不同供硼水平對番茄營養和風味品質的影響

盧一銘， 徐龍水， 徐衛紅

西南大學 資源環境學院，重慶 400715

硼是植物生長發育必不可少的微量營養元素, 參與植物的多種生理過程, 如碳水化合物代謝、 核酸合成、 細胞骨架蛋白和氮代謝, 同時還參與植物體內酶和生長調節劑的反應過程[1]． 根據全國第二次土壤普查數據, 我國低硼和缺硼土壤面積很大, 缺硼耕地土壤多達0.33億hm2以上[2], 土壤硼含量呈現由北向南、 由西向東逐漸降低的趨勢, 我國的低硼和缺硼地區主要集中在南方紅壤區, 干旱和半干旱地區土壤硼元素的含量高于濕潤地區[3]． 有研究表明, 我國西南地區土壤缺硼現象也較為嚴重, 重慶市土壤處于極度缺硼和缺硼狀態, 有效硼普遍嚴重缺乏[4]．

李梅蘭等[5]研究發現, 相較于正常硼肥(4 mg/L)處理, 番茄在缺硼(0 mg/L)、 多硼(8 mg/L)處理下果實的酸度增加, 甜度、 維生素C質量分數、 番茄紅素、 總酚和類黃酮質量分數降低, 揮發性物質在多硼處理下增多． 徐煒南[6]發現適宜的硼肥處理能夠提高番茄果實的營養品質, 主要包括可溶性糖、 可溶性固形物和番茄紅素等品質指標, 另外在噴施含1.90 mg/L硼酸營養液處理的番茄果實中, 揮發性物質含量和特征香氣含量較高． 揮發性物質是廣泛存在于高等植物中的一類低分子量代謝物, 不僅賦予果蔬特殊風味, 影響果實感官性狀, 還在其他生物活動中起著信息傳導和傳遞的作用[7]． 番茄紅素是成熟水果中的主要色素, 在抗氧化、 清除自由基方面具有重要的作用[8]． 番茄紅素屬于類胡蘿卜素, 類胡蘿卜素經過催化裂解可以產生芳香類物質, 是作物果實顏色和營養品質的重要因素． 在番茄等可食用的肉質水果中, 果實中的芳香物質組成會影響香氣和風味[9]．

中國是世界上番茄種植面積最大的國家, 我國番茄種植面積為146萬hm2左右, 年產量超過5 500萬t[10]． 番茄果實品質受基因型、 環境條件、 與灌溉和施肥相關的農藝管理以及生長階段的影響[11]． 盡管風味是消費者接受食物的基本要素, 但育種計劃主要關注產量, 導致許多蔬菜的風味顯著下降[12]． 近些年, 番茄生產大多致力于提高產量, 產品質量參差不齊, 個別甚至出現番茄品質降低和風味喪失的現象． 隨著人們生活水平日益提高, 如何改善和提高蔬菜產品品質, 尤其是營養、 風味品質, 已經成為全社會關注的熱點問題． 本研究以重慶地區番茄生產上應用較為廣泛的2個品種——“凱豐”和“紅麗”為試驗材料, 采用大田試驗研究了不同硼水平(0,1,2,4,8 mg/L硼砂)對番茄的營養、 風味品質的影響, 為進一步開展蔬菜品質調控積累資料．

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年3月在重慶市璧山區七塘鎮(106°17′7.55″E, 29°46′43.97″ N)的日光溫室進行． 供試土壤的基礎理化性質為: pH值(水/土=1/1)為6.86, 土壤有機質為10.78 g/kg, 土壤全氮為1.20 g/kg, 堿解氮為161.00 mg/kg, 有效磷為410.20 mg/kg, 速效鉀為397.30 mg/kg, 有效硼為0.14 mg/kg; 番茄品種為“凱豐”和“紅麗”．

1.2 試驗方法

本試驗硼元素質量濃度參照郭世榮[13]的作物微量元素通用用量, 即正常硼值的范圍為0.20～0.50 mg/L, 在營養液中加入5個質量濃度的硼砂(0,1,2,4,8 mg/L), 使硼元素質量濃度分別為: 0,0.11,0.23,0.45,0.90 mg/L, 并分別用CK,B1,B2,B3和B4表示不同硼質量濃度處理． 營養液配方選用課題組前期已確定的營養液: 20μmol/L蔗糖(0.684%); 0.1wt%甘氨酸; 0.2wt% EM菌劑; 0.2%磷酸二氫鉀; 0.1%腐植酸鈉． 稀釋1 000倍, 噴灑量根據當地農戶常規葉面肥用量進行． 每個處理重復3次, 隨機排列．

番茄栽培種植日常管理由當地人員負責, 保證管理一致． 在第一穗果膨大期開始噴施第一次, 以后間隔兩周噴施一次, 總共噴施3次． 在3次噴施過后, 取第三穗成熟期果實, 先用自來水沖洗干凈, 然后用去離子水清洗3次, 一部分鮮樣用于有機酸、 維生素C、 硝酸鹽、 可溶性固形物等指標測定; 一部分放于超低溫冰箱-80 ℃保存; 剩余樣品在試驗室干燥器105 ℃下殺青15 min, 60 ℃下烘干稱質量, 然后在配有塑料外殼和不銹鋼刀片的家用混合器中均質粉碎．

1.3 測定指標與方法

1.3.1 土壤的基本性質測定

pH值采用水土比1∶1的方法測定; 土壤有機質、 全氮、 堿解氮、 有效磷、 速效鉀等基本理化指標用常規方法測定[14]．

1.3.2 主要營養品質的測定

維生素C采用2, 6-二氯靛酚滴定法(GB5009.86-2016)測定; 采用ATC手持折光儀(北京萬成北增精密儀器有限公司, 型號WZ-108)測量番茄心室汁液的可溶性固形物質量分數; 番茄紅素采用高效液相色譜法[15]測定．

揮發性代謝物采用李曉穎等[16]和李彥華[17]的方法測定． 按照下面公式計算各揮發性化合物質量分數:

式中:Cx為揮發性化合物x的質量分數(μg/kg);Ax,Ai分別為揮發性化合物和內標峰面積;ms,mi分別為內標物質量(μg)和樣品質量(g)．

氨基酸組分參照馮德玉[18]的方法, 在日立L-8800型全自動氨基酸分析儀中進行測定． 參照FAO/WHO最佳配比模式, 將各樣品氨基酸含量轉化為每克蛋白質中含氨基酸毫克數來評定氨基酸營養價值． FAO/WHO是糧農組織/世界衛生組織蛋白質質量評價聯合專家建議使用蛋白質消化率校正氨基酸評分(Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score, PDCAAS)方法, 在評價氨基酸方面被廣泛的運用[19]． 氨基酸比值(RAA)、 氨基酸比值系數(RC)、 氨基酸比值系數分(SRC)、 氨基酸質量分數閥值比(RCT)分別按照公式(1),(2),(3)和(4)進行計算[20]． SRD是RC的標準偏差．

(1)

(2)

SSRC=100-DSRD×100

(3)

(4)

1.3.3 多級模糊綜合評價

采用He等[21]的多級模糊綜合評價(Multi-Level Fuzzy Comprehensive Evaluation, MFCE)體系, 并依據實際情況略作修改． 將番茄的所有指標劃分為因子和子因子, 進行子集的構建, 然后進行權重計算, 最后得出綜合評價, 相關具體計算步驟如下:

1.3.3.1 模糊評價因子和子因子集的構建

1) 將番茄的所有指標歸類為生長、 營養品質和風味品質3種因素．

Ui={U1,U2,U3}

式中:U1,U2,U2分別是生長、 營養品質和風味品質指標．

2) 將所有二級指標分類并表示為子因素． 將單果質量(g)、 產量(kg)歸類為U1, 維生素C、 氨基酸、 番茄紅素、 可溶性固形物比例歸類為U2, 揮發性物質歸類為U3．

1.3.3.2 因子和子因子評估集的構建

每個因素及其相關子因素都有一組相應的評價值． 試驗共有5次, 產生5個評價值, 定義如下:

Vi={V1,V2, …,V5}

Vij→(V1,V2, …,V5)

式中:Vi為各因子的評價值;Vij為各子因子的評價值．

1.3.3.3 多級模糊評價因素權重的確定

1) 層次分析法確定因素權重

層次分析法是目前應用最廣泛的評價方法, 因為它可以使用簡單的評價方法系統地評價對象． 層次分析法的特別之處在于可以利用問卷結果建立判斷矩陣, 將總決策分解為目標、 因素和子因素層． 通過分析指標之間的關系, 建立比較矩陣, 將復雜問題分解為若干個標準和指標． 每個指標都被量化和比較, 以確定分層模型中每個因素(ai)和子因素(aij)的單獨權重． 詳細計算方法參考文獻[22]．

2) 熵權法確定子因素權重

熵權法通常用于確定指標的客觀權重, 能有效反映數據所隱含的信息, 具有很強的可操作性． 對于使用熵權法計算子因子權重, 子因子集的實測數據初步標準化如下:

式中:Xjz為實測數據;m為評價指標個數;n為評價對象個數．

然后計算子因子集的信息熵． 具體來講, 第j個牽引信息熵(Eij)被定義為:

其中Eij是第i個因子的第j個子因素的信息熵． 第j個子因子的熵權重Wij確定如下:

3) 多級模糊評價值的計算

因子集合的單級模糊評估使用以下公式進行:

式中:biz為第i個因子集的模糊評價指標;rjz為標準化數據．

此外, 描述的子因素集的二次模糊評價如下:

式中:Bz為第z次處理的多級綜合模糊評價指標．

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據采用平均值±標準差表示． 利用Microsoft Excel 2019專業增強版進行數據處理和作圖, SPSS 23.0軟件進行單因素方差分析, 通過鄧肯(Duncan)新復極法分析平均值之間的顯著性差異(p<0.05)．

2 結果分析

2.1 供硼水平對番茄果實單果質量和產量的影響

供硼水平對番茄小區產量的影響如圖1a所示, 隨著供硼水平的增加, 2個品種番茄的小區產量均呈現增加趨勢． 與對照相比, 硼處理后“凱豐”番茄產量提高了27.28%～67.21%, “紅麗”番茄產量提高了22.23%～86.25%． “凱豐”和“紅麗”2個品種番茄都在B4處理下產量達到最大值, 但隨著供硼水平的增加, 小區產量的增速逐漸降低．

圖1 供硼水平對番茄果實小區產量(a)、 單果質量(b)的影響

由圖1b可知, 硼處理對“凱豐”和“紅麗”2個品種番茄的單果質量影響效果不同, 但各處理之間差異都不顯著． “凱豐”番茄的單果質量整體上呈先增加后減少趨勢, 在B1處理下達到最大值, 是對照的1.16倍, 各處理單果質量較對照提升了2.97%～16.39%． 然而“紅麗”番茄的單果質量先減少后增加, 在B2處理下達到最小值, 是對照的91.66%．

2.2 供硼水平對番茄果實維生素C質量分數、 可溶性固形物比例和糖酸比的影響

番茄收獲時, 用新鮮果實樣品測定維生素C質量分數、 可溶性固形物和糖酸比． 如圖2a所示, 隨供硼水平的增加, 2個品種中的維生素C質量分數都逐漸增加(除了“凱豐”在B3處理外), 相較對照, “凱豐”維生素C質量分數提高了17.84%～73.31%, “紅麗”維生素C質量分數提高了16.27%～83.42%． 在B4處理狀態下維生素C質量分數達到最大值, “凱豐”和“紅麗”的維生素C質量分數是對照的1.73倍和1.83倍． 由圖2b和圖2c可知, 與對照組相比, 硼處理對番茄果實中的可溶性固形物比例和糖酸比有顯著影響, 但對“凱豐”和“紅麗”影響效果不同． 隨硼處理水平的增加, “凱豐”的可溶性固形物比例和糖酸比增加, 各處理與對照相比具有顯著性差異, 在B4處理下, “凱豐”的可溶性固形物比例較對照組提高了51.82%, 糖酸比是對照的1.67倍． 然而, 硼處理對“紅麗”的可溶性固形物比例和糖酸比產生負面影響, 在B3處理下, “紅麗”可溶性固形物與糖酸比都達到最小值． 值得注意的是, 在硼處理(1～8 mg/L)范圍內, “紅麗”的可溶性固形物比例都呈現先減少再增加的趨勢．

圖2 供硼水平對番茄果實維生素C質量分數(a)、 可溶性固形物比例(b)、 糖酸比(c)的影響

2.3 供硼水平對番茄果實揮發性物質組成及質量分數的影響

從表1可以看出, 采用GC-IMS共檢測出了成熟期番茄果實46種揮發性物質, 其中主要包括醛類、 醇類、 酮類、 烴類、 脂類等． 在本試驗中, 就揮發性物質成分而言, “凱豐”品種中, 反-2-己烯醛、2-乙基己醇、香葉基丙酮、6-甲基-5-庚基-2-酮、雙戊烯、異硫氰酸烯丙脂在不同硼處理下均可檢出;在“紅麗”品種中, 己醛、反-2-己烯醛、香葉基丙酮、β-紫羅蘭酮、雙戊烯、水楊酸甲酯、異硫氰酸烯丙脂、丁香酚、愈創木酚在不同硼處理下均可檢出． 有研究發現番茄的甜味和反-2-己烯醛、順己烯醇、甲基庚烯酮具有相關性, 酸味和乙酮、紫羅蘭酮、順己醇呈相關性, 濕度和可溶性固形物都有相關性． 這些組分在番茄成熟過程中的變化趨勢已有報道[23]．

表1 供硼水平對番茄果實揮發性物質組成及質量分數的影響

由表2可知, 在“凱豐”果實中鑒定出7種特征香氣成分物質, “紅麗”果實中鑒定出9種特征香氣成分物質． 其中己醛、反-2-己烯醛、己醇、反-2-庚烯醛、和順-3-己烯-1-醇賦予番茄果實青草香, 只有反-2-己烯醛在2個品種所有處理中都可以檢測到, 反-2-己烯醛是一種小分子揮發性物質, 在調節植物生長發育和抵抗各種環境脅迫中發揮重要作用[24]． “凱豐”反-2-己烯醛質量分數隨著供硼水平的升高呈現先增高再降低的現象, 而“紅麗”中反-2-己烯醛質量分數總體呈現下降趨勢, 在B4處理下有所升高, 但在B4處理下“紅麗”的反-2-己烯醛相對質量只有“凱豐”的29.96%． β-紫羅蘭酮和6-甲基-5-庚基-2-酮賦予果實花果香, 在2個品種中都有部分被檢測到． 苯乙醇和苯乙醛賦予果實花香味, 在“凱豐”中可以檢測到, “紅麗”中幾乎檢測不到．

表2 不同供硼水平對番茄果實的特征香氣成分及質量分數的影響

2.4 供硼水平對番茄果實氨基酸組分及質量分數的影響

氨基酸是果熟中必不可少的香氣和風味化合物, 可以作為揮發性物質的前體成分[25]． 為此我們檢驗了番茄果實氨基酸的組成和質量分數． 由表3可知, 我們在“凱豐”和“紅麗”果實中共檢驗出17種氨基酸, 7種人體必需氨基酸, 包括賴氨酸、 亮氨酸、 異亮氨酸、 甲硫氨酸、 苯丙氨酸、 蘇氨酸和纈氨酸, 10種人體非必需氨基酸． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值(EAA/TAA)呈現先增加后減少的趨勢, “紅麗”在B3處理時不再增加, 在B4處理時的比值略低于B2． 與對照相比, “凱豐”的EAA/TAA提升了7.66%～13.03%, 在B3處理下達到最大值, 是對照的1.13倍; “紅麗”的EAA/TAA提升了8.87%～17.61%, 在B2處理下達到最大值, 是對照的1.18倍． “凱豐”和“紅麗”的總氨基酸質量分數受到硼作用后的變化趨勢略有差異． “凱豐”的亮氨酸、 異亮氨酸、 苯丙氨酸、 纈氨酸和丙氨酸都在B1處理時達到最大, 分別是對照的1.51,1.46,1.36,1.36和1.54倍, 在B2,B3處理時低于對照, 在B4處理下稍微恢復到B1水平． 與之相反的是, “紅麗”各氨基酸組分隨著供硼水平的增加整體上呈現先降低后增加再降低的趨勢, 在B3處理下普遍增加最多, 但仍然低于對照． 與對照相比, “紅麗”亮氨酸、 異亮氨酸、 苯丙氨酸、 纈氨酸和丙氨酸質量分數分別降低了35.80%～79.42%, 36.30%～77.40%, 34.38%～72.92%, 30.00%～74.11%和39.11%～77.72%．

表3 供硼水平對番茄果實氨基酸組成及質量分數的影響

氨基酸比值(RAA)和氨基酸比值系數(RC)值越接近1, 表明其EAA質量分數越接近FAO/WHO推薦值, RC值>1表示該氨基酸過剩, RC值<1則該氨基酸相對不足, 氨基酸比值系數分(SRC)值用來評價食物中的蛋白質的營養價值[26]． 由表4可知, “凱豐”的賴氨酸RC值整體最小, 蘇氨酸和異亮氨酸略低, 其余氨基酸接近1． “紅麗”的異亮氨酸RC值整體最小, 蘇氨酸、 賴氨酸和酪氨酸+苯丙氨酸略低, 其余氨基酸數值接近1． 所以“凱豐”和“紅麗”的第一限制氨基酸分別為賴氨酸、 異亮氨酸． 對于必需氨基酸的SRC值, “凱豐”的SRC值從大到小為: CK,B2,B3,B4,B1, “紅麗”的SRC值從大到小為: B3,CK,B1,B4,B2． “紅麗”的SRC值在B1,B2和B4處理下低于60, 表明此處理下的番茄果實EAA質量分數不均衡．

表4 基于熵權法的子因子的權重

表4 不同供硼水平下番茄果實必需氨基酸的RAA,RC和SRC

2.5 供硼水平對番茄果實番茄紅素質量分數的影響

番茄紅素是成熟水果中的主要色素, 在抗氧化、 清除自由基方面具有重要的作用[27]． 有研究認為, 番茄紅素作為類胡蘿卜衍生的香氣化合物, 可能是決定一些香氣的關鍵代謝物質[28]． 由圖3可知, 隨著供硼水平的增加, “凱豐”的番茄紅素質量分數在綠熟期、 成熟期總體上都呈現先增加后減少的趨勢． 在綠熟期, “凱豐”的番茄紅素質量分數在B2處理下達到最大值, 為29.96 μg/g, 而后隨著供硼水平的增加, 番茄紅素質量分數有所下降． 同樣是綠熟期, “紅麗”在B2、 B4處理下相較于對照分別增加了0.59%和1.08%, 然而“紅麗”的番茄紅素質量分數在B1和B3處理下低于對照． 2個品種的番茄紅素質量分數在綠熟期各處理間都無統計學意義．

在成熟期, 相較于對照, “紅麗”品種在B2、 B4處理番茄紅素質量分數有統計學意義． 在這一時期, “凱豐”的番茄紅素質量分數都在B2處理下達到最大值, 為245.80 μg/g． “紅麗”品種的番茄紅素質量分數都在B4處理下達到最大值, 為280.46 μg/g, 相較于對照提升了40.80%．

2.6 基于多級模糊綜合評價分析番茄生長、 營養及風味品質的最佳供硼水平

本試驗中番茄的多級模糊綜合評價分析分別采用層次分析法和熵值法計算第一層因子(ai)、 第二層子因子(wij)的權重(表4), 然后將兩組權重合并在一起． 表5為所有處理下的模糊評價值． 處理的模糊評價值越高, 處理后番茄的整體情況越好． 結果表明: 對于“凱豐”而言, 綜合評價值B1與B2相等, 并依次大于B3,B4,CK, 對于“紅麗”而言, 綜合評價值從大到小依次為: B2,B4,CK,B3,B1． 整體上來說, “凱豐”和“紅麗”的綜合評價都在B2處理下達到最大值, 分別為0.24,0.28．

表5 番茄最終多級模糊評價值

3 討論

單果質量是衡量外界調控因子處理對植物生長影響的重要指標之一[29]． 在本試驗中, 番茄果實單果質量在各處理之間差異無統計學意義． 供硼處理顯著增加了番茄小區產量, 在B4處理下效果最為顯著, 然而同比增速在逐漸降低, 這可能是由于硼對生殖生長發育、 生殖組織的刺激有關[30]; 徐芳森等[31]認為缺硼會導致油菜花器官發育異常, 花藥退化, 花粉粒稀少, 花而不實; 曾紫君等[32]研究發現, 棉花缺硼會出現花梗、 萼片、 花瓣和雌雄蕊的解剖結構異常, 特別是缺硼使花藥的絨氈層延遲消失并且膨大, 花粉內陷, 空癟的花粉粒成團塊狀, 子房壁細胞排列紊亂, 珠被、 珠心結構層次不清等, 并最終導致“蕾而不花”的現象． 郭麗璇等[33]在紅壤地區直播油菜施硼的研究中發現, 硼對產量構成因子——單株角果數和每角粒數, 產生了顯著性影響(增加), 但對千粒質量的影響不顯著(甚至在部分試驗中下降), 說明施硼后產量構成因子(單株角果數、 每角粒數)的增加是油菜增產的主要原因, 這也進一步驗證了我們的試驗結果．

維生素C是人類必需的微量營養物質, 其質量分數也與果蔬營養品質相關． 為了確保人體正常的生理功能, 必須將維生素C作為飲食結構的一部分[34]． 維生素C也是一種重要的抗氧化劑, 有助于清除植物中的活性氧[35]． 在本試驗中, 隨著供硼水平的增加, 番茄果實中維生素C質量分數逐漸增加, 這表明“凱豐”和“紅麗”番茄果實在硼處理后抗逆能力有所增強． 劉盼盼等[36]在對菊花進行硼肥處理時, 發現施用0.50～2.50 mg/kg硼肥顯著增加了菊花葉片維生素C的質量分數, 與本試驗結果一致． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”番茄果實可溶性固形物比例逐漸升高, “紅麗”則先降低后升高．

氨基酸是果實形成鮮味品質的重要組成部分, 是判斷及決定番茄果實品質的關鍵因素． 氨基酸可以參與到果實內部其他的品質特征成分的形成, 同時也是植物的初級代謝物與次級代謝物相連接的重要因素[37]． 在我們的研究中, 適宜硼處理下果實氨基酸質量分數增加, 必需氨基酸與總氨基酸的比值也增加, 結果證實了之前的研究． 適宜的硼處理之所以能夠增加氨基酸質量分數, 可能是因為硼對氮代謝產生一定程度的促進作用, 使與之相關的酶活性增加, 進而促進了氨基酸的合成[18]． 有研究者發現, 硼缺乏可以促進天冬酰胺合成酶對銨的同化, 進而導致天冬酰胺增加和谷氨酰胺合成酶活性降低, 造成一些氨基酸含量降低[38]． 我們還采用了氨基酸比值系數法對番茄果實氨基酸的營養價值進行分析, “凱豐”和“紅麗”的賴氨酸、 蘇氨酸、 異亮氨酸的RC值都略低． 綜合考慮氨基酸的組成和含量, “凱豐”氨基酸營養價值在B2處理最優, “紅麗”氨基酸營養價值在B3處理最優．

番茄紅素是番茄果實的關鍵成分, 主要負責成熟番茄果實的著色及品質． 番茄紅素含有多種抗氧化劑, 能夠保護身體免受有害化合物自由基的傷害, 對人體膳食健康有重要意義． 番茄果實中的番茄紅素質量分數會受栽培環境[39]、 成熟期[40]、 農藝因素[41]和加工[42]的影響． 此外, 番茄紅素裂解后會進而影響揮發性物質的合成． 之前的研究發現, 通過葉面噴施硼肥, 番茄果實中番茄紅素質量分數、 類胡蘿卜素質量分數都呈先增加后減少的趨勢, 在含1.80 mg/L硼酸營養液處理下, 類胡蘿卜素物質質量分數最高[6]． 我們的結果表明, 在不同供硼水平處理下“凱豐”和“紅麗”的番茄紅素質量分數在綠熟期和成熟期表現出相似的變化趨勢, 都是先增加后降低, 同時適宜的硼處理(B2)能明顯增加番茄紅素質量分數, 這與上述研究結果一致． 同時我們還發現番茄果實中番茄紅素質量分數受發育階段的影響, 隨著發育階段的進行, 番茄組織中番茄紅素越來越多． 邵旭日等[43]在番茄葉面噴施不同濃度硒肥后, 發現隨著供硒水平的增加, 番茄紅素質量分數先增加后減少, 番茄紅素也隨著發育期的進行而積累, 該特性與本研究結果一致． 另有研究[44]通過基施硼肥也發現不同硼水平對番茄果實番茄紅素質量分數的影響極有統計學意義(p<0.01), 其中適宜硼處理(2 kg/hm2)的番茄果實中番茄紅素質量分數最高, 為0.34 mg/kg．

番茄風味品質形成的關鍵因素是果實揮發性物質的種類和質量分數, 其在很大程度上決定了消費者對番茄果實的偏愛程度[45]． 揮發性物質根據合成的前體物質又可以分為脂肪酸、 氨基酸和類胡蘿卜素等[18]． 這些前體物質來自于植物體內卡爾文循環、 糖酵解、 莽草酸途徑以及甲羥戊酸途徑等多種代謝途徑[46]． 在本試驗中, 適宜的施硼處理可以增加番茄果實中揮發性物質的總質量分數和數量． 馮德玉[18]在對大白菜基施硼肥的研究中也發現, 適宜的硼處理(1 mg/L)可以增加大白菜中揮發性物質的總質量分數． 類胡蘿卜素氧化裂解化合物在類胡蘿卜素裂解雙加氧酶的作用下, 直接由類胡蘿卜素裂解合成, 并且它們的產生與其直接前體類胡蘿卜素成分的水平密切相關[47]． 6-甲基-5-庚基-2-酮直接來自番茄紅素, 香葉基丙酮來自于ζ-類胡蘿卜素, 香葉醛和檸檬醛來自于番茄紅素及其四萜前體物質[48]． 我們的結果表明, 適宜的硼處理(1～2 mg/L)可以增加上述物質的含量, 尤其是6-甲基-5-庚基-2-酮含量明顯增加, 這與徐煒南[6]的研究結果一致, 在葉面噴施1.90 mg/L硼酸、 含3.80 mg/L硼酸營養液能顯著增加6-甲基-5-庚基-2-酮含量． 在本試驗中, 我們鑒定出3種氨基酸衍生物, 分別為苯乙醇、 苯乙醛和水楊酸甲脂, 苯乙醇和苯乙醛在酒精水溶液或水溶液中被描述為“花香”“果香”和“玫瑰香”． 在番茄果實中, 苯丙烷是由苯丙氨酸通過一系列酶合成的, 包括氨基酸脫羧酶(AADC)、 胺氧化酶和苯乙醛還原酶(PAR)[49]． 第一步也是限速步驟由 AADC 執行, 它將苯丙氨酸轉化為苯乙胺． 這表明本試驗中硼處理引起的苯丙烷類化合物增加或者減少可能是由于AADCs 相關基因表達及酶活性的上調、 下調． 盡管與苯丙烷具有相同的前體, 但水楊酸甲酯是從苯丙氨酸分解代謝途徑的一個分支合成的, 其生產是通過使用苯丙氨酸解氨酶(PAL), 將苯丙氨酸轉化為反式肉桂酸而引發的[50]．

灰色關聯分析、 賦權法、 博弈論和主成分分析已被廣泛應用于作物生長發育的評價中[51-53]． 劉洋等[54]利用賦權法對黃瓜育苗品質進行綜合評價． 然而, 有些方法受人為因素的影響, 部分分析基于原始數據進行評估, 導致最終評估結果存在不確定性[55]． MFCE框架是一種將定性和定量數據相結合以提高精度的模糊算法, 從而獲得比上述方法更廣泛、 更準確的評價結果[21]． Yao等[56]提出了一種基于誘發滑坡災害的8個環境條件的模糊系統, 其中MFCE系統采用了多層次分析系統中的5個滑坡風險因素, 該模型能夠成功覆蓋大部分有效因素, 確定最優設計方案． 由于MFCE在處理多個指標方面的優越性, 因此可以取得穩定的應用結果． 在本試驗中, 為了協調各指標對番茄綜合生長的影響, 我們采用層次分析法和熵值法確定因子和子因子的權重, 然后應用模糊數學原理對權重進行MFCE, 得到最大的MFCE值, 來評價不同供硼水平下番茄風味品質的最優效果．

4 結論

硼處理顯著增加了2個番茄品種的小區產量, “凱豐”和“紅麗”2個品種番茄都在B4 (4 mg/L)處理下達到最大值． 隨著供硼水平的增加, “凱豐”和“紅麗”的維生素C質量分數整體上呈逐漸增加的趨勢． 與對照相比, 2個番茄品種在不同硼供應下的可溶性固形物與糖酸比都有統計學意義, 不同的是硼處理對2個品種的影響效應不同.在本試驗中共檢測出了成熟期新鮮番茄果實46種揮發性物質, 就揮發性物質成分而言, 己醛、 反-2-己烯醛、 2-乙基己醇、 香葉基丙酮、 β-紫羅蘭酮、 雙戊烯這些與番茄風味相關的物質在2個品種均有被檢測到． “凱豐”總氨基酸含量和單個氨基酸含量隨著供硼水平的增加呈現先增加后減少再增加的趨勢, “紅麗”則呈先減少后增加再減少的趨勢, “凱豐”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值呈現先增加后減少的趨勢, 在B3處理下達到最大值, “紅麗”品種的必需氨基酸占總氨基酸的比值則在B2處理下達到最大值． 硼處理對“凱豐”品種綠熟期、 成熟期的番茄紅素質量分數無統計學意義, 而對于成熟期的“紅麗”而言, 在B2、 B4處理下有統計學意義． 結合多級模糊綜合評價分析模型, “凱豐”和“紅麗”產量和品質的綜合評價在B2處理下最優．