氮肥用量對香料煙香味成分及感官質(zhì)量的影響

劉建軍，符云鵬*，李亞飛，肖石柱，胡建新，馮 劍，閆 伸

（1.河南農(nóng)業(yè)大學，國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州 450002；2.四川省攀枝花市煙草公司，四川 攀枝花 617000；3.河南中煙工業(yè)有限責任公司鄭州卷煙廠，鄭州 450099）

氮素是對煙草生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)影響最大的元素，施氮量、氮素形態(tài)和來源影響著煙株體內(nèi)各種含氮化合物的合成與代謝，并最終影響煙葉的產(chǎn)量、致香物質(zhì)的形成和香吃味品質(zhì)[1]。煙葉的感官質(zhì)量是與香吃味有關的化學成分組成和含量綜合作用的結果，受氮素營養(yǎng)水平的顯著影響。在氮代謝水平過低的條件下，香氣物質(zhì)含量低，香氣不足；在氮用量適宜、碳氮代謝比較協(xié)調(diào)的情況下，香氣物質(zhì)含量豐富，因此賦予煙葉優(yōu)良的香吃味；在氮代謝過旺的條件下，雖然不少香氣成分含量進一步增加，但一些香氣成分含量下降，特別是對煙氣質(zhì)量有不良影響的成分增多，含量增加，從而導致煙葉評吸質(zhì)量的下降[2-3]。王新發(fā)等[4]研究表明，不同基因型烤煙對氮用量的響應不同，隨施氮量的增加，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量增加。黃平俊等[5]研究表明，在氮用量相同的條件下，適當?shù)卦黾酉鯌B(tài)氮比例有助于揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的提高。符云鵬等[6]研究表明，在氮用量相同的情況下，隨著有機氮用量的增加，香料煙中所定性定量的有機酸類和賴百當類香味物質(zhì)的含量增加。目前關于氮肥用量與烤煙香氣物質(zhì)及感官質(zhì)量關系的研究較多，而對香料煙氮肥用量與香氣物質(zhì)的關系研究比較少。四川省攀枝花市是新發(fā)展的香料煙產(chǎn)區(qū)，目前各項栽培技術尚不完善，本文研究了該產(chǎn)區(qū)氮用量對香料煙香味物質(zhì)和感官質(zhì)量的影響，旨在為該產(chǎn)區(qū)香料煙科學施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗于 2009—2010年在四川省攀枝花市米易縣進行，該地北緯 27°00′12″，東經(jīng) 102°08′08″，海拔1300 m。試驗地土壤為水稻土，土壤pH 5.08，有機質(zhì)20.3 g/kg，速效磷2.28 mg/kg，速效鉀108 mg/kg，堿解氮87.78 mg/kg。供試香料煙品種為云香巴斯瑪一號，行株距為40 cm×10 cm，每公頃栽煙24萬株。

1.2 試驗設計

試驗設3個處理，3次重復，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積 40 m2。處理如下：N1 52.5 kg/hm2；N2 67.5 kg/hm2；N3 82.5 kg/hm2。各處理磷、鉀肥用量一致，分別為123.75、206.25 kg/hm2。所用肥料為煙草復合肥（10-15-25）、硫酸鉀、過磷酸鈣、硝酸銨。全部的磷肥、70%的氮肥和70%的鉀肥在整地起壟時條施，剩余的肥料在移栽后30 d溶于水中穴施。調(diào)制后各處理取中部葉 1 kg進行香氣成分分析和感官質(zhì)量鑒定。

1.3 煙葉香氣物質(zhì)含量的測定

煙葉香味物質(zhì)成分由上海煙草（集團）公司技術中心測定。準確稱取0.5000 g煙樣于干燥的15 mL具塞離心管中，用定量加液器加入內(nèi)標（甲基丁基苯酚10 mg/mL）溶液2 mL，無水乙醚4 mL，5%的H2SO43 mL，震蕩均勻靜置過夜，2 000 r/min離心15 min，取上清液測定香味物質(zhì)。

采用Agilent5973氣質(zhì)聯(lián)用儀（美國Agilent公司）對煙葉樣品進行定性分析。色譜柱為db-624[60m×0.32mm(i.d.)×1.8μm (d.f.)]，中等極性；載氣為H2，柱頭壓為100 kPa，分流比為20:1；進樣口溫度為250 ℃；FID檢測器溫度為250 ℃。升溫程序為初溫40 ℃保持1 min，然后以10 ℃/min升至100 ℃；再以5 ℃/min升至180 ℃；最后以2℃ /m in 升至240 ℃，保持30 min。進樣量1.0 μL采用NIST02譜庫檢索定性，內(nèi)標法定量。

1.4 煙葉感官質(zhì)量鑒定

采用 YC/T138—1998煙草及煙草制品感官評價方法，由上海煙草集團北京卷煙廠、河南中煙有限責任公司、湖北中煙有限責任公司評吸專家進行評吸鑒定，評吸指標包括風格程度、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色和質(zhì)量檔次，最大標度為9分。

2 結 果

2.1 氮用量對香料煙香味成分的影響

2.1.1 有機酸含量 試驗共測定了6種有機酸（表1），β-甲基戊酸含量最高，其次是乙酸和異戊酸，其中異戊酸和 β-甲基戊酸是香料煙重要的香氣成分，二者的混合物可以代替混合型卷煙中的香料煙[7]。表1表明，隨著施氮量的增加，乙酸、棕櫚酸的含量逐漸增加，處理間差異顯著；異丁酸、β-甲基戊酸的含量呈逐漸下降的趨勢，異丁酸在3個處理間差異顯著；異戊酸、丙酸含量隨著施氮量的增加沒有規(guī)律性。所定性定量的有機酸總量隨著施氮量的增加而降低，N1、N2之間差異不顯著，與N3的差異達顯著水平。香料煙特征香味物質(zhì)異戊酸和β-甲基戊酸在有機酸總量中所占比例3個處理中分別為64.61%、60.91%、57.43 %，呈降低趨勢。說明增施氮肥會降低香料煙重要有機酸含量和有機酸總量。

表1 氮用量對香料煙有機酸含量的影響 μg/gTable 1 Effects of nitrogen rates on the content of organic acids in oriental tobacco leaves

2.1.2 西柏烷類物質(zhì)含量 試驗共測定了7種西柏烷類化合物（表2），茄酮含量最高，其次是氧化茄酮。西柏烷類香氣物質(zhì)主要包括茄酮及其衍生物[7]，茄酮不但本身具有很好的香氣，其降解產(chǎn)物也是煙草中重要的致香物質(zhì)[8]，在3個處理中分別占西柏烷類總含量的 75.39%、72.83%和 75.14%。由表2可知，隨氮用量的增加，茄酮、氧化茄酮呈上升趨勢，其中氧化茄酮在 3個處理間差異顯著，N3處理茄酮含量顯著高于N1和N2；西柏戊烯2和西柏三烯二醇2以N2處理最高，與N1之間差異達顯著水平；其他成分處理間差異不顯著。西柏烷類化合物總含量隨氮用量的增加而提高，3個處理間差異顯著。

表2 氮用量對香料煙西柏烷類物質(zhì)的影響 μg/gTable 2 Effects of nitrogen rates on the cembranoids content in oriental tobacco leaves

2.1.3 賴百當類含量 共測定了 15種賴百當類物質(zhì)（表3）。由表3可知，賴百當類總含量以N2最高，N3最低，N1居中，3個處理間呈顯著性差異。其中，龍涎醛、氧化硬尾醇、降龍涎香內(nèi)酯、8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇 1、12,15-環(huán)氧-12,14-賴百當-8-醇、8,13-環(huán)氧-14-賴百當-12-醇 3個同分異構體等8種成分隨著施氮量的增加呈下降的趨勢；降龍涎香醚、8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇 2、8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇3等3種物質(zhì)隨著施氮量的增加呈上升的趨勢。隨著施氮量的增加，driminol[10]、8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇 4、8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇5、14,15-雙去甲-8(OH)-11(E)-賴百當3種物質(zhì)含量先上升后下降。在鑒定到的 15種賴百當類物質(zhì)中8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇5種同分異構體所占的比例最大，3個處理中分別為54.44 %、55.54 %、57.37 %，基本不受氮用量的影響；其次是8,13-環(huán)氧-14-賴百當-12-醇3個同分異構體，在3個處理中占賴百當類總量的15.94 %、15.42 %、14.42 %，也不受氮用量的影響。

表3 氮用量對香料煙賴百當類物質(zhì)的影響 μg/gTable 3 Effects of nitrogen rates on the content of labdanums in oriental tobacco leaves

2.1.4 類胡蘿卜素類含量 類胡蘿卜素類是煙草中重要的萜烯類化合物之一[11]，在卷煙產(chǎn)品開發(fā)中，類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物的含量，是卷煙配方設計和煙葉原料調(diào)香形成香氣風格的重要化學組分[12]。本文共定性定量鑒定出9種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物，其中3-氧代-α-紫羅蘭酮、六氫法尼基丙酮、3-羥基-β-大馬酮、大馬酮的含量都在10 μg/g以上，尤其是3-氧代-α-紫羅蘭酮的含量最高。隨氮用量的增加，大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮2個同分異構體、六氫法尼基丙酮、3-羥基-β-大馬酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等7種成分的含量呈增加趨勢，除二氫獼猴桃內(nèi)酯外其他 6種成分的含量處理間差異顯著；3-氧代-α-紫羅蘭酮和二氫大馬酮含量隨氮用量的增加而降低，其中N1顯著高于其他處理。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量隨施氮量的增加呈上升的趨勢，N1、N2之間差異不顯著，與N3形成顯著性差異，N1，N2的含量分別為N3的74.25%、75.45%。

表4 氮用量對香料煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響 μg/gTable 4 Effects of nitrogen rates on the content of carotenoids in oriental tobacco leaves

2.1.5 其他香味物質(zhì)含量 苯甲醇和苯乙醇是芳香族氨基酸裂解產(chǎn)物，是煙葉重要的香氣物質(zhì)[7]。由表5可知，苯甲醇的含量隨施氮量的增加而下降，苯乙醇含量隨施氮量的增加先上升后下降，3個處理差異不顯著?？啡┖?-羥甲基糠醛是非酶棕色化降解產(chǎn)物，糠醛在3個處理之間差異不顯著，5-羥甲基糠醛的含量以N3處理最低，N3顯著低于N1、N2，但N1和N2差異不顯著。葉綠醇和新植二烯是葉綠素的降解產(chǎn)物，新植二烯能增進煙葉的吃味和香味，且有一種令人愉悅的氣味，同時還可以通過降解轉化形成其他致香物質(zhì)[13]。葉綠醇、新植二烯和對甲基苯乙酮的含量都隨著施氮量的增加而增加，在3個處理中形成顯著性差異。

表5 氮用量對香料煙其他香味物質(zhì)含量的影響 μg/gTable 5 Effects of nitrogen rates on the content of others components in oriental tobacco leaves

2.1.6 香氣物質(zhì)總量 煙葉的香氣風格與其不同種類香味物質(zhì)所占的比例密切相關。由圖1可得，香料煙香味物質(zhì)含量依次為賴百當類＞有機酸類＞其他類＞類胡蘿卜素類＞西柏烷類。賴百當類和有機酸類是香料煙的主要香味物質(zhì)，二者之和占香味物質(zhì)總量的60%以上，但隨著施氮量的增加呈下降的趨勢，在 3個處理中分別為 65.76%、64.06%、60.17%。西柏烷類所占的比例最小，在3個處理中分別為4.12%、4.36%、5.57%。隨著施氮量的增加，賴百當類含量先增加后減少，處理間差異顯著；有機酸類呈逐漸下降的趨勢，N1、N2差異不顯著，與N3形成顯著性差異；其他類、類胡蘿卜素類、西柏烷類均呈上升的趨勢，處理間呈顯著性差異。

圖1 施氮量對香料煙香味物質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of nitrogen rates on the flavor components in oriental tobacco leaves

2.2 氮用量對香料煙感官評吸質(zhì)量的影響

由表6可知，隨氮用量的增加，香料煙的風格程度減弱，香氣量足，煙氣濃度增加，雜氣、勁頭和余味得分呈增加趨勢，質(zhì)量檔次提高。在本試驗條件下，氮用量對香料煙刺激性、燃燒性、灰色影響不大。隨氮用量的增加，香料煙感官質(zhì)量總分增加，N3顯著高于N2和N1，但N1和N2之間差異不顯著。

3 討 論

本文通過對香料煙 44種致香成分定性定量分析和感官質(zhì)量評吸得出，在一定的施氮范圍內(nèi)隨著施氮量的增加煙葉中總的致香成分含量和調(diào)制后單料煙評吸總得分都呈增加的趨勢，處理間形成顯著性差異，說明施氮量對香料煙香味物質(zhì)含量和感官質(zhì)量評吸影響明顯。在本試驗條件下以氮用量為82.5 kg/hm2處理表現(xiàn)最優(yōu)。

表6 氮用量對香料煙感官質(zhì)量的影響Table 6 Effects of nitrogen rate on sensory evaluation of oriental tobacco

香料煙致香成分分析得出，對香料煙香味物質(zhì)總含量貢獻最大的是 8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇 5種同分異構體，其次為 3-甲基戊酸。含量超過 50 μg/g 的有：8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇、3-甲基戊酸、乙酸、5-羥甲基糠醛、新植二烯、8,13-環(huán)氧-14-賴百當-12-醇、3-氧代-α-紫羅蘭酮、糠醛、異戊酸，其中 8,12-環(huán)氧-14-賴百當-13-醇、3-甲基戊酸、8,13-環(huán)氧-14-賴百當-12-醇、異戊酸是香料煙的特征香氣成分[14]，其物質(zhì)含量的多少與香氣風格程度密切相關。

氮肥對煙葉正常的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的形成有著重要的影響，在本試驗條件下煙葉致香成分總量隨著施氮量的增加而增加，以82.5 kg/hm2施氮量的香氣物質(zhì)含量最高。有機酸含量在3個處理中呈下降的趨勢，說明施用氮肥可能會降低煙葉中有機酸類香氣物質(zhì)含量。西柏烷類香氣物質(zhì)主要是指茄酮含量，其含量的高低主要受腺毛密度和腺毛分泌能力的綜合影響[11,15]，在3個處理中差異顯著。賴百當類物質(zhì)是香料煙的特征香氣物質(zhì)，中氮處理含量最高，N1、N2之間差異不顯著，與N3之間差異顯著，這可能由于香料煙生長發(fā)育所需的氣候條件所致。香料煙主要產(chǎn)于地中海沿岸國家，在生長期間要求干旱多日照，少雨或無雨，晝夜溫差大，成熟的煙葉葉片小而厚，香吃味豐富，而攀枝花地區(qū)的金沙江及其支流區(qū)域為干熱河谷氣候于此相近，但隨著施氮量的增加，成熟的煙葉葉片大而薄，因此香吃味變淡，降低香料煙特征香味物質(zhì)含量。類胡蘿卜素類含量隨著施氮量的增加而增加，N1、N2之間差異不顯著，與N3形成顯著性差異，與王新發(fā)等[4]研究結果一致，其他類香氣物質(zhì)含量呈上升趨勢主要是由于新植二烯含量的升高所致，這是由于隨著施氮量的增加，煙葉葉片中質(zhì)體色素含量上升使得類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和葉綠素的降解產(chǎn)物增加而造成的[4]，與樸世領等[16]研究的結果一致。煙葉香氣物質(zhì)的形成是一個漫長又復雜的過程，不僅受到栽培措施[17]、生態(tài)氣候條件的影響[18]，還與煙葉的調(diào)制技術[19]密切相關。感官質(zhì)量評吸表明，施氮量對煙葉的風格程度、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、質(zhì)量檔次影響較大，對刺激性、余味、燃燒性、灰色影響較小。在本試驗條件下，評吸總得分隨著施氮量的增加而增加，以82.5 kg/hm2的施氮量得分最高。

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