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找回蔬菜的美味

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记者/白竟楠 编辑/陈永杰 

由于在现代育种过程过于注重产量、外观等商品品质,导致了控制风味品质的部分基因位点丢失,造成13种风味物质含量在现代番茄品种中显著降低,最终使得番茄口感下降。

采访专家

黄三文

中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员

祝光涛

中国农业科学院深圳农业基因组研究所博士

西红柿没有以前甜,黄瓜没有以前清香,为什么现在的蔬菜没有“以前的味道”了?

中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文研究员找到了蔬菜“以前的味道”的原因。研究人员首次阐明了番茄风味遗传基础,发现了番茄风味调控机制,为番茄风味改良奠定了重要理论基础。相关研究成果在国际顶级学术期刊《科学》(Science)上以封面文章的形式发表。

170人品尝100多种番茄

番茄是世界第一大蔬菜作物,根据世界粮农组织统计,2013年全球番茄产值是962.8亿美元,在蔬菜和水果中居于首位。我国以鲜食番茄为主,其风味品质更受关注,然而近年来消费者常常抱怨“现在的西红柿越来越没有以前的味儿了”。为了解决这一难题,黄三文研究员和美国佛罗里达大学哈里·克利教授组成了20人的联合研究团队,历时4年多的协同攻关,终于发现了番茄风味调控机制,为番茄风味改良奠定了基础。

“风味不像产量、抗病性、外形、色泽这样能被直观地感受到,这一特性能感觉到,但看不见、摸不着,这就决定了研究的难度。”黄三文对北京科技报记者解释说。

研究人员自己的口味不能代表大众,为了解决“什么才是好吃的番茄”这个问题,论文的第一作者美国弗罗里达大学教授Denise Tieman寻找了170位味觉敏感的人,对100多个品种的番茄进行品尝。

要知道人与人的味觉敏感度是不一样的,所以,要找到170位味觉灵敏的人并不是随便问几个问题就能确定他的嗅觉是否灵敏,而要通过测试来判定。如同“专业试味员”,他们要拥有比常人更灵敏的味觉,并且通过测试才能成为“专业试味员”。测试分为两部分,一部分是熟悉的五种味道:酸、甜、苦、咸、鲜(这是一种由多种氨基酸和核苷酸共同作用产生的味觉),让被试者试尝这五种味道并熟记。之后开始测试,他们拿到淡很多的五种味道之一的样本,然后辨认出是哪种味道,由于以溶液的方式给被试者,没有颜色、质感或气味可以参考,被试者认为,苦味和酸味最难区分,总体来说,比较难辨认。第二轮测试要用嗅觉分辨几种食物,比如迷迭香、生姜、香草等,这比第一项测试更难。结果显示,只有约35%的人具备成为专业试味员的潜力,当然,他们也是味觉灵敏的人。

寻找这些味觉灵敏的人,就是让他们做一些味觉辨识与区分,然后再让他们品尝评判不同品种的番茄,这是一个非常耗费时间的研究过程。

果实除了是否好吃,从甜、鲜、酸等等感官方面有七八项指标,每个人要多次参与实验,每次品尝十几个品种,有些品种还要多次品尝,并且均为盲品,实验人员再根据每个人对不同品种、相同品种的评价做可靠性评判,如果品尝人员对一个品种的番茄在几次品尝中有差异较大的评价,就属于不可靠的结果,不能予以采用。整个过程持续了三年。

在进行了多次严格的品尝试验后,研究人员利用数据模型分析确定了33种影响消费者喜好的主要物质,它们包括葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸和29种挥发性物质,揭示了番茄风味的物质基础。在此基础上,分析了来自世界各地400多份番茄的风味物质含量、进行基因组测序和生物信息学分析,获得了控制风味的250多个基因位点,从而首次阐明了番茄风味的遗传基础。其中7个控制含糖量的基因位点,5个控制酸度的基因位点,并且发现了一些挥发性物质能够提高果实的甜感,也有一些挥发性物质可以赋予果实花香的气味。

挥发物能让番茄变得更好吃

挥发性物质,是指在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa(压强单位)具有相应挥发性的物质,比如乙醇就是一种挥发物。挥发物在番茄中的含量很少,但是它们却对番茄的味道起着重要作用。

“甜味直接影响着人们对番茄是否好吃的判断,但是我们在研究中发现,甜味不完全由糖分的多少决定。在实验的其中两个番茄中,它们的含糖量是差不多的,但是甜感完全不同,就是因为这两个番茄的挥发物含量不同,而挥发物是通过嗅觉在左右着人们的风味判断。”黄三文说。

那么,嗅觉是如何作用于人的味觉的呢?人的嗅觉系统由两部分组成,它们会在人吃东西的时候同时运作。当人们把食物放入口中开始咀嚼时,挥发性的化学物会释放出来,吞咽的过程使挥发物达到上颚后端,然后进入鼻腔,这套嗅觉系统叫鼻后嗅觉;另一个通道是直接通过鼻孔收集气味,这叫做常规嗅觉。最后,所有的信号在大脑中汇集,并将其送入能感知味道的区域,最终产生味道。所以,人们对多种口味的感知其实大部分来源于鼻子而非嘴巴。

曾经,美国弗罗里达大学教授哈里·克利也对番茄的风味进行研究,当世界不同品种的番茄进入实验室进行化学分析时,有意思的事情出现了,不同品种的番茄包含的化学物质和含量有百倍甚至上千倍的差别。哈里·克利同样发现一些挥发性物质让番茄的甜味超过了其实际含量,但是这每一种化学挥发物所挥发出的味道,单独闻起来没有一个像食物应该有的味道。例如,香叶醛闻起来有花香和香水的味道;异戊酸是一种闻起来像储藏室的味道等等,但香叶醛却是增强甜味感知的挥发物,它们都是从好吃的番茄中提炼出来的挥发物,正是这些物质组合起来才能使番茄闻起来、尝起来是好吃的番茄。

论文另一位作者祝光涛说:“食物中挥发类物质是影响口味的重要方面,因为嗅觉受体比味觉受体更多,感受到的信息更丰富。但是,挥发物的作用却一直没有受到重视。研究发现,现代品种影响味觉的13种挥发物的确降低了,而且基因组中有人为选择的痕迹。”

好吃不仅是甜,而且需要甜、酸、鲜等口味共同生成,需要不同的挥发物来共同作用,它们不会直接影响酸味或甜味,但是会影响整体好吃程度。

为了产量和外表丢失的口味

在这个蔬菜商品化的时代,为了增加产量、长途运输和外表美观,育种家会着重改良影响蔬菜的产量和外观方面的基因。研究发现,由于在现代育种过程过于注重产量、外观等商品品质,导致了控制风味品质的部分基因位点丢失,造成13种风味物质含量在现代番茄品种中显著降低,最终使得番茄口感下降。

当选择更高产量、更大果实的番茄时,含糖量就会明显降低。相当于被稀释了。同时发现部分影响果实大小和含糖量的基因位点在同一个区域,在选择大果基因的同时,恰恰选择了一些对含糖量积累量贡献少的位点,对贡献率高的位点就丢掉了。

▲果实中高含糖量控制位点,果重和含糖量成负相关

“而且如果在不成熟的时候就采摘也会影响到蔬菜的口味,淀粉到糖类的转化没有完成,而且许多挥发类物质大多在后期的果实转色期形成,如果提前采摘,就会影响挥发类物质的合成。”祝光涛说。

其实,被提前采摘的瓜果中的物质转化过程还是在继续的,但是放到低温下基因功能就会受到抑制,后期的物质转化也会受到影响。所以,冷链运输、冷藏处理虽然延长了货架期,但是也影响了口味。根据已有报道,现在西红柿的甜味指数是2.77,而30年前是3.24,损失了近15%,含糖量从5.29%下降到了2.95%,但是硬度却从6.86上升到了12.10。从前,西红柿放在冰箱里两三天就会变软,但是现在即使放上一个月也不会有太大变化,这就是因为西红柿的基因被改良造成的。的确,在市场上,消费者也更容易选择更硬的西红柿,因为没有被碾压坏,所以,这也是育种者为了长途运输而做的基因选择。

产量、耐储存和外观并不与口味的基因位点冲突,“关键因素还是对风味的生物学研究不够和育种工具缺乏,不仅是番茄,还包括黄瓜的清香味也不如以前了等等。”黄三文说。

育种工具有两重含义,第一种是影响风味的物质因素,第二个是直接运用育种基因组获得遗传位点,包括化学物质检测基因标记物和遗传标记物。简单来说,就是哪些物质影响着风味和哪些基因位点决定了这些物质。这也是此次比较重要的发现,掌握了影响风味的来龙去脉,才能在培育新品种时保留更多的风味物质。

从甜味开始改良

科学家的任务就是要培育出既好吃又好看,而且还耐储存、耐运输的番茄品种。黄三文表示,目前实验室制定了改善番茄风味的方法,并且已经开始着手研究。

首先要提高含甜度,并不是单纯提高糖分,而是通过提高含糖量和改善与甜味相关的挥发性物质来改善甜度,这样不仅会让番茄在甜的基础上更香,也更是适用于糖尿病人。酸的味道也影响着番茄的风味,酸分为两种——苹果酸和柠檬酸,其中柠檬酸味道更好,所以要提高柠檬酸含量。

黄三文说:“综合来说,从育种、种植、采摘、储运等多方面都会对蔬菜的风味造成影响。以前的育种专家更关心农民希望种什么,而我们关心老百姓更希望吃什么。所以,我们在努力研发更好吃的番茄,3到5年里就应该能品尝到更好吃的番茄。当然也会遵循优质优价的销售原则。”■

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