施氮量對(duì)煙葉香氣物質(zhì)含量的影響及品種間差異研究

吳祖聚

摘要 為了弄清烤煙碳氮代謝的品種間差異，以不同施氮量為處理，研究了碳氮代謝關(guān)鍵化合物，分析相關(guān)酶的動(dòng)態(tài)變化及其與香氣物質(zhì)形成的關(guān)系。結(jié)果表明：中煙100和K326在中氮條件下香氣物質(zhì)總量最高，NC89在低氮條件下最高；品種間香氣物質(zhì)總量中煙100最高。碳氮代謝的協(xié)調(diào)與香氣物質(zhì)總量、各類組分與品種、施氮量的互作有關(guān)，其中品種因素起主導(dǎo)作用，煙株前期氮代謝旺盛，后期轉(zhuǎn)向碳代謝的規(guī)律有利于香氣物質(zhì)的形成。

關(guān)鍵詞 施氮量；香氣物質(zhì)；品種；碳氮代謝

中圖分類號(hào) TS41+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）18-0019-03

Study on Nitrogen Fertilizer Dosage on the Content of Aroma Substances in Tobacco and the Differences of Varieties

WU Zu-ju

（Shiyan Danjiangkou Tobacco Companies Marketing Department，Danjiangkou Hubei 442700）

Abstract In order to understand the difference of carbon and nitrogen metabolism of flue-cured tobacco varieties taking nitrogen application amount as treatment the dynamic change of carbon and nitrogen metabolism key compounds and related enzymes was studied，the relationship between them and aroma matter formation was analyzed.The results showed that total amount of aroma substances of CC100 and K326 were the highest under the middlnitrogen condition，NC89 had the highest gotal amount under low nitrogen condition.Total amount of aroma substances of CC100 was the highest among tobacco varieties.There was the relation between carbon and nitrogen metabolism of coordination，total amount of aroma substances and all and variety and nitrogen application amount of interaction，the varieties played a leading role，nitrogen metabolism in early stage of tobacco plant and later turned to the law of carbon metabolism was conducive to the formation of aroma substances.

Key words nitrogen fertilizer dosage；aroma substance；variety；carbon and nitrogen metabolism

烤煙碳、氮代謝受遺傳基因、環(huán)境條件和栽培技術(shù)的影響，是一種多基因調(diào)控與環(huán)境因素交互作用的結(jié)果[1]。不同品種由于基因型和遺傳基礎(chǔ)不同，煙葉碳氮代謝存在很大差異，因此導(dǎo)致化學(xué)成分和香氣物質(zhì)含量也不相同。該文通過不同施氮量處理，研究了不同葉齡時(shí)期不同品種煙葉在生長發(fā)育過程中，碳、氮化合物和相關(guān)酶的變化及對(duì)煙葉品質(zhì)的影響，以及品種間碳氮代謝對(duì)煙葉各類香氣物質(zhì)形成的相關(guān)性差異，為科學(xué)施肥、成熟采收以及不同品種制定更加合理的栽培措施提供指導(dǎo)，為優(yōu)質(zhì)、特色煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012年在十堰進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤肥力均勻，地面平整，供試土壤為黃棕壤土，基礎(chǔ)土壤肥力為全氮1.21 g/kg，堿解氮69.59 mg/kg，有效磷7.57 mg/kg，速效鉀102.43 mg/kg，緩效鉀711.58 mg/kg，有機(jī)質(zhì)18.63 g/kg，pH值7.92。

1.2 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種中煙100、K326和NC89。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)施純N量，設(shè)3個(gè)處理，分別為30.00、45.00、60.00 kg/hm2，3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共27個(gè)小區(qū)，每小區(qū)植煙60株，株行距為55 cm×110 cm。所有處理均施P2O5 60.00 kg/hm2，K2O 90.00 kg/hm2，并添加分析純NH4NO3滿足5個(gè)氮素處理，氮肥和鉀肥的70%于移栽前施入，30%于移栽后25 d追施，磷肥在移栽前全部施入，按照大田優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理方法進(jìn)行管理。

每個(gè)品種各選取整齊一致的單株，以第11片葉（從下向上數(shù)）為研究對(duì)象，分別在葉齡15、30、45、60、75 d（以幼葉長1 cm、寬0.5 cm時(shí)作為葉齡第1天）取樣殺青。成熟后進(jìn)行烘烤取烤后原煙。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 鮮樣活性測(cè)定。轉(zhuǎn)化酶和淀粉酶活性的測(cè)定用3，5-二硝基水楊酸（DNS）比色法[2]。硝酸還原酶活性測(cè)定用活體法[2]。按照ONeal等的方法[3]測(cè)定粗酶提取液谷氨酰胺合成酶活性。谷氨酰胺合成酶活性計(jì)算以每分鐘每毫克粗心蛋白催化產(chǎn)生的γ-谷氨酰異羥肟酸μmol數(shù)表示。

1.4.2 烤煙致香物質(zhì)測(cè)定。取烤后原煙，烘干研磨后前處理采用“水蒸汽蒸餾—二氯甲烷溶劑萃取”法。所得樣品GC/MS分析、由NIST庫檢索定性分析。假定相對(duì)校正因子為l，采用內(nèi)標(biāo)法定量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel 2003 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)各類香氣物質(zhì)含量及總量的影響

不同施氮水平下，碳氮代謝存在很大差異，對(duì)煙葉品質(zhì)也有很大影響[4]。由表1、2可知，不同品種及施氮處理的香氣物質(zhì)總量有差異。中煙100和K326在中氮條件下總量最高，NC89在低氮條件下最高。隨施氮量的增加，類胡蘿卜素類、西柏烷類降解產(chǎn)物和新植二烯含量表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)，棕色化產(chǎn)物和苯丙氨酸類均為先下降后上升的趨勢(shì)?？傮w來看，大馬酮是烤煙類胡蘿卜素降解的主要產(chǎn)物，β-大馬酮占類胡蘿卜素類色素降解產(chǎn)物的比例較大，品種間低氮條件下NC89最高，中氮下NC89最高，高氮下K326最高，并且隨施氮量的增加產(chǎn)物生成量逐漸減少。除高氮條件下，巨豆三烯酮均表現(xiàn)為中煙100>K326>NC89，在高氮處理下生成量大幅減少。法尼基丙酮除K326隨著施氮量的增加一直升高外，中煙100、NC89分別在中氮、低氮水平下最大，在高氮處理下下降。說明品種間各類香氣物質(zhì)的形成存在很大的差異，品種特定的代謝途徑可能是品種間規(guī)律性不同的原因；增施氮肥在一定程度上增大了香氣物質(zhì)的產(chǎn)量，總量也有所提升，但施氮量過多會(huì)使法尼基丙酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮、糠醛、茄酮、新植二烯和苯丙氨酸類等對(duì)煙葉香氣貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)大幅減少，從而使煙葉品質(zhì)下降。

2.2 品種間碳氮代謝與煙葉各類香氣物質(zhì)相關(guān)性的差異

煙葉碳氮關(guān)系的協(xié)調(diào)是香氣物質(zhì)形成的先決條件。煙葉成熟采收時(shí)的碳氮關(guān)系與烤后煙葉的香氣質(zhì)量關(guān)系密切，因此統(tǒng)計(jì)了各采樣時(shí)期碳氮比、硝酸還原酶/轉(zhuǎn)化酶活性比、谷氨酰胺合成酶與轉(zhuǎn)化酶活性比與各類香氣物質(zhì)含量及總量的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果如表3所示?？梢钥闯觯瑹熑~碳氮比在葉齡45 d與苯丙氨酸類相關(guān)性顯著；葉齡60 d與棕色化產(chǎn)物極顯著相關(guān)；葉齡15 d時(shí)除與棕色化產(chǎn)物正相關(guān)外，還與苯丙氨酸類、西柏烷類極顯著負(fù)相關(guān)，與類胡蘿卜素含量顯著負(fù)相關(guān)。由表4可知，硝酸還原酶與轉(zhuǎn)化酶活性比與西柏烷類關(guān)系密切，在葉齡45 d之后相關(guān)性均顯著；與類胡蘿卜素含量的關(guān)系在類胡蘿卜素積累和降解的成熟期存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明硝酸還原酶活性過高或轉(zhuǎn)化酶過低均不利于香氣物質(zhì)的形成，特別是類胡蘿卜類和西柏烷類。硝酸還原酶與轉(zhuǎn)化酶活性比高有利于苯丙氨酸類物質(zhì)的形成，但正相關(guān)關(guān)系僅表現(xiàn)在葉齡15～30 d，這與煙葉生長前期硝酸還原酶與轉(zhuǎn)化酶活性比較高的規(guī)律一致。由表5可知，谷氨酰胺合成酶與轉(zhuǎn)化酶活性比在各時(shí)期與各類物質(zhì)特別是致香物質(zhì)總量均存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明谷氨酰胺合成酶與轉(zhuǎn)化酶活性比大則嚴(yán)重影響香氣物質(zhì)的形成，特別是類胡蘿卜類、西柏烷類、新植二烯和香氣物質(zhì)總量。說明碳氮代謝的協(xié)調(diào)與香氣物質(zhì)總量及各類組分的關(guān)系密切，煙株前期氮代謝旺盛，后期轉(zhuǎn)向碳代謝的規(guī)律有利于香氣物質(zhì)的形成。氮素可以增強(qiáng)煙葉氮代謝和生物量，但隨著施氮量增加，品種間碳氮代謝的轉(zhuǎn)化存在差異。

2.3 品種、施氮量和品種與施氮量互作效應(yīng)對(duì)香氣物質(zhì)含量的貢獻(xiàn)率

對(duì)香氣物質(zhì)含量作方差分析，結(jié)果如表6所示?？梢钥闯?，施氮量棕色化產(chǎn)物、苯丙氨酸類、西柏烷類有一定影響，但影響均小于品種的作用，品種除對(duì)類胡蘿卜素類影響不大外，對(duì)其他香氣物質(zhì)及香氣總量均有較大影響。而品種與施氮量的互作效應(yīng)對(duì)類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物影響較大，說明煙葉類胡蘿卜素需要有一定量的積累量，最關(guān)鍵是要有一定的降解量。因此，品種對(duì)香氣物質(zhì)含量影響最大，適量增施氮肥能夠促進(jìn)香氣物質(zhì)合成。

3 結(jié)論與討論

研究表明，不同品種及施肥量條件下的香氣物質(zhì)總量存在差異[5-6]。本研究表明，中煙100和K326在中氮條件下總量最高，NC89在低氮條件下最高。品種間香氣物質(zhì)總量中煙100最高。各類香氣物質(zhì)隨施氮量的增加規(guī)律不同，在同一施氮量下品種間的含量也有很大差異。煙葉碳氮比與苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物和類胡蘿卜素含量顯著相關(guān)。硝酸還原酶與轉(zhuǎn)化酶活性比苯丙氨酸類物質(zhì)的形成，特別是類胡蘿卜類和西柏烷類的積累和降解存在顯著相關(guān)關(guān)系。谷氨酰胺合成酶與轉(zhuǎn)化酶活性比在各時(shí)期與各類物質(zhì)特別是致香物質(zhì)總量均存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，碳氮代謝的協(xié)調(diào)性對(duì)香氣物質(zhì)的形成，特別是類胡蘿卜類、西柏烷類、新植二烯和香氣物質(zhì)總量有很大關(guān)系[4]。說明氮素可以增強(qiáng)煙葉氮代謝和生物量，但隨著施氮量增加，品種間碳氮代謝的轉(zhuǎn)化存在差異。中煙100耐氮肥性強(qiáng)，即使在高氮水平下也能保持碳氮代謝的協(xié)調(diào)；NC89耐氮肥能力差，在中高氮條件下其氮代謝過于旺盛，時(shí)間較長不利于煙葉品質(zhì)的形成，K326耐氮肥性居中，中等施氮量有利于提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。碳氮代謝的協(xié)調(diào)與香氣物質(zhì)總量及各類組分的關(guān)系密切，與品種和施氮量的互作有關(guān)，其中品種因素起主導(dǎo)作用，煙株前期氮代謝旺盛，后期轉(zhuǎn)向碳代謝的規(guī)律有利于香氣物質(zhì)的形成[7]。

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