查得(或用線性回歸方程計算)試樣提取液中番茄紅素的濃度。

2 結果與分析

通過分光光度計法測得的6個樣品的吸光度，并根據回歸方程計算得出的番茄紅素的濃度(見表1)。

由表2 可知，新疆與煙臺地區番茄中番茄紅素含量差異較大。從品種及栽培條件、溫度、光照、水分等四個方面進行分析:

2.1 品種及栽培條件

從兩地采取的番茄樣本均為大葉番茄變種(L－204)，果色均為大紅色，果面光滑無棱角，均無使用過生長素類似物進行催熟，果實健康未受過病蟲害侵染。采摘時間為8月份，屬于在陸地栽培條件下自然成熟的果實。

從兩地采集的樣本均為同種番茄，且兩地的栽培條件均為陸地栽培。所以兩地番茄中番茄紅素的差異并非番茄品種和栽培條件引起。

2.2 溫度

溫度對番茄紅素合成的影響和其對果實形成的影響相似。番茄紅素的形成對于溫度最為敏感的時期是坐果著色期(4、5、6、7月)當溫度低于10 ℃或高于30 ℃時番茄紅素的合成均受到抑制［2］。當溫度降到14 ℃一下時番茄紅素的合成活性顯著下降，在溫度高于32 ℃是活性被完全抑制。在18～26 ℃之間合成活性最高［3］。將新疆煙臺兩地4、5、6、7月份的上中下旬中各選3 d(共9 d)晝夜平均溫差作比較［10、11、13、16］(見表3)。

表1 番茄紅素吸光度及含量Table 1 Absorbance and content of lycopene

表2 不同地區番茄含水量及番茄紅素含量的變化Table 2 Changes in content of water of and lycopene of tomatoes in different places

表3 新疆(烏魯木齊)與煙臺(牟平)4、5、6、7月中隨機9 天晝夜溫差表(攝氏度)Table 3 The temperature difference of 9 random days in April，May，June，July between Xinjiang(Wulumqi)and Yantai (Muping)(Degrees Celsius)

從圖表中可以看出，新疆相對于煙臺晝夜溫差大(4、5、6、7 四個月中)。新疆地區的晝夜溫差在4、5、6、7月份分別是煙臺的2.04、1.22、1.05、1.32 倍，平均為1.41 倍。晝夜溫差大，有利于糖分的積累，而且能夠降低呼吸消耗。糖分達到一定量時果實能著色，兩者呈正相關。而且糖分和干物質均能促進番茄紅素的合成［4］。

2.3 光照

新疆地區日照時間最高可達16 h/d，年日照時間長達2500～3500 h;煙臺地區年日照時間在2000～2400 h 左右。先對煙臺、新疆兩地4、5、6、7月的天氣狀況(見表4)和新疆煙臺4、5、6、7月份每月平均日照時數［10、11、12、13、16］(表5)進行分析。

表4 新疆(烏魯木齊)、煙臺(牟平)4、5、6、7月每月天氣情況(天)Table 4 The Weather conditions in April，May，June，July between Xinjiang (Wulumqi)and Yantai (Muping)(day)

表5 新疆(烏魯木齊)、煙臺(牟平)4、5、6、7月份平均日照時數(h/天)Table 5 The average sunshine hours in April，May，June，July between Xinjiang (Wulumqi)and Yantai (Muping)(h/day)

由圖表可知，新疆地區在番茄的坐果著色期的晴天比例遠高于煙臺地區，約為煙臺地區的3.11 倍;而在坐果著色期的日照時數也均高于煙臺地區的，全年的日照時數約為煙臺地區的1.104 倍。充足的光照有利于番茄紅素形成［5］。Harding和Shorpshire［6］的研究表明，光促進成熟時的番茄果實中類胡蘿卜素(主要是番茄紅素)合成。Tompson和White［7］的研究也表明，光刻又到光合作用復合體的形成，間接促進番茄紅素的形成。紅光處理可以增加類胡蘿卜素的積累，遠紅光可以抵消紅光的作用，其調節原因是光敏素的作用［8］。但目前還不清楚光照對番茄紅素生物合成的調節作用是刺激了番茄紅素的生物合成量增加還是抑制了番茄紅素的降解［9］。

2.4 水分

水分無法直接影響番茄中番茄紅素的形成，而是通過影響番茄植株代謝或者通過病害侵染來最終影響番茄紅素的合成。

番茄莖葉繁茂，根系發達，屬半耐旱性蔬菜。適宜的空氣相對濕度為40%～50%，空氣濕度過大不僅阻礙正常授粉，并且在高溫高濕條件下病害嚴重.除此之外番茄在不同時期的需水量不同，在非設施栽培條件下，很難滿足其最佳水量需求。

表6 新疆(烏魯木齊)、煙臺(牟平)4、5、6、7月空氣濕度(%)Table 6 The air humidity in April，May，June，July between Xinjiang (Wulumqi)and Yantai (Muping)(%)

從表4 中分析得到煙臺在坐果著色期的陰雨天比例要高于新疆地區。從表7［15］中分析得到煙臺的空氣濕度高于新疆的空氣濕度，新疆地區基本滿足番茄生長的空氣濕度要求，新疆地區有個別月份超過了超過了番茄適宜的空氣濕度要求。

新疆地區屬于灌溉農業區，水源主要來自于天山冰雪融水，認為可操縱的因素大，便于實現番茄不同生育時期水分的控制，對提高單位面積產量、改善產品質量、提高番茄紅素含量等都十分有利。而煙臺地區，番茄的水源主要來自于自然降水，煙臺地區屬溫帶季風氣候，且也受海洋氣候的影響，降水充足，年降水量約為651.9 mm，但降水量分布于番茄生育時期需水量并不吻合，且人為調控因素小，尤其在高溫夏季，高濕、高熱環境［14、17］會讓番茄植株感染病害蟲害，使植株的生活力下降，降低番茄紅素的合成效率。

本文從氣候方面初步分析新疆和煙臺地區番茄中番茄紅素含量產生差異的原因，但兩地番茄紅素含量的差異還需進一步從栽培技術、土壤條件等方面進行研究。

同時通過調查了解，番茄中番茄紅素的含量并沒有引起菜農的注意。本次試驗可以為煙臺地區引進番茄紅素含量高的番茄品種、改進種植方式以及改善種植環境等提供依據。

［1］Ojima F，Sakamoto H，Ishiguro Y，etal.Free Radic .Bio .Med .，1993，15:377－384

［2］Yang RF，Cheng TS，Shewfelt RL.The effect of high temperature and enthylene treatment on the ripening of tamato.Joural of Plant Phusiologu，1997，136，368－372

［3］Robertson G，Mahoney N .Reglation of lycopene formation in cell suspension culture of VENT tomato by CPTA，growth regulation，sucrose，and temperature .Journal of experimental botany，1995，46:667－671

［4］龐勝群，鄭群，辛建華，吉雪花，李新，劉穎.加工番茄農藝性狀與番茄紅素的灰色關聯分析.北方園藝，2010(4):12－14

［5］陳強，劉世琦，張自坤，崔慧茹，郝樹芹，劉忠良.不同LED 光源對番茄果實轉色期品質的影響.農業工程學報，2009(5):156－161

［6］Harding RW，Shorpshire W Jr.Photocontrol of carotenoid biosynthesis.Annu Rev Plant Phusiol，1980，31:217～238

［7］Thompson WF，White MJ.Physiological and molecular studies of light－regulated nuclear genes in higher plants.Annu Rev Plant Physiol Plant Miol，1991，42:423－466

［8］Alba，Rob，Cordonnier－Pratt，Marie－Michele，et al .Development and hortnone action－fruit－localized phytochromes regulate lycopene accumulation independently of ethylene production in tomato .Plant physiology，2001，23(1):363～371

［9］李紀鎖，沈火林，石正強.番茄紅素的研究進展.中國蔬菜，2003(1):58－60

［10］李 云，李忠勤.天山烏魯木齊河流域50年來氣候變化的時空特征［J］.安徽農業科學，2011，39(6):3559－3561，3569.DOI:10.3969/j.issn.0517－6611.2011.06.148

［11］奚秀梅，趙景波.近49a 烏魯木齊氣候變化及其與EI Nino/La Nina 事件的關系［J］.干旱區研究，2012，29(5):826－831

［12］史淑一，潘仕梅.煙臺市旅游氣候資源分析與評價［J］.中國農學通報，2011，27(23):295－300

［13］高瑞華，王式功，張孝峰等.渤海海峽大風的氣候特征分析［J］.海洋預報，2008，25(3):7－15.DOI:10.3969/j.issn.1003－0239.2008.03.002

［14］氣候變化對小麥生產的影響與對策［J］.安徽農業科學，2009，37(32):15779－15782

［15］王燕，孫蘭蘭，由樹春等.煙臺市水資源特性分析［J］.水利科技與經濟，2008，14(3):210－212.DOI:10.3969/j.issn.1006－7175.2008.03.016

［16］劉賢趙，宿慶，毛愛華等.近40年來煙臺地區氣溫與降水量變化的關系研究［J］.科技通報，2004，20(1):11－14.DOI:10.3969/j.issn.1001－7119.2004.01.003

［17］柴毅，黃席樾，何離慶等.番茄栽培病蟲害防治知識表示［J］.重慶大學學報(自然科學版)，2000，23(6):56－58.DOI:10.3969/j.issn.1000－582X.2000.06.016