不同品种番茄的营养品质差异性分析.pdf

中国果菜 China Fruit 2 StateKeyLaboratoryofVegetableBiobreeding InstituteofVegetablesandFlowers ChineseAcademyofAgriculturalSciences KeyLaboratoryofAgrifoodSafetyandQuality Ministry ofAgriculture P R China Beijing100081 China Abstract Investigation of quality differences among diverse tomato cultivars generates essential scientific data whichunderpinstheoptimizationofcultivationpractices improvementofnutritionalprofiles andmarketdevelop 收稿日期 2024 12 25 基金项目 TheprojectsupportedbyNationalCenterofTechnologyInnovationforComprehensiveUtilizationofSaline AlkaliLand GYJ2023004 国家重点研 发计划项目 地理标志产品特色品质控制技术研究与应用 2022YFF0606800 北京市自然科学基金资助 6242028 国家现代农业技术产业体系建 设专项基金项目 CARS 23 E03 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 IVF BRF2024013 Y2023LM10 第一作者简介 赵一明 1992 男 硕士 主要从事食品质量与安全的工作 通信作者简介 许晓敏 1978 女 副研究员 博士 主要从事农产品质量安全与营养研究工作 刘广洋 1987 男 研究员 博士 主要从事农产品质量安全与营养研究工作 番茄是全球消费量位居前列的蔬菜之一 1 也是我 国设施栽培面积最大的蔬菜 2 3 番茄果实味甜多汁 风味好 既是蔬菜又可以当水果食用 深受消费者喜 爱 番茄有很高的营养价值 4 7 含有番茄红素 类黄酮 和胡萝卜素等对人体健康有益的生物活性物质 8 9 番 茄果肉是抗氧化剂的重要来源 10 每100 g 番茄可提 供约5 mg的番茄红素 15 mg维生素C 是维生素C 膳食摄入的重要来源 近年来 科研工作者主要针对番茄的外观特征 营 养成分和口感等方面进行评估 其中 外观特征包括果 实大小 形状 颜色和表面光泽等 营养成分方面 研究 人员通常关注番茄中的维生素 矿物质和抗氧化物质 等 此外 番茄的口感特征 如果肉质地 口感均匀性和 味道等也是评价番茄品质的重要指标 研究表明 番茄 品质受多种因素的影响 如品种对果实品质具有遗传 特性的影响 11 成熟度会影响果实中芳香族挥发物的生 物合成 12 低温贮藏会导致番茄中风味物质含量的显著 降低 13 由此看出 番茄品种 种植环境 果实成熟度和 采收后处理等因素对番茄品质至关重要 在番茄的栽培过程中 不同品种和类型的番茄不 仅在形态上存在差异 而且化学成分不同 这直接影 响番茄的风味和营养特性 在同一地区采集的不同品 种番茄之间 品质的差异可能是显著的 为了深入了 解这些品质差异 本研究采集了来自山东寿光同一地 区的32个不同品种的番茄样本 进行品质检测分析 其中包括中型口感番茄和樱桃番茄 以涵盖不同类型 的番茄品种 为了评估番茄品质差异 选取总酸 可溶 性糖 维生素C和蛋白质4种重要成分进行品质分 析 使用主成分分析和聚类分析等统计工具分析不同 番茄品种的关键品质成分差异 有助于理解其风味和 营养特性的变化 为优化种植和品质改良 生产更符 合健康和消费需求的番茄提供参考 1 材料与方法 1 1 植物材料和预处理 为了规避种植区域和种植模式对番茄营养品质 差异的影响 本实验的番茄样品均采自中国农业科学 院蔬菜花卉研究所寿光研发中心 36 938 7 N 118 857 9 E 种植模式均为露地种植 采集的样本为 32个番茄品种 表1 成熟期采集 采集后低温保存 48 h内测定 1 2 指标测定 将新鲜的番茄用匀浆机捣碎混匀 制成待测样 品 立即测定 维生素C依据 食品安全国家标准食品 中抗坏血酸的测定 GB 5009 86 2016 测定 可溶性 糖依据 蔬菜及其制品中可溶性糖的测定铜还原碘量 法 NY T 1278 2007 测定 总酸依据 食品安全国 家标准食品中总酸的测定 GB 12456 2021 测定 蛋白质依据 食品安全国家标准食品中蛋白质的测 定 GB 5009 5 2016 测定 ment Thisstudywastoinvestigatethequalitydifferencesof32differenttomatovarietiescollectedinShouguangcity Shandongprovince bymeasuringthequalitycomponentsoftotalacid solublesugar vitaminCandprotein using principalcomponentanalysis clusteranalysis membershipfunctionmethodandothermethods Medium sizedtomato wascloselyrelatedtosolublesugar cherrytomatowascloselyrelatedtoprotein totalacidandvitaminC Theresultsof clusteranalysisshowedthat32varietiesoftomatoformedthreemainclusters butoverlapswereobservedincertain qualitycomponents whichmightbeduetotheexistenceofintermediateformsorqualityoverlapsamongsomevarieties Finally theobjectiveanalysisandevaluationofallvarietieswerecarriedoutbymembershipfunctionevaluationmethod which was consistent with the results of cluster analysis Therefore the results of this study revealed the quality differencesbetween32differentvarietiesoftomatoes providinganimportantscientificbasisfortomatoplantingand breeding andausefulreferencefortomatoproductoptimizationandmarketdevelopment Keywords Tomato nutritionalquality principalcomponentanalysis PCA clusteranalysis membershipfunction evaluationmethod 质量控制 赵一明 等 不同品种番茄的营养品质差异性分析 25 表 1 32 个不同品种番茄信息 Table 1 Information on 32 different tomato varieties 1 3 数据分析 所有样本采用三平行三重复测定 采用 Excel 2020 进行数据整理 使用 SPSS 27 0 软件进行 K S 检验 相关分析 聚类分析和隶属函数评估法 评价维 生素C 总酸 可溶性糖含量在番茄品种间的差异和相 关性 2 结果与分析 2 1 品质成分含量水平 相同种植模式 相同种植环境的32个品种中4 种营养成分含量测定结果如表2所示 其中维生素C 含量为8 3 33 2 mg 100 g 平均值16 1 mg 100 g 变 异系数7 158 最高值是最低值的4倍 其中 中型口 感番茄的维生素C含量为8 3 17 2 mg 100 g 樱桃 番茄的维生素C含量为15 1 33 2 mg 100 g 明显高 于中型口感番茄 这与之前的报道基本一致 14 15 研究 认为番茄的维生素含量与品种有关 16 由表2可知 由于遗传的多样性 来自同一地区 的32个不同品种番茄在不同营养成分含量上各不相 同 维生素C含量是不同品种番茄中差异最大的成分 指标 其标准差是7 15 最大值与最小值相差24 88 mg 100 g 其次是总酸含量 标准差为1 11 而可溶性 糖 蛋白质含量标准差较小 分别为0 79 0 20 离散程 度相对较小 表 2 32 个不同品种番茄中 4 种营养成分含量 Table 2 Content of 4 nutrients in 32 different tomato varieties 样品 编号 总酸 g kg 1 可溶性糖 维生素C mg 100g 1 蛋白质 SG1 5 38 4 67 13 0 1 13 SG2 3 73 3 84 8 82 0 85 SG3 4 78 5 56 17 2 1 12 SG4 5 38 4 89 12 6 1 12 SG5 6 05 4 56 14 3 1 19 SG6 5 45 4 29 13 0 1 05 SG7 5 15 4 56 11 1 1 06 SG8 4 48 2 96 10 5 0 70 SG9 7 48 3 40 9 91 1 23 SG10 3 52 2 40 8 74 0 78 SG11 2 91 2 63 10 8 0 67 SG12 3 67 2 46 9 98 0 81 SG13 4 12 2 46 8 32 0 84 SG14 2 61 3 90 12 9 0 72 质量控制中国果菜 样品编号 品种 类型 SG1 戴安娜 中型口感番茄 SG2 粉如意 中型口感番茄 SG3 草莓果 中型口感番茄 SG4 京采 中型口感番茄 SG5 高糖皇妃 中型口感番茄 SG6 高糖100 中型口感番茄 SG7 西施草莓 中型口感番茄 SG8 雅丽1832 中型口感番茄 SG9 草木荣华31 中型口感番茄 SG10 东农722 中型口感番茄 SG11 东农728 中型口感番茄 SG12 中杂9号 中型口感番茄 SG13 中杂302 中型口感番茄 SG14 中杂301 中型口感番茄 SG15 草木荣华大粉02 中型口感番茄 SG16 草木荣华大粉03 中型口感番茄 SG17 草木荣华大粉04 中型口感番茄 SG18 迈乐迪 中型口感番茄 SG19 秀福 中型口感番茄 SG20 宝石捷k12 中型口感番茄 SG21 21T09 1 中型口感番茄 SG22 紫金香 樱桃番茄 SG23 鲁寿花灯笼 樱桃番茄 SG24 金皇后 樱桃番茄 SG25 粉桃 樱桃番茄 SG26 粉佳丽 樱桃番茄 SG27 鲁寿超盈 樱桃番茄 SG28 鲁寿红牛 樱桃番茄 SG29 21T35 2 樱桃番茄 SG30 21T34 1 樱桃番茄 SG31 21T30 1 樱桃番茄 SG32 21T30 2 樱桃番茄 26 样品 编号 总酸 g kg 1 可溶性糖 维生素C mg 100g 1 蛋白质 SG15 3 74 3 68 12 9 0 73 SG16 3 37 3 07 9 98 0 71 SG17 4 2 3 51 11 6 0 77 SG18 3 89 3 79 13 3 0 79 SG19 5 1 3 84 12 5 0 89 SG20 4 00 3 79 12 9 0 73 SG21 4 42 3 90 16 0 0 69 SG22 6 35 2 85 18 9 1 13 SG23 5 68 2 63 31 6 1 22 SG24 5 83 3 34 27 0 1 11 SG25 4 48 2 96 15 0 1 07 SG26 5 23 2 90 23 1 1 07 SG27 5 68 4 40 30 1 1 24 SG28 6 73 4 40 33 2 1 41 SG29 4 55 3 01 16 4 0 95 SG30 4 33 3 57 29 2 1 01 SG31 5 38 3 34 20 3 1 03 SG32 4 33 3 29 20 2 0 873 最大值 7 48 5 56 33 20 1 41 最小值 2 61 2 40 8 32 0 67 极差 4 87 3 16 24 88 0 74 中位值 4 52 3 54 13 00 0 98 均值 4 75 3 59 16 10 0 96 标准差 1 11 0 79 7 15 0 20 续表 2 2 营养成分差异 为研究32个不同品种番茄的四种营养成分含量 差异情况 进一步绘制了雷达图 图1 和相关性矩阵 表3和图2 由图1和表3可知 总酸和蛋白质在 32种番茄中的含量变化相似 可溶性糖与维生素C在 32种番茄中的含量分布相反 由图4所示 蛋白质与 其他三种成分相关性最强 其次是总酸 从平均水平 来看 总酸 维生素 C 与蛋白质含量在樱桃番茄 SG22 SG32 中较高 可溶性糖含量在中型口感番茄 SG1 SG21 中较高 番茄中的总酸是指番茄中所有酸性成分的总量 是评价番茄营养品质的重要指标 对番茄中总酸含量 进行测定 可以区分不同的产品属性 还可以对比番 茄的风味 17 由雷达图1A可见 中型口感番茄中SG1 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG9 品种和樱桃番茄中的 SG22 SG23 SG24 SG26 SG27 SG28品种的总酸含量 较高 此外 中型口感番茄品种间总酸含量差异显著 樱桃番茄品种间总酸含量差异不显著 由图1B可知 中型口感番茄品种间可溶性糖含 量差异较小 樱桃番茄品种间的可溶性糖含量差异 较大 且中型口感番茄的可溶性糖含量明显优于樱 桃番茄 维生素C主要存在于新鲜水果和蔬菜中 是人体 必需的抗氧化剂 对免疫功能 胶原形成和组织代谢 有重要作用 18 在植物中 维生素C参与细胞分裂 气 孔调控和抗氧化应激等基本过程 19 20 因此 维生素C 含量是评价番茄品质和营养价值的重要指标 21 由图 1C可见 中型口感番茄品种间维生素C含量差异比 较显著 樱桃番茄品种间的维生素C含量差异不显 著 且樱桃番茄的维生素含量明显高于中型口感番 茄 说明中型口感番茄的维生素C含量与品种的关系 更密切 樱桃番茄的维生素C含量更依赖于栽培条 件 与前人研究结果一致 22 23 蛋白质是人体细胞和组织的重要成分 摄入后经 消化吸收和代谢 维持体内动态平衡 膳食中蛋白质 的质量和数量直接影响体内蛋白质的合成 24 由图1D 可见 中型口感番茄中SG1 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG9品种的和樱桃番茄中的SG22 SG23 SG24 SG25 SG26 SG27 SG28品种的蛋白质含量较高 中型口感 番茄品种间蛋白质含量差异显著 樱桃番茄品种间蛋 白质含量差异不显著 这一结果与总酸含量在不同品 种中的分布相似 氨基酸是构成蛋白质分子的基本单 位 杨宇等 25 对不同品种番茄果实中的氨基酸组分进 行分析 也认为不同品种番茄的氨基酸组分有较大差 异 与本试验观点较一致 质量控制 赵一明 等 不同品种番茄的营养品质差异性分析 27 A 总酸含量 g kg B 可溶性糖含量 C 维生素C含量 mg 100 g D 蛋白质含量 图 1 32个不同品种番茄中 4种品质成分的分布雷达图 Fig 1 Radar chart showing the distribution of 4 quality components in 32 different tomato varieties 表 3 四种成分相关性矩阵 Table 3 Correlation matrix of four components 图 2 相关性堆积条形图 Fig 2 Correlation stacked bar chart 2 3 主成分分析 采用主成分分析法对番茄21个中型番茄品种和 11个樱桃番茄品种不同指标含量进行分析 划分为不 同类群便于进行相似性评价 见图3 图 3 32个不同品种番茄中 4种品质成分的 PCA图 Fig 3 PCA plot of 4 quality components in 32 different tomato varieties 第一和第二主成分分别解释了总变量的61 5 和 22 9 两类番茄之间区分明显 分散程度较大 互不 影响 其中中型口感番茄与可溶性糖成分关系密切 樱桃番茄与蛋白质 总酸 维生素C关系紧密 结果表 明 品质成分在两类番茄之间存在明显的差异性 而 项目 总酸 可溶性糖 VC 蛋白质 总酸 可溶性糖 0 291 VC 0 460 0 096 蛋白质 0 868 0 384 0 615 质量控制中国果菜28 在同类型番茄不同品种之间差异不显著 两种类型的 番茄相比 中型口感番茄中的可溶性糖含量较高 樱 桃番茄中的蛋白质 总酸 维生素C含量较高 还可以 看出品质成分蛋白质与总酸的相关性 这与32种番 茄中4种品质成分含量分布雷达图 相关性矩阵的结 果一致 2 4 聚类分析 对32个不同品种番茄的4种品质成分进行聚类 分析 结果如图4所示 图 4 32个不同品种番茄中 4种品质成分的层次聚类热图 Fig 4 Hierarchical clustering heatmap of 4 quality components in 32 different tomato varieties 从图4中可以看出 来自同一地区不同品种番茄 的营养成分存在明显差异 从不同品种番茄来看 32 种番茄共被分成3大组 SG27 SG28为第1组 SG1 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG9被聚为第2组 其他品 种番茄被聚为第3组 这3组番茄在不同营养成分含 量上有很大的区别 但在某些特定品质成分上也存在 着交叉 这可能是由于一些品种间存在中间形态或者 品质交叉 26 第1组番茄中维生素C 蛋白质含量明显 高于其他两组番茄的 第1组和第2组番茄中的总 酸 蛋白质 可溶性糖含量的整体水平高于第3组番 茄 其中第2组中SG9的总酸含量最高 第3组中 SG23和第1组的维生素C与蛋白质的含量较高 且 可溶性糖含量在第2组中更高 在第1组中次之 该 结果表明 第2组中SG9更适合用于富含总酸成分的 产品加工 而第2组番茄从整体水平来看 更适合加 工富含可溶性糖成分的产品 且第3组中SG23和第 1组番茄更适合加工富含维生素C与蛋白质成分的产 品 整体来说 SG10 SG11 SG12 SG13 SG16这5种 番茄相比其他番茄品种 营养成分含量较低 而第1 组番茄的综合品质最好 为推荐种植品种 2 5 综合隶属函数值的计算 隶属函数评估法是基于多指标确定对食品质量 进行客观分析评价的重要方法之一 27 对不同番茄品 种各指标的具体特征隶属度值进行累积 得到平均值 D值 隶属函数的平均值越高 品种品质越好 通过 比较32个番茄品种的4个品质成分的隶属函数平均 值 确定最终的质量排名 表4 中型口感番茄和樱桃 番茄的隶属函数平均值分别为0 415 5和0 530 5 这 表明樱桃番茄的品质优于中型口感番茄的品质 SG27 SG28的排名分别为第2和第1 这与聚类分析 得到的结论一致 表 4 32种不同品种番茄 D值与排名 Table 4 D values and rankings among 32 tomato cultivars 编号 隶属函数 排名 SG1 0 624601045 6 SG2 0 379047351 22 SG3 0 731755324 3 SG4 0 644618334 5 SG5 0 656531032 4 SG6 0 562448315 9 SG7 0 574405693 7 SG8 0 272270823 27 SG9 0 549420442 10 SG10 0 187200713 31 SG11 0 179325762 32 SG12 0 213061024 30 SG13 0 224221580 29 SG14 0 342860890 26 SG15 0 354287938 24 SG16 0 249931830 28 SG17 0 349964494 25 SG18 0 390772111 20 质量控制 赵一明 等 不同品种番茄的营养品质差异性分析 29 编号 隶属函数 排名 SG19 0 453666694 16 SG20 0 374827241 23 SG21 0 410441235 18 SG22 0 481888961 14 SG23 0 538813947 11 SG24 0 566981758 8 SG25 0 395197984 19 SG26 0 462170544 15 SG27 0 737221809 2 SG28 0 834039652 1 SG29 0 382336463 21 SG30 0 534815346 12 SG31 0 490974491 13 SG32 0 410562257 17 续表 3 结论 维生素C 总酸 可溶性糖和蛋白质是评价番茄营 养品质的重要指标 同时对番茄分级有着至关重要的 作用 本文以相同产地 相同种植模式的32个番茄品 种为研究对象 通过对维生素C 总酸和可溶性糖含量 变化分析 结果发现 不同番茄品种的营养元素含量 各有差异 其中 维生素C含量是不同品种番茄中差 异最大的成分指标 且最高值是最低值的4倍 总酸 和蛋白质在32种番茄中的含量相似 可溶性糖与维 生素C含量却相反 通过主成分分析 发现中型口感 番茄与樱桃番茄之间区分明显 分散程度较大 互不 影响 其中中型口感番茄与可溶性糖成分关系密切 总酸和蛋白质 可溶性糖与维生素C的相关性进一步 得到了证实 樱桃番茄与蛋白质 总酸 维生素C间联 系紧密 聚类分析结果表明 32种番茄共被分成三大 组 它们在某些特定品质成分上存在着交叉 这可能 是由于一些品种间存在中间形态或者品质交叉的原 因 从32个隶属函数及其排名中可以看出 樱桃番茄 的品质比中型口感番茄更好 从整体来说 第一组番 茄 鲁寿超盈 鲁寿红牛 的综合品质最好 为推荐 种植品种 本文仅针对相同产地 相同种植模式的不同番茄 品种中维生素C 总酸和可溶性糖含量变化进行了初 步分析 所得结果还需进一步完善 收集更多其他营 养成分 干质量或颜色等数据 可以更准确地对番茄 进行评价 因此 在未来的研究中 可以进一步探究品 质成分与番茄品种间的相关性 并对其他因素如番茄 表面的颜色参数 番茄红素等进行考量 以全面理解 番茄品质的构成机制 此外 还可以在蔬菜产业标准 化 商品化发展的方向上 对番茄进行分等分级 并在 品种筛选和种植模式上加以优化 以提高番茄产品的 质量和营养价值 参考文献 1 Food and Agriculture Organization of United States Water relations and water management of tomato EB OL https www fao org land water databases and software crop information tomato en 2 ZHAO S PENG Y LIU J et al Tomato 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