兩種櫻桃番茄冷藏后風味品質分析

田 甜，封碧紅，寧明岸，史君彥，高麗樸，左進華，王 清,

（1.北京市農林科學院農產品加工與食品營養研究所，農業農村部蔬菜產后處理重點實驗室，果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室，北京 100097；2.廣西大學農學院，廣西南寧 530004；3.廣西生態工程職業技術學院，廣西柳州 545000）

櫻桃番茄（Lycopersivon esculentumMill.）又稱圣女果、小番茄，是茄科番茄屬一年生草本植物，其果實表面色澤艷麗，口味酸甜清新，富含多種維生素、番茄紅素和礦物質等，深受消費者喜愛[1]。隨著人們生活水平不斷提高，櫻桃番茄的需求量不斷增加，人們對其口感風味的要求也更高。然而櫻桃番茄常溫下不耐儲運，易腐爛變質，導致其品質和口感風味產生變化[2]。低溫貯藏是一種有效維持櫻桃番茄品質的方法，可延長櫻桃番茄保鮮期，但與常溫貯藏相比會顯著降低番茄中主要揮發性物質的含量，影響口感和風味[3-4]。揮發性物質是決定櫻桃番茄果實特殊風味形成的重要因素之一[5]。‘千禧’櫻桃番茄果型小而圓，形狀似櫻桃，質量好，含糖量和維生素C 含量遠高于一般番茄[6]。‘吉甜一號’櫻桃番茄由于其富含可溶性固形物、維生素C、可滴定酸和可溶性糖含量而被重點關注[7-9]。

目前，關于番茄揮發性風味物質的研究有較多報道。常培培等[10]測定5 個不同果色櫻桃番茄品種新鮮果實，發現成熟果實揮發性物質主要成分為酮類、醛類、酯類和醇類。Li 等[11]用溶劑輔助風味蒸發和固相微萃取提取了73 種化合物，其中己醛、3-己烯醛、（E）-2-己烯醛、1-戊烯-3-酮和愈創木酚是番茄果實中的活性香氣化合物。頂空固相微萃取-氣質聯用法（Headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GCMS）檢測可得到樣品中各揮發性成分的定性、定量結果，已在甜瓜[12]、獼猴桃[13]、柚子[14]和芒果[15]等果蔬的揮發性特征測定和分類研究中應用。HSSPME-GC-MS 分析結果有利于對電子鼻分析結果進行解釋，兩者結合可同時從宏觀和微觀上對樣品香氣進行闡述和分析[16]。低溫冷藏會導致風味品質下降，此前已有研究揭示了櫻桃番茄的主要風味物質[17]，但對于櫻桃番茄在冷藏期間的風味變化的報道較少。

本研究采用電子鼻與HS-SPME-GC-MS 相結合的方法，通過對兩種櫻桃番茄在冷藏期間的風味變化的研究，探索其品種間的差異，為高品質櫻桃番茄采后儲運技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘千禧’、‘吉甜一號’ 均在2021 年8 月采于北京天安公司小湯山基地，挑選果實完整、無機械損傷、無病蟲害、成熟度一致、大小均勻的紅熟期櫻桃番茄作為試驗材料。將挑選好的兩種櫻桃番茄分別裝入0.03 mm 厚的聚乙烯膜中，置于4 ℃下冷藏16 d，分別于0 和16 d 進行取樣[9]，每次取樣量為500 g，每組設置3 個重復；甲醇、乙腈 色譜純，安徽天地高純溶劑公司；超純水Milli-Q 純水器進行純化；0.03 mm PE 膜 北京華盾雪花有限公司；聚二甲基硅氧烷二乙烯基苯纖維、PTFE-硅膠隔膜 美國Supelco 公司。

PEN3 型便攜式電子鼻 德國Airsense 公司；QP2010 plus GC-MS 設備 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 電子鼻檢測 采用Yan 等[18]方法稍加修改，將兩種櫻桃番茄樣品（500 g）破碎處理分別置于密閉容器中，在4 ℃條件下放置1 h 后，用頂空吸氣法進行采集。測定條件為：傳感器清洗時間80 s，自動調零時間5 s，樣品準備時間5 s，樣品測試時間120 s，傳感器流速100 mL/min，實驗中發現傳感器響應值在110 s 趨于穩定，故選擇112、113、114 s 時響應值的平均值用于數據分析。測量前后，均對傳感器進行清洗和標準化。每個處理組重復測定3 次。PEN3 型便攜式電子鼻傳感器性能見表1。

表1 PEN3 型便攜式電子鼻標準傳感器陣列與性能Table 1 Standard sensor arrays and performance of electronic nose PEN3

1.2.2 HS-SPME-GC-MS 檢測 參考Nzekoue 等[19]的方法，將新鮮的櫻桃番茄樣品（8.0 g）與1.2.1 一致破碎處理置于帶有1.5 g NaCl 的PTFE-硅膠隔膜的20 mL 密封小瓶中。將樣品平衡20 min 后，使用65 μm 聚二甲基硅氧烷二乙烯基苯纖維在50 ℃下萃取40 min。萃取后的樣品從小瓶中取出并插入GC-MS 設備的進樣口（樣品在250 ℃下，不分流進樣），使揮發性物質在DB-WAX 柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）中分離。分析過程中氦氣用作載氣，流速為1.0 mL/min。GC 的升溫程序如下：40 ℃保持3 min，以5 ℃/min 升溫至120 ℃，然后以10 ℃/min升至200 ℃后保持5 min。傳輸線和離子源溫度分別保持在150 和200 ℃。在電離源（EI）模式下使用m/z 中的全掃描模式進行定性分析范圍為45～550 amu。將實驗質譜與NIST11 質譜庫進行匹配，確定揮發性物質種類。根據峰面積百分比計算每種已鑒定揮發性物質的相對含量，最后進行歸一化處理。

1.3 數據處理

利用儀器自帶的Winmuster 分析軟件，對數據進行主成分分析（Principal component analysis，PCA）。利用Excel 2010 統計分析軟件進行數據整理，Origin 9.0 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 櫻桃番茄電子鼻檢測結果分析

2.1.1 雷達圖分析 圖1 為利用電子鼻的不同傳感器所探測到的不同類型揮發物質的特征性雷達圖，其中檢測點距離圓心越遠響應值越大，反之則越小[20]。由圖1 可知，‘千禧’櫻桃番茄在冷藏前后傳感器W1W 和W5S 的響應值均高于‘吉甜一號’冷藏前后，說明‘千禧’冷藏前后能夠檢測出較多的無機硫化物和氮氧化合物等揮發性物質。而W2W 傳感器的響應值在兩種櫻桃番茄冷藏后均明顯增加，說明冷藏后能夠檢測出較多的有機硫化物等揮發性物質，這可能是由于冷藏處理和貯藏期延長影響櫻桃番茄中的硫化物等揮發性物質的含量，進而影響櫻桃番茄的整體風味品質[21]。

圖1 兩種櫻桃番茄冷藏前后電子鼻雷達圖分析Fig.1 Analysis of electronic nose radar chart before and after storage of two kinds of cherry tomatoes

2.1.2 主成分分析（PCA）PCA 是指將多個結果變量通過線性變換的方式，達到降維的目的，它能夠反應因子和各個變量的相關程度，從而觀察和比較不同樣品中的主成分分析值在二維空間的分布差異[22]。圖2 為兩種櫻桃番茄冷藏前后的PCA 圖。由圖2可知，主成分1 的貢獻率為98.88%，主成分2 的貢獻率為0.89%，兩種主成分的總貢獻率為99.77%，所受干擾較少，表明兩個主成分能代表樣品的主要信息特征[23]，反映兩種櫻桃番茄在冷藏過程中揮發性物質的變化。圖2 中0 d 與冷藏16 d 后的‘千禧’和‘吉甜一號’均無重疊區域，且均相距較遠（距離越遠表明變化越明顯），這說明兩種櫻桃番茄在冷藏后的揮發性物質成分均發生顯著變化，其中與‘吉甜一號’相比，‘千禧’的變化更為明顯，因此冷藏對‘千禧’番茄風味品質的影響較大。

圖2 兩種櫻桃番茄冷藏前后主成分分析（PCA）Fig.2 Principal component analysis (PCA) of two kinds of cherry tomatoes before and after refrigeration

2.1.3 負荷加載分析（LA）10 個傳感器所感應物質如表1 所示。不同傳感器在負荷加載分析（Loading analysis，LA）圖中的位置可以反映傳感器對于樣品揮發性物質貢獻率的大小。距離原點越遠，表示此傳感器貢獻率越大[24]。由圖3 可知，W1W 對第一主成分的貢獻率最大，其次是W5S，說明第一主成分主要反應的是無機硫化物類，這也與雷達圖分析的結果相呼應。傳感器W2W 對第二主成分的貢獻率較大，說明第二主成分主要反應的是有機硫化物。由此可見，傳感器W1W、W5S 和W2W 的識別和分析能力較強。

圖3 兩種櫻桃番茄冷藏前后電子鼻LA 分析Fig.3 Analysis of electronic nose LA before and after storage of two kinds of cherry tomatoes

2.2 櫻桃番茄HS-SPME-GC-MS 檢測結果

由圖4 兩種櫻桃番茄貯藏前后揮發性成分總離子流圖和表2 所示，得出‘千禧’0 d 揮發性物質53 種，‘吉甜一號’0 d 揮發性物質55 種，且兩個櫻桃番茄0 d 的揮發性物質主要為醛類、醇類、酯類和酮類。冷藏16 d 后，在‘千禧’櫻桃番茄中共檢測出50 種揮發性物質，在‘吉甜一號’櫻桃番茄中共檢測出51 種揮發性物質，由此可知，這些揮發性物質種類的差異，可能是造成兩種櫻桃番茄風味品質差異的主要原因。此外，與0 d 相比，‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏后總揮發性物質相對含量分別降低了7.08%和3.68%（圖5），且兩種櫻桃番茄冷藏前后差異較大的揮發性物質主要為醛類、醇類、酯類和酮類。

圖5 兩種櫻桃番茄冷藏前后揮發性物質分析比較結果Fig.5 Analysis and comparison results of volatile substances of two cherry tomatoes before and after refrigeration

表2 兩種櫻桃番茄冷藏前后揮發性物質類別及種類Table 2 Classes and types of volatile substances before and after refrigeration for two cherry tomatoes

2.2.1 醛類物質 在冷藏前后的‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄中共檢測出27 種醛類物質（表3），其中相同揮發性物質成分有15 種。0 d 時‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄中醛類物質分別檢測到18 種和22 種。冷藏16 d 后兩種櫻桃番茄醛類物質分別檢測到21 種和20 種，‘千禧’和‘吉甜一號’0 d 醛類揮發性物質相對含量分別為72.03%和72.47%，其中‘千禧’冷藏后醛類揮發性物質相對含量下降了1.65%，而‘吉甜一號’冷藏后醛類物質相對含量僅下降了0.77%。其中，己醛在兩種櫻桃番茄冷藏前后的相對含量均最高，其次是反-2-己烯醛。‘千禧’櫻桃番茄冷藏后己醛和反-2-己烯醛相對含量分別下降了7.03%和2.53%，而‘吉甜一號’分別下降了5.22%和0.97%。這說明‘吉甜一號’櫻桃番茄在冷藏過程中可較好的維持果實中己醛和反-2-己烯醛等醛類揮發性物質相對含量和風味。

表3 兩種櫻桃番茄冷藏前后揮發性物質及相對含量Table 3 Volatile compounds and relative contents of two cherry tomatoes before and after cold storage

2.2.2 醇類物質 在冷藏前后的‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄共檢測出23 種醇類物質（表3），其中相同揮發性物質成分有5 種。‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄在0 d 和冷藏16 d 后醇類物質分別檢測到11 種和12 種，0 d 時‘千禧’和‘吉甜一號’醇類揮發性物質相對含量分別為8.29%和8.41%，冷藏16 d 后，‘千禧’醇類揮發性物質相對含量為8.38%，吉甜一號’醇類揮發性物質相對含量為8.43%，較‘千禧’高0.05%。其中1-戊醇在兩種櫻桃番茄冷藏前后的相對含量均最高，‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏后1-戊醇相對含量分別上升0.3%和1.11%。這表明‘吉甜一號’在冷藏過程中可較好的維持果實中1-戊醇等醇類揮發性物質的相對含量和風味。

2.2.3 酯類物質 在冷藏前后的‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄共檢測出4 種酯類物質（表3）。‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄0 d 酯類物質分別檢測到4 種和3 種。冷藏16 d 后兩種櫻桃番茄酯類物質分別檢測到1 種和2 種，‘千禧’和‘吉甜一號’0 d 酯類揮發性物質相對含量分別為3.19%和2.48%，其中‘千禧’冷藏后酯類揮發性物質相對含量下降了2.82%，‘吉甜一號’冷藏后酯類物質相對含量下降了0.67%，且兩種櫻桃番茄在冷藏后部分揮發性物質未被檢測到。盡管在櫻桃番茄中檢測到的酯類物質的種類和相對含量較少，但酯類物質是除醛類和醇類物質之外的櫻桃番茄風味形成的三大揮發性物質之一，對番茄風味形成的影響較大[25]，且‘吉甜一號’櫻桃番茄在冷藏過程中可較好的維持果實中酯類揮發性物質種類和相對含量。

2.2.4 酮類物質 在冷藏前后的‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄共檢測出11 種酮類物質（表3），其中相同揮發性物質成分有4 種。‘千禧’和‘吉甜一號’櫻桃番茄0 d 酮類物質分別檢測到7 種和5 種。冷藏16 d后兩種櫻桃番茄酮類物質分別檢測到7 種和6 種，‘千禧’和‘吉甜一號’0 d 酮類揮發性物質相對含量分別為7.28%和9.7%，且‘千禧’冷藏后酮類揮發性物質相對含量下降了1.15%，‘吉甜一號’冷藏后酮類物質相對含量下降了0.74%。6-甲基-5-庚烯-2-酮在兩種櫻桃番茄冷藏前后的相對含量均最高，其次是1-戊烯-3-酮。‘千禧’冷藏后6-甲基-5-庚烯-2-酮和1-戊烯-3-酮相對含量分別由1.67%和1.67%升高至1.85%和1.99%，而‘吉甜一號’櫻桃番茄冷藏16 d后6-甲基-5-庚烯-2-酮和1-戊烯-3-酮相對含量分別由2.36%和2.09%升高至2.57%和2.19%，這表明‘吉甜一號’櫻桃番茄在冷藏前后酮類揮發性物質含量均高于‘千禧’。

2.2.5 其他類物質 除檢測到以上揮發性物質外，在兩種櫻桃番茄冷藏前后還檢測到呋喃類、烷烴類和烯烴類等揮發性物質，且這些揮發性物質相對含量均無明顯變化規律，它們多是伴隨各種加成或還原反應的產物或中間產物，對番茄風味品質影響較小[26]。

3 討論與結論

風味是番茄果實的基本感官特征，在消費者接受度方面起著重要作用[27]。之前研究了在低溫貯藏的條件下，‘吉甜一號’外觀品質優于‘千禧’，更利于貯藏[9]。本實驗在此基礎上進一步探究冷藏對兩種櫻桃番茄風味品質的影響，通過電子鼻和HS-SPMEGC-MS 在‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏前后共檢測出93 種揮發性物質，包括醛類物質27 種，醇類物質23 種，酯類物質4 種、酮類物質11 種、呋喃類物質3 種、烷烴類物質9 種、烯烴類物質12 種、其他類物質4 種。其中在兩個不同品種的櫻桃番茄中共鑒定出27 種揮發性物質，且發現冷藏前后兩種櫻桃番茄風味品質均存在差異。常培培等[10]在5 個不同櫻桃番茄品種中共檢測到81 種揮發性物質，14 種共有成分。本研究結果進一步表明櫻桃番茄品種不同，會導致揮發性物質成分存在明顯差異。

醛類物質賦予番茄綠葉清香味[11]，已有研究證實了己醛、反-2-己烯醛、反式-2-戊烯醛和庚醛等是番茄的主要揮發性物質[28]，本研究發現在‘千禧’和‘吉甜一號’中檢測到的主要揮發性醛類物質為己醛、反-2-己烯醛、反式-2-戊烯醛和庚醛，其中，己醛在‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏前后的相對含量均最高，其次是反-2-己烯醛，且這兩種香氣成分相對含量在冷藏16 d后均下降，表明番茄冷藏后醛類物質含量會降低，Zhang 等[3]也研究表明己醛和反-2-己烯醛在番茄冷藏后含量會降低，且‘吉甜一號’冷藏后醛類物質相對含量下降速度比‘千禧’慢，這說明‘吉甜一號’可以較好的維持果實中的醛類揮發性物質含量。

醇類物質具有淡甜的果香，可以提升番茄的風味[29]。兩種櫻桃番茄冷藏前后相對含量較高的醇類物質是1-戊醇，是‘千禧’和‘吉甜一號’的主要揮發性物質，Viljanen 等[30]也證實了1-戊醇是番茄的主要揮發性物質。由表3 可知，兩種櫻桃番茄中這種揮發性物質在冷藏后的相對含量均比冷藏前有不同程度的增加，這可能是因為隨著成熟度的提高，番茄果實在呼吸作用下產生了更多的醇類物質，導致兩種櫻桃番茄中醇類揮發性物質均不同程度升高[31]。

盡管在櫻桃番茄中檢測到的酯類物質的相對含量較少，但酯類物質是除醛類和醇類物質之外的三大櫻桃番茄風味形成物之一，對番茄風味提升有重要作用[32-33]。‘千禧’和‘吉甜一號’中的酯類物質相對含量均在冷藏16 d 后出現不同程度地減少，‘千禧’16 d樣品中僅檢測到了相對含量為0.37%反式-2-戊烯酸乙酯，而‘吉甜1 號’冷藏16 d 樣品中檢測到的酯類物質有兩種，相對含量也較高。且‘吉甜一號’冷藏后的酯類物質相對含量下降的速度比‘千禧’慢，表明‘吉甜一號’可以較好的維持果實中的酯類香氣成分。

‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏前后相對含量較高的酮類物質有6-甲基-5-庚烯-2-酮和1-戊烯-3-酮，Selli等[34]也證實這兩種揮發性物質可以給番茄帶來芳香味。在兩種櫻桃番茄冷藏后6-甲基-5-庚烯-2-酮的相對含量增加，可能是冷藏會影響參與將番茄紅素或其前體轉化的酶，導致其含量增加[35]。Farneti 等[36]也證實了6-甲基-5-庚烯-2-酮在冷藏后相對含量會增加。且‘吉甜一號’冷藏后酮類物質相對含量下降的速度比‘千禧’慢，表明‘吉甜一號’可以較好地維持果實中的酮類揮發性物質，保持較好的風味品質。

綜上，‘千禧’和‘吉甜一號’冷藏16 d 前后揮發性物質和含量均有差異，冷藏會導致兩種櫻桃番茄風味品質下降。與‘千禧’相比，‘吉甜一號’可以更好的維持冷藏過程中櫻桃番茄中的醛類、醇類、酮類等揮發性物質。因此，‘吉甜一號’更利于采后貯運和低溫冷藏，在未來的研究中，可以通過轉錄組學和代謝組學聯合分析番茄風味物質代謝調控途徑，培育更加優良的番茄品種。