Analysis of Postharvest Quality and Volatile Substances of Different Tomato Varieties
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摘要: 为明确不同品种番茄采后品质及挥发性物质差异，本文通过气相离子迁移色谱技术（Gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）分别测定不同品种番茄（‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’‘美琪’）挥发性物质成分，并对品质指标进行探讨。‘567’番茄果实呈现高圆形。‘普罗旺斯’番茄为近圆形，可滴定酸含量最高。‘优柿3号’番茄果实为高圆形，可溶性固形物含量最高，果实硬度最大。‘勇士808’番茄为近圆形果实。‘美琪’番茄果实为近圆形，果皮颜色最有光泽，颜色最红，维生素C含量最高。5个品种番茄果实中共检测到57种挥发性物质，其中定性出51种挥发性物质，包括醛类18种、酯类11种、酮类8种、醇类8种、呋喃类2种、萜烯类3种、其他1种。不同品种番茄主要挥发性物质存在差异。5个品种番茄都具有的挥发性物质是丁酸乙酯（苹果味）、反式-2-己烯醛（青香蕉）。正己醇（果味）、丙酸（酸味）、乙酸己脂（果香）是‘美琪’番茄的主要气味物质。罗勒烯（热带柑橘味）、乙酰丙酸乙酯（果味）、异丁酸乙酯（甜味）是‘567’番茄的主要气味物质。2-甲基丁基乙酸酯（甜香蕉味）是‘普罗旺斯’番茄的主要气味物质。此外，(Z)-4-庚烯醛（奶油味）是‘勇士808’番茄的主要气味物质。最后，1-辛烯-3-酮（蘑菇味）是‘优柿3号’番茄的主要气味物质。因此，本实验明确了不同品种番茄果实采后品质的差异，气相离子迁移色谱技术可以有效评价其挥发性物质差异。
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关键词:
- 番茄 /
- 品种 /
- 品质 /
- 挥发性物质 /
- 气相离子迁移色谱（GC-IMS）
Abstract: In order to clarify the differences of postharest quality and volatile substances of different tomato varieties, the volatile substances of different tomato varieties ('567' 'Provence' 'Youshi No.3' 'Warrior 808' 'Meiqi') were determined by gas chromatography-ion mobility spectroscopy (GC-IMS), and the quality indexes were discussed. '567' tomato fruit was round-shaped. The 'Provence' tomato was near-round and had the highest titrable acid content. 'Youshi No.3' tomato fruit was round-shaped, whose soluble solid content and fruit firmness was the highest. 'Warrior 808' tomato was a near-round fruit. 'Meiqi' tomato fruit was near-round, whose the skin color was the most shiny, which contained the most red color and the highest vitamin C content. A total of 57 volatile substances were detected in 5 varieties of tomato fruits, of which 51 volatile substances were identified, including 18 aldehydes, 11 esters, 8 ketones, 8 alcohols, 2 furans, 3 terpenes and 1 others. There were differences in the main volatiles of different varieties of tomatoes. The volatiles present in all five varieties of tomatoes were ethyl butyrate (apple flavour), trans-2-hexenal (green banana). Hexanol (fruity flavour), propionic acid (sour flavour), and hexyl acetate (fruity flavour) were the main odour substances of 'Meiqi' tomato. Basilene (tropical citrus flavour), ethyl acetyl propionate (fruity flavour), ethyl isobutyrate (sweet flavour) were the main odour substances of '567' tomato. And 2-methylbutyl acetate (sweet banana flavour) was the main odour substance of 'Provence' tomato. Moreover, (Z)-4-heptenal (creamy flavour) was the main odour substance of 'Warrior 808' tomato. Lastly, 1-octen-3-one (mushroom flavour) was the main odour substance of 'Youshi No.3' tomato. In light of this, the differences of postharvest quality of different varieties of tomato fruits were identified in this experiment, and gas chromatography-ion mobility spectroscopy can effectively evaluate the differences of volatile substances. -
番茄是茄科中重要的经济作物，果实营养丰富，具有独特的风味，是世界上消费最多的蔬菜之一。番茄果实也是膳食抗氧化剂的重要来源，如番茄红素、酚类化合物（尤其是类黄酮）、维生素C和维生素E[1−3]。因其感官和营养特性而一直受到消费者的欢迎，具有抗氧化和抗癌活性的生物活性化合物[4]。由于我国幅员辽阔，番茄种植面积广、品种较多、品质差异较大，因此比较不同番茄品种采后品质及挥发性物质差异具有重要的意义。
目前国外针对不同品种番茄品质差异研究中，COYAGO-CRUZE等[5]研究了塞维利亚大学温室中生长的5个樱桃番茄品种及6种常见番茄品种中糖、酚类、番茄红素等指标差异，在‘Tigerella’和‘Byelsa’中检测到最高水平的番茄红素，在‘Green Zebra’中检测到酚类物质。STÜRTZ等[6]研究9个番茄品种之间褪黑素含量的对比，发现褪黑素浓度因番茄品种而异，范围从4.11到114.52 ng/g。BARROS等[7]研究4个品种番茄果实中酚类化合物含量的高低，研究结果发现在4个番茄品种中，最丰富的类黄酮是槲皮素戊糖基芦苇糖苷，黄番茄的酚类化合物含量最高（54.23 μg/g），包括酚酸（43.30 μg/g）和类黄酮（10.93 μg/g）。我国各地番茄资源丰富，众多研究者也分别研究了不同地域、不同品种番茄果实之间的营养和风味差异。王仁杰等[8]分析比较了10个番茄品种的营养指标及感官评分，结果表明番茄硬度范围为2.06～7.83 kg/cm2，从营养指标上来看，不同品种番茄品质差异较大，变异指数超过20%。余定浪等[9]对贵州种植的6个大果番茄品种的维生素C、番茄红素等含量进行对比分析，研究发现番茄红素在不同品种及不同颜色番茄中含量差异较大，大红果明显高于粉红果及鲜红果。‘567’番茄、‘普罗旺斯’番茄、‘优柿3号’番茄、‘勇士808’番茄、‘美琪’番茄为京津冀一带主栽品种。‘567’番茄果实较大，口感甜美、产量大；普罗旺斯番茄果实大，口感细腻；‘优柿3号’番茄果实产量较高；‘勇士808’番茄口感鲜美，果实较大；‘美琪’番茄产量高、色泽鲜艳、果实形状不规则。目前，众多研究者已对不同品种番茄品质进行差异对比，但针对京津冀一带主栽番茄品种（‘567’番茄、‘普罗旺斯’番茄、‘优柿3号’番茄、‘勇士808’番茄、‘美琪’番茄）的品质对比及挥发性物质差异分析鲜有报道。
气相色谱离子迁移谱法（Gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS）提供了一种新型的气相分离检测技术。该技术将气相色谱的高分离能力和离子迁移谱的快速响应结合为一体，已在药物检测、疾病监测和环境保护中得到广泛应用[10]，尤其适用于食品风味分析[11−14]。在利用GC-IMS测定番茄挥发性物质方面，王新策[15]研究了以番茄为实验对象，使用番茄内源气体物质反式-2-己烯醛和氢分子对采后番茄果实进行外源处理后，对比处理后的番茄果实与对照番茄果实挥发性成分接近，但对于不同品种番茄整体挥发性物质的差异研究鲜有报道。
因此，本实验以‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’‘美琪’为研究对象，研究不同品种番茄果实外观及内在品质，通过GC-IMS测定番茄的挥发性物质及对比不同品种番茄之间的挥发性物质差异，以期为不同品种番茄的开发和利用提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
‘567’番茄、‘普罗旺斯’番茄、‘优柿3号’番茄、‘勇士808’番茄、‘美琪’番茄 于2023年4月17日采自天津市农业科学院番茄示范园，如图1所示，其中‘普罗旺斯’‘勇士808’‘美琪’番茄均为近圆形果实，‘优柿3号’‘567’番茄均为高圆形，五个品种番茄均为完熟期果实。每个处理选取15个番茄用于指标测定及表型拍照，试验试材均选取单果质量为170~200 g的果实，选择无病虫害、无机械损伤的果实作为试验用果；草酸、EDTA、氢氧化钠 天津市大茂化学试剂厂；偏磷酸、钼酸铵 天津市科密欧化学试剂有限公司；硫酸 天津市风船化学试剂科技有限公司；醋酸 天津市基准化学试剂有限公司；外标物正构酮C4~C9 山东海能科学仪器有限公司。
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图 1 不同品种番茄果实表面色泽形态图Figure 1. Surface color and morphology of tomato fruits of different varietiesPAL-1便携式手持折光仪 日本爱宕公司；Synergy H1全功能微孔板检测仪酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；916Ti-Touch电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司；KF-568电子称 中国凯丰集团；恒温水浴锅 金坛市金南仪器制造有限公司；CM-700 d型色差计 日本柯尼卡美能达公司；Flavour Spec®气相色谱-离子迁移谱仪 德国G.A.S公司；MXT-5色谱柱（15 m×0.53 mm，1.0 μm） 美国Restek公司；TA.XT.Plus物性仪 英国SMS公司。
1.2 实验方法
1.2.1 番茄品质指标的测定
1.2.1.1 色差
参考王丽琼等[16]的方法利用色差仪测定。每次从各个处理分别取5颗番茄进行测定，每个番茄以赤道为中心取4个点，最后求出测定结果的平均值。
1.2.1.2 可溶性固形物
根据林本芳等[17]的方法并略作调整。随机切取番茄可食部分，搅拌均匀后打浆（或研磨），用清洁的四层纱布包裹压滤汁液，使用数字手持折射仪对番茄的汁液进行6次测定，最后求出6次测定结果的平均值。
1.2.1.3 维生素C
参考李军[18]的钼蓝比色法测定。均匀取样打浆，取匀浆20 g用草酸-EDTA定容到100 mL，混匀后静置5 min左右用定性滤纸过滤于250 mL锥形瓶，取滤液10 mL，分别加入1 mL偏磷酸-醋酸溶液、2 mL 5%硫酸溶液、4 mL钼酸铵溶液混匀后用蒸馏水定容至50 mL容量瓶中，静置15 min后在705 nm处比色测得吸光值，每个处理重复测定3次结果取其平均值。
1.2.1.4 可滴定酸
参考霍俊伟等[19]、李文生等[20]方法，略有修改。取20 g番茄匀浆液，精确至0.001 g，以蒸馏水定容250 mL容量瓶中，采用0.025 mol/L NaOH溶液电位滴定仪测定，每个处理重复测定3次结果取其平均值。
1.2.1.5 硬度
参考国崇文等[21]的方法，略有修改。果实硬度测定采用质构仪进行测定；选用直径为2 mm的P/2型不锈钢探头，测试前、中、后速度都为1.0 mm/s，穿透距离为5 mm，沿番茄赤道均匀测定4个点，最终结果取5个果实的平均值。得到的硬度数据中去除最高值和最低值，取其余平均值为最终硬度。
1.2.2 番茄果实挥发性物质的测定
采用气相离子迁移色谱（GC-IMS）联用法测定。参考王新策[15]的方法，略有修改。
样品前处理：取番茄匀浆3 g，置于20 mL顶空瓶中，50 ℃孵化20 min后进样，孵化转速500 r/min，每个样品平行测定2次。
进样：顶空进样针温度85 ℃；进样量500 μL；孵化转速500 r/min。
GC条件：色谱柱MXT-5（15 m×0.53 mm，1.0 μm），色谱柱温60 ℃，分析时间20 min，载气为高纯氮气N2（99.999%），载气流速：初始2 mL/min保持2 min，2~10 min线形增至10 mL/min。10~20 min内线形增至100 mL/min，不分流。
IMS条件：漂移管温度45 ℃，漂移气流量75 mL/min，载气为高纯氮气N2（99.999%）。
定性分析：使用仪器自带LAV（Laboratory analytical viewer）分析软件，采用正构酮C4~C9作为外标物质计算挥发性成分的保留指数（RI）[22]，并根据保留指数和相对迁移时间，与NIST气相数据库和IMS离子迁移谱数据库进行检索对挥发性风味物质进行定性分析。内置Galley Plot、Reporter等插件，比较不同样品之间谱图、指纹图谱差异分析，从而得到较为准确的结果。
RI=RI(Z)+[RI(Z+1)−RI(Z)]×[logR(x)t]−logR(Z)t][logR(Z+1)t−logR(Z)t] 式中，Z和Z+1分别为目标化合物（X）流出前后的正构酮所含碳原子的数目；RI（Z+1）为目标化合物流出后正构酮所含碳原子的数目的保留指数；RI（Z）为目标化合物流出前正构酮所含碳原子的数目的保留指数；R（X）为目标化合物的保留时间；R（Z）为目标化合物流出前正构酮所含碳原子的数目的保留时间；R（Z+1）为目标化合物流出后正构酮所含碳原子的数目的保留时间。
1.3 数据处理
数据均使用Excel 2021进行记录作图，采用SIMCA 14.1绘制PCA主成分分析，采用Origin 2023绘制图表。
2. 结果与分析
2.1 不同品种番茄果实色差分析
色差是衡量果实外观品质的关键指标之一。L*、a*和b*值分别代表果实外观颜色的变化，其中L*越高，果皮越明亮，反之越暗。a*正值越大则果皮越红。b*值越大则果皮越黄，反之越蓝。由表1可知，‘美琪’番茄的L*值最大，表明其果皮颜色最亮，显著高于其他品种番茄（P<0.05）。‘普罗旺斯’及‘优柿3号’番茄、‘567’及‘勇士808’番茄的L*值均相差不大，说明果皮亮度较为接近。虞新新等[23]研究也表明番茄果皮L*值越大，果皮颜色较鲜亮。5个品种番茄a*值均为正值，说明番茄果实均呈现红色，其中‘美琪’番茄a*值最大，果皮红色程度较深，与‘普罗旺斯’‘优柿3号’番茄存在显著性差异（P<0.05）。‘美琪’番茄b*值最大，说明该品种番茄与其他品种相比偏向黄色，与‘勇士808’番茄相比无显著性差异（P>0.05），与其他三个品种番茄差异性较显著（P<0.05）。
表 1 不同品种番茄色差值分析Table 1. Analysis of color difference of different tomato varieties指标 ‘567’ ‘普罗旺斯’ ‘优柿3号’ ‘勇士808’ ‘美琪’ L* 30.651±1.203b 29.354±1.144c 29.253±1.303c 31.000±0.948b 33.401±1.096a a* 15.319±1.924ab 14.621±1.453bc 14.162±2.171c 15.304±1.515ab 16.350±1.453a b* 7.161±1.180b 6.681±0.760b 7.263±1.244b 8.149±1.665a 8.880±1.138a 注：不同小写字母表示同一指标下不同品种番茄差异显著（P<0.05）。 2.2 不同品种番茄果实品质特征分析
不同品种番茄的口感及品质存在明显差异，这主要取决于番茄的固酸比。常用可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、维生素C等指标来衡量及判断番茄果实的营养品质。由图2可知，不同品种番茄的可溶性固形物含量存在显著差异。‘优柿3号’番茄可溶性固形物含量为6.233%，显著高于其他4个品种番茄的可溶性固形物含量（P<0.05），属于含糖量较高的蔬菜，而其他4个品种番茄的可溶性固形物在5.000%左右，5个番茄品种的可溶性固形物之间均存在显著差异（P<0.05），本实验测得的可溶性固形物含量与王仁杰等[8]的研究结果基本一致。维生素C是评价果蔬营养成分的重要指标，5个品种番茄维生素C含量在20 mg/100 g左右，这与刘庞源等[24]的研究结果中维生素C含量相差不大。‘美琪’番茄维生素C含量为23.04 mg/100 g，显著高于‘567’及‘勇士808’番茄的维生素C含量（P<0.05），除‘美琪’番茄以外，其他四种番茄品种的维生素C含量的高低次序为‘优柿3号’‘普罗旺斯’‘567’‘勇士808’。可滴定酸的含量对于评估番茄的风味品质至关重要。从图2结果来看，不同品种番茄可滴定酸差异并不大，均维持在0.3%左右，这与王仁杰等[8]的研究结果中可滴定酸含量基本一致。可滴定酸含量最高的品种是‘普罗旺斯’番茄，含量达0.349%，显著高于其他4个品种的番茄（P<0.05）。可滴定酸含量最低的品种是‘美琪’番茄，含量为0.307%。果实的硬度和水分是其质地形成的重要基础，能明显影响消费者的需求。硬度从大到小依次是‘优柿3号’‘勇士808’‘567’‘美琪’‘普罗旺斯’，其中‘普罗旺斯’番茄品种的硬度显著低于其他四个品种（P<0.05），其他4个品种番茄硬度差异不显著（P>0.05），均在17 kg/cm2左右。
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图 2 不同品种番茄品质指标及硬度分析注：不同小写字母表示同一指标下不同品种番茄差异显著（P<0.05）。Figure 2. Analysis of quality indexes and hardness of different varieties of tomato2.3 不同品种番茄的挥发性物质特征分析
2.3.1 不同品种番茄果实挥发性物质的二维谱图分析
图3A为GC-IMS分析不同品种番茄果实挥发性物质的二维谱图，整个图背景为蓝色，其中1.0处红色竖线为反应离子峰（Reaction ion peak，RIP），图中横坐标代表离子迁移时间，纵坐标则代表气相色谱的保留时间（Retention time，RT），RIP峰两侧的每一个点代表一种挥发性有机物。颜色深浅表示物质的峰体积大小，浅蓝色表示番茄挥发性物质峰体积较低，红色表示番茄挥发性物质峰体积较高。
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图 3 不同品种番茄果实中挥发性有机物的GC-IMS二维谱图注：A：俯视图；B：差异图。Figure 3. GC-IMS two-dimensional spectra of volatile organic compounds in tomato fruits of different varietiesGC-IMS俯视图能够整体展现出不同品种番茄气味物质的异同点，通过斑点的有无以及颜色的深浅变化可分析得知样品之间组分及浓度的差异。由图3A分析可知，‘美琪’‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’番茄代表气味物质的斑点集中在迁移时间1.00~2.00 ms和保留时间100~800 s内，且图中斑点相对比较接近，分析可得知5个品种番茄谱图相似。进一步观察图3A谱图，与其他4个品种番茄挥发性成分相比，‘勇士808’番茄橘色框中斑点的颜色明显变深，说明该区域气味物质浓度与其他品种番茄有明显不同。
不同品种番茄的挥发性成分图谱大体相似，但个别化合物含量可能会有所不同，然而仅凭颜色的变化很难准确区分。因此，以‘勇士808’番茄样本谱图为参照，绘制不同品种番茄果实的GC-IMS二维差异对比谱图（图3B）。其中，当挥发性成分含量相同时，背景颜色为白色，而当挥发性成分含量超过参照值时，颜色为红色，低于参照值时，颜色为蓝色。如图3B所示，4个品种番茄谱图中既出现代表该位置化合物含量较参照样本高的红色斑点，如2-甲基丁基乙酸酯等物质，也出现了代表该位置化合物含量较参照样本低的蓝色斑点，如（Z）-4-庚烯醛、4-庚酮等物质。从图3B可直观看出，‘勇士808’番茄气味物质浓度明显高于‘美琪’番茄气味物质浓度。
2.3.2 不同品种番茄果实挥发性物质定性及指纹图谱分析
使用正构酮C4~C9作为外标参考，以此为基础计算每种化合物的保留指数，基于挥发性物质的气相色谱保留时间和离子迁移时间对挥发性组分进行定性分析。以NIST气相保留指数数据库与IMS迁移时间数据库进行匹配分析，共检出番茄果实中含57种挥发性物质，由于数据库的数据有限，有6种物质无法定性。一种化合物电离后可能会产生1、2个或多个斑点（单体、二聚体或多聚体），具体取决于其浓度[25]。由表2可知，挥发性化合物中醛类物质占较大比例为18种，其次是酯类11种、酮类8种、醇类8种、呋喃类2种、萜烯类3种、其他1种。这与学者采用GC-IMS仪器分析番茄中挥发性成分的种类，结果基本一致[26]。
表 2 不同品种番茄挥发性物质定性Table 2. Qualitative analysis of volatile substances in different tomato varieties序号 类别 化合物名称 CAS号 分子式 分子量 保留指数 保留时间（s） 迁移时间（ms） 香气特征 1 醛类 壬醛 124-19-6 C9H18O 142.2 1104.8 785.925 1.48391 花香味 2 反-2-辛烯醛（M） 2548-87-0 C8H14O 126.2 1067.5 705.429 1.33095 青草味 3 反-2-辛烯醛（D） 2548-87-0 C8H14O 126.2 1067.5 705.429 1.33095 4 苯乙醛 122-78-1 C8H8O 120.2 1053.9 678.254 1.2579 花香味 5 （E）-2-庚烯醛（M） 18829-55-5 C7H12O 112.2 963.6 506.433 1.25414 草香味 6 （E）-2-庚烯醛（D） 18829-55-5 C7H12O 112.2 963.6 506.433 1.25414 7 （Z）-4-庚烯醛（M） 6728-31-0 C7H12O 112.2 898.5 394.314 1.14236 草香味 8 （Z）-4-庚烯醛（D） 6728-31-0 C7H12O 112.2 898.5 394.314 1.14236 9 庚醛（M） 111-71-7 C7H14O 114.2 901.8 399.342 1.34382 柑橘味 10 庚醛（D） 111-71-7 C7H14O 114.2 875.8 363.306 1.3263 11 2-己烯醛 505-57-7 C6H10O 98.1 864.2 348.69 1.18154 草香味 12 反式-2-己烯醛 6728-26-3 C6H10O 98.1 852.5 334.515 1.51208 果味 13 反式-2-戊烯醛（M） 1576-87-0 C5H8O 84.1 745.6 226.747 1.35723 青草味 14 反式-2-戊烯醛（D） 1576-87-0 C5H8O 84.1 745.6 226.747 1.35723 15 戊醛 110-62-3 C5H10O 86.1 723.4 208.301 1.42741 杏仁味 16 异戊醛（M） 590-86-3 C5H10O 86.1 650.1 163.893 1.19432 苹果味 17 异戊醛（D） 590-86-3 C5H10O 86.1 650.1 163.893 1.19432 18 丁醛 123-72-8 C4H8O 72.1 598.2 141.902 1.28539 香蕉味 19 酯类 乙酸己酯 142-92-7 C8H16O2 144.2 1013.7 603.961 1.41512 花香味 20 己酸甲酯 106-70-7 C7H14O2 130.2 926.3 438.811 1.28356 果香味 21 丁酸丙酯 105-66-8 C7H14O2 130.2 901.1 398.403 1.69 水果味 22 2-甲基丁基乙酸酯 624-41-9 C7H14O2 130.2 879.5 368.024 1.29301 香甜味 23 丁酸乙酯 105-54-4 C6H12O2 116.2 795.1 273.114 1.55106 草莓味 24 甲酸异戊酯 110-45-2 C6H12O2 116.2 783.9 262.495 1.2714 苹果味 25 异丁酸乙酯 97-62-1 C6H12O2 116.2 722.9 207.898 1.55472 甜味 26 乙酸乙酯（M） 141-78-6 C4H8O2 88.1 610.6 146.878 141786 香蕉味 27 乙酸乙酯（D） 141-78-6 C4H8O2 88.1 610.6 146.878 141786 28 反式-2-丁烯酸乙酯 623-70-1 C6H10O2 114.1 841.2 321.378 1.17991 焦糖味 29 乙酰丙酸乙酯 539-88-8 C7H12O3 144.2 1047.6 666.002 1.64155 甜味 30 酮类 1-辛烯-3-酮（M） 4312-99-6 C8H14O 126.2 983.4 546.392 1.27602 蘑菇味 31 1-辛烯-3-酮（D） 4312-99-6 C8H14O 126.2 983.4 546.392 1.27602 32 4-庚酮 123-19-3 C7H14O 114.2 872.5 359.048 1.57266 果味 33 2,3-戊二酮（M） 600-14-6 C5H8O2 100.1 722.5 207.598 1.22194 黄油味 34 2,3-戊二酮（D） 600-14-6 C5H8O2 100.1 699.5 190.125 1.20658 35 1-戊烯-3-酮（M） 1629-58-9 C5H8O 84.1 675.6 175.933 1.0799 辛辣味 36 1-戊烯-3-酮（D） 1629-58-9 C5H8O 84.1 675.6 175.933 1.0799 37 丙酮 67-64-1 C3H6O 58.1 519.2 519.2 1.11058 辛辣味 38 醇类 2-庚醇 543-49-7 C7H16O 116.2 901.7 399.236 1.38181 果味 39 正己醇 111-27-3 C6H14O 102.2 873.4 360.14 1.64653 香草味 40 1-戊醇（M） 71-41-0 C5H12O 88.1 763.8 243.067 1.25418 药草味 41 1-戊醇（D） 71-41-0 C5H12O 88.1 763.8 243.067 1.25418 42 异戊醇 123-51-3 C5H12O 88.1 730.8 214.334 1.49432 焦糖味 43 异丁醇（M） 78-83-1 C4H10O 74.1 628.9 154.52 1.17465 香草味 44 异丁醇（D） 78-83-1 C4H10O 74.1 628.9 154.52 1.17465 45 2-己醇 626-93-7 C6H14O 102.2 813 290.978 1.27381 果香味 46 呋喃类 2-正戊基呋喃 3777-69-3 C9H14O 138.2 996.3 574.074 1.25057 果香味 47 2-正丁基呋喃 4466-24-4 C8H12O 124.2 886.9 377.836 1.17909 葡萄酒味 48 罗勒烯 13877-91-3 C10H16 136.2 1047.9 666.683 1.21226 柑橘味 49 萜烯类 3-蒈烯（M） 13466-78-9 C10H16 136.2 1007.7 593.506 1.20433 柑橘味 50 3-蒈烯（D） 13466-78-9 C10H16 136.2 1007.7 593.506 1.20433 51 其他 丙酸 1979/9/4 C3H6O2 74.1 703.3 192.896 1.11245 辛辣味 注：M为单体，D为二聚体；表中香气特征来源于网站http://www.thegoodscentscompany.com/search2.html。 由表2可知，醛类主要有壬醛、反-2-辛烯醛、苯乙醛、（E）-2-庚烯醛、（Z）-4-庚烯醛、庚醛、2-己烯醛、反式-2-己烯醛、反式-2-戊烯醛、戊醛、异戊醛、丁醛单体及部分二聚体。醛类被认为主要通过脂质氧化和分解产生，由于气味阈值相对较低，在所有类别中对整体香气的贡献最大[27]。2-己烯醛和庚烯醛具有草香味[28]。壬醛具有柑橘香、脂肪香、花香[29]。酯类物质主要有乙酸己酯、己酸甲酯、丁酸丙酯、2-甲基丁基乙酸酯、丁酸乙酯、甲酸异戊酯、异丁酸乙酯、乙酸乙酯、反式-2-丁烯酸乙酯、乙酰丙酸乙酯单体及部分二聚体。酯类赋予水果果香，2-甲基丁基乙酸酯被发现具有水果香甜的香气[30]。酮类主要有1-辛烯-3-酮、4-庚酮、2,3-戊二酮、1-戊烯-3-酮、丙酮单体及部分二聚体。酮类物质主要来自于醇的氧化或酯类的分解，酮类化合物香气阈值较低。1-辛烯-3-酮的香气被形容为蘑菇味[31]。醇类物质主要有2-庚醇、正己醇、1-戊醇、异戊醇、异丁醇、2-己醇单体及部分二聚体。醇是由食物基质中的糖分解代谢或酸降解形成的[32]。正己醇可为番茄提供香草味[33]。
利用GC-IMS内置Gallery Plot插件生成指纹图谱（如图4），能清晰地观察出不同品种番茄之间的气味物质差异。图中为5个品种番茄样品平行2次测定得到的所有气味物质斑点，每一行代表了一个品种的气味组成成分，依次为‘美琪’‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’。每一列代表了气味组分在不同品种番茄中的信号峰，其中信号峰的颜色代表了该组分浓度，颜色越亮代表该组分浓度越高。将图4划分为6个部分，橙色区域表示‘美琪’番茄的气味物质浓度明显高于其他品种番茄气味物质浓度，共8种：1-戊烯-3-酮（辛辣味）、庚醛（柑橘味）、正己醇（香草味）、丙酸（辛辣味）、乙酸己酯（花香味）、未知物1、反式-2-丁烯酸乙酯（焦糖味）、异戊醛（苹果味）。其中正己醇、丙酸、乙酸己脂是‘美琪’番茄的主要气味物质。黄色区域表示‘567’番茄的气味物质浓度明显高于其他品种番茄，共11种：1-戊醇（药草味）、罗勒烯（柑橘味）、乙酰丙酸乙酯（甜味）、2-庚醇（果味）、己酸甲酯（果香味）、甲酸异戊酯（苹果味）、未知物2、异丁酸乙酯（甜味）、戊醛（杏仁味）、未知物3、3-蒈烯（柑橘味）。其中罗勒烯、乙酰丙酸乙酯、异丁酸乙酯是‘567’番茄的主要气味物质。红色区域表示‘普罗旺斯’番茄的气味物质浓度明显高于其他品种番茄，共8种：壬醛（花香味）、（E）-2-庚烯醛（草香味）、2-甲基丁基乙酸酯（香甜味）、2-己烯醛（草香味）、2-己醇（果香味）、2,3-戊二酮（黄油味）、异丁醇（香草味）、丁醛（香蕉味）。其中2-甲基丁基乙酸酯是‘普罗旺斯’番茄的主要气味物质。绿色区域表示‘优柿3号’番茄的气味物质浓度明显高于其他品种番茄，共10种：反式-2-戊烯醛（青草味）、1-辛烯-3-酮（蘑菇味）、反-2-辛烯醛（青草味）、苯乙醛（花香味）、2-正戊基呋喃（果香味）、2-正丁基呋喃（葡萄酒味）、未知物4、丙酮（辛辣味）、未知物5、乙酸乙酯（香蕉味）。其中1-辛烯-3-酮是‘优柿3号’番茄的主要气味物质。白色区域表示‘勇士808’番茄的气味物质浓度明显高于其他品种番茄气味物质浓度，共5种：丁酸丙酯（水果味）、未知物6、4-庚酮（果味）、异戊醇（焦糖味）、（Z）-4-庚烯醛（草香味）。其中（Z）-4-庚烯醛是‘勇士808’番茄的主要气味物质。紫色区域表示5个品种番茄共有的挥发性物质，且浓度差异较小，共2种：丁酸乙酯（草莓味）、反式-2-己烯醛（果味）。不同品种番茄的挥发性成分存在差异，各自有主要挥发性成分区域，也有共同挥发性成分区域。
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图 4 不同品种番茄挥发性物质的指纹图谱分析Figure 4. Fingerprint analysis of volatile substances in different varieties of tomato2.3.3 不同品种番茄果实挥发性物质PCA分析
选用SIMCA软件进行分析，使样品间的特征差异情况以可视化的方式呈现。如图5所示，主成分1、主成分2、主成分3的贡献率分别为38.4%、20.6%、18.9%，总贡献率为77.9%，能充分地代表原始数据信息。‘美琪’‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’番茄各数据点区分相对较明显，说明不同品种番茄样品之间气味成分存在一定差异。运用GC-IMS技术得到样品信号峰强度较高的挥发性物质，可实现品种区分。
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图 5 不同品种番茄挥发性物质PCA分析注：A~E分别为：‘美琪’‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’。Figure 5. PCA analysis of volatile substances in different varieties of tomato3. 结论
5个品种番茄品质分析存在明显差异。从果形上来看，‘567’‘优柿3号’番茄为高圆形，‘勇士808’‘美琪’‘普罗旺斯’番茄为近圆形。‘美琪’番茄果皮颜色最鲜亮，颜色最红。‘普罗旺斯’番茄可滴定酸含量最高。‘优柿3号’番茄可溶性固形物含量显著高于其他4个品种番茄，果皮强度高于其他品种番茄。番茄维生素C含量由高到低依次为‘美琪’>‘优柿3号’>‘普罗旺斯’>‘567’>‘勇士808’。不同品种番茄果实品质及外观各有不同，能够满足不同口味要求的消费者。
5个品种番茄的主要挥发性物质以醇类、醛类、酮类、酯类、呋喃类、萜烯类为主，其中具有苹果味的丁酸乙酯及具有青香蕉味的反式-2-己烯醛是5个品种番茄都具有的挥发性物质成分，具有果味的正己醇、具有酸味的丙酸、具有果香的乙酸己脂是‘美琪’番茄的主要气味物质，罗勒烯（热带柑橘味）、乙酰丙酸乙酯（果味）、异丁酸乙酯（甜味）是‘567’番茄的主要气味物质，2-甲基丁基乙酸酯（甜香蕉味）是‘普罗旺斯’番茄的主要气味物质。（Z）-4-庚烯醛（奶油味）是‘勇士808’番茄的主要气味物质。1-辛烯-3-酮（蘑菇味）是‘优柿3号’番茄的主要气味物质。本实验可以有效利用GC-IMS技术评价不同品种番茄挥发性物质差异、针对不同品种番茄特征性气味，实现品种区分，通过测定指标来区分不同番茄品种的品质差异，以期为番茄果实栽培品种的选择提供有效参考。
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图 1 不同品种番茄果实表面色泽形态图
Figure 1. Surface color and morphology of tomato fruits of different varieties
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图 2 不同品种番茄品质指标及硬度分析
注：不同小写字母表示同一指标下不同品种番茄差异显著（P<0.05）。
Figure 2. Analysis of quality indexes and hardness of different varieties of tomato
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图 3 不同品种番茄果实中挥发性有机物的GC-IMS二维谱图
注：A：俯视图；B：差异图。
Figure 3. GC-IMS two-dimensional spectra of volatile organic compounds in tomato fruits of different varieties
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图 4 不同品种番茄挥发性物质的指纹图谱分析
Figure 4. Fingerprint analysis of volatile substances in different varieties of tomato
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图 5 不同品种番茄挥发性物质PCA分析
注：A~E分别为：‘美琪’‘567’‘普罗旺斯’‘优柿3号’‘勇士808’。
Figure 5. PCA analysis of volatile substances in different varieties of tomato
表 1 不同品种番茄色差值分析
Table 1 Analysis of color difference of different tomato varieties
指标 ‘567’ ‘普罗旺斯’ ‘优柿3号’ ‘勇士808’ ‘美琪’ L* 30.651±1.203b 29.354±1.144c 29.253±1.303c 31.000±0.948b 33.401±1.096a a* 15.319±1.924ab 14.621±1.453bc 14.162±2.171c 15.304±1.515ab 16.350±1.453a b* 7.161±1.180b 6.681±0.760b 7.263±1.244b 8.149±1.665a 8.880±1.138a 注：不同小写字母表示同一指标下不同品种番茄差异显著（P<0.05）。 
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表 2 不同品种番茄挥发性物质定性
Table 2 Qualitative analysis of volatile substances in different tomato varieties
序号 类别 化合物名称 CAS号 分子式 分子量 保留指数 保留时间（s） 迁移时间（ms） 香气特征 1 醛类 壬醛 124-19-6 C9H18O 142.2 1104.8 785.925 1.48391 花香味 2 反-2-辛烯醛（M） 2548-87-0 C8H14O 126.2 1067.5 705.429 1.33095 青草味 3 反-2-辛烯醛（D） 2548-87-0 C8H14O 126.2 1067.5 705.429 1.33095 4 苯乙醛 122-78-1 C8H8O 120.2 1053.9 678.254 1.2579 花香味 5 （E）-2-庚烯醛（M） 18829-55-5 C7H12O 112.2 963.6 506.433 1.25414 草香味 6 （E）-2-庚烯醛（D） 18829-55-5 C7H12O 112.2 963.6 506.433 1.25414 7 （Z）-4-庚烯醛（M） 6728-31-0 C7H12O 112.2 898.5 394.314 1.14236 草香味 8 （Z）-4-庚烯醛（D） 6728-31-0 C7H12O 112.2 898.5 394.314 1.14236 9 庚醛（M） 111-71-7 C7H14O 114.2 901.8 399.342 1.34382 柑橘味 10 庚醛（D） 111-71-7 C7H14O 114.2 875.8 363.306 1.3263 11 2-己烯醛 505-57-7 C6H10O 98.1 864.2 348.69 1.18154 草香味 12 反式-2-己烯醛 6728-26-3 C6H10O 98.1 852.5 334.515 1.51208 果味 13 反式-2-戊烯醛（M） 1576-87-0 C5H8O 84.1 745.6 226.747 1.35723 青草味 14 反式-2-戊烯醛（D） 1576-87-0 C5H8O 84.1 745.6 226.747 1.35723 15 戊醛 110-62-3 C5H10O 86.1 723.4 208.301 1.42741 杏仁味 16 异戊醛（M） 590-86-3 C5H10O 86.1 650.1 163.893 1.19432 苹果味 17 异戊醛（D） 590-86-3 C5H10O 86.1 650.1 163.893 1.19432 18 丁醛 123-72-8 C4H8O 72.1 598.2 141.902 1.28539 香蕉味 19 酯类 乙酸己酯 142-92-7 C8H16O2 144.2 1013.7 603.961 1.41512 花香味 20 己酸甲酯 106-70-7 C7H14O2 130.2 926.3 438.811 1.28356 果香味 21 丁酸丙酯 105-66-8 C7H14O2 130.2 901.1 398.403 1.69 水果味 22 2-甲基丁基乙酸酯 624-41-9 C7H14O2 130.2 879.5 368.024 1.29301 香甜味 23 丁酸乙酯 105-54-4 C6H12O2 116.2 795.1 273.114 1.55106 草莓味 24 甲酸异戊酯 110-45-2 C6H12O2 116.2 783.9 262.495 1.2714 苹果味 25 异丁酸乙酯 97-62-1 C6H12O2 116.2 722.9 207.898 1.55472 甜味 26 乙酸乙酯（M） 141-78-6 C4H8O2 88.1 610.6 146.878 141786 香蕉味 27 乙酸乙酯（D） 141-78-6 C4H8O2 88.1 610.6 146.878 141786 28 反式-2-丁烯酸乙酯 623-70-1 C6H10O2 114.1 841.2 321.378 1.17991 焦糖味 29 乙酰丙酸乙酯 539-88-8 C7H12O3 144.2 1047.6 666.002 1.64155 甜味 30 酮类 1-辛烯-3-酮（M） 4312-99-6 C8H14O 126.2 983.4 546.392 1.27602 蘑菇味 31 1-辛烯-3-酮（D） 4312-99-6 C8H14O 126.2 983.4 546.392 1.27602 32 4-庚酮 123-19-3 C7H14O 114.2 872.5 359.048 1.57266 果味 33 2,3-戊二酮（M） 600-14-6 C5H8O2 100.1 722.5 207.598 1.22194 黄油味 34 2,3-戊二酮（D） 600-14-6 C5H8O2 100.1 699.5 190.125 1.20658 35 1-戊烯-3-酮（M） 1629-58-9 C5H8O 84.1 675.6 175.933 1.0799 辛辣味 36 1-戊烯-3-酮（D） 1629-58-9 C5H8O 84.1 675.6 175.933 1.0799 37 丙酮 67-64-1 C3H6O 58.1 519.2 519.2 1.11058 辛辣味 38 醇类 2-庚醇 543-49-7 C7H16O 116.2 901.7 399.236 1.38181 果味 39 正己醇 111-27-3 C6H14O 102.2 873.4 360.14 1.64653 香草味 40 1-戊醇（M） 71-41-0 C5H12O 88.1 763.8 243.067 1.25418 药草味 41 1-戊醇（D） 71-41-0 C5H12O 88.1 763.8 243.067 1.25418 42 异戊醇 123-51-3 C5H12O 88.1 730.8 214.334 1.49432 焦糖味 43 异丁醇（M） 78-83-1 C4H10O 74.1 628.9 154.52 1.17465 香草味 44 异丁醇（D） 78-83-1 C4H10O 74.1 628.9 154.52 1.17465 45 2-己醇 626-93-7 C6H14O 102.2 813 290.978 1.27381 果香味 46 呋喃类 2-正戊基呋喃 3777-69-3 C9H14O 138.2 996.3 574.074 1.25057 果香味 47 2-正丁基呋喃 4466-24-4 C8H12O 124.2 886.9 377.836 1.17909 葡萄酒味 48 罗勒烯 13877-91-3 C10H16 136.2 1047.9 666.683 1.21226 柑橘味 49 萜烯类 3-蒈烯（M） 13466-78-9 C10H16 136.2 1007.7 593.506 1.20433 柑橘味 50 3-蒈烯（D） 13466-78-9 C10H16 136.2 1007.7 593.506 1.20433 51 其他 丙酸 1979/9/4 C3H6O2 74.1 703.3 192.896 1.11245 辛辣味 注：M为单体，D为二聚体；表中香气特征来源于网站http://www.thegoodscentscompany.com/search2.html。
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