改良型植物营养剂对番茄果实中番茄红素含量的影响

彭亮　孙智明　黄芝淇

摘要：通过加入适量微量元素锌、锰、硼，以及环化酶抑制剂烟碱，对植物营养剂进行改良。采用田间试验和仪器分析方法，研究了改良后的植物营养剂对番茄果实中番茄红素含量的影响。结果表明，在Zn∶Mn∶B∶植物营养剂=2.84∶0.25∶0.23∶100，添加80 mg/L烟叶水提物的条件下，番茄果实中番茄红素含量有了很大的提高，从对照的8.57 mg/kg增加到21.32 mg/kg，具有很好的应用前景。

关键词：改良型植物营养剂；番茄红素；烟碱

中图分类号：S641.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）09-0086-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.09.020

Effects of Improved Plant Nutrition on Changes of Lycopenes Contents

in Fruit of Tomato

PENG Liang，SUN Zhi-ming，HUANG Zhi-qi，YAN Jie-yu，ZHANG Zhe，ZHANG Zhi-yuan，TANG Jian-zhou

（Department of Biological and Environmental Engineering，Changsha University，Changsha 410003，China）

Abstract： Plant nutrition was improved by adding a moderate amount of trace element zinc，manganese，boron，and cyclase inhibitor nicotine. The field experiment and instrument analytical method were conducted to study the effects of the Improved Plant Nutrition on the lycopene content in tomato fruit. The results showed that， under the condition of the Zn∶Mn∶B∶Plant Nutrition=2.84∶0.25∶0.23∶100， adding 80 mL/L tobacco water extract，the lycopene content had a very big enhancement，increased from 8.57 mg/kg of the contrast to 21.32 mg/kg，which had the very good application prospect.

Key words： Improved Plant Nutrition； lycopene； nicotine

番茄红素主要存在于茄科植物番茄成熟的果实中。由于其具有强抗氧化性，在防癌抗癌、增强机体免疫力、延缓衰老等方面有着极其重要的作用[1]。研究表明，适宜的锌水平、锰水平和硼水平对番茄产量以及风味品质有影响，是保证番茄高产、优质的重要因素[2-4]。因此，在肥料中加入一定量的锌、锰和硼元素，能够有效提高番茄红素含量。而且，番茄红素是由植物类异戊二烯途径中前体物质GGPP（牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸）转化而来，番茄红素在环化酶的作用下生成β-胡萝卜素等产物[5，6]。添加合适的环化酶抑制剂可以抑制番茄紅素到β-胡萝卜素的环化途径，大量积累番茄红素[7，8]。常见的环化酶抑制剂有咪唑、吡啶、烟碱等[9]，但是咪唑、吡啶等有毒，对人健康有危害，而烟碱本身存在于茄科植物中，且有杀虫作用，所以它是良好的环化酶抑制剂。

为此，试验以长沙学院植物工程研究室制备的植物营养剂为基础，对其进行改良。加入微量元素锌、锰、硼，制成改良型植物营养剂，与市场上常见的绿芬威、诺翠丰进行对比，通过叶面喷施，以期提高番茄果实中番茄红素的含量。并在此基础上加入烟碱，研究不同烟碱加入量对番茄红素含量的影响，并对番茄果实烟碱残留量进行了分析。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试番茄品种 供试番茄品种为群兴903。

1.1.2 供试肥料 供试肥料有市售生物有机肥、市售叶面肥（绿芬威、诺翠丰）、植物营养剂（长沙学院植物工程研究室研制）。

1.1.3 改良型植物营养剂的制备 按照Zn∶Mn∶B∶植物营养剂=2.84∶0.25∶0.23∶100（100 mL植物营养剂中按质量比加入相应的微量元素，即Zn 2.84 g，Mn 0.25 g，B 0.23 g），添加微量元素制备得到。

1.1.4 烟叶水提物的制备 取一定量的烟叶，加入500 mL 10% HCl，沸腾回流20 min。随后用40%的NaOH调节pH至9～10。然后将混合物转入旋转蒸发仪中进行负压蒸馏，收集蒸馏液。

1.2 试验设计

1.2.1 不同叶面肥对番茄果实中番茄红素含量的影响 试验按随机区组设计，设5个处理，处理1：清水（对照）；处理2：绿芬威，喷施浓度为0.10%；处理3：诺翠丰，喷施浓度为0.75%；处理4：植物营养剂，喷施浓度为0.50%；处理5：改良型植物营养剂，喷施浓度为0.67%。每处理3次重复，共15个小区，每个小区66.7 m2。番茄植株行距35 cm×35 cm，每小区550株。

1.2.2 不同烟叶水提物添加量对番茄果实中番茄红素含量的影响 试验按随机区组设计，设5个烟叶水提物添加量，分别为60、70、80、90、100 mg/L，改良型植物营养剂喷施浓度为0.67%。每处理3次重复，共15个小区，每个小区66.7 m2。番茄植株行距35 cm×35 cm，每小区550株。

1.3 施肥方法

1.3.1 基肥 采用挖穴深施方式，每个处理都施1次市售生物有机肥作为基肥，用量为0.5 kg/株。

1.3.2 追肥 按试验设计进行叶面施肥，开花前期喷施1次，坐果后每7 d喷施1次，连喷3次，喷施以叶面叶背出现雾珠不掉下为宜，喷施时间为傍晚5：00后，喷施量为每666.7 m2喷施78 kg植物营养剂。

1.4 番茄红素含量分析

番茄结果中期取样，测定第2次坐果和第3次坐果果实的品质。番茄红素含量采用石油醚抽取比色法测定。

1.5 烟碱残留分析

采用高效液相色谱法。色谱柱：Hypersil BDS C18 5 μm；流动相：0.1 mol/L磷酸二氢钾-磷酸缓冲溶液（pH 2.5）；流速：1.5 mL/min；进样量：5 μL；检测波长：260 nm。

2 结果与分析

2.1 不同叶面肥对番茄果实中番茄红素含量的影响

由图1可以看出，不同叶面肥处理番茄果实中番茄红素含量较对照8.57 mg/kg均有明显增加，处理2、处理3、处理4和处理5分别增加了22.7%、39.3%、55.1%和82.6%，以改良型植物营养剂增加最为明显。锌、锰和硼是番茄生长的必需微量元素，适宜的锌、锰和硼水平能够有效提高番茄果实中番茄红素的含量。

2.2 烟叶水提物中烟碱含量分析

烟碱纯品价格比较昂贵，而烟叶中烟碱的含量为1%～3%。烟叶水提物中主要成分为烟碱。根据图2烟碱标准品的回归方程计算得出烟碱含量为2.65 mg/L。因此试验中可用烟叶水提物代替烟碱，更加符合实际生产。

2.3 不同烟叶水提物添加量对番茄果实中番茄红素含量的影响

由图3可知，随着烟叶水提物添加量的增加，番茄果实中番茄红素的含量先增大后逐渐趋于平缓，在80 mg/L的添加量时，番茄红素含量最大，达到了21.32 mg/kg。

2.4 番茄果实中烟碱残留量的分析

烟碱是一种天然农药，能够有效防治虫害。但是它极易被口腔、消化道和呼吸道吸收，对人体有毒害作用，严重时可使心脏麻痹而致死。成人致死量为40～75 mg，儿童致死量为10～20 mg[10]。因此，有必要對番茄果实中烟碱残留量进行检测。日本“食品中残留农业化学品肯定列表制度”规定了烟碱类农药在水果蔬菜上0.05～5.00 mg/kg的最大残留限量。试验中高效液相色谱法的检出限为0.004 mg/kg，结果表明，未检测到番茄果实中有烟碱残留，符合食品安全标准。

3 小结

试验结果表明，在植物营养剂中加入锌、锰、硼等微量元素以及烟叶水提物以后，番茄果实中番茄红素的含量大大提高，提高了番茄的附加值，为番茄红素的扩大生产提供了一定的理论依据，具有很好的应用前景。

环化酶抑制剂应用于微生物发酵来提高番茄红素积累量的报道较多，而应用于叶面肥方面的研究较少，因此，环化酶抑制剂提高番茄果实中番茄红素含量的机理研究是今后工作的重点。

参考文献：

[1] 陈文静，张 欢，董 旭，等.番茄红素的研究现状及应用前景[J].安徽农业科学，2015，43（27）：29-32，99.

[2] 侯雷平，吴俊华，李梅兰，等.供锌水平对番茄果实抗氧化性及风味品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2010，16（3）：763-767.

[3] 侯雷平，吴俊华，李远新.缺锰和多锰对番茄产量及风味品质的影响[J].核农学报，2010，24（1）：83-87.

[4] 李梅兰，吴俊华，李远新，等.不同供硼水平对番茄产量及风味品质的影响[J].核农学报，2009，23（5）：875-878.

[5] 刘 涤，胡之壁.植物类异戊二烯生物合成途径的调节[J].植物生理学通讯，1998，34（1）：1-9.

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[7] BHOSALE P. Environmental and cultural stimulants in the production of carotenoids from microorganisms[J].Appl Microbiol Biotechnol，2004，63（4）：351-361.

[8] 徐 娜，郑 珩，许激扬.环化酶抑制剂对三孢布拉霉产生番茄红素的影响[J].中国抗生素杂志，2006，31（6）：372-375.

[9] 王 强，余晓斌.三孢布拉霉发酵产番茄红素的研究进展[J].微生物学通报，2015，42（2）：420-426.

[10] 杜凤君.食品中烟碱残留的色谱质谱联用分析方法研究[D].福建厦门：集美大学，2012.