全 文 ：　核 农 学 报　2010, 24 (1) : 0083～0087
Journal of N uclear Agricu ltura l Sciences
文章编号 : 100028551 (2010) 0120083205
缺锰和多锰对番茄产量及风味品质的影响
侯雷平 1 　吴俊华 1 　李远新 2
(1. 山西农业大学园艺学院 ,山西 太谷　030801; 2. 北京市农林科学院蔬菜研究中心 ,北京　100089)
摘 　要 :通过设置不同的硫酸锰浓度并测定不同供锰水平下番茄的产量及与果实风味品质相关的指标 ,
研究了缺锰和多锰对番茄产量和品质的影响。结果表明 ,无论缺锰还是多锰处理 ,番茄叶片叶绿素含量
和产量都显著下降 ,叶绿素含量分别为正常处理的 57131%和 61150% ,产量为 58125%和 68135% ;叶
片 POD和 SOD活性降低 ,以缺锰处理较为显著 ;缺锰和多锰处理的 MDA含量分别高于对照 71107%和
40171%。缺锰和多锰处理导致果实的酸度分别增加 3714%和 4011% ,可溶性固型物含量降低 17151%
和 13119% ,两者较正常锰处理均差异达到显著水平 , Vc含量降低 31194%和 9145% ;此外 , 2种处理果
实中的活性物质番茄红素含量均下降 34%左右 ,总酚和总黄酮含量下降 30% ～35% ,总抗氧化力也明
显降低 ,而且果实的芳香物质种类也少于正常处理。说明适宜的锰浓度是保证番茄高产、优质的重要因
素。
关键词 :番茄 ;锰 ;产量 ;品质 ;活性物质 ;芳香成分
THE EFFECTS O F LACK ING AND O VERPL US O F M ANGANESE O N THE
Y IELD AND THE FLAVO R QUAL ITY O F THE FRU IT IN THE TOM ATO
HOU Lei2p ing1 　WU Jun2hua1 　L I Yuan2xin2
(11College of Horticu lture, Shanxi Agricultura l U niversity, Shanxi, Taigu　030801;
21B eijing Vegetable R esearch Center, B eijing A cadem y of Agriculture and Forestry Sciences, B eijing　100089)
Abstract: The effects of lacking and overp lus of manganese (Mn) on the yield and the quality of the tomato were
researched by designing different concentration of manganese sulfate and determ ining the yield and the item s related to
flavor quality under different Mn concentration. The results showed that both lacking and overp lus of the Mn could
decrease the chlorophyll content and the yield significantly, the chlorophyll content were 57131% and 61150% as the
control separately, the yield were 58125% and 68135% ; SOD and POD activity in the leaves were decreased, but the
MDA content were increased by 71107% and 40171% respectively. In the fruit two treatments made the acid increase
3714% and 4011% , soluble substance decrease 17151% and 13119% , Vc content decrease 31194% and 9145%
separately. Moreover the lycopene content decreased by about 34% , the content of total phenolics and total flavonoid
decreased by 30% - 35% , antioxidative capacity were also been decreased significantly. In addition, the types of the
aroma compounds in the fruit treated by 2 treatments were less than the control. These results indicated that suitable
manganese is the guarantee of high yield and quality of the tomato.
Key words: tomato; manganese; yield; quality, active matter; volatile aroma compounds
收稿日期 : 2009208216　接受日期 : 2009209207
基金项目 :山西省留学回国人员科研资助项目 (2007062) ,山西省农业与社会发展科技攻关计划项目 (20090311022)
作者简介 :侯雷平 (19632) ,男 ,山西垣曲人 ,硕士 ,副教授 ,主要从事蔬菜栽培生理方面的研究。Tel: 035426285901; E2mail: sxndhlp@1261com
通讯作者 :李远新 (19642) ,男 ,辽宁辽阳人 ,博士 ,高级研究员 ,研究方向为设施蔬菜栽培及生理。Tel: 010251503002; E2mail: liyuanxin@ nercv.
com
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核　农　学　报 24卷
　　20世纪 60 - 70年代 ,果蔬或膳食植物中所含有
的植物生物活性物质如酚类化合物和萜类化合物被发
现在维持人体身体健康、预防慢性疾病方面具有举足
轻重的作用 ,从而引起了人们极大的重视 [ 1～3 ]。番茄
由于含有较高含量的番茄红素、酚类化合物等多种活
性物质且可以鲜食受到人们的青睐 ,因此 ,如何提高番
茄果实品质及其活性物质的含量 ,得到高品质的番茄
已日益受到栽培者的关注 [ 4, 5 ]。近年来的一些研究结
果表明 ,施用微量元素肥料对提高作物产量、改善作物
品质具有重要的作用 [ 6, 7 ]。锰是植物必需的六大类微
量元素之一 ,它不但对维持叶绿体结构是必需的 ,而且
还直接参与光合作用中的光合放氧过程 [ 8, 9 ] ,锰还是
许多肽酶的活化离子 ,可促进氨基酸合成肽键 ,有利于
蛋白质的合成 [ 10 ]。有研究认为 ,不同的锰水平还影响
甜瓜的生长发育 ,进而影响产品的品质 [ 11 ]。不过有关
锰与果菜抗氧化性及风味品质关系的研究还未见报
道。本试验通过设置不同的硫酸锰浓度 ,测定不同供
锰水平下番茄的产量及与果实风味品质相关的指标 ,
研究了缺锰和过量锰对番茄生长发育和果实品质的影
响 ,为番茄生产中合理施用微肥来提高果实风味品质
及活性物质含量提供理论依据。
1　材料与方法
111　试验材料及种植管理
试验在北京蔬菜研究中心进行 ,采用的番茄品种
为“中杂 101号 ”。采用穴盘播种育苗 ,当幼苗长至 6
～7片真叶展开时 ,定植于栽培袋内进行水培。袋长
约 60cm,宽约 30cm。每个栽培袋上定植 2株。病虫
害防治及植株调整同一般管理。灌溉采取营养液滴灌
系统 ,采用 500L的贮液桶将配好的各个处理的营养液
加入桶中 ,通过水泵和阀门控制灌溉。
112　培养基质、营养液状况及锰浓度设置
采用基质为珍珠岩 ,基质养分状况为 (mg/kg) :无
机氮 9176,有效磷 3117,有效钾 3716,有效钙未检出 ,
有效镁 24,有效硫 6612,有效铁 915,有效锰 1198,有
效铜 0104,有效锌 0119,有效硼 1112,有效钼 0115。
营养液所用配方为日本山崎番茄配方 (略有改动 ) [ 12 ]。
锰浓度设置在标准营养液配方 [ 12 ]中加入 3个浓度的
硫酸锰 ( 0、115和 3mg/L ) ,使锰元素浓度分别为 : 0、
0101和 0102mmol/L (缺少、正常、过量 ) ,其余营养元
素浓度不变 ,每个处理 6株番茄 ,重复 3次。
113　取样
在植株生长的盛果期 ,取生长点下第五片真叶 ,采
用重复内混合叶片 ,用于叶绿素含量及活性氧代谢指
标测定 ;在植株生长的盛果期时 ,随机摘取各重复内新
鲜果实 ,混合制样 ,测定产量、果实品质及其活性物质
含量。
114　指标测定
11411　叶片叶绿素含量及活性氧代谢指标 　采用
80%丙酮浸提 ,分光光度计法进行叶绿素含量的测
定 [ 13 ] ;超氧化物歧化酶 ( SOD ) 活性采用氮蓝四唑
法 [ 13 ]测定 ;过氧化物酶 ( POD )活性采用愈创木酚法测
定 ;丙二醛 (MDA)含量测定参照硫代巴比妥酸法 [ 13 ]。
11412　产量及果实品质相关指标 　产量测量用田间
采收后各处理各重复的商品果实直接称重记产 ;可溶
性固型物采用手持型糖量计进行测定 ;可滴定酸参考
NaOH滴定法进行测定 [ 14 ]。维生素 C (Vc)含量的测
定采用 2, 62二氯靛酚滴定法 [ 15 ]。
11413　果实的活性物质含量测定 　番茄红素含量测
定参考紫外 -可见光分光光度法 (公式法 ) [ 16 ] ;总酚含
量测定参考福林试剂还原比色法 [ 17 ] ,以没食子酸为标
准样 ;总黄酮含量测定采用硝酸铝 - 亚硝酸钠比色法
方法 [ 18 ] ,以芦丁为标准样 ;总抗氧化力含量参考用清
除有机自由基 DPPH 法评价植物抗氧化能力的方
法 [ 19 ]。测定中 DPPH 溶液浓度配置为 210 ×10 - 4
mol/L。
果实芳香物质测定方法为 :将番茄商品果实粉碎
打浆后 ,称取 8g左右 ,采用 GC - MS气相色谱质谱联
用仪分析测定 [ 20 ]。测定条件 :岛津 GC /MS - QP2010
气相色谱 -质谱联用仪。毛细管柱 (DB - 5MS) : 30m
×0125mm;膜厚度 0125μm;载气为高纯 He;流速 1m l/
m in;进样量为 015μl;程序升温 : 60℃保持 2m in,以
8℃ /m in升温到 220℃, 保持 20m in。进样口温度
250℃; E I离子源电子能量 70eV ,质量范围 30～550u。
115　数据的统计分析
数据采用 Excel和 SAS软件进行统计和方差分
析 ,数据为 3次重复的平均值。
2　结果与分析
211　不同供锰水平对番茄叶片叶绿素含量及活性氧
代谢的影响
从表 1可以看出 ,缺锰和多锰处理叶片的叶绿素
含量分别为正常处理的 57131%和 61150% ,显著低于
正常锰处理。缺锰处理的 MDA含量为 108175μmol/g
·FW ,显著高于正常锰处理的 63157μmol/g. FW ,而多
锰处理的 MDA含量为 89145μmol/g. FW ,亦大于正常
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　1期 缺锰和多锰对番茄产量及风味品质的影响
锰处理 ,但差异未达显著水平。3个处理的 SOD酶活
性也有类似情况 ,即正常处理的叶片 SOD活性最大 ,
缺锰处理与其相比 ,差异显著 ,与多锰处理间则差异未
达显著水平。正常锰处理与多锰处理的 POD活性都
显著高于缺锰处理 ,但正常锰处理的 POD活性最高。
这说明营养液中过低的锰浓度会使叶片失绿、酶活性
显著降低 ,叶片中膜脂过氧化产物含量明显升高 ;而过
高的锰浓度会降低叶片叶绿素含量 ,但对活性氧代谢
影响不太明显。
表 1　不同供锰水平对叶绿素及活性氧代谢的影响
Table 1　Effects of differentMn concentration on chlorophyll quantity and the metabolism of active oxygen
处理
treatment
叶绿素 chlorophyll MDA POD SOD
(mg/g) % (μmol/g. FW ) % ( ×102U /g. FW ) % (U /g. FW ) %
缺锰 lack ofMn 11819 ±01478b 57131 108175 ±14181a 171107 11500 ±01100b 34162 51693 ±11234b 56109
多锰 excessive Mn 11952 ±01205b 61150 89145 ±10119ab 140171 31600 ±01721a 83108 81956 ±11563ab 84135
正常锰 normalMn 31174 ±01448a 100 63157 ±17154b 100 41333 ±01945a 100 101618 ±21872a 100
注 :表中数据后带有相同字母表示在 0105水平不显著 ,下同。
Note: The data followed by common letters indicated no significant at 0105 levels, the same as follow.
212　不同供锰水平对番茄产量及果实品质的影响
不同供锰水平下番茄的产量及果实品质相关指标
的测定结果如表 2所示。缺锰处理的番茄产量显著低
于正常供锰处理 ,是正常处理的 58125% ;多锰处理也
低于正常处理 ,但是未达到显著水平。缺锰和多锰处
理的可滴定酸含量分别为 31310和 31375g/kg,都显著
高于正常锰处理的 21409g/kg;二者的可溶性固型物
含量也显著低于对照 ,分别是正常锰处理的 82149% 和 86181%。就上述 2个指标而言 ,正常锰处理的果实品质显著优于另外 2个处理。表 2还显示 ,缺锰处理的 Vc含量显著低于正常锰处理 ,多锰处理的 Vc含量是对照的 90155% ,未达到显著水平。由此可知 ,缺锰可显著降低番茄产量及果实的品质 ,而供锰水平过高会显著提高果实可滴定酸含量并降低可溶性固型物含量从而影响果实品质 ,但对果实产量和 Vc含量没有明显的影响。
表 2　不同供锰水平对番茄产量及品质的影响
Table 2　Effects of differentMn concentration on yield and quality of the tomato
处理
treatment
产量 yield 可滴定酸
total acid
可溶性固型物
soluble substance
维生素 C
ascorbic acid
( kg) % ( g/ kg) % ( % ) % (mg/100g) %
缺锰 lack ofMn 1173 ±0135b 58125 31310 ±01726a 137140 6169 ±0133b 82149 11111 ±1194b 68116
多锰 Excessive Mn 2103 ±0145ab 68135 31375 ±01042a 140110 7104 ±0128b 86181 14176 ±0172ab 90155
正常锰 normalMn 2197 ±0161a 100 21409 ±01209b 100 8111 ±0139a 100 16130 ±3108a 100
表 3　不同供锰水平对番茄活性物质含量及抗氧化性的影响
Table 3　Effects of differentMn concentration on the content of active matter and antioxidative capacity in the tomato
处理
treatment
番茄红素
lycopene
总酚
total phenolics
总黄酮
total flavonoid
总抗氧化力
total antioxidative capacity
(mg/100g) % (μg/g) % (μg/ g) % (mg/g) %
缺锰 lack ofMn 3138 ±0155b 65173 431112 ±31135b 69112 30199 ±3166b 71135 195195 ±57195b 59151
多锰 excessive Mn 3136 ±0167b 65148 452183 ±43181b 72160 28176 ±1157b 66123 222140 ±7415ab 67154
正常锰 normalMn 5114 ±0192a 100 623176 ±35169a 100 43143 ±8124a 100 329130 ±34169a 100213　不同供锰水平对番茄果实活性物质的影响表 3结果显示 ,在缺锰和多锰条件下 ,番茄果实的番茄红素含量显著下降 ,较正常处理均降低了 34%多 ; 总酚含量也比对照分别降低了 30188% 和27140% ,达到了显著水平 ;总黄酮含量也具有同样的 趋势 ,但在缺锰和多锰处理之间差异不显著。另外 ,正常锰处理的总抗氧化力高于多锰处理 ,但差异不显著 ,显著高于缺锰处理。表明缺锰条件下 ,番茄果实中活性物质的含量明显降低 ,总抗氧化力明显下降 ;多锰处理果实中活性物质的含量也有明显降低。所以 ,番茄
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生长中不平衡的锰营养可以显著抑制活性物质的生成
并影响果实的抗氧化性 ,从而降低果实的营养品质。
214　不同供锰水平对番茄果实芳香物质成分的影响
通过 GC - MS分离鉴定 ,不同锰水平处理下番茄
果实芳香成分的结果显示 (图 1,详细组分未列 ) ,正常
锰处理下番茄芳香物质总共分离并鉴定出 50种组分。
其中醛类物质 9种 ,占峰面积 812% ;酮类物质 7种 ,
占峰面积 7164% ;烃类物质 9种 ,占峰面积 6153% ;酯
类物质 6种 ,占峰面积 1144% ;醇类物质 9种 ,占峰面
积 2115% ;酸类物质 1种 ,占峰面积 011% ;萜烯类物
质 6种 ,占峰面积 211% ;呋喃环物质 2种 ,占峰面积
0175% ,还有 2 -异丁基硫咪唑 ,占峰面积 0165%。
缺锰处理番茄芳香物质总共有 41种。其中醛类
物质 11种 ,占峰面积 9124% ;酮类物质 3种 ,占峰面 积 6109% ;烃类物质 6种 ,占峰面积 1133% ;酯类物质6种 , 占峰面积 1146% ; 醇类物质 8 种 , 占峰面积6187% ;酸类物质 1种 ,占峰面积为 0116% ;萜烯类物质 4种 ,占峰面积 1117% ;呋喃环物质 1种 ,占峰面积0138% ,还有 2 - 异丁基硫咪唑 ,占峰面积 0154% ,无含酚类物质。多锰处理番茄芳香物质的种类有 48种。其中醛类物质 12种 ,占峰面积 8131% ;酮类物质 4种 ,占峰面积 8153% ;烃类物质 9种 ,占峰面积 2118% ;酯类物质 5种 ,占峰面积 16137% ;酸类物质 3种 ,占峰面积017% ;醇类物质 8种 ,占峰面积 3126% ;萜烯类物质 5种 ,占峰面积 0176% ; 呋喃环物质 1 种 ,占峰面积015% ,还有 2 -异丁基硫咪唑 ,占峰面积 0139% ,无含酚类物质。
图 1　不同锰浓度处理下番茄芳香物质种类组成比较
Fig. 1　Comparison of aroma compounds in tomato under different manganese concentration
　　在不同锰浓度处理下 ,番茄果实的芳香物质组成
成分都有减少。与正常锰处理相比 ,缺锰条件下 ,芳香
物质的种类少 9种 ,除醛类物质数量略有增加外 ,其余
芳香物质数量都有减少或保持不变 ;多锰处理下 ,芳香
物质的总数较正常锰处理少 2种 ,除醛类、酸类物质数
量略有增加 ,其余芳香物质数量都有减少或保持不变。
可见 ,缺锰会使果实芳香物质的组成会受较大影响 ,而
锰营养过剩对芳香物质组成也有所影响 ,但影响程度
不如缺锰处理严重。
3　讨论
锰最主要的生理功能是直接参与光合作用中的光
合放氧过程 ,而且对维持叶绿体结构也是必需的。根
据 Possingham等 [ 8 ]的研究 ,缺锰时 ,叶绿体的结构明
显受到损坏 ,而其他细胞器甚至还没有显示出可见的
变化。缺锰直接影响植物光合产物的形成和干物质的
积累。本试验结果也表明 ,无论缺锰还是过量锰都会
引起叶绿素含量的降低 ,产量下降 ,进一步验证了锰参
与光合作用的功能。此外 ,微量元素施肥可以提高植
物的抗旱性 [ 21 ] ,降低丙二醛的含量 ,本研究中 ,锰过量
和缺乏导致了丙二醛含量的上升 ,说明合适浓度的微
量元素对于植物的抗逆性有一定的帮助。
目前 ,有关果蔬活性物质、抗氧化性及风味品质的
研究是热点。施用微肥提高作物产量及品质的研究报
道有很多 [ 22～24 ] ,但微量元素与果蔬抗氧化性及风味品
质关系的研究报道还不多见。本研究结果表明 ,不同浓
度锰处理下 ,无论是缺锰还是过量 ,均会降低番茄果实
的营养品质及风味 ,这与唐小付、侯彦楠等 [ 11, 25 ]在甜瓜
和玉米上的研究结果相同 ,也与施用适量微肥可提高作
物产量、改善作物品质的研究报道 [ 22～24 ]相一致。
芳香物质对于果蔬风味品质的形成起着决定性作
用。它是由不同挥发性物质组成的混合物 ,主要包括
醇类、醛类、酮类、萜类和酯类以及含硫化合物等。这
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些成分有的气味强烈 ,有的气味较弱 ,有的甚至无味 ,
只有把它们作为一个整体时 ,才具有某一果蔬的芳香
特征 [ 26 ]。番茄中的芳香物质 ,全部含量仅约 2mg/kg,
但其对番茄风味的影响不可忽视 [ 27 ] ,它是果实中气味
和口感分别通过嗅觉和口腔中的味蕾及感受器相互作
用而生成的综合印象 [ 28 ]。本试验中测出的番茄芳香
物质成分有近 50种 ,但究竟哪些成分的变化会对番茄
的风味起决定作用还有待于进一步的研究。在试验中
锰水平的不同可以引起芳香物质种类的变化 ,无论缺
锰还是过量都会引起种类的减少 ,从而导致风味品质
的降低。李勇等人 [ 29 ]研究微量元素亏缺对人参根系
分泌物组成影响的结果也表明 ,微量元素的亏缺可以
导致人参根系分泌物其他化合物减少 ,而有机酸及酚
酸类化合物增多 ,降低品质。说明适宜的锰浓度是保
证番茄高产、优质的重要因素。
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(责任编辑 　高美须 　裴颖 )
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(责任编辑 　邱爱枝 )
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