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第36卷 第8期 农 业 工 程 学 报 Vol 36 No 8 188 2020年 4月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr 2020 日光温室不同时段补光对番茄果实品质及挥发性物质影响 魏守辉1 肖雪梅1 钟 源2 郁继华1 2 吕 剑1 胡琳莉1 唐中祺1 柳帆红1 王舒亚1 坚乃丹2 1 甘肃农业大学园艺学院 兰州 730070 2 甘肃农业大学干旱生境作物学重点实验室 兰州 730070 摘 要 为探明日光温室中提高番茄产量和品质的最佳补光时段 以 粉太郎 番茄为试材 从植株定植后第25天到第 一穗果完全成熟时进行补光 利用LED灯设置3种补光时段 揭帘前补光5 h T1 盖帘后补光5 h T2 揭帘前盖帘 后分别补光2 5 h T3 以不补光作为对照 CK 研究其对番茄产量 果实品质以及挥发性物质成分和含量的影响 结果表明 补光处理可提高番茄平均单株产量 果实可溶性糖含量 可溶性固形物含量 糖酸比 挥发性物质总数量和 总质量分数 但会降低有机酸含量 T1处理效果最显著 P 0 05 4个处理共检测出83种挥发性物质 包括12种酮类 22种醛类 22种醇类 6种酯类 6种烃类和15种其他类物质 各处理挥发性物质总数量和总质量分数由大到小为 T1 68种 3 107 98 g kg T3 65种 2 610 74 g kg T2 63种 2 438 96 g kg CK 59种 2 086 03 g kg 每个 处理醇类含量最多 烃类含量最低 并且含量最高的物质均是顺 3 己烯 1 醇 3种补光处理均可提高酮类 醛类 醇类 和其他类物质含量 但显著降低烃类物质含量 P 0 05 酯类物质含量只在T1处理时有所提高 所有被检测出的挥发 性物质包含11种番茄特征香气成分 主要分为花香 果香与青香3种类型 其中青香味物质含量最多 综上 对番茄进 行补光尤其是揭帘前补光5 h可有效提高番茄产量 果实品质和风味 是当地日光温室越冬茬番茄栽培的较优补光时段 研究结果可为设施番茄种植的光环境调控技术提供科学依据 关键词 温室 光质 番茄 补光时段 产量 果实品质 挥发性物质 顶空固相微萃取 气相色谱 质谱联用 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 08 023 中图分类号 S641 2 文献标志码 A 文章编号 1002 6819 2020 08 0188 09 魏守辉 肖雪梅 钟源 等 日光温室不同时段补光对番茄果实品质及挥发性物质影响 J 农业工程学报 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 又称西红柿 含有丰富 的蛋白质和矿质元素 同时还含有番茄红素 维生素C以 及糖酸类等营养物质 1 具有抗衰老和健胃消食等作用 2 番茄作为中国种植规模较大的蔬菜作物之一 以其独特 的风味深受广大消费者的喜爱 被人们称为 蔬菜中的 水果 随着人们对番茄需求的大量增加以及日光温室 的加速发展 番茄的周年种植与供应得以实现 但由于 温室蔬菜生产过程存在复种指数高 3 弱光 4 以及环境封 闭 5 等原因 番茄品质和风味出现了明显的季节性差异 6 加之种植者过分追求番茄产量和外观商品品质 使得番 收稿日期 2019 12 21 修订日期 2020 03 21 基金项目 人才专项经费 GAU KYQD 2018 12 甘肃省科技重大专项计 划 17ZD2NA015 国家大宗蔬菜产业技术体系 CARS 23 C 073 国家 重点研发计划项目 2018YFD0201205 甘肃省自然科学基金项目 17JR5RA139 高等学校创新能力提升项目 2019A 054 作者简介 魏守辉 主要从事蔬菜栽培生理及品质调控方面的研究 Email 1653043091 通信作者 肖雪梅 讲师 博士 主要从事设施环境调控及蔬菜栽培生理 方面的研究 Email 617649594 茄果实可溶性固形物含量少 特征香气成分不足等品质 和风味问题出现 7 研究表明 番茄品质和风味形成受多方面影响 从栽 培条件看 主要有茬口选择 8 水肥用量 9 和气体环境 10 等 因素 也有研究表明光照会影响番茄果实品质和风味的 形成 11 董飞等 11 研究表明 与白光相比 利用不同红 蓝光比例LED灯对番茄进行补光 在番茄果实绿熟期 转色期 成熟期 均可显著提高番茄果实挥发性物质数 量和脂氧合酶 脂氢过氧化物裂解酶等关键合成酶含量 李蔚等 12 研究表明 日光温室秋冬茬番茄在开花前每日 补光7 h 开花坐果后每日补光9 h较好 LED灯作为一 种新型光源以其节能环保 使用寿命长 安全稳定等诸 多优点广泛应用于农业照明领域 尤其是日光温室蔬菜 栽培 13 崔晓辉等 14 发现 LED补光能有效促进甜瓜植 株生长 同时提高果实产量和特征香气物质含量 人工 补光可改善植物光照条件促进植物生长 有利于植物光 合产物积累 从而实现番茄果实的优质高产 15 近年来 有关番茄挥发性物质影响因素的研究主要 集中在基因型 16 采收成熟度 17 和采后贮藏 18 等方面 而光照影响番茄挥发性物质的研究很少 不同时段补光 对番茄果实品质和挥发性物质的影响更是鲜有报道 本 第8期 魏守辉等 日光温室不同时段补光对番茄果实品质及挥发性物质影响 189 研究以 粉太郎 番茄为试材 从植株定植后第25天到 第一穗果完全成熟时进行不同时段补光处理 探讨其对番 茄产量 果实品质和挥发性物质的影响 为进一步改善中 国西北日光温室番茄果实品质和风味提供理论基础 1 材料与方法 1 1 试验材料与处理 本试验番茄种植于甘肃省兰州市榆中县李家庄 35 85 N 104 12 E 日光温室 采用有机基质地下槽式 栽培 栽培槽规格9 m 0 4 m 0 25 m 长 宽 高 栽 培槽间距0 8 m 栽培基质购买于甘肃绿能农业科技股份 有限公司 基质体积比为牛粪 草炭 椰糠 1 2 2 电导率 Electrical Conductivity EC 为2 56 mS cm pH 值7 5 试验选用品种为 粉太郎 播于72孔穴盘中 育苗 幼苗长至四叶一心时定植 采用单垄双行栽培模 式 大行距100 cm 小行距70 cm 株距45 cm 留7穗 果打顶 利用膜下滴灌进行水肥一体化管理 施肥罐安 装在滴灌系统首部 每垄铺设2 条滴灌带 滴头间距 35 cm 施肥时将肥料准确称量后溶于水中 通过滴灌管 路随水滴施到番茄根系附近 自第一穗果开花坐果时开 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为1 5 L 平均施肥量为3 23 g 1 37 g 硝酸钾 0 34 g磷酸二氢铵 0 38 g硫酸镁 0 90 g四水 硝酸钙和0 24 g尿素 采用LED灯在双行植株中间进行补光 补光强度为 100 mol m2 s 补光灯高度距植株生长点下侧15 cm 并根据植株生长高度进行调整 从植株定植后第25 天 2018年12月19日 开始补光 第一穗果完全成熟时 2019年3月25日 结束补光 试验共设置4个处理 分别是揭帘前补光5 h T1 盖帘后补光5 h T2 揭帘前盖帘后分别补光2 5 h T3 以不补光作为对照 CK 该日光温室共种植番茄27槽 每个小区为一个 处理 每处理种植3槽 每槽为一个重复 各处理间均 设置3槽保护行 避免不同补光处理的干扰 各处理在 补光结束后第2天取样 取样标准为果实完全红熟 色 泽一致且着红面100 的第一穗果实 采摘后用周转箱转 运至实验室并贮藏于8 冰箱中待测 1 2 仪器与设备 HY 115CM 36 3W RB型LED光源 红蓝光R B 7 2 深圳厚屹节能技术有限公司 UV 1800 紫外可 见分光光度计 日本岛津公司 DF 101S集热式磁力搅 拌器 郑州市亚荣仪器有限公司 SPME进样手柄 75 m CAR PDMS SPME萃取头 美国Supelco公司 DB WAX 弹性石英毛细管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 美国Agilent 公司 ISQ气相色谱 质谱联用仪 美国Thermo Fisher Scientific公司 匀浆机 荷兰Philips公司 1 3 测定项目与方法 1 3 1 番茄平均单株产量 自番茄第一穗果成熟开始至拉秧结束 每隔3 d采摘 一次 采收标准为完全红熟的番茄果实 所有番茄按不 同处理分别测定产量 最后折算为平均单株产量 1 3 2 番茄果实品质 可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定 可溶性固形物 含量采用手持折射仪法测定 有机酸含量采用碱液滴定 法测定 糖酸比 可溶性固形物质量分数 有机酸质 量分数 1 3 3 番茄果实挥发性物质 参照常培培等 16 和蔡东升等 19 测定番茄果实挥发性 物质的方法 并略作修改 顶空固相微萃取 Headspace Solid Phase Microextraction HS SPME 取样 各处理分别选取成熟 度一致 大小均匀 无病虫害的5个番茄果实 将果蒂 去除并洗净晾干 用匀浆机打成匀浆 称取 9 0 1 g 匀浆置于20 mL顶空样品瓶中 加入1 5 g无水Na2SO4 同时加入10 L 8 82 mg L的2 辛醇标样和磁力搅拌转 子 迅速旋紧瓶盖 置于50 恒温磁力搅拌器 以 500 r min的速率搅拌均匀 平衡10 min 然后50 条件 下萃取吸附30 min 萃取完立即插入色谱气化室 解析 3 min 进行气相色谱 质谱 Gas Chromatography Mass Spectrometry GC MS 分析 每个处理进行3次重复 取其平均值 GC条件 选用DB WAX弹性石英毛细管柱 20 m 0 18 mm 0 18 m 进样口温度250 载气 纯度 99 999 的高纯氦气 流速1 0 mL min 进样方式 不 分流进样 程序升温 初始温度40 以3 5 min升至 190 维持3 min MS条件 电子电离 electro nionzation EI 电子能量70 eV 离子源温度200 传输线温度 190 扫描方式 全扫描 扫描质量范围 35 500 u 1 4 番茄果实挥发性物质定性及定量分析 定性分析 番茄果实挥发性物质经GC MS分析鉴定 后 通过计算机检索并与图谱库 NIST 2014 对照分析 参考质谱的匹配度以及相关文献报道的挥发性物质成分 仅鉴定正反匹配度均大于800 不超过1 000 的物质 定量分析 内标法 计算公式为 挥发性物质质 量分数 g kg A1 A2 M1 M2 1 000 式中 A1为待测物质峰面积 A2为内标物峰面积 M1为内标 物质量 g M2为样品质量 g 1 5 数据统计分析 使用Microsoft Excel 2010软件分析数据和作图 利 用SPSS 20 0 软件Duncan 新复极差法进行方差分析 P 0 05 和显著性检验分析 2 结果与分析 2 1 不同时段补光对番茄平均单株产量的影响 不同时段补光对番茄平均单株产量影响不同 所有 补光处理均可提高番茄产量 图1 其中T1处理平均 单株产量最高 为3 45 kg 株 显著高于CK T2和T3 处理16 9 15 4 和6 5 P 0 05 T3处理显著低 于T1处理 P 0 05 但显著高于CK和T2处理 P0 05 农业工程学报 http www tcsae org 2020年 190 2 2 不同时段补光对番茄果实品质的影响 补光对番茄果实的品质有显著影响 由图2a可知 T1处理的可溶性固形物质量分数最高 为9 70 显著 高于CK T2 和T3 处理的19 3 13 2 和11 5 P0 05 各 补光处理均使番茄果实有机酸含量下降 图2b 其中 T2和T3处理显著低于CK处理 P 0 05 说明补光会 影响有机酸的合成 CK处理的糖酸比最低 为4 93 比 T1 T2和T3处理显著低31 8 27 4 和24 5 P0 05 图 2c T1处理的可溶性糖质量分数最高 图2d 为4 56 显著高于CK和T3处理 P0 05 注 图中不同小写字母表示各处理间在P 0 05的水平上差异显著 下同 揭帘前补光5 h T1 盖帘后补光5 h T2 揭帘前盖帘后分别补光2 5 h T3 以不补光作为对照 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 图1 不同时段补光对番茄平均单株产量的影响 Fig 1 Effects of different periods of supplemental illumination on average yield per plant of tomato 图2 不同时段补光对番茄果实品质的影响 Fig 2 Effects of different periods of supplemental illumination on quality of tomato fruits 2 3 不同时段补光对番茄果实挥发性物质的影响 2 3 1 不同时段补光对番茄果实挥发性物质成分和含 量的影响 利用GC MS技术在4个处理番茄果实中共检测到83 种挥发性物质 表1只列出主要挥发性物质 包括12 种酮类 22种醛类 22种醇类 6种酯类 6种烃类和 15种其他类物质 其他类主要是数量较少的呋喃类 酚 类 噻唑类 酸类和腈类等物质 补光可使挥发性物质 的总数量和总质量分数显著增加 其中总数量由多到少 为 T1 68种 T3 65种 T2 63种 CK 59 种 4个处理共有挥发性物质为47种 占所有检出物 质的56 6 其余36种独立存在于各处理番茄中 CK T1 T2和T3独有物质分别为3种 9种 0种和5种 在总质量分数上 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 分别是CK的1 49倍 1 17倍和1 25倍 4个处理含量 最高的物质均是顺 3 己烯 1 醇 但含量最低的物质却不 相同 分别是苯乙腈 CK 紫罗兰酮 T1 反 2 辛烯 1 醇 T2 和正十三烷 T3 2 3 2 不同时段补光对番茄果实各类挥发性物质数量 和含量的影响 由图3a和3b可得 各处理番茄果实共检测到六大类 物质 包括酮 醛 醇 酯 烃和其他类 从数量上来 看 醛类 16 18种 和醇类 15 20种 较多 酯类 4 5种 和烃类 1 3种 较少 3种时段补光均可提 高醛类和酯类数量 但效果并不显著 P 0 05 而酮类 和醇类数量却显著提高 P0 05 在含量上 醇类质量分数最高 4 个处理范围为 1 109 34 1 875 51 g kg 占各处理总量的52 99 60 34 酯类和烃类质量分数最低 分别为20 80 42 14 g kg和1 68 80 31 g kg 补光可显著提高番茄果 实醛类 醇类和其他类物质的含量 P 0 05 总体上 T1处理在3类物质中含量均为最高 其中 醇类物质含量 增加最多 T1 T2和T3处理分别较CK显著增加69 1 26 1 和24 7 3种补光处理下的酮类物质含量虽比CK 有所提高 但只有T1是显著增加 P0 05 酯类物质含量在T1处理下比CK 显著增加79 1 而T2和T3处理会使其含量下降 但与 CK相比差异不显著 P 0 05 烃类是唯一一类在3种补 光时段处理下含量均下降的物质 T1 T2和T3处理分别 较CK降低74 87 78 48和78 63 g kg 2 3 3 不同时段补光对番茄果实特征香气成分及含量 的影响 本试验4个处理共检测出11种番茄特征香气成分 表2 CK T1和T2处理均含有10种 T3处理比上 述3个处理多含有1种 为顺 3 己烯醛 表1 从总含 第8期 魏守辉等 日光温室不同时段补光对番茄果实品质及挥发性物质影响 191 量看 各补光处理均高于不补光处理 T2处理和CK相 比差异不显著 P 0 05 但T1和T3处理分别较CK 显著增加41 67 和16 70 P 0 05 番茄果实的特征香气物质分为刺激型 花香型 果 香型和青香型4类 本试验分别检测出1 2 3和5种 表2 其中 刺激型物质是指具有蒜香刺激性气味的 1 戊烯 3 酮 T1处理使该物质含量略有上升 T2和T3 处理时显著下降 P0 05 但比CK分别显著增加1 86倍 T1 1 45 倍 T2 和1 63倍 T3 P 0 05 果香型物质为顺 3 己烯醛 反 2 己烯醛和6 甲基 5 庚烯 2 酮 主要呈现 苹果香和柑橘香气味 补光后含量也显著提高 T1 T2 和T3处理分别比CK显著增加22 08 16 40 和50 73 P 0 05 青香型物质为己醛 反 2 庚烯醛 顺 3 己烯 1 醇 水杨酸甲酯和2 异丁基噻唑 主要呈现青草香和 青叶香气味 是含量最高的一类特征香气物质 T1处理 比CK显著增加57 84 P0 05 表1 不同时段补光番茄果实主要挥发性物质成分及含量分析 Table 1 Analysis of components and contents of main volatile compounds of tomato fruit at different periods of supplemental illumination 质量分数 Content g kg 1 类别 Categories 挥发性物质成分 Volatile compounds 化学式 Chemical formula 保留时间 Retention time min 风味描述 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 草药味 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 苹果香 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 香料气味 Spice 6 34 38 04 4 96 4 40 香叶基丙酮 Geranyl acetone C13H22O 39 56 青香 果香 Green fruity 1 78 酮类 Ketones 紫罗兰酮 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 树叶香 Green grass leafy 118 64 215 38 127 34 144 04 顺 3 己烯醛 Z 3 Hexenal C6H10O 14 20 果香 苹果香 Fruity apple 11 43 庚醛 Heptanal C7H14O 15 78 青香 草药味 Green herbal 3 70 3 56 3 29 1 96 反 2 己烯醛 E 2 Hexenal C6H10O 17 26 香蕉气味 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 蔬菜气味 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 黄瓜香 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 苦杏仁气味 Bitter almond 13 79 13 41 17 43 13 04 柠檬醛 Neral C10H16O 34 13 柠檬皮气味 Lemon peel 2 19 1 58 醛类 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 香脂气味 Balsam 31 98 95 37 53 24 41 82 顺 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 葡萄酒气味 果香 Wine fruity 3 96 3 32 4 06 正己醇 1 Hexanol C6H14O 22 29 果香 苹果皮气味 Fruity apple skin 305 40 503 51 468 10 421 70 顺 3 己烯 1 醇 Z 3 Hexen 1 ol C6H12O 23 52 青香 草香 叶香 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 树叶味 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 芫荽气味 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 醇类 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 苹果香 香蕉气味 Fruity apple banana 0 97 0 95 0 85 酯类 Esters 水杨酸甲酯 Methyl salicylate C8H8O3 37 33 冬青气味 薄荷味 Wintergreen mint 7 40 11 36 3 48 3 09 2 乙基呋喃 2 Ethyl furan C6H8O 8 76 烧焦的香味 Burnt 15 98 2 异丁基噻唑 2 Isobutylthiazole C7H11NS 24 44 青香 树叶味 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 酸奶酪气味 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 酸奶酪气味 Sour cheese 13 28 13 37 10 86 10 41 其他 Others 愈创木酚 2 Methoxy phenol C7H8O2 39 78 烟熏味 Smoky 7 80 15 95 7 59 8 15 总量 Total content g kg 1 2 086 03 3 107 98 2 438 96 2 610 74 注 未检出 Note undetected 农业工程学报 http www tcsae org 2020年 192 图3 不同时段补光番茄果实各类挥发性物质数量和含量分析 Fig 3 Analysis of the amount and content of various categories volatile compounds of tomato fruit at different periods of supplemental illumination 表2 不同时段补光番茄果实特征香气成分及含量分析 Table 2 Analysis of characteristic aroma components and contents of tomato fruits at different periods of supplemental illumination 质量分数 Content g kg 1 特征香气成分 Characteristic aroma components 香气类型 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 紫罗兰酮 2 苯乙醇 Ionone 2 Phenylethyl alcohol 花香型 Floral 9 59 b 27 41 a 23 47 a 25 18 a 顺 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 顺 3 己烯 1 醇 水杨酸甲酯 2 异丁基噻唑 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 总量 Total content g kg 1 1 309 84 c 1 855 59 a 1 378 49 c 1 528 62 b 注 表中不同小写字母表示各处理间在P 0 05的水平上差异显著 Note Different lowercase letters in the table indicate significant differences at the level of P 0 05 between treatments 3 讨 论 番茄果实中与风味品质相关的最初前体物质均是光 合产物蔗糖 光照是影响光合作用的重要因素 然而冬 春季自然光照时间较短 严重降低干物质向果实的分配 效率 20 因此补光显得尤为重要 本试验选择补光5 h 是因为Demers等 21 研究指出 光周期超过14 h番茄产量 和果实品质增加效果不明显 所以将光周期最长延长至 14 h 试验地日光温室早上揭帘时间9 00 晚上盖帘时间 18 00 自然补光时间9 h 因此选定LED灯补光时间5 h 在延时补光方面 适宜的补光时段存在争议 程瑞锋等 22 认为早晨补光时黄瓜叶片的光合启动时间比晚上长 原 因是早晨温度较低延迟了光合作用进程 但最终稳定时 的净光合速率要比晚上大 马艳等 23 研究发现 盖帘后 补光番茄叶片的光合速率 单株产量和果实番茄红素较 揭帘前补光略高 郭锐等 24 认为17 00 20 00番茄光合作 用的暗呼吸速率和光补偿点较6 00 9 00低 从光合生理 特性上说晚上补光较好 本试验与之得出的结果不一致 可能是因为补光的时间点和时长不同 研究表明 冬春季补光可有效提高番茄叶片光合性 能和自身光保护能力 通过缓解气孔限制因素 使番茄 果实干物质积累能更有效地进行 25 本试验发现 补光 可提高番茄果实产量 这与郝东川等 26 研究结果一致 揭帘前补光效果最显著 推测可能是早上CO2浓度经过 一夜后比晚上高 更有利于提高表观量子效率 增加光 合产物输出 27 番茄果实的口感品质主要用糖度和酸度 评价 具体包括可溶性糖 可溶性固形物 有机酸和糖 酸比 28 本试验3个补光处理的可溶性糖 可溶性固形 物和糖酸比均高于不补光处理 这与李蔚等 12 研究结果 一致 揭帘前补光效果要好于盖帘后补光 推测对番茄 早上补光更有利于提高果实蔗糖合酶 Sucrose Synthase SS 和蔗糖磷酸合酶 Sucrose Phosphate Synthase SPS 活性 27 进而增加葡萄糖 蔗糖和果糖等可溶性物质含 量 29 补光处理使有机酸含量下降 这与丁小涛等 30 研 究结果一致 可能是补光后番茄果实中糖类与酸类 苹 果酸 柠檬酸和酒石酸 的共用底物竞争加剧 补光处 理后果实中较高的可溶性固形物含量和较低的有机酸含 量使糖酸比升高 果实口感更好 31 番茄风味很大程度上取决于果实挥发性物质含有情 况 32 研究表明 植物通过光合作用经卡尔文循环生成 蔗糖 然后经过糖酵解 莽草酸途径和甲羟戊酸途径生 成4类挥发性物质合成底物 分别是脂肪酸 类胡萝卜 素 苯丙氨酸和支链氨基酸 33 进一步转化为酮类 醛 类 醇类 酯类和烃类等物质 不同番茄果实中共检测 出400多种挥发性物质 34 本试验共检测出83种挥发性 物质 而杨俊伟等 35 在不同光质处理下只检测出53种 董飞等 11 在不同光质处理下只检测到40种 这进一步证 明了补光时段比光质对番茄果实挥发性物质的影响更 第8期 魏守辉等 日光温室不同时段补光对番茄果实品质及挥发性物质影响 193 大 补光处理后挥发性物质的总数量和总含量较不补光 处理有所增加 这与岳钉伊等 36 研究结果一致 一方面 补光使合成挥发性物质的前体物质迅速增加 37 另一方 面 补光后成熟期番茄的脂氧合酶 Lipoxygenase LOX 乙醇脱氢酶 Alcohol Dehydrogenase ADH 酰基转移 酶 Acyltransferase AAT 和脂氢过氧化物裂解酶 Hydroperoxide Lyase HPL 活性显著提高并促进前体 物质向挥发性物质转化 11 有研究表明 自然光照下番茄果实各类挥发性物质 中醛类含量最高 约占75 烃类和醇类最低 约占 3 36 而杨俊伟等 35 得出醛类相对含量最高为47 34 其次为酮类 未检测到烃类物质 本试验的测定结果为 醇类含量最高 醛类次之 酯类和烃类最低 与徐炜南 等 38 测定结果基本一致 补光处理后醛类和醇类的含量 显著升高 可能是得益于补光后苯丙氨酸脱羧酶 Phenylalanine Decarboxylase AADC 促进苯丙氨酸代 谢 葡萄糖苷酶 glucosidase bglB 促进苯丙烷合 成 脂氧合酶 Linoleate 9s lipoxygenase LOX1 5 催化 多元不饱和脂肪酸降解等一系列生化反应 11 最终提高 己醛 反 2 己烯醛 反 2 辛烯醛 壬醛 辛醛 顺 3 己 烯醛 正己醇 顺 3 己烯 1 醇和戊醇等物质含量 然而 揭帘前补光这些物质含量增加更显著 推测可能是番茄 果实在揭帘前比盖帘后补光积累了更多与之相关的催化 酶 烃类物质含量在补光后出现下降 主要由于补光处 理中4 甲基 1 3 戊二烯 顺 顺 2 4 己二烯和2 3 3 三甲 基 1 己烯3种烃类物质含量较低 番茄果实香味主要取决于特征香气的成分和含量 已被鉴定的400多种挥发性物质对番茄风味起主要作用 的不超过30种 39 对数阈值单位大于0的16种是番茄 的主要特征香气物质 40 本试验共鉴定出11种番茄特征 香气物质 未检测到 大马酮 2 甲基丁醛 1 硝基 2 乙基苯 2 苯乙醛和3 甲基丁醇 这可能与品种及栽培条 件有关 41 本试验补光与不补光处理特征香气成分的数 量差异不大 说明补光对番茄果实特征香气成分无明显 影响 各处理特征香气物质总含量与挥发性物质总含量 高低顺序一致 这与蔡东升等 19 研究结果一致 本试验 检测出的11种番茄特征香气物质构成新鲜番茄的芳香味 道 以花香 果香和青香型气味为主 且青香型物质含 量最高 与徐炜南等 42 报道的果香型物质含量最高略有 差别 这主要是番茄品种和试验处理不同所致 己醛作为亚油酸代谢途径的中间产物 43 被认为是 与番茄香气最相关的特征物质 44 揭帘前补光处理最高 推测是脂氧合酶 LOX 和脂氢过氧化物裂解酶 HPL 活性提高 顺 3 己烯醛是亚麻酸代谢途径中与苦味相关 的中间产物 30 只在揭帘前和盖帘后都补光时才会少量 积累 其他处理下可能在乙醇脱氢酶 ADH 和异构酶 的作用下分别生成顺 3 己烯 1 醇和反 2 己烯醛 且两者 之间存在底物竞争现象 43 类胡萝卜素代谢途径中 主 要前体物质为番茄红素 胡萝卜素和 胡萝卜素 其中 6 甲基 5 庚烯 2 酮来源于番茄红素 紫罗兰酮来源于 胡萝卜素 39 本试验补光处理后6 甲基 5 庚烯 2 酮和 紫罗兰酮含量较高