日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響.pdf

第36卷 第8期 農 業(yè) 工 程 學 報 Vol 36 No 8 188 2020年 4月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr 2020 日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響 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 堅乃丹2 1 甘肅農業(yè)大學園藝學院 蘭州 730070 2 甘肅農業(yè)大學干旱生境作物學重點實驗室 蘭州 730070 摘 要 為探明日光溫室中提高番茄產量和品質的最佳補光時段 以 粉太郎 番茄為試材 從植株定植后第25天到第 一穗果完全成熟時進行補光 利用LED燈設置3種補光時段 揭簾前補光5 h T1 蓋簾后補光5 h T2 揭簾前蓋簾 后分別補光2 5 h T3 以不補光作為對照 CK 研究其對番茄產量 果實品質以及揮發(fā)性物質成分和含量的影響 結果表明 補光處理可提高番茄平均單株產量 果實可溶性糖含量 可溶性固形物含量 糖酸比 揮發(fā)性物質總數(shù)量和 總質量分數(shù) 但會降低有機酸含量 T1處理效果最顯著 P 0 05 4個處理共檢測出83種揮發(fā)性物質 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 各處理揮發(fā)性物質總數(shù)量和總質量分數(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 處理醇類含量最多 烴類含量最低 并且含量最高的物質均是順 3 己烯 1 醇 3種補光處理均可提高酮類 醛類 醇類 和其他類物質含量 但顯著降低烴類物質含量 P 0 05 酯類物質含量只在T1處理時有所提高 所有被檢測出的揮發(fā) 性物質包含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 其中青香味物質含量最多 綜上 對番茄進 行補光尤其是揭簾前補光5 h可有效提高番茄產量 果實品質和風味 是當?shù)厝展鉁厥以蕉绶言耘嗟妮^優(yōu)補光時段 研究結果可為設施番茄種植的光環(huán)境調控技術提供科學依據(jù) 關鍵詞 溫室 光質 番茄 補光時段 產量 果實品質 揮發(fā)性物質 頂空固相微萃取 氣相色譜 質譜聯(lián)用 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 08 023 中圖分類號 S641 2 文獻標志碼 A 文章編號 1002 6819 2020 08 0188 09 魏守輝 肖雪梅 鐘源 等 日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響 J 農業(yè)工程學報 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 的蛋白質和礦質元素 同時還含有番茄紅素 維生素C以 及糖酸類等營養(yǎng)物質 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 以其獨特 的風味深受廣大消費者的喜愛 被人們稱為 蔬菜中的 水果 隨著人們對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得以實現(xiàn) 但由于 溫室蔬菜生產過程存在復種指數(shù)高 3 弱光 4 以及環(huán)境封 閉 5 等原因 番茄品質和風味出現(xiàn)了明顯的季節(jié)性差異 6 加之種植者過分追求番茄產量和外觀商品品質 使得番 收稿日期 2019 12 21 修訂日期 2020 03 21 基金項目 人才專項經(jīng)費 GAU KYQD 2018 12 甘肅省科技重大專項計 劃 17ZD2NA015 國家大宗蔬菜產業(yè)技術體系 CARS 23 C 073 國家 重點研發(fā)計劃項目 2018YFD0201205 甘肅省自然科學基金項目 17JR5RA139 高等學校創(chuàng)新能力提升項目 2019A 054 作者簡介 魏守輝 主要從事蔬菜栽培生理及品質調控方面的研究 Email 1653043091 通信作者 肖雪梅 講師 博士 主要從事設施環(huán)境調控及蔬菜栽培生理 方面的研究 Email 617649594 茄果實可溶性固形物含量少 特征香氣成分不足等品質 和風味問題出現(xiàn) 7 研究表明 番茄品質和風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影響番茄果實品質和風味的 形成 11 董飛等 11 研究表明 與白光相比 利用不同紅 藍光比例LED燈對番茄進行補光 在番茄果實綠熟期 轉色期 成熟期 均可顯著提高番茄果實揮發(fā)性物質數(shù) 量和脂氧合酶 脂氫過氧化物裂解酶等關鍵合成酶含量 李蔚等 12 研究表明 日光溫室秋冬茬番茄在開花前每日 補光7 h 開花坐果后每日補光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)點廣泛應用于農業(yè)照明領域 尤其是日光溫室蔬菜 栽培 13 崔曉輝等 14 發(fā)現(xiàn) LED補光能有效促進甜瓜植 株生長 同時提高果實產量和特征香氣物質含量 人工 補光可改善植物光照條件促進植物生長 有利于植物光 合產物積累 從而實現(xiàn)番茄果實的優(yōu)質高產 15 近年來 有關番茄揮發(fā)性物質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)性物質的研究很少 不同時段補光 對番茄果實品質和揮發(fā)性物質的影響更是鮮有報道 本 第8期 魏守輝等 日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響 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進行不同時段補光處理 探討其對番 茄產量 果實品質和揮發(fā)性物質的影響 為進一步改善中 國西北日光溫室番茄果實品質和風味提供理論基礎 1 材料與方法 1 1 試驗材料與處理 本試驗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 采用有機基質地下槽式 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 栽培基質購買于甘肅綠能農業(yè)科技股份 有限公司 基質體積比為牛糞 草炭 椰糠 1 2 2 電導率 Electrical Conductivity EC 為2 56 mS cm pH 值7 5 試驗選用品種為 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2 條滴灌帶 滴頭間距 35 cm 施肥時將肥料準確稱量后溶于水中 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行補光 補光強度為 100 mol m2 s 補光燈高度距植株生長點下側15 cm 并根據(jù)植株生長高度進行調整 從植株定植后第25 天 2018年12月19日 開始補光 第一穗果完全成熟時 2019年3月25日 結束補光 試驗共設置4個處理 分別是揭簾前補光5 h T1 蓋簾后補光5 h T2 揭簾前蓋簾后分別補光2 5 h T3 以不補光作為對照 CK 該日光溫室共種植番茄27槽 每個小區(qū)為一個 處理 每處理種植3槽 每槽為一個重復 各處理間均 設置3槽保護行 避免不同補光處理的干擾 各處理在 補光結束后第2天取樣 取樣標準為果實完全紅熟 色 澤一致且著紅面100 的第一穗果實 采摘后用周轉箱轉 運至實驗室并貯藏于8 冰箱中待測 1 2 儀器與設備 HY 115CM 36 3W RB型LED光源 紅藍光R B 7 2 深圳厚屹節(jié)能技術有限公司 UV 1800 紫外可 見分光光度計 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進樣手柄 75 m CAR PDMS SPME萃取頭 美國Supelco公司 DB WAX 彈性石英毛細管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 美國Agilent 公司 ISQ氣相色譜 質譜聯(lián)用儀 美國Thermo Fisher Scientific公司 勻漿機 荷蘭Philips公司 1 3 測定項目與方法 1 3 1 番茄平均單株產量 自番茄第一穗果成熟開始至拉秧結束 每隔3 d采摘 一次 采收標準為完全紅熟的番茄果實 所有番茄按不 同處理分別測定產量 最后折算為平均單株產量 1 3 2 番茄果實品質 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定 可溶性固形物 含量采用手持折射儀法測定 有機酸含量采用堿液滴定 法測定 糖酸比 可溶性固形物質量分數(shù) 有機酸質 量分數(shù) 1 3 3 番茄果實揮發(fā)性物質 參照常培培等 16 和蔡東升等 19 測定番茄果實揮發(fā)性 物質的方法 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個番茄果實 將果蒂 去除并洗凈晾干 用勻漿機打成勻漿 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 同時加入10 L 8 82 mg L的2 辛醇標樣和磁力攪拌轉 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 進行氣相色譜 質譜 Gas Chromatography Mass Spectrometry GC MS 分析 每個處理進行3次重復 取其平均值 GC條件 選用DB WAX彈性石英毛細管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 進樣口溫度250 載氣 純度 99 999 的高純氦氣 流速1 0 mL min 進樣方式 不 分流進樣 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 掃描質量范圍 35 500 u 1 4 番茄果實揮發(fā)性物質定性及定量分析 定性分析 番茄果實揮發(fā)性物質經(jīng)GC MS分析鑒定 后 通過計算機檢索并與圖譜庫 NIST 2014 對照分析 參考質譜的匹配度以及相關文獻報道的揮發(fā)性物質成分 僅鑒定正反匹配度均大于800 不超過1 000 的物質 定量分析 內標法 計算公式為 揮發(fā)性物質質 量分數(shù) g kg A1 A2 M1 M2 1 000 式中 A1為待測物質峰面積 A2為內標物峰面積 M1為內標 物質量 g M2為樣品質量 g 1 5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 使用Microsoft Excel 2010軟件分析數(shù)據(jù)和作圖 利 用SPSS 20 0 軟件Duncan 新復極差法進行方差分析 P 0 05 和顯著性檢驗分析 2 結果與分析 2 1 不同時段補光對番茄平均單株產量的影響 不同時段補光對番茄平均單株產量影響不同 所有 補光處理均可提高番茄產量 圖1 其中T1處理平均 單株產量最高 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 農業(yè)工程學報 http www tcsae org 2020年 190 2 2 不同時段補光對番茄果實品質的影響 補光對番茄果實的品質有顯著影響 由圖2a可知 T1處理的可溶性固形物質量分數(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 補光處理均使番茄果實有機酸含量下降 圖2b 其中 T2和T3處理顯著低于CK處理 P 0 05 說明補光會 影響有機酸的合成 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處理的可溶性糖質量分數(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 揭簾前補光5 h T1 蓋簾后補光5 h T2 揭簾前蓋簾后分別補光2 5 h T3 以不補光作為對照 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 不同時段補光對番茄平均單株產量的影響 Fig 1 Effects of different periods of supplemental illumination on average yield per plant of tomato 圖2 不同時段補光對番茄果實品質的影響 Fig 2 Effects of different periods of supplemental illumination on quality of tomato fruits 2 3 不同時段補光對番茄果實揮發(fā)性物質的影響 2 3 1 不同時段補光對番茄果實揮發(fā)性物質成分和含 量的影響 利用GC MS技術在4個處理番茄果實中共檢測到83 種揮發(fā)性物質 表1只列出主要揮發(fā)性物質 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 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 補光可使揮發(fā)性物質 的總數(shù)量和總質量分數(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個處理共有揮發(fā)性物質為47種 占所有檢出物 質的56 6 其余36種獨立存在于各處理番茄中 CK T1 T2和T3獨有物質分別為3種 9種 0種和5種 在總質量分數(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個處理含量 最高的物質均是順 3 己烯 1 醇 但含量最低的物質卻不 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 不同時段補光對番茄果實各類揮發(fā)性物質數(shù)量 和含量的影響 由圖3a和3b可得 各處理番茄果實共檢測到六大類 物質 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種時段補光均可提 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 醇類質量分數(shù)最高 4 個處理范圍為 1 109 34 1 875 51 g kg 占各處理總量的52 99 60 34 酯類和烴類質量分數(shù)最低 分別為20 80 42 14 g kg和1 68 80 31 g kg 補光可顯著提高番茄果 實醛類 醇類和其他類物質的含量 P 0 05 總體上 T1處理在3類物質中含量均為最高 其中 醇類物質含量 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種補光處理下的酮類物質含量雖比CK 有所提高 但只有T1是顯著增加 P0 05 酯類物質含量在T1處理下比CK 顯著增加79 1 而T2和T3處理會使其含量下降 但與 CK相比差異不顯著 P 0 05 烴類是唯一一類在3種補 光時段處理下含量均下降的物質 T1 T2和T3處理分別 較CK降低74 87 78 48和78 63 g kg 2 3 3 不同時段補光對番茄果實特征香氣成分及含量 的影響 本試驗4個處理共檢測出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 日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響 191 量看 各補光處理均高于不補光處理 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 番茄果實的特征香氣物質分為刺激型 花香型 果 香型和青香型4類 本試驗分別檢測出1 2 3和5種 表2 其中 刺激型物質是指具有蒜香刺激性氣味的 1 戊烯 3 酮 T1處理使該物質含量略有上升 T2和T3 處理時顯著下降 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 T1處理 比CK顯著增加57 84 P0 05 表1 不同時段補光番茄果實主要揮發(fā)性物質成分及含量分析 Table 1 Analysis of components and contents of main volatile compounds of tomato fruit at different periods of supplemental illumination 質量分數(shù) Content g kg 1 類別 Categories 揮發(fā)性物質成分 Volatile compounds 化學式 Chemical formula 保留時間 Retention time min 風味描述 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 農業(yè)工程學報 http www tcsae org 2020年 192 圖3 不同時段補光番茄果實各類揮發(fā)性物質數(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 不同時段補光番茄果實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 質量分數(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 番茄果實中與風味品質相關的最初前體物質均是光 合產物蔗糖 光照是影響光合作用的重要因素 然而冬 春季自然光照時間較短 嚴重降低干物質向果實的分配 效率 20 因此補光顯得尤為重要 本試驗選擇補光5 h 是因為Demers等 21 研究指出 光周期超過14 h番茄產量 和果實品質增加效果不明顯 所以將光周期最長延長至 14 h 試驗地日光溫室早上揭簾時間9 00 晚上蓋簾時間 18 00 自然補光時間9 h 因此選定LED燈補光時間5 h 在延時補光方面 適宜的補光時段存在爭議 程瑞鋒等 22 認為早晨補光時黃瓜葉片的光合啟動時間比晚上長 原 因是早晨溫度較低延遲了光合作用進程 但最終穩(wěn)定時 的凈光合速率要比晚上大 馬艷等 23 研究發(fā)現(xiàn) 蓋簾后 補光番茄葉片的光合速率 單株產量和果實番茄紅素較 揭簾前補光略高 郭銳等 24 認為17 00 20 00番茄光合作 用的暗呼吸速率和光補償點較6 00 9 00低 從光合生理 特性上說晚上補光較好 本試驗與之得出的結果不一致 可能是因為補光的時間點和時長不同 研究表明 冬春季補光可有效提高番茄葉片光合性 能和自身光保護能力 通過緩解氣孔限制因素 使番茄 果實干物質積累能更有效地進行 25 本試驗發(fā)現(xiàn) 補光 可提高番茄果實產量 這與郝東川等 26 研究結果一致 揭簾前補光效果最顯著 推測可能是早上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 合產物輸出 27 番茄果實的口感品質主要用糖度和酸度 評價 具體包括可溶性糖 可溶性固形物 有機酸和糖 酸比 28 本試驗3個補光處理的可溶性糖 可溶性固形 物和糖酸比均高于不補光處理 這與李蔚等 12 研究結果 一致 揭簾前補光效果要好于蓋簾后補光 推測對番茄 早上補光更有利于提高果實蔗糖合酶 Sucrose Synthase SS 和蔗糖磷酸合酶 Sucrose Phosphate Synthase SPS 活性 27 進而增加葡萄糖 蔗糖和果糖等可溶性物質含 量 29 補光處理使有機酸含量下降 這與丁小濤等 30 研 究結果一致 可能是補光后番茄果實中糖類與酸類 蘋 果酸 檸檬酸和酒石酸 的共用底物競爭加劇 補光處 理后果實中較高的可溶性固形物含量和較低的有機酸含 量使糖酸比升高 果實口感更好 31 番茄風味很大程度上取決于果實揮發(fā)性物質含有情 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 進一步轉化為酮類 醛 類 醇類 酯類和烴類等物質 不同番茄果實中共檢測 出400多種揮發(fā)性物質 34 本試驗共檢測出83種揮發(fā)性 物質 而楊俊偉等 35 在不同光質處理下只檢測出53種 董飛等 11 在不同光質處理下只檢測到40種 這進一步證 明了補光時段比光質對番茄果實揮發(fā)性物質的影響更 第8期 魏守輝等 日光溫室不同時段補光對番茄果實品質及揮發(fā)性物質影響 193 大 補光處理后揮發(fā)性物質的總數(shù)量和總含量較不補光 處理有所增加 這與岳釘伊等 36 研究結果一致 一方面 補光使合成揮發(fā)性物質的前體物質迅速增加 37 另一方 面 補光后成熟期番茄的脂氧合酶 Lipoxygenase LOX 乙醇脫氫酶 Alcohol Dehydrogenase ADH 酰基轉移 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前體 物質向揮發(fā)性物質轉化 11 有研究表明 自然光照下番茄果實各類揮發(fā)性物質 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 得出醛類相對含量最高為47 34 其次為酮類 未檢測到烴類物質 本試驗的測定結果為 醇類含量最高 醛類次之 酯類和烴類最低 與徐煒南 等 38 測定結果基本一致 補光處理后醛類和醇類的含量 顯著升高 可能是得益于補光后苯丙氨酸脫羧酶 Phenylalanine Decarboxylase AADC 促進苯丙氨酸代 謝 葡萄糖苷酶 glucosidase bglB 促進苯丙烷合 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 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 醇和戊醇等物質含量 然而 揭簾前補光這些物質含量增加更顯著 推測可能是番茄 果實在揭簾前比蓋簾后補光積累了更多與之相關的催化 酶 烴類物質含量在補光后出現(xiàn)下降 主要由于補光處 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種烴類物質含量較低 番茄果實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)性物質對番茄風味起主要作用 的不超過30種 39 對數(shù)閾值單位大于0的16種是番茄 的主要特征香氣物質 40 本試驗共鑒定出11種番茄特征 香氣物質 未檢測到 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 41 本試驗補光與不補光處理特征香氣成分的數(shù) 量差異不大 說明補光對番茄果實特征香氣成分無明顯 影響 各處理特征香氣物質總含量與揮發(fā)性物質總含量 高低順序一致 這與蔡東升等 19 研究結果一致 本試驗 檢測出的11種番茄特征香氣物質構成新鮮番茄的芳香味 道 以花香 果香和青香型氣味為主 且青香型物質含 量最高 與徐煒南等 42 報道的果香型物質含量最高略有 差別 這主要是番茄品種和試驗處理不同所致 己醛作為亞油酸代謝途徑的中間產物 43 被認為是 與番茄香氣最相關的特征物質 44 揭簾前補光處理最高 推測是脂氧合酶 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 的中間產物 30 只在揭簾前和蓋簾后都補光時才會少量 積累 其他處理下可能在乙醇脫氫酶 ADH 和異構酶 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 本試驗補光處理后6 甲基 5 庚烯 2 酮和 紫羅蘭酮含量較高