不同土壤類型烤煙非發(fā)揮性有機(jī)酸含量的差異

尹光庭 ，周冀衡 ，匡 勇 ，何 軼 ，彭 艷 ，毛振萍 ，肖 遂

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)處，湖南 長(zhǎng)沙 410128；3.貴州省煙草公司煙葉管理處，貴州 貴陽(yáng) 550000）

土壤是影響煙葉品質(zhì)的重要生態(tài)條件之一，適宜的土壤條件是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的重要基礎(chǔ)，植煙土壤的養(yǎng)分水平將直接影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量[1-2]。煙草化學(xué)成分中的有機(jī)酸及其衍生物是煙草香味的主要成分，直接影響煙葉及其制品的質(zhì)量[3]。一般認(rèn)為；煙葉中有機(jī)酸可分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性（除氨基酸外）以及部分高級(jí)脂肪酸，相對(duì)含量較高的多為非揮發(fā)性有機(jī)酸中的多元有機(jī)酸，如草酸、蘋果酸和檸檬酸等。在卷煙燃吸過程中，非揮發(fā)有機(jī)酸通過平衡煙氣的酸堿度，進(jìn)而影響煙氣的吸味和香氣質(zhì)量[4]。因而煙草有機(jī)酸對(duì)判斷烤煙的煙氣是否醇和，評(píng)定煙葉香氣品質(zhì)及可用性指標(biāo)具有重要的作用[5]。目前，對(duì)于煙草非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸的研究主要集中在農(nóng)藝措施調(diào)控、不同生態(tài)地區(qū)的差異比較以及調(diào)制處理等方面，而對(duì)不同土壤類型與有機(jī)酸的關(guān)系研究尚未見報(bào)道，因此研究不同土壤類型與烤煙中有機(jī)酸及香氣品質(zhì)間的關(guān)系顯得尤為重要。為探明不同土壤類型烤煙中的多元有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸含量的差異及其對(duì)烤煙香氣風(fēng)格的影響，以3個(gè)不同土壤類型其他生態(tài)條件相近的K326的C3F烤煙葉為材料，分析了云南施甸煙區(qū)烤煙中多元有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸含量的差異，為選擇適宜的土壤種植優(yōu)質(zhì)烤煙提供理論依據(jù)，同時(shí)為煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)各種不同土壤類型合理安排煙草種植和烤煙原料進(jìn)行葉組配方研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

施甸煙區(qū)作為云南省最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d煙區(qū)之一，2008年烤煙收購(gòu)任務(wù)1.05萬t。煙區(qū)地處東經(jīng) 98°54′～99°21′，北緯 24°16′～25°，年降雨量1 008.5 mm，平均氣溫17℃，年日照時(shí)數(shù)2 193.1 h，地形屬低緯度內(nèi)陸、高原山區(qū)，平均海拔1 738.5 m。地形變化復(fù)雜造成了土壤類型的多樣性，其土壤類型主要為紅壤、黃壤、黃紅壤、紫色土。

1.2 試驗(yàn)材料

于2008年在云南新興煙區(qū)保山施甸縣酒房鄉(xiāng)擺田點(diǎn)、姚關(guān)鎮(zhèn)瓦窯等9個(gè)規(guī)范大田試驗(yàn)的鄉(xiāng)區(qū)，采用GPS定位，每個(gè)取樣點(diǎn)分別取煙樣、土樣3份，多點(diǎn)采集混合樣品，共采得煙樣、土樣各9份。土樣采樣深度20 cm，風(fēng)干后過2 mm篩保存。將所取煙樣去除主脈后，置于46℃恒溫干燥箱中烘干，然后用粉碎機(jī)粉碎，裝入密封塑料袋中，編號(hào)保存?zhèn)錅y(cè)。煙樣為K326的C3F。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定 土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均參考文獻(xiàn)[6]測(cè)定。

1.3.2 還原糖的測(cè)定 稱取0.50 g粉碎烤煙樣品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加50 mL濃度為5%的乙酸溶液，蓋緊瓶塞，振蕩30 min后，用Whatman No.40的過濾紙過濾溶液，棄去最初的濾液，收集剩下的濾液，采用意大利Systea PULSE 3000連續(xù)流動(dòng)注射分析儀分析。

1.3.3 有機(jī)酸的測(cè)定 稱取0.50 g粉碎烤煙樣品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加入25 mL 10%硫酸－甲醇溶液和0.5 mL戊二酸－甲醇溶液，搖勻后放在28℃恒溫箱中恒溫振蕩22 h。然后過濾至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取。萃取液加無水硫酸鈉去除水分后，取1 μL注入氣相色譜進(jìn)行分析，采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析。分析儀器為GC-TRACE ULTRA（美國(guó)Finingen）；FID檢測(cè)器，AI3000自動(dòng)液體進(jìn)樣器；DB25彈性石英毛細(xì)管柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）；載氣為高純N2，氣化室和FID檢測(cè)器溫度均為280℃，分流比 10∶1；程序升溫：初溫 40℃，保持 1 min，10℃/min升溫到 220℃，再以 8℃/min升到250℃，保留 10 min。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)各鄉(xiāng)點(diǎn)烤煙中各種多元有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸的含量進(jìn)行單因素方差分析；不同土壤類型間的平均值采用鄧肯氏（Duncan）新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤類型烤煙中多元有機(jī)酸含量的差異

不同土壤類型烤煙多元有機(jī)酸含量方差分析結(jié)果表明：3種土壤類型煙葉中的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量存在極顯著差異。其中以黃壤土類型煙葉中的草酸和蘋果酸含量最高，其余依次是紅壤土和黃紅土。而檸檬酸含量在3種土壤類型煙葉中分別是：紅壤土＞黃壤土＞黃紅土?？緹熤羞€原糖與多元有機(jī)酸總量的比值一定程度上可反映不同烤煙的香氣風(fēng)格和香氣品質(zhì)。與糖堿比一樣，糖酸比也可用來衡量烤煙中和堿性化合物的強(qiáng)度。糖酸比在1～2之間，烤煙內(nèi)在化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)，煙氣柔和，刺激性小，香氣質(zhì)和香氣量均較好。糖酸比小于1或大于2，都會(huì)對(duì)烤煙的香氣質(zhì)和香氣量產(chǎn)生不利的影響。由表1可知：不同土壤類型所產(chǎn)煙葉中的總有機(jī)酸、還原糖和糖酸比都存在極顯著差異。其總有機(jī)酸含量表現(xiàn)為黃壤土最高，紅壤土次之，黃紅土最低；而還原糖和糖酸比卻以黃紅土煙葉最高，其次為紅壤土，黃壤土煙葉最低，且黃紅土中的糖酸比大于2，一定程度上不利于烤煙的香氣質(zhì)和量的形成?？梢?，不同土壤類型及其理化性狀對(duì)烤煙中的多元有機(jī)酸含量、還原糖及糖酸比都有一定的影響作用。

2.2 不同土壤類型烤煙中高級(jí)脂肪酸含量的差異

高級(jí)脂肪酸可分為飽和脂肪酸（月桂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸和硬脂酸等）和不飽和脂肪酸（油酸和亞油酸等）兩類。大部分高級(jí)飽和脂肪酸賦予煙氣一種臘味、脂味和柔和的香味，而高級(jí)不飽和脂肪酸含量高會(huì)增加煙氣的粗糙感和刺激性。不同土壤類型烤煙高級(jí)脂肪酸含量方差分析結(jié)果表明：除飽和脂肪酸中的月桂酸和肉豆蔻酸有顯著差異外，其他高級(jí)脂肪酸差異不明顯。黃壤土、黃紅土、紅壤土3種土壤類型烤煙中高級(jí)脂肪酸含量并無很明顯的差異。

表1 不同土壤類型烤煙多元有機(jī)酸含量差異及方差分析

表2 不同土壤類型烤煙高級(jí)脂肪酸含量的差異及方差分析結(jié)果 （mg/g）

2.3 不同土壤類型理化性質(zhì)的差異

土壤養(yǎng)分含量受施肥狀況、耕種條件、土壤類型等多方面因素的影響。從表3中可知，3種土壤類型的pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷存在極顯著差異，速效鉀差異達(dá)到顯著水平。其表現(xiàn)為紅壤土的pH值最高，其次為黃壤土，最低為黃紅土；有機(jī)質(zhì)和堿解氮的含量順序?yàn)辄S紅土＞紅壤土＞黃壤土；速效磷的含量也以黃紅土最高，其次為黃壤土，最低為紅壤土；速效鉀含量以黃壤土最高，其次為紅壤土，最低的是黃紅土。不同土壤類型的養(yǎng)分含量差異規(guī)律性并不是很明顯，這可能與土壤養(yǎng)分含量受多因素影響有關(guān)，還需進(jìn)一步的分析研究。

表3 不同土壤類型養(yǎng)分含量差異及方差分析結(jié)果

3 討論

3.1 不同土壤類型對(duì)烤煙香氣品質(zhì)的影響

優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)與土壤類型及土壤養(yǎng)分狀況有著密切的聯(lián)系。不同類型的土壤其機(jī)械組成、結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、孔隙度、含水率、吸附性、pH值等物理特性，無機(jī)元素含量及存在的形態(tài)，土壤微生物種群及數(shù)量，土壤養(yǎng)分等都存在較大差異[7-10]。相同的煙草品種種植在不同的土壤條件下，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)存在著差異，有的甚至差異顯著。一般認(rèn)為黃壤土、紅壤土和黃紅土適宜種植烤煙，這些土壤能為烤煙生長(zhǎng)提供最佳的水、肥、氣、熱環(huán)境[11]。本研究結(jié)果中，3種土壤類型煙葉中多元有機(jī)酸含量存在極顯著差異，其高低順序依次為：黃壤土＜紅壤土＜黃紅土。多元有機(jī)酸中蘋果酸可降低煙草中游離態(tài)煙堿的含量和勁頭，改進(jìn)香氣特征，使煙味柔和，而檸檬酸卻使烤煙吃味變差，與烤煙吸燃品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[4]。與紅壤土和黃紅壤相比，黃壤土所產(chǎn)煙葉中蘋果酸含量最高，而檸檬酸含量居兩者之間。因而在香氣量和質(zhì)上黃壤土所產(chǎn)煙葉優(yōu)于其他兩種類型土壤。這可能與黃壤土中養(yǎng)分含量有密切的關(guān)系。黃壤土中的有機(jī)質(zhì)和氮素含量雖極顯著低于紅壤土與黃紅土，卻含量適中。一般認(rèn)為，煙區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量最好在1.5%～2.0%左右[11]。而紅壤和黃紅土的有機(jī)質(zhì)含量卻在3.0%以上，甚至接近4.0%，且土壤中的堿解氮含量也遠(yuǎn)高于黃壤土，這些取點(diǎn)土壤中的紅壤和黃紅土肥力過高，有機(jī)質(zhì)含量過多，又加上這些土壤都屬于壤土，土壤質(zhì)地黏性較重，排水通氣能力較差。這類土壤上種植的烤煙易貪青晚熟，落黃差，葉片偏厚，水分含量高，不易調(diào)制，色澤差，刺激性過重，降低煙葉品質(zhì)。有效磷、鉀含量較高的土壤上生產(chǎn)的煙葉品質(zhì)較優(yōu)[12-17]。取點(diǎn)試樣中的黃壤土速效鉀含量顯著高于其他兩種土壤，而速效磷含量高于取點(diǎn)試樣中的紅壤，含量中等偏上。因而在這些取樣煙區(qū)煙葉生產(chǎn)中應(yīng)注意控制氮肥的用量，適當(dāng)提高鉀和磷肥的用量。與糖堿比一樣，糖酸比也可用來衡量烤煙中和堿性化合物的強(qiáng)度。一般糖酸比在1～2之間，烤煙內(nèi)在化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)，煙氣柔和，刺激性小，香氣質(zhì)和香氣量均較好。糖酸比小于1或大于2，都會(huì)對(duì)烤煙的香氣質(zhì)和香氣量產(chǎn)生不利的影響[18]。與試驗(yàn)地點(diǎn)黃壤和紅壤所產(chǎn)煙葉相比，過渡型的黃紅土壤類型烤煙中的糖酸比高于2，在這三者中，黃紅土壤可能最不利于煙葉香味品質(zhì)的形成。這與黃紅土壤半成熟性及質(zhì)地有著密切的關(guān)系，但機(jī)理還需進(jìn)一步的研究分析。

3.2 不同土壤類型烤煙中高級(jí)脂肪酸含量對(duì)烤煙香氣品質(zhì)的影響

高級(jí)脂肪酸與煙葉香吃味的形成有關(guān)，是烤煙中重要的酸性、潛香性成分，它們能改善煙氣酸堿度，使煙氣吃味醇和、芳香。黃壤土、黃紅土和紅壤土類型烤煙中的飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸和總脂肪酸含量差異不大。這3種土壤類型及其理化性質(zhì)對(duì)烤煙中的高級(jí)脂肪酸含量影響作用不明顯，這一研究結(jié)果與楊虹琦等[19]的湖南不同烤煙中非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的差異的研究結(jié)果一致。

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