番茄果实可溶性固形物的作用及研究概况

番茄 (Lycopeersicum esculentum.Mill) 是一种世界性的经济作物, 果实特性介于果品与蔬菜之间, 含有丰富的糖类、酸类, 较多的维生素A与C, 及胡萝卜素、番茄红素、蛋白质等重要的营养成分。从发展趋势看人们对番茄的需求仍在加大[1]。

番茄可溶性固形物 (Soluble solids content, SSC或Brix) 指番茄汁液中溶质的百分含量, 主要由可溶性糖和有机酸等营养成分组成, 是衡量番茄品质的一个重要指标, 也是番茄果实加工特性的一个重要衡量指标[1]。

1 番茄果实中可溶性固形物的重要作用

1.1 对番茄果实品质的影响

番茄果实中含有丰富的糖类、有机酸, 以及维生素C、胡萝卜素、番茄红素等营养成分。也就是说番茄果实的可溶性固形物含量与其营养价值成正相关关系。据研究表明, 番茄中较多的苹果酸、柠檬酸等有机酸可以保护维生素C不被破坏, 提高人体对其的吸收利用效率, 还可软化血管、促进钙、铁元素的吸收, 这是其它蔬菜所不及的[2]。

1.2 可以提高番茄果实的加工特性

番茄果实可溶性固形物含量的高低对番茄果实的实质产量 (营养产量) 也有着重要影响。如果在番茄产量保持不变的情况下, 提高其果实的可溶性固形物含量可大幅度提高番茄的营养成分产出。有关研究表明番茄果实可溶性固形物每增加1%就相当于总产量增加25%。另据美国有关统计, 番茄可溶性固形物每增加1%, 每年即可减少约7000万美元的加工费用[1]。

1.3 对果实生理活动的作用

可溶性固形物是冷害和冻害条件下细胞内的保护物质, 其含量与多数植物的抗寒性成正相关。王孝宣研究表明, 低温下A BA和可溶性固形物含量与番茄品种的耐寒性呈正相关[3]。

另外有人以包括番茄在内的研究表明, 随着蔬菜可溶性固形物含量的提高, 其冰点温度呈明显的下降趋势, 相关系数r=-0.9007。对蔬菜储藏, 运输销售过程中的防冻等有很好的预见性的帮助[4]。

2 番茄可溶性固形物组成成分的研究现状

番茄果实的可溶性固形物是糖、酸等多种化学成分的混合物, 其各种成分在果实鲜重中的含量和对可溶性固形物的相关性各不相同 (见表1) 。番茄果实中糖、酸的分析是目前品质研究的主要内容, 主要探讨它们同果实品质和风味的关系[5,7]。我国从20世纪80年代开始开展番茄品质和番茄红素的研究。吴有为 (1986) 、周永键、徐和金 (1985) 等进行了番茄红素和可溶性固形物的遗传表现研究。

2.1 番茄果实中的糖分

普通栽培番茄果实中糖分占干物质总量的55%左右, 主要是果糖和葡萄糖, 很少或基本不含蔗糖。果糖、葡萄糖和蔗糖对果实甜度的贡献不同, 果糖:蔗糖:葡萄糖=220∶145∶100。果糖和葡萄糖的变异具有相对稳定性和较高的相关性, 红熟时果糖:葡萄糖为14∶11左右。蔗糖在番茄果实中的积累量极少, 而在某些野生种中的含量较高[5]。

2.2 番茄果实中的有机酸

番茄果实中有机酸占干物质总量的12%, 所含的酸主要是柠檬酸, 约占总酸量的40%~90%, 苹果酸含量较少, 此外还有微量的草酸、酒石酸、抗坏血酸、半乳糖醛酸等。Islam试验证明, 有机酸和VC随果实的成熟而增加, 至转色期达最高峰, 但红熟期略有下降, 糖酸比在各成熟期几乎相同, 但在完熟期略有增加, 主要原因是单糖含量增加和有机酸略微下降[5~6]。

2.3 番茄果实中的糖/酸

番茄果实风味除了要求有较高的糖和有机酸的含量外, 合适的糖酸比也尤为重要。实践证明, 良好的风味, 必须在较高的含糖量基础上有合适的糖酸比。酸度过大, 不易被人接受;糖含量高, 酸度过低, 味淡而淡;糖酸均过低, 即使有合适的糖酸比, 也会令人感到淡而无味。合适的糖酸比为6.9~10.8, 但也有人认为糖酸比应为4~6[5~6]。

3 番茄果实可溶性固形物的提高途径

多年来, 众多研究人员对提高番茄果实可溶性固形物含量进行了深入广泛的研究, 也取得了丰富的成果。目前提高番茄果实可溶性固形物含量主要有两条途径:一是利用杂交或生物技术手段优化植株的基因组成, 使可提高可溶性固形物含量的基因与其它控制优良性状的基因整合在一起, 或者抑制对其有不良影响的基因表达;另外就是通过改变作物的生理生长环境, 如水, 肥, 激素等条件促进番茄果实的可溶性固形物含量的提高。

3.1 通过基因改良提高番茄果实可溶性固形物含量

Chetelat等 (1995) 利用分子标记辅助选择将在L.chmielewskii中发现的一种酸性蔗糖缺失基因sucr导入到普通的番茄中, 明显提高了果实中可溶性固形物含量、可滴定酸度和番茄酱的产出率[6]。最近, Triano和Clair用多次回交法将L.cheesmanii的高可溶性固形物基因导入到普通番茄中, 得到了2个可溶性固形物含量较高的材料[7]。

研究者还对番茄果实可溶性固形物的形成机制和作用机理进行了研究。蔗糖代谢是其中的重要环节, 故许多学者试图从蔗糖代谢相关酶的活性变化, 来探讨果实糖积累的机理[8]。

目前, 人们对糖分进入果实的途径、果实糖分积累过程中的有关酶活力变化动态、酶和糖在细胞内的分布等信息已较为清晰。但对果实糖分积累起始信号、与糖积累有关的韧皮部后非维管运输的细胞途径、可能存在的糖运输蛋白及果实内部糖代谢的控制步骤都有待阐明。用分子生物学手段和反向遗传学手段研究有关酶基因对果实糖分积累的直接作用将是进一步研究的方向[8]。

3.2 亏缺灌溉提高番茄可溶性固形物含量

水分胁迫条件对作物的碳水化合物系统的代谢产生影响。Branthome X等 (1994) 在法国利用滴灌方法, 研究了灌溉水量对加工番茄产量及品质的影响表明, 当灌水为1.0MET (最大水分蒸散量) 时, 产量最高, 但番茄果实着色、酸度、可溶性固形物等指标却以0.7MET时为最佳。亏缺灌溉虽增加了果实的品质风味, 但产量有所下降, 生产中可根据需要确定水分灌溉平衡点, 使产量降低适度, 而品质又有较大的增加[9]。国内已有报道指出在第一花序果实已膨大进入果色转白期后再开始亏缺灌溉, 控制其土壤的灌水量在正常灌水量的50%左右, 可以在提高果实的风味品质的同时减少产量降低的幅度[9]。

3.3 施肥

矿质元素磷、钾在促进植物体内光合及ATP合成增加、光合产物运转及其它矿质养分的吸收、代谢等方面具有重要的作用[10]。适量施用氮肥可以显著提高蔬菜产品中可溶性固形物以及含氮物质含量, 但过量施肥却可以降低其非氮源营养成分如Vc、总糖以及可溶性糖等的含量[10]。

3.4 激素调控

当生长中番茄的细胞分裂素合成增加, 可使光合产物在果实中的分配增加, 从而能提高番茄可溶性固形物的含量。通过对柑橘研究表明, 果实发育中后期, 汁囊中的ABA与糖的含量达到极显著地相关关系。在苹果上的研究也表明, ABA可促进糖的卸载和在果实中的积累。高东升等 (1999) 研究表明喷施外源GA3可提高温室盆栽桃果实中淀粉酶、酸性及中性转化酶的活性[11]。另外, 乙烯对成熟期苹果果实碳水化合物代谢具有调控作用, 乙烯利处理后, 淀粉酶、中性转化酶、SS和SPS均受到乙烯处理的显著激活而活性增强。

摘要：本文论述了可溶性固形物在番茄果实的品质特性、加工特性和生理作用方面的作用, 以及番茄果实中可溶性固形物的主要成分和对风味的影响作用。也对近年来提高番茄果实可溶性固形物的基因重组、水肥调控和激素调控等途径的研究情况做了概述。

关键词：番茄,可溶性固形物,研究概况

参考文献

[1] 西南农业大学.蔬菜育种学[M].北京:农业出版社, 1997.

[2] 霍建勇, 刘静, 冯辉.番茄果实风味品质研究进展.中国蔬菜, 2005 (2) :34～36.

[3] 王孝宣, 李树德, 东惠茹.番茄品种耐寒性与ABA和可溶性糖含量的关系.园艺学报, 1998, 25 (1) :56～60.

[4] 王颇, 李里特, 丹阳.蔬菜可溶性固形物含量与冰点温度的关系[J].中国蔬菜, 2003 (4) :7～9.

[5] 齐红岩, 李天来, 邹琳娜.番茄果实不同发育阶段糖分组成和含量变化的研究初报[J].沈阳农业大学学报, 2001, 32 (5) :346～348.

[6] Andrew J.Thompson, Mahmut Tor, Cornelius S.Barry, et al.Molecular andgenetic characterization of a novel pleio-tropic tomato-ripening mutant.PlantPhysiol, 1999, 120:383～390.

[7] 刘静, 冯辉.番茄果实可溶性固形物配合力分析[J].辽宁农业科学, 2005 (4) :49～50.

[8] Bonnema G, Schipper D, van HeusdenS, Zabel P, Lindhout P.Tomato chro-mosome 1:high resolution genetic andphysical mapping of the short arm inan interspecific Lycopersicon esculentumx L.peruvianum cross.Mol Gen Genet, 1997, 7, 253 (4) :455～62.

[9] 刘明池, 刘向莉.亏缺灌溉对番茄果实品质和产量的影响[J].中国蔬菜, 2005, 1.

[10] 计玉妹, 朱祝军, 钱琼秋.磷缺乏对番茄植株中碳水化合物分配的影响[J].上海交通大学学报, 2002, 20 (3) :199～202.

[11] 高东升, 王兴安.GA3对温室盆栽桃座果及幼果糖酶活性的影响[J].植物生理学通讯, 1999, 35 (5) :365～366.