生物肥料施用对无土栽培番茄采后果实品质的影响

《Food Science & Nutrition》：The Effects of Bio-Fertilizer Applications on Post-Harvest Fruit Quality in Soilless-Grown Tomatoes

　　

番茄（Solanum lycopersicum）因其营养和经济价值而被广泛种植；在冷藏期间25%–45%的品质损失是一个重大问题。在无土栽培中，利用有益微生物进行生物施肥可以通过增强养分吸收和生理抗逆性来延长货架期。本研究调查了细菌（AG：球形节杆菌（Arthrobacter globiformis）；SG：灰色链霉菌（Streptomyces griseus））和真菌（AO：米曲霉（Aspergillus oryzae））生物肥料对无土栽培的串番茄（Cletego F1）及其在冷藏期间的影响。采用随机完全区组设计，设置三个重复，在粉红成熟期采收的果实被置于气调包装（Modified Atmosphere Packaging， MAP）中，在8°C和90%湿度下储存21天。在第0、7、14和21天测量了失重率、呼吸速率、硬度、pH、可滴定酸度、可溶性固形物（Soluble Solid Content， SSC）、维生素C、酚类/黄酮类化合物含量以及抗氧化活性。第7天时，AO处理的失重率最高（0.11%），AG处理最低（0.07%）。第21天时，对照组的呼吸速率最高（5.96 mL CO₂ kg^?1 h^?1），AG处理最低（3.58 mL CO₂ kg^?1 h^?1）；AG处理（2.14%）保持了比对照组（1.90%）更高的硬度。对照组在第7天的SSC达到峰值（5.90%），而微生物处理降低了该值；AG处理在第21天的维生素C含量最高（23.60 mg 100 g^?1）。AG处理在第21天的酚类（16.43 mg GAE 100 g^?1）和黄酮类（13.57 mg QE 100 g^?1）含量也最高。DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）抗氧化活性在AO处理中最高（11.72 mmol TE 100 g^?1），FRAP（铁离子还原抗氧化能力）在对照组中最高（20.04 mmol TE 100 g^?1）。微生物施肥，特别是AG处理，通过减缓呼吸速率和增强生物活性化合物来支持营养品质，而AO和SG则影响抗氧化能力。

**生物肥料对无土栽培番茄采后品质及抗氧化稳定性影响的研究解读**

**研究背景与问题**
番茄是全球重要的蔬菜作物，富含维生素A、B、C以及番茄红素和类黄酮等营养物质。然而，传统的土壤种植面临土传病害、土壤盐渍化和肥力下降等重大挑战，常导致过度使用化学品和环境退化。为应对这些问题，无土栽培系统在过去二十年中日益受到重视，因其能实现对养分供应的精准控制和更高的资源利用效率。在这些系统中，通过引入有益微生物如植物根际促生菌（Plant Growth-Promoting Rhizobacteria， PGPR）和丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi， AMF）可以优化植物根区环境。具体而言，米曲霉（Aspergillus oryzae）、球形节杆菌（Arthrobacter globiformis）和灰色链霉菌（Streptomyces griseus）等微生物制剂已被证明可通过调节植物激素和维持细胞完整性来增强养分吸收、胁迫耐受性和果实品质。番茄的易腐性是导致采后产量损失的重要因素，损失幅度因各种因素而异，大约在25%至45%之间。虽然通过维持最佳储存条件（如12°C–15°C）和选择耐冷性更好的品种可以缓解这些问题，但关于这些有益微生物如何影响果实冷藏期间的生化稳定性和品质变化的研究仍然有限。因此，本研究旨在填补这一空白，评估选定的微生物生物肥料对无土栽培番茄采后特性的影响。

**研究目的与意义**
本研究旨在确定施用特定微生物生物肥料（米曲霉、球形节杆菌和灰色链霉菌）对无土栽培番茄采后失重的影响，并识别其在冷藏期间对生物活性化合物变化、抗氧化稳定性和采后品质的潜在影响。这项研究对于开发可持续的采后管理策略，延长番茄货架期，保持其营养价值和市场价值具有重要意义。相关研究成果发表在《Food Science》上。

**关键技术方法概述**
研究人员在土耳其奥尔杜大学园艺系采后生理学实验室进行了一项为期数月的温室试验。研究选用适合无土栽培的Cletego F1番茄品种幼苗，在椰糠基质中种植。试验设置了三个微生物肥料处理（米曲霉AO、球形节杆菌AG、灰色链霉菌SG）和一个不施用微生物肥料的对照组。微生物肥料以特定浓度（10 g L^?1）在苗期每周施用，营养生长期每两周施用。所有处理均采用霍格兰营养液配方进行灌溉。在粉红成熟期人工采收果实，剔除有缺陷的果实后，选取大小、颜色和形状均匀的番茄用于采后试验。果实经预冷后，装入由低密度聚乙烯（LDPE）制成的气调包装（MAP）袋中，在8°C、90%相对湿度的条件下冷藏21天。在储存的第0、7、14和21天，研究人员系统测量了多项理化与生化指标，包括失重率、呼吸速率、果实硬度、pH、可滴定酸度、可溶性固形物（SSC）、维生素C含量，并利用分光光度法测定了总酚、总黄酮含量以及DPPH和FRAP抗氧化活性。所有数据采用SPSS软件进行单因素方差分析和Tukey多重比较检验，以评估处理间的显著性差异。

**研究结果分析**
**3.1 失重率、呼吸速率和果实硬度**
生物肥料处理对无土栽培番茄的采后失重率、呼吸速率和果实硬度有显著影响。第7天，AO处理的失重率最高（0.11%），AG处理最低（0.07%）。在第14和21天，各处理间的平均失重率无显著差异。呼吸速率方面，采收当天（第0天）AO处理的呼吸速率最高。在储存期间，呼吸速率变化呈现处理特异性：例如，第7天AG处理的呼吸速率最高，而第21天对照组的呼吸速率最高，AG处理最低。这表明微生物接种，特别是AG处理，在储存后期减缓了番茄果实的呼吸速率。关于果实硬度，在整个储存期间，各处理间未观察到统计上的显著差异，但所有处理的硬度均随储存时间延长而下降。值得注意的是，在储存结束时（第21天），AG和AO处理保持了比对照组更坚实的果肉，表明微生物肥料有助于在冷藏期间维持果实硬度。

**3.2 pH、酸度、可溶性固形物和维生素C**
微生物肥料处理对番茄果实的酸度、可溶性固形物（SSC）和维生素C含量有显著影响，但对pH值的影响不显著。pH值在所有处理和储存期间保持相对稳定（约4.2-4.7）。酸度值在处理间和不同储存时间点有变化，例如在第0天，AO和SG处理的酸度最高。SSC含量显示，在第7天，对照组的值最高，而微生物肥料处理普遍降低了SSC。维生素C含量动态变化：采收时对照组最高，施用生物肥料后初期有所下降；但在储存结束时（第21天），AG处理的维生素C含量最高（23.60 mg 100 g^?1），显著高于对照组。这表明AG处理在长期冷藏中能有效保存维生素C。

**3.3 总酚、总黄酮和总抗氧化活性**
生物肥料处理显著影响了番茄的总酚、总黄酮含量和抗氧化活性（DPPH和FRAP）。总酚含量方面，AG处理在储存第21天达到最高值（16.43 mg GAE 100 g^?1）。总黄酮含量也呈现类似趋势，AG处理在多个时间点（包括第21天）表现出最高值（13.57 mg QE 100 g^?1）。抗氧化活性结果因测定方法而异：DPPH自由基清除能力在第21天以AO处理最高；而FRAP铁还原能力则在储存末期以对照组和SG处理较高。总体而言，微生物处理，尤其是AG，增强了番茄在冷藏期间酚类和黄酮类化合物的积累与保存，但对不同抗氧化指标的影响存在微生物种类和储存时间的特异性。

**讨论与结论总结**
讨论部分指出，微生物施肥，特别是利用PGPR和AMF，是延长番茄采后货架期和减少生理失重的关键生物策略。本研究的发现与现有文献一致，即微生物接种通过多种机制影响采后品质：例如，通过增强水分利用效率、强化角质层、维持矿物质平衡、缓解氧化应激、保持膜完整性以及调节呼吸速率来减少失重。AG处理在储存后期表现出最低的呼吸速率，而对照组最高，这支持了微生物接种能减缓冷藏番茄果实呼吸速率的观点。在硬度保持方面，AG和AO处理在储存末期的优势可能与微生物施肥对细胞壁的保护作用、钙积累的增加以及抑制细胞壁降解酶（如果胶酶）活性有关。研究还讨论了微生物处理对有机酸代谢、可溶性固形物积累和维生素C保存的影响机制，认为这与微生物调节养分吸收、激素平衡和激活抗氧化防御系统（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD）有关。酚类和黄酮类化合物含量的增加与微生物激活植物次生代谢途径相关，这有助于在储存期间保持水果的营养品质和抗氧化能力。不同微生物处理在时间效应上的差异凸显了根据特定采后目标选择合适接种体的必要性。

**研究结论翻译如下：**
本研究得出结论，施用米曲霉（AO）、球形节杆菌（AG）和灰色链霉菌（SG）进行生物施肥，能显著提高无土栽培番茄在冷藏期间的采后品质和抗氧化稳定性。具体而言，AG处理能显著增加采收时的总酚、总黄酮含量和抗氧化能力，并在储存期末有效保存维生素C水平。AO和SG处理提高了铁还原抗氧化能力（FRAP），其中SG在储存期间表现出更好的维持能力。此外，这些微生物处理通过减少失重率和呼吸速率、同时保持果实硬度，改善了物理货架期。这些积极结果归因于微生物激活了酶促抗氧化防御系统，从而减轻了氧化应激并延缓了衰老过程。最终，微生物施肥是一种可持续的策略，可用于保存番茄的营养价值并延长其货架期，每种微生物物种都提供独特的时效性益处，可根据特定的采后目标进行定制。