《Journal of Food Composition and Analysis》：Genotype-dependent phytochemical stability of tomato cultivars subjected to contrasting processing technologies: a variance partitioning approach
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摘要：理解基因型如何影响加工过程中生物活性化合物的稳定性，对于优化番茄产品的营养品质至关重要。本研究评估了七种番茄品种，这些品种经过四种加工方法（新鲜、酱料、热风干燥和冷冻干燥），重点关注类胡萝卜素、叶绿素、Folin–Ciocalteu反应化合物（Folin
摘要：理解基因型如何影响加工过程中生物活性化合物的稳定性，对于优化番茄产品的营养品质至关重要。本研究评估了七种番茄品种，这些品种经过四种加工方法（新鲜、酱料、热风干燥和冷冻干燥），重点关注类胡萝卜素、叶绿素、Folin–Ciocalteu反应化合物（Folin–Ciocalteu-reactive compounds）、黄酮类化合物和矿物质组成。采用完全随机化7×4因子设计，设置四个生物学重复，并使用双因素方差分析（two-way ANOVA）、方差分解（variance partitioning）、Pearson相关分析和主成分分析（principal component analysis）对数据进行处理。加工、基因型及其相互作用显著影响植物化学组成。方差分解显示，加工是Folin–Ciocalteu反应化合物（以没食子酸当量（gallic acid equivalents, GAE）表示）的主要变异来源（80.18%），而基因型×加工相互作用则解释了叶绿素b（66.23%）和β-胡萝卜素（β-carotene）（77.37%）的大部分变异。冷冻干燥样品显示出最高的类胡萝卜素浓度，而热风干燥样品则显示出最高的Folin–Ciocalteu反应化合物浓度；这两种情况下的增加可能反映了水分去除和可提取性增强，而非化合物保留。番茄红素（Lycopene）表现出基因型、加工和相互作用效应的更均衡贡献，而叶绿素色素则表现出中间响应模式。由于所有植物化学数据均以鲜重为基础表示，并且酱料、脱水产品和冷冻干燥产品的水分含量是根据文献报道值而非本研究实测值估算的，因此结果描述的是表观浓度和相对稳定性，而非证明真实保留。总体而言，番茄中植物化学的稳定性是化合物特异性的，由加工条件和基因型依赖性响应共同决定。这里提出“加工韧性”（processing resilience）这一表述，作为描述不同加工条件下品种依赖性稳定性的操作框架，其定义为可归因于基因型及基因型×加工相互作用的变异份额；其作为表型性状的解释需要跨独立收获批次、生长环境和加工批次的验证。
论文解读文章
**研究背景**
番茄（Solanum lycopersicum L.）是全球广泛种植与消费的蔬菜，也是食品工业的战略性作物，以鲜食和加工形式（如酱料、酱膏、果汁、脱水或冷冻干燥产品）销售。除经济价值外，番茄是类胡萝卜素（特别是番茄红素和β-胡萝卜素）、酚类化合物、黄酮类、维生素及必需矿物质的主要膳食来源。由于相当比例的消费以加工形式进行，热处理和脱水处理在很大程度上决定了番茄制品的最终营养品质。加工可能降解热敏性成分，但也可能通过破坏细胞壁、释放基质结合化合物及促进类胡萝卜素异构化来增加可提取性和生物可及性。因此，净效果取决于温度、暴露时间、氧气可利用性及食品基质的固有特性。
**存在的问题**
工业加工对番茄类胡萝卜素影响的报道仍不一致，且强烈依赖于加工条件。热风干燥和冷冻干燥这两种脱水方式差异显著：前者结合了长时间加热、氧气暴露和结构塌陷，而后者通过低温减压升华去除水分，通常能保留热敏性成分和组织结构。比较研究表明，干燥方式会改变番茄的色素、酚类水平、颜色和抗氧化能力，且这些变化的幅度在不同品种间存在差异。基因型是另一个常被低估的变异来源。不同品种在类胡萝卜素和酚类积累、有色体组织、组织结构及干物质含量上存在差异，这些差异影响生物活性化合物的初始浓度及其在技术胁迫下的行为。然而，能够同时评估基因型和加工，并在因子框架内量化其相互作用的研究仍然稀缺。
**研究目的**
研究人员假设加工不会均匀地影响番茄生物活性化合物，而是引发品种依赖性响应，其量级可通过归因于基因型及基因型×加工相互作用的变异份额来量化。研究目标包括：(i) 量化品种、加工及其相互作用对七种番茄品种在四种加工方式下叶绿素、番茄红素、β-胡萝卜素和Folin–Ciocalteu反应化合物变异的相对贡献；(ii) 探索性描述相关的矿物质和黄酮类特征；(iii) 评估水分去除处理中观察到的表观增加有多少可归因于水分损失。
**本研究开展的内容**
研究人员从巴西圣保罗州Tup?的当地生产者处获取番茄，在单一生产周期（2025年季）于相似农艺条件下收获，并选择红熟期（生理成熟度）果实。七种番茄品种（'Grape 1', 'Grape 2', 'Mesa', 'Pizzadoro', 'Longa Vida', 'Coquetel', 'Amarelo'）涵盖了主要的商业类别。果实被分配至四种处理：新鲜（in natura）、酱料制备、热风干燥和冷冻干燥。实验采用完全随机化7×4因子设计，每种处理组合设置四个生物学重复，共112个实验单元。植物化学指标（叶绿素a、叶绿素b、番茄红素、β-胡萝卜素和Folin–Ciocalteu反应化合物）通过双因素方差分析、方差分解（基于III型平方和）、Pearson相关和主成分分析进行统计推断。矿物质和黄酮类数据来自混合复合样品，未设置生物学重复，作为探索性变量处理。所有植物化学数据以鲜重（FW）为基础表示，脱水产品的水分含量取自文献典型值，并计算水分驱动浓度因子（moisture-driven concentration factor, MDCF）以解释表观浓度变化。
**研究结果**
- **3.1 矿物组成（探索性）**：矿物质数据来自无生物学重复的混合复合样品，呈现描述性趋势，脱水与冷冻干燥与N、K、P等大量元素浓度变化相关，'Amarelo'品种在加工后维持较高钾浓度，'Grape 2'钙浓度最低；微量元素Fe、Zn、Cu、Mn、B在脱水后浓度普遍升高，'Coquetel'脱水样品铁值最高。
- **3.2 水分含量与水分驱动浓度效应**：新鲜果实水分含量在87%–92%之间，脱水产品MDCF范围为6.92–11.88，表明FW基浓度增加大部分可归因于水分损失。'Longa Vida'和'Mesa'初始水分含量最高，理论MDCF最大，而'Grape 1'和'Amarelo'较低。
- **3.3 叶绿素a**：双因素方差分析显示品种、加工及交互作用均显著（p<0.001），加工贡献37.85%，交互作用贡献38.65%，'Coquetel'在脱水后叶绿素a浓度最高，提示品种特异性行为。
- **3.4 叶绿素b**：交互作用贡献66.23%，加工仅贡献9.39%，'Mesa'在冷冻干燥后叶绿素b浓度显著高于其他组合，表明色素保留依赖于品种×加工交互作用。
- **3.5 番茄红素**：变异在品种（39.63%）、加工（34.08%）和交互作用（25.89%）间均衡分布，表明类胡萝卜素稳定性由基因型和加工条件共同决定。
- **3.6 β-胡萝卜素**：交互作用贡献77.37%，加工仅贡献2.79%，'Grape 2'在冷冻干燥后β-胡萝卜素浓度最高，说明品种选择至少与加工优化同等重要。
- **3.7 Folin–Ciocalteu反应化合物**：加工贡献80.18%，为加工驱动型，热风干燥产生最高表观浓度，'Amarelo'品种均值最高，但该测定为非特异性还原能力，不限于酚类化合物。
- **3.8 比较稳定性模式**：方差分解显示化合物类别间存在三种响应模式——加工驱动型（Folin–Ciocalteu反应化合物）、混合型（番茄红素）和交互驱动型（叶绿素b、β-胡萝卜素），支持“加工韧性”作为操作框架的描述。
- **3.9 黄酮类特征（探索性）**：脱水普遍产生最高表观黄酮浓度，酱料最低；'Longa Vida'脱水后五种黄酮总和最高（31.29 μg g?1 FW），'Grape 1'新鲜样品中染料木素（genistein）浓度最高（44.12 μg g?1 FW），但需谨慎解释。
- **3.10 相关分析**：β-胡萝卜素与叶绿素b呈强负相关（r = -0.921），Folin–Ciocalteu反应化合物与叶绿素a呈中等正相关（r = 0.493），槲皮素（quercetin）与Folin–Ciocalteu反应化合物正相关（r = 0.621），芦丁（rutin）与之负相关（r = -0.555）。
- **3.11 多元分析（PCA）**：前两个主成分解释总方差的74.1%，PC1（41.1%）与番茄红素和β-胡萝卜素高度相关，PC2（33.0%）与叶绿素a和Folin–Ciocalteu反应化合物相关，叶绿素b位置孤立，与方差分解结果一致。
- **3.12 研究局限性**：包括鲜重基础、水分含量估算、Folin–Ciocalteu非特异性、矿物质与黄酮类无生物学重复、单季单地点、'加工韧性'作为表型仍需验证。
**结论**
番茄加工后的植物化学响应是化合物特异性的，且受到加工条件和品种特征的共同影响。热风干燥产生Folin–Ciocalteu反应化合物的最高表观浓度，反映水分减少、可提取性增强及加工诱导的基质修饰；冷冻干燥样品则显示最高类胡萝卜素浓度；两种情况下部分增加可能源于水分去除而非化合物保留。方差分解清晰区分了化合物类别：Folin–Ciocalteu反应化合物主要受加工驱动（80.18%），叶绿素b和β-胡萝卜素主要受交互作用驱动（66.23%和77.37%），番茄红素呈现均衡分配。相关分析和PCA与此分解一致，类胡萝卜素行为协同，而叶绿素b响应独立。因此，在评估番茄制品技术质量时，生物活性化合物不能被视为同质组。这些结论受限于3.12节所列的局限性：数据描述的是鲜重基础上的表观浓度和相对稳定性；脱水产品水分含量来自文献估算，未证明真实保留；Folin–Ciocalteu结果指非特异性还原组分；矿物质和黄酮数据为探索性且未重复；整个实验仅涉及单季单地点，因此重复性和基因型×环境相互作用有待建立。“加工韧性”作为组织这些模式的解释框架，但其作为表型性状需通过多次收获、多个环境、干重归一化与真实保留计算以及矿物质和黄酮测定的生物学重复来验证。
