《Food Chemistry》：Decoding quality and metabolic shifts in truss tomato during ripening and cold storage for precision harvesting
编辑推荐：
•穗状番茄在成熟及冷链储存期间的品质与代谢变化表征•成熟过程增加了可溶性固形物、番茄红素、抗氧化能力及鲜味氨基酸含量•冷链储存维持了硬度，但改变了色泽、糖类、抗氧化活性及裂果情况•葡萄糖、D-果糖、L-苹果酸、鲜味氨基酸及高rOAV挥发物塑造了风味品质•硬度与可溶性固形物界定
- •
穗状番茄在成熟及冷链储存期间的品质与代谢变化表征
- •
成熟过程增加了可溶性固形物、番茄红素、抗氧化能力及鲜味氨基酸含量
- •
冷链储存维持了硬度，但改变了色泽、糖类、抗氧化活性及裂果情况
- •
葡萄糖、D-果糖、L-苹果酸、鲜味氨基酸及高rOAV挥发物塑造了风味品质
- •
硬度与可溶性固形物界定了品种特异性的经验采收成熟度阈值
引言
番茄（Solanum lycopersicum L.）是全球最重要的蔬菜作物之一，其品质由糖、有机酸、氨基酸、挥发性化合物、色素、质地及外观的协同变化所决定。糖类与有机酸主要定义了糖酸平衡，游离氨基酸贡献了与味觉相关的属性，挥发性代谢物塑造了香气，而质地和颜色则影响采收决策与消费者接受度（Cai et al., 2024; Karakas & Fernie, 2025; Kaur et al., 2023; Lu & Zhu, 2022; S. Wang, Qiang, et al., 2023; Zhang et al., 2024）。由于这些属性在成熟过程中同步演化，采收成熟度应被视为一种协调的表型-化学转变，而不仅仅是外部颜色的变化。
成熟伴随着果实膨大、组织软化、可溶性固形物积累、有机酸变化、类胡萝卜素和番茄红素积累、抗氧化活性变化及挥发物形成。采后冷链储存可进一步改变碳水化合物、有机酸、抗氧化及挥发性代谢，同时影响失水、色泽发育、裂果及低温相关反应（Bai et al., 2023; Duret et al., 2025; Ilea et al., 2024; Tao et al., 2024; Tsouvaltzis et al., 2023）。这些采后响应对于穗状番茄尤为关键，因为果实以完整果穗形式销售，且采收时可能并非生理一致。
本工作解决了两个相关空白。首先，大多数番茄代谢组学研究侧重于单果采收，而整穗生产带来独特的商业挑战，因为同一果穗内果实可能异步成熟，导致质地、可溶性固形物、风味化学及采后表现的异质性。其次，本研究在海拔2275米的东北青藏高原太阳能温室生产系统中开展。高海拔生产环境的特点是相对较强的太阳辐射和紫外线辐射以及显著的昼夜温差，这些因素会影响光合碳同化、同化物分配及果实品质形成。在番茄中，光照和温度已被证明可调节可溶性糖积累、有机酸代谢、类胡萝卜素形成及挥发物生物合成，从而影响可溶性固形物含量及糖酸平衡（Angmo et al., 2021; Heuvelink et al., 2025; Qin et al., 2024; Ruiz-Nieves et al., 2021）。这些环境特征为本研究优先关注糖和有机酸代谢提供了生物学依据。因此，靶向代谢组学被选为一种假设驱动的策略，用于测量预先确定的具有生物学或感官相关性的代谢物。与靶向代谢组学相比，靶向气相色谱-质谱（GC–MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）方法化学覆盖范围较窄，但分析选择性更强，可更直接地解释与番茄味觉和香气密切相关的化合物，包括糖类、有机酸、氨基酸及挥发性代谢物（Cai et al., 2024; Tao et al., 2024; Zhang et al., 2024）。相应地，靶向设计用于解析甜味、酸度、糖酸平衡、鲜味相关化学及香气发育的主要化学轴。电子舌测量被纳入作为仪器味觉响应，并与化学和人体感官观察共同解释，而非作为人体感知的替代品（Cetó et al., 2022; Magnani et al., 2024）。同样，相对气味活性值（rOAV）用于优先选择具有潜在感官相关性的挥发物以进行后续验证，而非建立因果香气活性。由于温室内的温度、辐射及其他环境因子未被实验操控或连续定量，高原环境在此被视为一种定义的生产背景，而非观察到的代谢谱的已证实因果决定因素。因此，2026年进行的独立实验被纳入以评估主要采收相关表型轨迹的跨年度重现性。
在本研究中，'青粉3号'穗状番茄在绿熟期（GS）、转色期（TS）、成熟期（MS）采收前阶段以及4 °C储存3天和6天后（SS3和SS6）进行了调查。我们表征了采收相关性状、理化及营养品质、抗氧化活性、游离氨基酸、电子舌响应、人体感官谱及靶向糖、有机酸和挥发性代谢物。研究目的是界定采收相关性状和采后外观品质的阶段依赖性变化，表征内部风味、营养、抗氧化及靶向代谢变化，比较电子舌响应与互补的人体感官观察，并通过开发探索性的质量关联采收成熟度模型将可获取的采收性状与内部品质相整合。该模型旨在通过硬度和SSC预测多变量MS导向的内部质量评分，而非重新分类颜色定义的成熟度阶段。研究结果预计将为穗状番茄提供表型关联的质量框架，以识别初步采收质量指标并支持精准采收。
章节片段
植物材料与实验设计
实验材料为穗状番茄品种'青粉3号'，一种无限生长、早熟类型，未成熟果实为浅绿色，成熟果实为红色。该品种生产上具有均匀的商业果穗，长度可达62.9 cm，田间产量约为每667 m2 2100 kg。种质资源由青海大学农林科学院园艺研究所番茄种质资源库保存。
主要
采收相关性状变化及基于PLS-DA的成熟度分类
在2024年主要试验中，从绿熟期（GS）到成熟期（MS）的成熟过程伴随着果实膨大、质量增加、SSC升高及显著软化（图1A–E）。纵径从17.52 mm增加到MS期的19.39 mm。横径从18.28 mm增加到MS期的19.56 mm。单果重量从3.24 g增加到4.14 g。SSC从6.13 °Brix增加到8.70 °Brix，而果实硬度从GS期的31.60 N/cm2 下降到TS期的24.33 N/cm2，再到MS期的12.33 N/cm2。在短期冷链
成熟及冷链储存期间的采收相关性状
从绿熟期（GS）到成熟期（MS）的成熟过程以可溶性固形物和质地的变化幅度大于果实大小变化为特征。SSC增加了约42%，而硬度下降了约61%；相同趋势在2026年得以重现。硬度的不成比例下降与细胞壁重塑在番茄软化中的核心作用一致，包括SlExp1和SlCel2的协同作用以及SlLOB1对壁相关基因的调控（Shi et al., 2021; Su et al.,
结论
'青粉3号'穗状番茄的成熟涉及协调软化、SSC和糖积累、番茄红素富集、有机酸下降及风味相关代谢物重塑，而短期冷链储存进一步改变了色泽和代谢，并增加了失水和裂果。将可获取的采收性状与内部品质测量相结合，确定了硬度和SSC作为互补的成熟度相关指标，并得出了一种探索性的MS关联
人类研究
本研究在研究所在地的相关法规、监管框架和指南范围内进行。
本研究获得了青海大学科学技术伦理委员会的批准。
（批准号：PJ202601–306）
CRediT作者贡献声明
Xiaoyan Tao（陶晓 Yan）：撰写初稿、软件、方法论、调查、资金获取、形式分析、概念设计。 Yanjing Ren（任艳晶）：方法论、数据管理、概念设计。 Xuebing Zhu（朱学兵）：软件、数据管理。 Jialing Cao（曹佳玲）：调查、数据管理。 Taohua Huang（黄桃华）：调查、形式分析。 Junqin Wen（温君钦）：撰写—审阅与编辑、监督、资金获取。 Qiwen Zhong（钟启文）：撰写—审阅与编辑、监督、项目管理。
知情同意与参与者细节
所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并发表本文。研究遵循了参与者的隐私权。
未引用参考文献
Li et al., 2025
Li et al., 2025
Li et al., 2025
Wang et al., 2023
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。
致谢
资助：本研究由国家自然科学基金（32460771）、青海省青藏高原种质资源研究与利用重点实验室项目（2024-SYS-06）及青海大学研究生科技创新项目（2025-GRKY-15）提供资金支持。
陶晓 Yan|任艳晶|朱学兵|曹佳玲|黄桃华|温君钦|钟启文
