嫁接對紅色櫻桃番茄果實揮發性風味物質的影響

劉子記 劉維俠 牛玉 楊衍

摘 ?要：為探究嫁接對紅色櫻桃番茄果實揮發性風味物質的影響，采用頂空固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用技術對3個紅色櫻桃番茄品種實生苗和嫁接苗果實的揮發性風味物質的種類和相對含量進行了分析。結果表明，CT18013S含有57種揮發性物質，包括5種特有成分，其中庚醛為主要風味物質;CT18013J含有69種揮發性物質，包括17種特有成分，其中乙酸丁酯和愈創木酚為主要風味物質。粉星S含有52種揮發性物質，包括3種特有成分;粉星J含有60種揮發性物質，包括11種特有成分，其中1-硝基-2-苯乙烷為主要風味物質。紅星S含有57種揮發性物質，包括6種特有成分;紅星J含有64種揮發性物質，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-癸二烯醛為主要風味物質。綜合比較3個紅色櫻桃番茄品種實生苗和嫁接苗果實揮發性風味物質發現，嫁接苗揮發性風味物質的種類數量均高于實生苗。與實生苗相比，嫁接提高了3個紅色櫻桃番茄品種果實中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。本研究為進一步解析番茄風味調控提供了科學依據。

關鍵詞：紅色櫻桃番茄;嫁接;揮發性物質;頂空固相微萃取;氣相色譜-質譜聯用

中圖分類號：S616; S641.2 ? ? ?文獻標識碼：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]，因其具有獨特的風味和豐富的營養深受消費者喜愛。隨著生活水平的提高，消費者對番茄風味品質的要求越來越高。芳香物質是揮發性物質中最重要的部分，是影響番茄風味的主要成分。目前在番茄果實中鑒定出的芳香物質主要包括醇類、酮類、醛類、酯類以及含硫化合物等，這些揮發性物質的綜合作用構成了番茄果實的香味特征[2]。

頂空固相微萃取（HS-SPME）是一種集萃取、濃縮為一體的分離技術，該技術所需樣品量少，樣品前處理簡單，與氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）結合，能夠盡可能減少被分析樣品的揮發性物質的損失，較為真實地反映風味成分[3]。目前已成功應用于甜瓜[4]、洋蔥[5]、梅花[6]、卷柏[7]、橄欖[8]等植物的揮發性風味物質分析。Li等[9]研究發現，番茄果實不同結構部位的揮發性物質存在顯著不同。da Silva Souza等[10]研究發現番茄基因導入系可以改善花青素和類胡蘿卜素的含量，但同時也顯著改變了揮發性物質的種類和含量。Tieman等[11]研究表明，番茄果實主要揮發性風味物質包括32種，對番茄風味具有較大的貢獻，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高效生產的主要因素。嫁接是提高番茄產量和抗逆性的有效方法[12]，砧木材料發達的根系可以有效提高植株吸收水分和礦質營養的能力，促使植株生長旺盛、早熟、豐產和抗逆[13-14]。吳紹軍等[15]研究表明，嫁接有助于提高番茄果實品質。羅愛華等[16]研究發現，嫁接有助于提高番茄果實可溶性糖含量。國內外有關嫁接對番茄風味物質影響的研究鮮有報道。本文采用固相微萃取-氣相色譜-質譜聯用法測定不同紅色櫻桃番茄品種實生苗和嫁接苗果實的揮發性風味物質種類和相對含量差異，以期為研究番茄風味調控提供科學依據，為番茄產業發展提供參考。

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林科學院蔬菜研究中心提供，砧木材料為野茄品種‘托魯巴母。實生苗分別標記為CT18013S、粉星S和紅星S，嫁接苗分別標記為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業科學院五隊試驗基地，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枚果實打成勻漿，取15 g勻漿進行揮發性物質測定與分析。

1.1.2 ?儀器與設備 ?HP6890/5975C氣相-質譜聯用儀，美國安捷倫公司;手動固相微萃取裝置，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 ?揮發性風味物質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纖維頭的手動進樣器，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樣口（溫度250 ℃）中，熱解析5 min進樣。

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 ℃，運行時間為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，不分流進樣，溶劑延遲時間為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，發射電流34.6 μA，倍增器電壓1565 V，接口溫度280 ℃，質量范圍29～500 amu。

1.3 ?數據處理

總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統檢索及核對NIST 14和Wiley275標準質譜圖，確定揮發性物質成分，采用峰面積歸一化法測定各成分的相對含量。

2 ?結果與分析

2.1 ?CT18013S和CT18013J揮發性風味物質比較分析

由圖1和表1可知，CT18013S和CT18013J共含有揮發性物質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揮發性成分分析 ?由表1和圖2可知，CT18013S含有57種揮發性物質，占色譜流出組分總含量的98.76%。其中，醇類13種，相對含量為21.93%，Z-3-己烯醇相對含量最高，具有強烈新鮮的青葉香味;酮類5種，相對含量為25.11%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對含量最高，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，相對含量為0.27%，水楊酸甲酯相對含量最高，具有冬青油香味;醛類21種，相對含量為38.16%，正己醛相對含量最高;烴類6種，相對含量為3.41%，（+）-2-蒈烯相對含量最高;其他類9種，相對含量為9.88%，2-異丁基噻唑相對含量最高，具有強烈的番茄香味。

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

2.1.3 ?CT18013S和CT18013J獨特揮發性成分分析 ?CT18013S和CT18013J揮發性物質種類和相對含量存在明顯差異（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、乙基環己烷、乙酸異戊酯、3-庚酮、Z-4-庚烯醛、m-傘花烴、愈創木酚、E-2-壬烯醛、1-壬醇、正十四烷，異丁醛。

2.2 ?粉星S和粉星J揮發性風味物質比較分析

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

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

2.2.3 ?粉星S和粉星J獨特揮發性成分分析 ?粉星S和粉星J揮發性物質種類和相對含量存在明顯差異（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揮發性風味物質比較分析

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

2.3.2 ?紅星J揮發性成分分析 ?紅星J含有64種揮發性物質，占色譜流出組分總含量的97.93%。其中醇類15種，相對含量為34.67%，Z-3-己烯醇相對含量最高，其次為1-己醇。酮類5種，相對含量為18.21%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相對含量最高。酯類1種，相對含量為0.05%。醛類24種，相對含量為34.77%，正己醛相對含量最高，其次為E-2-己烯醛。烴類9種，相對含量為1.35%，（+）-2-蒈烯相對含量最高。其他類10種，相對含量為8.89%，2-戊基呋喃相對含量最高，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獨特揮發性成分分析 ?紅星S和紅星J揮發性物質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、乙基環己烷。紅星J含有13種特有揮發性成分，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

揮發性芳香物質包括醇類、醛類、酮類、酯類以及含硫化合物，這些揮發性成分相互作用，構成了番茄的風味[17]。

本研究共分析3個紅色櫻桃番茄品種實生苗和嫁接苗果實揮發性風味物質含量差異。CT18013S和CT18013J共鑒定出74種揮發性風味物質，其中包括20種主要揮發性風味物質。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木酚為主要風味物質。粉星S和粉星J共鑒定出63種風味物質，其中包括18種主要揮發性風味物質。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-苯乙烷為主要風味物質。紅星S和紅星J共鑒定出70種風味物質，其中包括21種主要揮發性風味物質。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-癸二烯醛為主要風味物質。綜合比較CT18013S和CT18013J、粉星S和粉星J、紅星S和紅星J 這3組揮發性物質發現，實生苗和嫁接苗之間揮發性物質數量和各類揮發性風味物質的相對含量存在明顯不同。嫁接苗揮發性風味物質的數量均高于實生苗，嫁接苗特有揮發性物質所包含的主要風味物質數量均高于實生苗，這可能是由于嫁接苗根系活力提高，增強了根系吸收水分和養分的能力，同時改善了同化物在嫁接植株體內的運輸和分配，協調植物激素的轉運和合成，進而調節植株營養生長和果實發育等指標來影響果實風味品質[18-20]。

苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛、正壬醛是番茄的主要風味物質[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]。與實生苗相比，嫁接均提高了3個紅色櫻桃番茄品種果實中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。綜上分析，與實生苗相比，嫁接增加了主要風味物質的數量和相對含量，如具有果香氣味的乙酸丁酯、具有特殊芳香味的愈創木酚、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，這些主要的揮發性風味物質對于提高番茄果實風味品質具有重要貢獻。進一步證明了優良砧木能夠起到改善番茄果實品質的作用[23]。番茄風味品質的建成是一個復雜的過程，嫁接如何調控揮發性風味物質代謝還需要進一步地解析。

嫁接通過改善植株根系的吸收特性和內源激素含量，提高植株光合能力和保護酶活性，進而提高植株抗性[19]。番茄果實揮發性物質是否有助于提高抗逆性還需要進一步的研究。

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責任編輯：崔麗虹