《Food Chemistry》：Distinct differences of taste quality and metabolite profile between taste tomatoes and ordinary tomatoes revealed by HS-SPME-GC–MS flavoromics and LC–MS metabolomics
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為解決單一組學技術(shù)難以系統(tǒng)解析番茄風味協(xié)調(diào)機制的問題，研究人員綜合運用HS-SPME-GC–MS風味組學、LC–MS代謝組學和電子舌分析，系統(tǒng)揭示了味覺番茄在葡萄糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸及鮮味氨基酸等關(guān)鍵非揮發(fā)性代謝物上的富集，并明確了水楊酸甲酯、β-紫羅蘭酮等13種OAV>1的關(guān)鍵香氣活性化合物對其花果香的貢獻。該研究為番茄風味品質(zhì)的精準評價與風味靶向育種提供了堅實的理論基礎和數(shù)據(jù)支持。
當你品嘗一顆番茄時，吸引你的是它多汁的果肉、恰到好處的酸甜平衡，還是那股濃郁的“番茄味”？隨著消費者對高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品需求的提升，一種被稱為“味覺番茄”的品種因其出眾的風味在市場上廣受歡迎。然而，究竟是什么讓它們嘗起來比普通番茄更美味？傳統(tǒng)的番茄風味研究多局限于單一技術(shù)（如僅分析少數(shù)糖酸或揮發(fā)性物質(zhì)），難以系統(tǒng)地闡明構(gòu)成“味道”與“香氣”這兩大感官維度的代謝物之間的協(xié)同作用機制，也無法從整體代謝層面精準揭示味覺番茄風味優(yōu)異的根本原因。
為了解決這一難題，一項發(fā)表在《Food Chemistry》上的研究，巧妙地融合了電子舌味覺分析、非靶向代謝組學（LC-MS）和頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（HS-SPME/GC–MS）風味組學技術(shù)，構(gòu)建了一個多維度的風味解析體系。研究人員對24個番茄品種（14個味覺番茄和10個普通番茄）進行了系統(tǒng)分析，這些樣本均來自上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行試驗站的溫室栽培。
這項研究的關(guān)鍵技術(shù)方法主要包括：1. 電子舌分析：使用TS-5000 Z系統(tǒng)評估甜、咸、鮮、酸等六種基本味覺及豐富度；2. 靶向定量分析：采用離子色譜和LC-MS/MS精準測定可溶性糖（葡萄糖、果糖）、有機酸（11種）和游離氨基酸（22種）；3. 非靶向代謝組學（LC-MS）：使用UPLC-Orbitrap MS平臺對番茄粉末進行廣泛代謝物篩查；4. 風味組學（HS-SPME-GC–MS）：利用GC-MS結(jié)合DB-Wax UI柱分析揮發(fā)性有機化合物（VOCs），并通過香氣活性值（OAV）篩選關(guān)鍵香氣物質(zhì)。所有分析均基于三個生物學重復。
研究結(jié)果
1. 可溶性糖、有機酸和游離氨基酸含量分析
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可溶性糖：味覺番茄的葡萄糖和果糖含量顯著高于普通番茄，且其味覺活性值（TAV）均大于1，直接貢獻于甜味感知。
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有機酸：檸檬酸、異檸檬酸和蘋果酸是主導酸。味覺番茄中檸檬酸、蘋果酸等含量更高，其中檸檬酸的TAV高達12（普通番茄為3），是其基礎酸味的主要潛在貢獻者。
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游離氨基酸：味覺番茄顯著富集谷氨酸、天冬氨酸（鮮味氨基酸）、γ-氨基丁酸（GABA）和脯氨酸（甜味氨基酸）。谷氨酸的TAV>1且在味覺番茄中更高。
2. 基于LC-MS的代謝組學分析
正交偏最小二乘判別分析（OPLS-DA）清晰區(qū)分了兩組番茄。
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脂肪酸：味覺番茄中多不飽和脂肪酸（如亞麻酸）及其脂氧合酶（LOX）途徑的過氧化產(chǎn)物（如9,13-HPODE）顯著積累，這些是香氣揮發(fā)性物質(zhì)的前體。
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氨基酸、氨基酸衍生物及肽類：味覺番茄中絲氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺等含量更高。普通番茄則更多積累纈氨酸等支鏈氨基酸。
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碳水化合物：味覺番茄中海藻糖、棉子糖、蔗糖等寡糖含量更高，這些可能作為甜味單糖的儲備庫。
3. 電子舌味覺成分及其相關(guān)性分析
電子舌檢測顯示，味覺番茄在甜味、咸味、鮮味和豐富度上均顯著優(yōu)于普通番茄。相關(guān)性分析表明，果糖、葡萄糖、檸檬酸、蘋果酸等與鮮味、豐富度和甜味呈顯著正相關(guān)。而脯氨酸和GABA與甜味正相關(guān)。
4. 基于HS-SPME-GC–MS的風味組學分析
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揮發(fā)性有機化合物（VOCs）概況：共注釋191種VOCs，主要包括醛類、酯類、醇類和酮類。味覺番茄的酯類含量更高，而普通番茄的醛類和醇類相對更高。
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關(guān)鍵香氣活性VOCs分析：基于OAV>1篩選出13種關(guān)鍵香氣物質(zhì)，包括己醛（青草香）、β-紫羅蘭酮（花果香）、水楊酸甲酯（薄荷香）等。其中，水楊酸甲酯和β-紫羅蘭酮在味覺番茄中更豐富，而1-庚烯-3-酮（金屬/銹味）在普通番茄中OAV更高。
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代謝通路關(guān)聯(lián)分析：整合分析揭示了糖代謝、三羧酸（TCA）循環(huán)、氨基酸代謝和LOX途徑之間的緊密關(guān)聯(lián)。味覺番茄中更高的糖、酸和氨基酸代謝通量，通過提供更多前體（如乙酰輔酶A）和底物，促進了多不飽和脂肪酸的合成及其通過LOX途徑向關(guān)鍵香氣物質(zhì)（如己醛、(Z)-3-己烯醛）的轉(zhuǎn)化。
研究結(jié)論與意義
本研究通過多組學整合策略，系統(tǒng)揭示了味覺番茄風味優(yōu)異的代謝基礎。結(jié)論表明，味覺番茄在關(guān)鍵呈味物質(zhì)（可溶性糖、有機酸、鮮味氨基酸）、多不飽和脂肪酸以及功能性寡糖上存在協(xié)同富集。在香氣層面，其突出的花果香特征直接歸因于水楊酸甲酯、β-紫羅蘭酮等關(guān)鍵香氣活性化合物的富集。研究還發(fā)現(xiàn)了這些關(guān)鍵代謝物之間存在的顯著相關(guān)性網(wǎng)絡，它們可能通過LOX途徑和糖代謝網(wǎng)絡協(xié)同調(diào)控番茄的整體風味。
這項研究的意義在于，它不僅從代謝水平上闡明了味覺番茄優(yōu)質(zhì)風味的成因，更重要的是為番茄的風味品質(zhì)精準評價和風味靶向育種提供了堅實的理論依據(jù)和潛在生物標志物（如亞麻酸、β-紫羅蘭酮、己醛）。篩選出的關(guān)鍵差異代謝物及其協(xié)同關(guān)系，為通過分子育種或栽培手段定向調(diào)控番茄風味品質(zhì)指明了具體路徑，對推動高品質(zhì)番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要價值。
