味道決定一切 – 使用 LED 照明種植最美味的番茄

  • 消費者,以及零售業者和農民也更加關注番茄的味道。
  • Signify 的植物專家 Charlotte Pijnenburg 對果實味道進行了研究。
  • 在此部落格中,她分享了這項研究的結果:使用飛利浦 GreenPower LED 栽培燈,配合最佳化設計過的番茄栽培用光譜,再加上溫室中的最佳氣候,就能種出美味的番茄。

荷蘭 Eindhoven – 栽培番茄時,味道是不能忽視的重要品質因素,我們的研究結果證實,在 LED 生長燈下可以種出味道很好的番茄。經過多年觀察,我們發現到消費者,以及零售業者和農民越來越重視番茄的味道。選擇栽培品種固然重要,但影響味道的各種栽培條件也很重要。因此,植物專家 Charlotte Pijnenburg 研究了 LED 照明對果實風味的影響。她根據兩個假設進行研究:第一個假設是使用 LED 照明栽培的番茄與使用 HPS 栽培的番茄味道一樣好,第二個假設是利用 LED 照明是否能提高果實味道品質?

尋找合適的光譜

目前已知有幾種光譜可能有利於番茄的味道。例如,眾所周知,藍光可產生有利的影響。在幾種作物的栽種試驗中,已證實增加藍光照度會對味道和氣味產生正面影響。另一個有利的光譜是遠紅外光,根據試驗得知,這種光可以提升果實味道。然而,遠紅光可能會導致某些不良影響,例如增加植株的莖長度。我們也已經知道,藍光可相反地縮短植株莖長度。因此在試驗結合藍光和遠紅光之後,結果就能兩全其美:風味提升,植株無需伸展。

 

在第一次試驗中,我們研究了四種不同的光譜:

  1. 控制光譜:我們的標準紅光、藍光、淺藍光光譜,都已針對番茄栽種完成最佳化。
  2. 控制光譜加上額外的遠紅光。
  3. 高藍光的光譜,其中有部分紅光以藍光取代。
  4. 高藍光加上遠紅光的光譜,其中同時額外加入藍光和遠紅光。

至於試驗設計,我們研究了兩個品種:Piccolo 和 De Ruiter 品種 564。這兩個品種都是櫻桃番茄,都可在相同的氣候條件下正常生長,果實大小相似,而且味道都獲市場肯定。然而,它們的基因表現差異極大。

試驗地點是在 Bleiswijk 的 WUR 溫室 (瓦赫寧根大學),使用全 LED 照明解決方案。使用 210 µmol/m2/s 的 PAR 強度,包括 135 µmol/m2/s 頂燈和 75 µmol/m2/s 植冠間照明。遠紅光是在 PAR 強度之上另外補充照明,並且只從植冠間照明進行添加。試驗面積約 110 平方公尺。

在 Bleiswijk 的 WUR 舉行的味道試驗現場一瞥

在 Bleiswijk 的 WUR 舉行的味道試驗現場一瞥

番茄的味道會採用兩種方式測量。首先,我們採用了小組品評。這個品評一共做了四次。其次,我們使用了番茄風味模型。這是由 WUR 建立的模型,側重下列參數:番茄的糖分、酸度、口感、多汁性和重量。這些參數會以感測器測量,因此沒有請人實際試吃。這個模型的好處是可使測量結果具有高可比性。小組品評的判斷可能每天都不同,但模型非常一致。

兩個品種對於光譜的反應相似,因此我們將只關注 Piccolo 表現。讓我們首先看一下 WUR 番茄風味模型的結果。模型的比例從 0 到 100;分數越高,味道越好。圖表 1 顯示,四個光譜的結果在統計意義上都差不多,表示三個實驗光譜與對照光譜沒有差異;所有四種處理方法都使番茄的味道非常好。小組品評的第一次測試也證實了這一點:各種光譜處理的味道之間沒有顯著差異。

四個光譜從番茄風味模型中獲得了相似的分數

圖表 1:四個光譜從番茄風味模型中獲得了相似的分數

與商業標準比較

總體來說,這些試驗番茄味道都非常好。這讓我們好奇,如果我們的試驗番茄與商業種植的番茄相比,結果將會如何。因此,我們又進行了三項小組品評,這次比較試驗番茄 (全 LED 照明) 與兩組商業種植的 Piccolo 番茄 (HPS 照明)。同樣,比例從 0 到 100;分數越高,味道越好。結果如下圖 2 所示。

三次小組品評的結果表示,試驗和商業種植番茄之間的味道相似。

圖表 2:三次小組品評的結果表示,試驗和商業種植番茄之間的味道相似。

這些結果表示,所有 4 種照明處理的味道結果相似,並且參考比較兩種商業種植結果味道相當。儘管商業種植參考 1 的平均得分較高,但從統計角度來說,其味道仍與試驗種植番茄相當 (因為試驗處理結果的分布很大)。

為了進一步有效解釋這張圖表結果,我們需要記得原本的試驗設定:我們使用了一個溫室隔間,兩個品種,採用四種不同光譜種植。這表示,為了確保所有植株都能生存和茁壯成長,氣候必須達到總體光譜和繁殖生長最快的品種生長適用條件。但對於其他 7 種處理而言,氣候實際上有點偏向營養生長。在我們的試驗中,De Ruiter 品種 564 的繁殖生長表現得比 Piccolo 強。這意味著 Piccolo 植株持續偏向營養生長。由於繁殖生長是影響味道生成的重要因素 (邊緣生長),因此我們認為使用全 LED 照明的 Piccolo 番茄味道潛力高於圖表 2 所示。

現在,回顧這個光譜試驗的結論:味道很好,沒有任何一個試驗光譜的果實味道優於對照光譜的果實味道 - 對照光譜是我們正常的紅、藍、淺藍色番茄照明配方。我們還發現,試驗組番茄的味道與強調味道的商業農耕番茄的味道相當。而且我們相信實際味道潛力應該更高。

HPS 與 LED 的味道比較

我們的研究還進一步研究了 HPS 與 LED 在味道方面的比較。在比利時 Proefstation voor de Groenteteelt 進行的這項試驗中,我們採用全 HPS 照明處理與全 LED 照明處理的番茄進行比較。使用的品種是 Xandor,它的味道並不特別出名。下面圖表 3 中為試驗的結果。

LED 處理的甜度 (Brix) 與 HPS 處理的甜度 (Brix) 相當。

圖表 3:LED 處理的甜度 (Brix) 與 HPS 處理的甜度 (Brix) 相當。

從這些結果可以清楚看出,兩種處理 (HPS 和 LED) 生產番茄甜度值 (brix) 相似,表示每個西紅柿的含糖值相同。在本次試驗中的產量方面,LED 照明的產量比 HPS 照明組多出 5%。

在商業農場進行的第二次試驗中,我們比較了混合照明系統與全 LED 系統的果實。混合系統由 90 µmol/m2/s HPS 和 90 µmol/m2/s LED 組成,整個 LED 系統具有 180 µmol/m2/s。櫻桃番茄在相同的溫室隔間生長,氣候相同。圖表 4 顯示兩種處理的果實甜度 (Brix) 又出現相當的情況。

混合和全 LED 照明解決方案試驗番茄的甜度相當

圖表 4:混合和全 LED 照明解決方案試驗番茄的甜度相當

這兩項試驗結果表示,即使在相同氣候條件下,採用全 LED 的照明解決方案可以生產出味道與採用 HPS 照明系統種出番茄味道相同的番茄。

調整味道需要的栽培因子

Charlotte Pijnenburg

Charlotte Pijnenburg 是飛利浦園藝照明 LED 解決方案的植物專家。她負責研究讓 LED 更有利於番茄和辣椒的栽培。在這個部落格中,她分享了她在 LED 栽培燈對番茄風味所造成影響的研究。

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