番茄（Solanum lycopersicum）是世界上价值最高的水果和蔬菜兼用作物，番茄是鲜食和烹饪兼用的园艺作物，风味是其重要的感官品质。在长期驯化和改良过程中，番茄良好产量和抗性等经济性状、以及甜度和香气都是育种者的追求目标，研究番茄果实滋味和气味物质组成对番茄风味品质提升和美味番茄品种培育有重要意义。
滋味物质指溶于水可被味蕾识别的呈味物质。番茄滋味物质主要有还原糖、有机酸、游离氨基酸、矿物质和生物碱等，可产生甜味、酸味、鲜味、咸味和苦味。葡萄糖、果糖、柠檬酸和苹果酸是番茄风味形成的基础，决定番茄口感。可溶性单糖和双糖，如葡萄糖、果糖和蔗糖是主要的甜味物质；有机酸，如苹果酸、柠檬酸、草酰乙酸和抗坏血酸是主要的酸味物质，有机酸水解产生许多 H + ，使得 pH 值较低，从而产生酸味；游离氨基酸（鲜味肽），如 L- 谷氨酸、L- 天门冬氨酸钠、L- 谷氨酸钠是主要的鲜味物质；含 Na + 的无机盐是主要的咸味物质；生物碱（α- 番茄碱）和蛋白质分解产物是主要的苦味物质。
番茄中甜味主要来自果糖和葡萄糖，酸味主要来自柠檬酸和苹果酸。番茄汁中鲜味主要来自游离氨基酸中的谷氨酸和赖氨酸。相关性分析表明，可溶性固形物含量与还原糖、可滴定酸、谷氨酸、番茄红素和 β- 胡萝卜素含量呈极显著正相关，与 pH 呈显著负相关；可滴定酸含量与谷氨酸和番茄红素含量呈极显著正相关，与 pH 呈显著负相关；谷氨酸含量与番茄红素含量呈极显著正相关。番茄糖含量与适口性呈正相关，较高的糖给人带来味觉愉悦感，适度的酸可使风味更加浓厚。消费者不喜欢酸度高的番茄，但是糖含量过高、酸含量过低的番茄风味寡淡，缺乏酸甜适口的滋味。糖酸比是影响番茄果实风味的主要因素，番茄适宜的糖酸比为（7～11）∶1。
气味物质主要是具有芳香性、易挥发的有机化合物，又称为挥发物、芳香物或者植物精油。挥发物熔点低、蒸气压高、分子量小、含量很低，是番茄气味的来源，丰富了番茄风味，决定了番茄风味的独特性。挥发物使番茄风味更丰富、更有层次感，可满足不同消费者的偏好，在番茄产品的分类和消费者接受度方面起着非常重要的作用；挥发物属于次级代谢产物，赋予果蔬特殊的气味，如花香、果香、青草味、脂香、麦芽香、烤香、甜感、刺激性气味等，对感官品质有重要贡献。感官评价认为，花香和果香与整体风味呈正相关。挥发物可影响消费者感官愉悦度、可接受性和购买欲。
番茄挥发物多达 400 多种，根据化合物官能团不同，主要分为醛类、醇类、酮类、酯类、酸类、酚类、萜类、烃类和含硫 / 氮 / 氧多元杂环化合物。不同官能团挥发物的气味特征差异较大。醛类物质是主要的绿叶挥发物，具有青草味，可增加番茄的新鲜度；醇类物质具有甜味，对番茄风味提升有重要作用；酮类物质具有花香、果香和甜感，气味受人偏爱；酚类物质具有刺激性气味，使人感觉不愉悦；番茄成熟果实中酯类物质含量很低，气味不受人喜欢。挥发物对气味的贡献大小取决于该物质的含量与嗅觉阈值的比值，即 OAV。一般来说，OAV 越高，气味强度越大，对风味贡献也越大。新鲜番茄中有 16 种挥发物的OAV ＞ 1，对风味有重要贡献，如（Z）-3- 己烯醛、β- 紫罗兰酮、己醛、β- 大马酮、1- 戊烯 -3- 酮、2，3- 甲基丁醛、（E）-2- 己烯醛、2- 异丁基噻唑、1- 硝基 -2- 乙基苯、（E）-2- 庚烯醛、苯乙醛、6-甲基 -5- 庚烯 -2- 酮、（Z）-3- 己烯醇、2- 苯基乙醇、3- 甲基丁醇和水杨酸甲酯等。参考番茄成熟果实中各挥发物的含量，将（Z）-3- 己烯醛、（Z）-3- 己烯醇、己醛、1- 戊烯 -3- 酮、3- 甲基丁醇、（E）-2- 己烯醛、6- 甲基 -5-庚烯 -2- 酮、2- 异丁基硫噻唑、水杨酸甲酯、β-紫罗兰酮按适当比例混合，可以获得成熟番茄的芳香风味。
根据基因型不同，番茄可分为野生番茄、樱桃番茄和现代栽培番茄。泛基因组中 4 873 个基因不在 Heinz 1706 番 茄 参 考 基 因 组 中。通过 Meta 分析发现，现代栽培番茄中促进糖类物质和挥发物积累的等位基因大量缺失，基因多样性减少。LIN5、TomLoxC、13-HPL、ADH2、CCD1、BCAT1、PAL 等基因对番茄风味品质有重要影响。调控风味物质合成的优势等位基因丢失是现代栽培番茄风味品质下降的主要原因。传统的农家品种中 26 个与挥发物相关的位点，在现代番茄育种过程中丢失了一半。现代栽培番茄基因组中只包含 8 种可能的香叶基丙酮等位基因组合中的 2 种和 15 种可能的 6- 甲基 -5- 庚烯 -2- 酮等位基因组合中的 2 种，可溶性糖和类胡萝卜素衍生挥发物含量也显著降低，使番茄风味品质变差。其原因是番茄驯化和改良过程中对调控果实质量的等位基因进行了强烈选择，经过多代选育，随着越来越大的果实被选中，优先选择大果的同时，可能导致了调控糖和挥发物的等位基因丢失，使果实中糖含量降低。
番茄果实发育过程可划分为幼果期、绿熟期、破色期、转色期、粉熟期和红熟期。绿熟期以前采收的番茄比转色期以后采收的番茄风味物质含量低，风味品质差。原因是番茄果实成熟过程受许多转录因子、亚细胞生理改变和乙烯作用的调控，产生一系列生理、生化和结构变化。例如，果实颜色会随着外果皮叶绿素的降解和液泡中不同类型 β- 胡萝卜素、叶黄素、番茄红素和花青素等的积累而产生变化；有色体中类胡萝卜素、氨基酸、脂肪酸的合成和降解相关酶活性增加，代谢加快，挥发物含量迅速增加。
番茄幼果期淀粉积累较多，成熟果实中淀粉被水解为葡萄糖和果糖，经过三羧酸循环产生柠檬酸和苹果酸。随着果实成熟，柠檬酸含量逐渐增加，苹果酸可转化为淀粉。番茄成熟过程中 GORKY 蛋白可将苦味的 α- 番茄碱从液泡转移到细胞质，变成非苦味的七叶皂苷 A，幼果期番茄风味差，原因是幼果期果实中以脱氢番茄碱和 α- 番茄碱为主，而成熟果实中以皂苷为主。金棚 1 号番茄果实酮类物质含量在红熟期最高，酸类物质含量呈现先上升后下降的趋势，醛类物质含量在绿熟期最高。转色期到红熟期是番茄果实特征气味形成的关键时期。转色期比绿熟期醛类、醇类、酮类等挥发物含量显著增加，如己醛、（E）-3- 己烯醛、（Z）-3- 己烯醛、（E）-2- 己烯醛、6-甲基 -5-庚烯 -2- 酮和 β-紫罗酮。尽管各组分含量在番茄成熟过程中变化趋势不尽相同，但大多数挥发物在成熟后期含量增加，红熟期果实气味更加浓郁，原因是番茄果实成熟过程中底物含量及酶活性增加，细胞结构发生改变，细胞膜通透性增加，破坏了酶和底物的区域化分布，有利于挥发物合成。
番茄成熟果色有红色、粉色、浅黄色、橙色、紫色、绿色和黄底绿条等。绿色番茄中苹果酸转化为己糖较多，紫色番茄果皮中积累了大量的花青素，主要为对香豆素、芦丁、山奈酚等黄酮类化合物，产生较多酚类挥发物；橙色番茄中积累了大量的 β- 胡萝卜素，抑制了番茄红素的积累。紫色、橙色、红色番茄中分别含有27、38、39 种挥发物，包括醛类、醇类、酮类、酯类和烃类挥发物。黄色番茄中醇类物质组分数多于红色番茄，而醛类、酮类和酯类物质组分数少于红色番茄，红色番茄中特有的 6- 甲基 -5- 庚烯 -2-酮和假紫罗酮在黄色番茄中未检测到，原因是黄色番茄中番茄红素合成受到抑制。总体来看，黄色番茄挥发物组分数要少于红色番茄。通过对番茄不同果色成熟果实挥发物分析可知，挥发物含量为普通彩果＞粉果＞红果＞黄果＞紫果＞绿果＞樱桃彩果，粉色和红色番茄共有挥发物基本一致，绿色与其他果色番茄共有挥发物差异显著。粉色番茄中醛类、酮类挥发物含量比其他果色高，红色番茄中醇类挥发物含量比其他果色高，绿色番茄中醛类和酮类挥发物含量比其他果色低。
番茄外果皮、果肉、心室的隔壁、小柱、胎座胶状物质和种子中挥发物组分和含量差异较大。番茄果肉中挥发物组分较多、含量较高，外果皮次之，种子中挥发物组分和含量明显低于果肉和外果皮。在果肉、外果皮、种子中分别检测到 43、41、15 种挥发物。与果肉相比，外果皮中没有检测到 4- 异丙基苯甲酸和 3- 乙基甲苯，种子中只检测到水杨酸甲酯、苯乙醇、2，6- 二叔丁基对甲酚、苯乙醛、苯甲醛、苯甲醇、苯乙腈、己醛、（E）-2- 己烯醛、（E）-2- 辛 烯 醛、（E，E）-2，4- 癸 二 烯 醛、β- 大 马酮、癸酸、1- 甲基萘和 2- 甲基萘。番茄果肉和外果皮中含量最高的挥发物均为水杨酸甲酯，果肉中除（E）-2- 己烯醛和甲基环戊烷外，其他挥发物含量都比外果皮中高，种子中挥发物含量最高的是 β- 大马酮。绿色普通番茄 TI4001 果肉中挥发物含量显著高于果皮，红色樱桃番茄 CI1005 果皮中挥发物含量显著高于果肉，果皮中挥发物含量高于胎座胶状物质中挥发物含量。因为醇生成酯的反应为需氧过程，所以酯类物质的合成在果皮中最活跃。但是，番茄胎座凝胶比果皮组织中己糖含量高。
温室和露地栽培的番茄风味差异明显。与温室栽培相比，露地种植的番茄果实中 3- 甲基丁醇、2- 甲基 -3- 己醇、3- 甲基丁醛、2- 呋喃甲醛、苯甲醛、乙酸异戊酯、水杨酸甲酯和 α- 蒎烯等挥发物含量较高。温室栽培番茄果实中糖（果糖和葡萄糖）和酸（柠檬酸、苹果酸和谷氨酸）含量较低。基因型、栽培条件和基因型交互作用显著影响番茄挥发物组成和含量。通过控制环境条件使基因发生有益变异，这种变异是可以被鉴定的，可用于开发优异种质。春茬番茄比秋冬茬番茄含有更多的还原糖、VC 和番茄红素，挥发物组成和含量也比较丰富，总体风味和可接受性较好；苯乙醛仅在春茬番茄中被检测到，（E）-2- 己烯醛和水杨酸甲酯只在秋冬茬番茄中发现，秋冬茬番茄中 6- 甲基 -5-庚 -2- 酮和 2- 异丁基噻唑含量与春茬番茄相比显著升高。光照是影响色素和风味物质等次级代谢产物的主要环境因素。在成熟番茄中检测到的 19 种挥发物中，7 种对光照有依赖性。
氮和钾可提高番茄果实中己醛、苯甲醛、2-苯乙醛、2- 己酮、β- 紫罗兰酮和 6- 甲基 -5- 庚烯 -2- 酮的含量。在施硼环境中，番茄果实各类挥发物含量均有不同程度的提升。施用适量硼可有效促进番茄生长发育，改善果实品质和风味。肥料中不同营养素含量的变化对果实中挥发物组成影响各异，这可能是因为各营养素对挥发物不同代谢途径的影响不尽相同。有机营养液显著提高了番茄果实中可溶性糖、有机酸和特征风味挥发物的含量。随着有机营养液添加量的增加，番茄果实中营养成分和特征风味挥发物含量先增加后减少；随着有机营养液电导率的增加，番茄果实中还原糖和可滴定酸的含量增加，其风味、回味、口感等感官属性的强度均发生变化。
采后贮藏与收获当天相比，收获后 2 个月和4 个月的 Penjar 番茄中葡萄糖、果糖和柠檬酸含量升高，苹果酸和谷氨酸含量降低。5 ℃冷藏番茄 9 d 后，2- 苯乙醇、3- 甲基丁醇、2- 苯乙醛、2- 甲基丁醛、3- 甲基丁醛、1-戊烯 -3- 酮、6- 甲基 -5- 庚烯 -2- 酮和 2- 异丁基噻唑含量显著降低。研究认为，低温贮藏番茄果实引起 DNA甲基化，导致 13 种重要挥发物含量降低，显著降低了番茄风味品质。50 ℃热水处理红熟期 FL 47 番茄果实 5 min，抑制了 2- 甲基丁醛、（Z）-3- 己烯醛、（E）-2- 己烯醛、2- 苯乙醛和 2- 苯乙醇等挥发物的形成；同时发现处理效果受处理时期、温度和时间的影响。主动式制冷和被动式制冷可增加红熟期果实的果皮韧性，降低酸味。番茄果实采收后用 10% 芦荟凝胶包衣，贮藏 7 d 后成熟指数（总可溶性固形物 / 可滴定酸度）下降，番茄红素和 β- 胡萝卜素含量降低 20%，VC 含量增加。番茄采后经乙醇蒸气处理，果糖和葡萄糖含量增加；经茉莉酸甲酯蒸气处理，VC 含量增加，但是苹果酸含量不受影响。另外，1-MCP 处理、气调处理、干燥技术和静水压也会影响果实风味物质积累。
