不同鉀肥配施對烤煙石油醚提取物和中性致香物質(zhì)的影響

何永秋，劉國順，楊永鋒，李姣，高琴，彭金梅，劉典三，母海勇, 高傳奇

1 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家煙草栽培生理生化研究基地，鄭州文化路95號 450002；2 湖南省煙草郴州市公司臨武縣分公司，臨武縣東云路 424300

烤煙的石油醚提取物和中性致香物質(zhì)含量是影響烤煙品質(zhì)的重要因素[1-2]。營養(yǎng)問題是影響我國煙草品質(zhì)的重要因子[3-4]，而在烤煙所需的營養(yǎng)元素中鉀是需求量最大的元素，其對煙葉品質(zhì)的形成具有重要作用[5]。目前關(guān)于普通鉀肥對煙葉品質(zhì)影響的研究已有較多報道[6-9]，但關(guān)于緩/控釋鉀肥的研究甚少。20世紀(jì)80年代以來，緩/控釋肥料由于具有養(yǎng)分釋放與作物需求同步、一次施用可以滿足作物整個生育期需要的特點(diǎn)，已成為肥料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一[10]，而腐殖酸作為一種有良好生物活性的有機(jī)高分子物質(zhì)，在促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收，提高肥料利用率等方面有顯著的作用，也越來越受到人們的重視[11-12]。

近年來關(guān)于緩/控釋鉀肥的少量研究基本集中在對烤煙生長發(fā)育[13-14]、經(jīng)濟(jì)性狀[15]、鉀含量[16-17]等方面的影響，而關(guān)于緩/控釋鉀肥與黃腐酸鉀等鉀肥的配施對烤煙石油醚提取物和中性致香物質(zhì)影響的研究未見報道。本研究采用田間試驗探討了普通鉀肥、緩釋鉀肥、黃腐酸鉀及其配施對烤煙石油醚提取物與中性致香物質(zhì)含量的影響，旨在為緩釋鉀肥的研制與推廣，以及合理施用鉀肥提高烤煙品質(zhì)，提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗于2011年4月到9月于河南平頂山郟縣堂街鎮(zhèn)里樓村進(jìn)行，供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N中煙100，供試土壤為褐土，土壤基礎(chǔ)肥力為堿解氮76.6 mg/kg，速效磷9.0 mg/kg，速效鉀90.8 mg/kg，有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg，pH 7.16。試驗設(shè)4個處理，T1：100%普通鉀肥；T2：100%緩釋鉀肥；T3：50%緩釋鉀肥+50%普通鉀肥；T4：50%緩釋鉀肥+50%（普通鉀肥+黃腐酸鉀），其中普通鉀肥與黃腐酸鉀提供的K2O比例為14∶1。試驗中所用普通鉀肥為K2SO4，黃腐酸鉀用量為37.5 kg/hm2，N 、P2O5、K2O總用量分別為45 kg/hm2、90 kg/hm2、135 kg/hm2，所用緩釋鉀肥由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院提供。氮肥的10%作窩肥穴施。其它肥料全部作基肥條施。每處理重復(fù)3次，每小區(qū)面積70 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，于4月30日移栽，植煙行距1.2 m，株距0.55 m，試驗地設(shè)有保護(hù)行，煙株留22片葉，田間管理按規(guī)范化栽培措施進(jìn)行。

1.2 取樣與測試

1.2.1 煙樣采集 取各處理烤后煙葉B2F和C3F。

1.2.2 石油醚提取物 石油醚提取物測定采用YC/T 176-2003 的方法[18]。

1.2.3 中性致香物質(zhì) 采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測定，同時蒸餾萃取儀和HP5890Ⅱ-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC/MS）分析，內(nèi)標(biāo)為硝基苯（稱取0.70000 g硝基苯定容于100 mL容量瓶中，從中取5 mL用二氯甲烷定容于100 mL容量瓶中即可）。

在500 mL圓底燒瓶中加入10.000 g煙樣，1.0 g檸檬酸，500 μL內(nèi)標(biāo)再加入300 mL蒸餾水，充分搖勻，再加50 mL蒸餾水沖洗瓶塞和燒瓶口。安裝同時蒸餾萃取裝置，然后從冷凝管上方加入40 mL二氯甲烷于250 mL燒瓶中，打開電熱套，待樣品開始沸騰，同時蒸餾萃取裝置中開始出現(xiàn)分層時開始計時。2.5h后，收集有機(jī)相即250 mL燒瓶中的溶液，同時蒸餾萃取裝置中的有機(jī)相也要收集。加入10 g左右無水硫酸鈉搖勻干燥至溶液澄清，轉(zhuǎn)移有機(jī)相到雞心瓶。用二氯甲烷清洗無水硫酸鈉2次，每次15 mL左右，再轉(zhuǎn)移至雞心瓶中，在轉(zhuǎn)移有機(jī)相的過程中，不讓無水硫酸鈉進(jìn)入雞心瓶中，水浴濃縮雞心瓶中的溶液至1 mL左右。

GC/MS分析條件如下∶色譜柱∶HP-5 (60 m×0.25 mm,0.25μm);載氣及流速∶He,0.8 mL/min;進(jìn)樣口溫度∶250℃;傳輸線溫度∶280℃;離子源溫度∶177℃。升溫程序∶初溫50℃,恒溫2 min后以2℃/min升至120℃,保持5 min后以2℃/min升至240℃,保持30 min。分流比和進(jìn)樣量 ∶1∶15, 2 μL。電離能 ∶70eV。質(zhì)量數(shù)范圍 ∶50-500 amu。MS 譜庫 ∶NIST02。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和dps7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥配施對烤煙石油醚提取物的影響

煙葉石油醚提取物是用石油醚作溶劑，對煙葉樣品進(jìn)行萃取后得到的混合物，主要包括揮發(fā)油、樹脂、油脂、脂肪酸、蠟質(zhì)、類脂物、甾醇、色素等，這些物質(zhì)是形成煙草香氣的重要成分[19]。烤煙石油醚提取物含量與烤煙的整體質(zhì)量及香氣量呈正相關(guān)，石油醚提取物含量高的煙葉其整體品質(zhì)也較高[20]。圖1表明，B2F中，T4的含量最高，且顯著高于其它各處理。T2顯著高于T1，而T3卻顯著低于T1。圖2表明，C3F中，各處理之間石油醚提取物含量無顯著差異，大小為T3＞T4＞T2＞T1，呈現(xiàn)出各施有緩釋鉀肥的處理石油醚提取物含量均高于施普通鉀肥處理T1的現(xiàn)象。

圖1 不同施鉀處理對上部葉石油醚提取物的影響

圖2 不同施鉀處理對中部葉石油醚提取物的影響

2.2 不同鉀肥配施對烤煙中性致香物質(zhì)的影響

2.2.1 對中性香氣物質(zhì)總量的影響

經(jīng)氣相色譜/質(zhì)譜（GC/MS）對烤后煙葉樣品進(jìn)行定性和定量分析，共檢測出29種香氣物質(zhì)（表1），把所測定的致香物質(zhì)按煙葉香氣前體物進(jìn)行分類，可分為質(zhì)體色素類和非質(zhì)體色素類。其中質(zhì)體色素類包括類胡蘿卜素類和新植二烯類，而非質(zhì)體色素類則包括類西柏烷類、苯丙氨酸類、糖和氨基酸非酶棕色化產(chǎn)物類[19]。如表1所示，B2F中，T4的各類型香氣物質(zhì)含量和香氣物質(zhì)總量均高于其它各處理，T3的香氣物質(zhì)總量低于其它各處理。C3F中，各處理香氣物質(zhì)總量大小和除新植二烯外香氣物質(zhì)總量大小均表現(xiàn)為T3＞T4＞T1＞T2。在各類型香氣物質(zhì)中，苯丙氨酸降解物以T4中含量最高，其它類型香氣物質(zhì)均以T3中含量最高。

表1 不同施鉀處理對中性香氣物質(zhì)總量的影響（μg/g）

2.2.2 對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的影響

前人研究結(jié)果表明，在煙葉總揮發(fā)性香氣成分中，類胡蘿卜素降解物的含量僅次于葉綠素降解物（占8%～12%）。類胡蘿卜素降解時因雙鍵斷裂的部位不同，產(chǎn)生不同碳原子數(shù)的化合物，進(jìn)一步形成煙草中許多關(guān)鍵的香氣成分，如紫羅蘭酮、大馬酮、巨豆三烯酮和異佛爾酮等。其中大馬酮和β-紫羅蘭酮可增加煙草的花香味，巨豆三烯酮能增加烤煙中的花香和木香，氧化異佛爾酮目前是國內(nèi)外廣泛使用的煙草香原料，少量二氫獼猴桃內(nèi)酯能除去煙氣中的刺激感[19]。由表2可知，B2F中，T4類胡蘿卜素降解物含量最高，T2次之，T3最低。C3F中，T3類胡蘿卜素降解物含量最高，T4次之，T2最低。

新植二烯是煙葉中性揮發(fā)性物質(zhì)中含量最為豐富的成分，在煙草燃燒時可直接進(jìn)入煙氣并具有減輕刺激性和使煙氣變醇和的能力。它作為捕集煙氣氣溶膠內(nèi)香氣物質(zhì)的載體，具有攜帶煙葉中其他揮發(fā)性香氣物質(zhì)和致香物質(zhì)及添加的香氣成分進(jìn)入煙氣的作用，另外，新植二烯可進(jìn)一步分解轉(zhuǎn)化為具有清香的植物呋喃，這對提高烤煙的香氣能產(chǎn)生積極影響[19，21]。由表2可以看出，B2F中，新植二烯總量排序為T4＞T1＞T2＞T3。C3F中，新植二烯總量排序為 T3＞T4＞T1＞T2。

表2 不同施鉀處理對質(zhì)體色素類降解物質(zhì)含量的影響 （μg/g）

（續(xù)表2）

2.2.3 對非質(zhì)體色素類降解產(chǎn)物的影響

苯丙氨酸類香氣物質(zhì)對烤煙香氣具有良好的影響，尤其是對烤煙的果香、清香貢獻(xiàn)最大。在烤煙的揮發(fā)油中，最重要的化合物是苯甲醇和苯乙醇，它們可使煙氣增加花香的香味[19]。表3表明，無論B2F還是C3F，各種苯丙氨酸類降解物質(zhì)含量均以T4中最高，以T1最低。

棕色化產(chǎn)物類香氣物質(zhì)包括糠醛、5-甲基糠醛、二氫呋喃酮、乙酰基吡咯和糠醇等成分，其中多種物質(zhì)具有特殊的香味[19]。煙葉醇化后的堅果香、甜香等優(yōu)美香氣與這些化合物有密切的關(guān)系，尤其是其中的吡咯、呋喃類物質(zhì)，雖然含量低微，但對可可香味的形成至關(guān)重要[22]。表3表明，B2F中，各種棕色化產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量均以T4最高。C3F中，棕色化產(chǎn)物類致香物質(zhì)總量為T3最高，T4次之，T1最低。

類西柏烷類致香物質(zhì)主要包括茄酮和氧化茄酮，是煙葉中重要的致香成分，具有一定的甜香，能調(diào)和卷煙的吃味[19]。茄酮也是煙草中含量最豐富的中性致香物質(zhì)之一，它不但本身具有很好的香氣，而且其降解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是煙草中很重要的致香物質(zhì)[20]。從表3看出，B2F中，類西柏烷類降解物茄酮含量大小為T4＞T2＞T3＞T1。C3F中，類西柏烷類降解物含量為T3＞T1＞T4＞T2。

表3 不同施鉀處理對非質(zhì)體色素類降解物質(zhì)含量的影響（μg/g）

（續(xù)表3）

3 討論

香氣是評定煙葉及其制品品質(zhì)的重要指標(biāo)。各種香氣成分的組成、含量和平衡比例綜合影響著煙葉煙氣香氣量的多少和香氣質(zhì)的優(yōu)劣[19]?？緹熓兔烟崛∥锖椭行灾孪阄镔|(zhì)是由特定前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來，這些前體物同煙葉的光合作用和呼吸作用等密切聯(lián)系。鉀作為公認(rèn)的品質(zhì)元素，同烤煙體內(nèi)許多代謝過程如光合作用、呼吸作用、碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)的合成密切相關(guān)[23]，所以合理的鉀素供用能提高煙葉的香氣質(zhì)量，改善煙葉品質(zhì)。

劉國順等[24]研究認(rèn)為隨著鉀肥施用量的增加，棕色化產(chǎn)物、西柏烷類等物質(zhì)含量以及中性致香物質(zhì)的總量也增加。孫吉等[25]研究認(rèn)為施用改型鉀肥可以提高初烤煙葉香氣質(zhì)和香氣量，使余味更舒適，減輕雜氣和刺激性。葉協(xié)鋒等[26]研究認(rèn)為硫酸鉀增施生物鉀肥可以提高中性致香物質(zhì)總量。鄭憲濱等[27]認(rèn)為分次施用鉀肥可以提高上等煙比例。其實(shí)無論是增加施鉀量、改變鉀肥種類還是分次施鉀，其目的都是為了保證煙株生長發(fā)育有充足的鉀素供用。本試驗中T4（緩釋鉀肥+普通鉀肥+黃腐酸鉀）是最優(yōu)施鉀處理。這可能是由于普通鉀肥可以滿足煙草前期生長發(fā)育對鉀的需求，緩釋鉀肥又能在煙草生長中后期提供充足的鉀素，而黃腐酸鉀作為一種腐殖酸類肥料，能夠起到改良土壤，使化肥增效，促進(jìn)根系生長，增強(qiáng)植物抗性，改善作物品質(zhì)等作用[28]。故與其它處理相比，T4更能滿足煙草在整個生長發(fā)育過程中對鉀和其它營養(yǎng)元素的需求，從而最有利于香氣含量與質(zhì)量的提高。

4 結(jié)論

比較了T1(單施普通鉀肥)、T2（單施緩釋鉀肥）、T3（緩釋鉀肥+普通鉀肥）和T4（緩釋鉀肥+普通鉀肥+黃腐酸鉀）處理對烤煙石油醚提取物和中性致香物質(zhì)的影響，證明T4不僅可以提高上部葉各類香氣物質(zhì)的總量，還可以提高中部葉除類西柏烷類降解物外其它各類香氣物質(zhì)的總量，是最優(yōu)施鉀處理。

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