嫁接对红色樱桃番茄果实挥发性风味物质的影响

刘子记 刘维侠 牛玉 杨衍

摘  要：为探究嫁接对红色樱桃番茄果实挥发性风味物质的影响，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术对3个红色樱桃番茄品种实生苗和嫁接苗果实的挥发性风味物质的种类和相对含量进行了分析。结果表明，CT18013S含有57种挥发性物质，包括5种特有成分，其中庚醛为主要风味物质;CT18013J含有69种挥发性物质，包括17种特有成分，其中乙酸丁酯和愈创木酚为主要风味物质。粉星S含有52种挥发性物质，包括3种特有成分;粉星J含有60种挥发性物质，包括11种特有成分，其中1-硝基-2-苯乙烷为主要风味物质。红星S含有57种挥发性物质，包括6种特有成分;红星J含有64种挥发性物质，包括13种特有成分，其中庚醛、苯乙腈、1-硝基-2-苯乙烷、E，E-2，4-癸二烯醛为主要风味物质。综合比较3个红色樱桃番茄品种实生苗和嫁接苗果实挥发性风味物质发现，嫁接苗挥发性风味物质的种类数量均高于实生苗。与实生苗相比，嫁接提高了3个红色樱桃番茄品种果实中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。本研究为进一步解析番茄风味调控提供了科学依据。

关键词：红色樱桃番茄;嫁接;挥发性物质;顶空固相微萃取;气相色谱-质谱联用

中图分类号：S616; S641.2      文献标识码：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）是茄科茄屬世界范围广泛种植的蔬菜作物，原产于南美洲太平洋沿岸安第斯山脉的秘鲁、玻利维亚、厄瓜多尔、智利的谷地或高原[1]，因其具有独特的风味和丰富的营养深受消费者喜爱。随着生活水平的提高，消费者对番茄风味品质的要求越来越高。芳香物质是挥发性物质中最重要的部分，是影响番茄风味的主要成分。目前在番茄果实中鉴定出的芳香物质主要包括醇类、酮类、醛类、酯类以及含硫化合物等，这些挥发性物质的综合作用构成了番茄果实的香味特征[2]。

顶空固相微萃取（HS-SPME）是一种集萃取、浓缩为一体的分离技术，该技术所需样品量少，样品前处理简单，与气相色谱-质谱联用（GC-MS）结合，能够尽可能减少被分析样品的挥发性物质的损失，较为真实地反映风味成分[3]。目前已成功应用于甜瓜[4]、洋葱[5]、梅花[6]、卷柏[7]、橄榄[8]等植物的挥发性风味物质分析。Li等[9]研究发现，番茄果实不同结构部位的挥发性物质存在显著不同。da Silva Souza等[10]研究发现番茄基因导入系可以改善花青素和类胡萝卜素的含量，但同时也显著改变了挥发性物质的种类和含量。Tieman等[11]研究表明，番茄果实主要挥发性风味物质包括32种，对番茄风味具有较大的贡献，分别为1-戊烯- 3-酮、4-羟基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、2-异丁基噻唑、3-甲基-1-丁酮、3-戊酮、苯甲醛、异戊腈、E-2-庚烯醛、E-2-戊烯醛、水杨醛、苯乙醛、E-3-己烯-1-醇、苯乙腈、1-戊醇、E，E-2，4-癸二烯醛、β-紫罗兰酮、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、愈创木酚、异戊醛、乙酸戊烯酯、庚醛。

连作障碍以及土传病害是限制番茄高产高效生产的主要因素。嫁接是提高番茄产量和抗逆性的有效方法[12]，砧木材料发达的根系可以有效提高植株吸收水分和矿质营养的能力，促使植株生长旺盛、早熟、丰产和抗逆[13-14]。吴绍军等[15]研究表明，嫁接有助于提高番茄果实品质。罗爱华等[16]研究发现，嫁接有助于提高番茄果实可溶性糖含量。国内外有关嫁接对番茄风味物质影响的研究鲜有报道。本文采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法测定不同红色樱桃番茄品种实生苗和嫁接苗果实的挥发性风味物质种类和相对含量差异，以期为研究番茄风味调控提供科学依据，为番茄产业发展提供参考。

1  材料與方法

1.1  材料

1.1.1  供试材料  供试红色樱桃番茄品种为‘CT18013‘粉星和‘红星，分别由北京博收种子有限公司和北京市农林科学院蔬菜研究中心提供，砧木材料为野茄品种‘托鲁巴母。实生苗分别标记为CT18013S、粉星S和红星S，嫁接苗分别标记为CT18013J、粉星J和红星J。材料于2018年10月底盆栽定植于中国热带农业科学院五队试验基地，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匀一致的5枚果实打成匀浆，取15 g匀浆进行挥发性物质测定与分析。

1.1.2  仪器与设备  HP6890/5975C气相-质谱联用仪，美国安捷伦公司;手动固相微萃取装置，美国Supelco公司;萃取纤维头为2 cm的50/ 30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex。

1.2  方法

1.2.1  挥发性风味物质HS-SPME条件  取混匀样品10 g置于10 mL固相微萃取仪采样瓶中，插入装有2 cm 50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纤维头的手动进样器，在60 ℃的平板加热条件下顶空萃取50 min后，移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口（温度250 ℃）中，热解析5 min进样。

1.2.2  GC-MS分析  色谱柱为FLM FB-5MS （30 m×0.25 mm× 0.25 μm）弹性石英毛细管柱，柱温37 ℃保持2 min，以3 ℃/min升温至160 ℃，再以6 ℃/min升温至202 ℃，运行时间为40 min，汽化室温度为250 ℃，载气为高纯He（99.99%），柱前压6.89 psi，载气流速为1.0 mL/min，不分流进样，溶剂延迟时间为1 min，离子源为EI源，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，电子能量70 eV，发射电流34.6 μA，倍增器电压1565 V，接口温度280 ℃，质量范围29～500 amu。

1.3  数据处理

总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对NIST 14和Wiley275标准质谱图，确定挥发性物质成分，采用峰面积归一化法测定各成分的相对含量。

2  结果与分析

2.1  CT18013S和CT18013J挥发性风味物质比较分析

由图1和表1可知，CT18013S和CT18013J共含有挥发性物质74种。其中，醇类15种，酮类6种，酯类8种，醛类24种，烃类11种，其他类10种。

2.1.1  CT18013S挥发性成分分析  由表1和图2可知，CT18013S含有57种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.76%。其中，醇类13种，相对含量为21.93%，Z-3-己烯醇相对含量最高，具有强烈新鲜的青叶香味;酮类5种，相对含量为25.11%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高，具有水果香味，其次为香叶基丙酮，具有新鲜的花香香味;酯类3种，相对含量为0.27%，水杨酸甲酯相对含量最高，具有冬青油香味;醛类21种，相对含量为38.16%，正己醛相对含量最高;烃类6种，相对含量为3.41%，（+）-2-蒈烯相对含量最高;其他类9种，相对含量为9.88%，2-异丁基噻唑相对含量最高，具有强烈的番茄香味。

2.1.2  CT18013J挥发性成分分析  由表1和图2可知，CT18013J含有69种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.50%。其中，醇类15种，相对含量为23.39%，2-甲基-1-丁醇相对含量最高，其次为3-甲基-1-丁醇;酮类5种，相对含量为12.53%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高，其次为1-戊烯-3-酮;酯类6种，相对含量为5.68%，乙酸乙酯相对含量最高;醛类23种，相对含量为29.06%，正己醛相对含量最高，其次为2-辛烯醛;烃类11种，相对含量为7.11%，α-蒎烯相对含量最高;其他类9种，相对含量为20.72%，2-异丁基噻唑相对含量最高，其次为1-硝基-3-甲基丁烷。

2.1.3  CT18013S和CT18013J独特挥发性成分分析  CT18013S和CT18013J挥发性物质种类和相对含量存在明显差异（表1，图2）。CT18013S醛类含量最高，其次为酮类、醇类、其他类、烃类和酯类。CT18013J醛类含量最高，其次为醇类、其他类、酮类、烃类和酯类。CT18013S含有5种特有挥发性成分，分别为丙酮、乙酸甲酯、庚醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、紫苏烯。CT18013J含有17种特有挥发性成分，分别为正丙醇、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、乙基环己烷、乙酸异戊酯、3-庚酮、Z-4-庚烯醛、m-伞花烃、愈创木酚、E-2-壬烯醛、1-壬醇、正十四烷，异丁醛。

2.2  粉星S和粉星J挥发性风味物质比较分析

粉星S和粉星J共含有挥发性物质63种，其中醇类15种，酮类5种，酯类1种，醛类25种，烃类8种，其他类9种（图1，表1）。

2.2.1  粉星S挥发性成分分析  粉星S含有52种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.15%。其中，醇类12种，相对含量为34.30%，Z-3-己烯醇相对含量最高;酮类5种，相对含量为18.17%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高;酯类1种，相对含量为0.09%;醛类19种，相对含量为33.02%，Z-3-己烯醛相对含量最高，其次为E-2-己烯醛。烃类8种，相对含量为2.02%，β-水芹烯相对含量最高。其他类7种，相对含量为10.56%，2-异丁基噻唑相对含量最高，其次为2-甲基呋喃（表1，图2）。

2.2.2  粉星J挥发性成分分析  粉星J含有60种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的97.73%。其中醇类15种，相对含量为25.23%，Z-3-已烯醇相对含量最高，其次为1-己醇。酮类5种，相对含量为17.87%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高。醛类24种，相对含量为36.10%，正己醛相对含量最高，其次为E-2-己烯醛。烃类7种，相对含量为1.63%，（+）-2-蒈烯相对含量最高。其他类9种，相对含量为16.90%，2-异丁基噻唑相对含量最高，其次为2-戊基呋喃（表1，图2）。

2.2.3  粉星S和粉星J独特挥发性成分分析  粉星S和粉星J挥发性物质种类和相对含量存在明显差异（表1，图2）。粉星S醇类含量最高，其次为醛类、酮类、其他类、烃类和酯类。粉星J醛类含量最高，其次为醇类、酮类、其他类和烃类。粉星S含有3种特有挥发性成分，分别为Z-3-己烯醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、十三烷。粉星J含有11种特有挥发性成分，分别为异丁醛、正丙醇、丁醛、1-丁醇、正己醛、紫苏烯、E-2-壬烯醛、1-壬醇、β-环高柠檬醛、E，Z-2，4-癸二烯醛、1-硝基-2-苯乙烷。

2.3  红星S和红星J挥发性风味物质比较分析

红星S和红星J共含有挥发性物质70种，其中醇类15种，酮类6种，酯类3种，醛类25种，烃类11种，其他类10种（图1，表1）。

2.3.1  红星S挥发性成分分析  红星S含有57种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的98.17%。其中醇类14种，相对含量为40.17%，Z-3-已烯醇相对含量最高，其次为1-己醇。酮类5种，相对含量为8.38%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高，其次为1-戊烯-3-酮。酯类2种，相对含量为1.59%，乙酸乙酯相对含量最高。醛类21种，相对含量为30.04%，正己醛相对含量最高，其次为2-辛烯醛。烃类8种，相对含量为6.83%，β-水芹烯相对含量最高。其他类7种，相对含量为11.16%，1-硝基-3-甲基丁烷相对含量最高，其次为2-异丁基噻唑（表1，图2）。

2.3.2  红星J挥发性成分分析  红星J含有64种挥发性物质，占色谱流出组分总含量的97.93%。其中醇类15种，相对含量为34.67%，Z-3-己烯醇相对含量最高，其次为1-己醇。酮类5种，相对含量为18.21%，6-甲基-5-庚烯-2-酮相对含量最高。酯类1种，相对含量为0.05%。醛类24种，相对含量为34.77%，正己醛相对含量最高，其次为E-2-己烯醛。烃类9种，相对含量为1.35%，（+）-2-蒈烯相对含量最高。其他类10种，相对含量为8.89%，2-戊基呋喃相对含量最高，其次为1-硝基-3-甲基丁烷（表1，圖2）。

2.3.3  红星S和红星J独特挥发性成分分析  红星S和红星J挥发性物质含量和种类存在明显差异（表1，图2）。红星S醇类含量最高，其次为醛类、其他类、酮类、烃类和酯类。红星J醛类含量最高，其次为醇类、酮类、其他类、烃类和酯类。红星S含有6种特有挥发性成分，分别为正戊烷、异丁醛、2-丁酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙基环己烷。红星J含有13种特有挥发性成分，分别为丙酮、3-甲基戊烷、己烷、庚醛、Z-乙酸-3-己烯醇酯、1，2，4-三甲苯、紫苏烯、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  讨论

挥发性芳香物质包括醇类、醛类、酮类、酯类以及含硫化合物，这些挥发性成分相互作用，构成了番茄的风味[17]。

本研究共分析3个红色樱桃番茄品种实生苗和嫁接苗果实挥发性风味物质含量差异。CT18013S和CT18013J共鉴定出74种挥发性风味物质，其中包括20种主要挥发性风味物质。CT18013S包括5种特有成分，CT18013J包括17种特有成分，其中乙酸丁酯和愈创木酚为主要风味物质。粉星S和粉星J共鉴定出63种风味物质，其中包括18种主要挥发性风味物质。粉星S包括3种特有成分，粉星J包括11种特有成分，其中1-硝基-2-苯乙烷为主要风味物质。红星S和红星J共鉴定出70种风味物质，其中包括21种主要挥发性风味物质。红星S包括6种特有成分;红星J包括13种特有成分，其中庚醛、苯乙腈、1-硝基-2-苯乙烷、E，E-2，4-癸二烯醛为主要风味物质。综合比较CT18013S和CT18013J、粉星S和粉星J、红星S和红星J 这3组挥发性物质发现，实生苗和嫁接苗之间挥发性物质数量和各类挥发性风味物质的相对含量存在明显不同。嫁接苗挥发性风味物质的数量均高于实生苗，嫁接苗特有挥发性物质所包含的主要风味物质数量均高于实生苗，这可能是由于嫁接苗根系活力提高，增强了根系吸收水分和养分的能力，同时改善了同化物在嫁接植株体内的运输和分配，协调植物激素的转运和合成，进而调节植株营养生长和果实发育等指标来影响果实风味品质[18-20]。

苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛、正壬醛是番茄的主要风味物质[11]。苯乙醇通过氨基酸代谢途径形成[21]。苯乙醛通过氨基酸代谢途径形成[22]。与實生苗相比，嫁接均提高了3个红色樱桃番茄品种果实中苯乙醇、E-2-庚烯醛、苯乙醛和正壬醛的含量。综上分析，与实生苗相比，嫁接增加了主要风味物质的数量和相对含量，如具有果香气味的乙酸丁酯、具有特殊芳香味的愈创木酚、具有水果香味的庚醛、具有鸡油味的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，这些主要的挥发性风味物质对于提高番茄果实风味品质具有重要贡献。进一步证明了优良砧木能够起到改善番茄果实品质的作用[23]。番茄风味品质的建成是一个复杂的过程，嫁接如何调控挥发性风味物质代谢还需要进一步地解析。

嫁接通过改善植株根系的吸收特性和内源激素含量，提高植株光合能力和保护酶活性，进而提高植株抗性[19]。番茄果实挥发性物质是否有助于提高抗逆性还需要进一步的研究。

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责任编辑：崔丽虹