硫素營養(yǎng)烤煙葉片石油醚提取物合成

崔保偉，劉全永，陸引罡

(1.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 472000;2.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

煙葉石油醚提取物是用石油醚作溶劑，對煙葉樣品進(jìn)行萃取所得到的油脂、脂肪酸、揮發(fā)油、蠟質(zhì)、類脂物、色素等混合物。石油醚，提高煙葉石油醚提取物的含量一直是煙草育種和栽培研究焦點(diǎn)［4］。過去對與石油醚提取物含量相關(guān)的［5］。因此，本試驗以石油醚提取物成分中脂肪酸為例，研究其脂肪酸的合成與石油醚提取物含量的關(guān)系。硫是磷酸甘油醛脫氫酶、脂肪酶、蘋果酸脫氫酶等許多酶的組成成分［1］;［2，3］。］等研究表明，6- 磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶等酶活性與脂肪酸的合成有很大的相關(guān)性。本文參考前人的，研究硫素營養(yǎng)與脂肪酸的合成及其煙葉石油醚提取物含量的關(guān)系。旨在為合理施肥，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 試驗材料

供試品種:烤煙主要推廣品種K326。

供試土壤:按中國土壤分類標(biāo)準(zhǔn)為黃壤土類黃泥土，土壤肥力狀況為:有機(jī)質(zhì)3.8 g/kg，全氮1.19 g/kg，堿解氮 97.89 mg/kg，速效磷 13.2 mg/kg，速效鉀117.2 mg/kg，pH值6.47。

供試肥料:煙草專用基肥N∶P∶K=10∶10∶26;專用追肥 N∶P∶K=13∶0∶26。硫肥選用生石膏(CaSO4·2H2O，含硫18.6%)。

1.2 試驗方法

試驗在貴州大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園進(jìn)行。試驗設(shè)S0、S1、S2、S3、S4 4 個施硫水平，即每公頃分別施純S 量為 0、45、90、135、180 kg。每個處理 5 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為9 m×6 m=54 m2，行株距為1.0 m ×0.60 m。每個小區(qū)分成2部分，一部用于石油醚提取物合成前體物酶活性測定，分別在烤煙團(tuán)棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期、成熟期取樣分析6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)活性及石油醚提取物含量，另一部分等烤煙成熟后分上、中、下三部位烘干分別測定石油醚提取物含量。試驗5月10日移栽，移栽前施用煙草專用基肥800 kg/hm2，移栽后20 d施用專用追肥400 kg/hm2，硫肥在移栽時一次性施用，所用肥料比例為 N∶P2O5∶K2O=1∶0.7∶2.4。其余管理同常規(guī)大田生產(chǎn)。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 石油醚提取物含量的測定 稱取2 g粉碎的煙葉樣品裝入濾紙筒內(nèi)，放入索氏提取器的提取管內(nèi)。洗凈索氏提取瓶，在105℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，記錄重量(A，g)。將石油醚加到提取瓶內(nèi)約為瓶容積的1/2～2/3，將樣品包放入提取管內(nèi)。把提取器各部分連接后，接口處不能漏氣。用70～80℃恒溫水浴加熱提取瓶，使抽提進(jìn)行10 h左右，直至抽提管內(nèi)的石油醚用濾紙檢驗無油跡為止。取下提取瓶，洗凈瓶的外壁，放入105℃烘箱中烘干、恒重，記錄重量(B，g)。

w(石油醚提取物)=(B-A)/樣品重量(g)×100%

1.3.2 酶活力的測定 (1)6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的測定參照西北農(nóng)業(yè)大學(xué)的方法［8］測定(2)異檸檬酸裂解酶活力的測定參照Syrett等人的方法［9］。(3)磷脂酸磷酸酶(PAP)參照西北農(nóng)業(yè)大學(xué)的方法［8］測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 硫素營養(yǎng)煙葉石油醚提取物合成前體物合成酶

2.1.1 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的影響 從烤煙的不同生育時期各施硫處理6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性變化(表1)可知，隨著烤煙生長發(fā)育的進(jìn)程，6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，至現(xiàn)蕾期達(dá)到最強(qiáng)，進(jìn)入成熟期，其活性又逐漸降低。團(tuán)棵期與成熟期各施硫處理6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性差異不明顯，旺長期與現(xiàn)蕾期各處理間均到達(dá)顯著差異，各生育時期均以S3處理(135 kg/kg/hm2)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性均最強(qiáng)。

表1 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的影響Tab.1 Effect of sulfur nutrition on 6-phosphogluconate dehydrogenase at different developmental stages of flue-cured tobacco

2.1.2 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期異檸檬酸裂解酶活性的影響 異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環(huán)中的一個關(guān)鍵酶，前人研究認(rèn)為乙醛酸循環(huán)的增強(qiáng)對三羧酸循環(huán)有抑制作用，引起有機(jī)酸的積累，從而促進(jìn)脂肪酸的迅速合成［10］。通過對烤煙不同生育時期各施硫處理的異檸檬酸裂解酶活性的測定，結(jié)果見圖2。團(tuán)棵期至現(xiàn)蕾期，異檸檬酸裂解酶的活性隨著烤煙生長發(fā)育的進(jìn)程逐漸增強(qiáng)，進(jìn)入成熟期，該酶活性下降。不同生育時期下異檸檬酸裂解酶活性均以S3處理(135 kg/kg/hm2)最強(qiáng)，成熟期的S2與S3差異不明顯，其他時期各處理均達(dá)到顯著差異。

表2 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期異檸檬酸裂解酶活性的影響Tab.2 Effect of sulfur nutrition on isocitrate lyase at different developmental stages of flue-cured tobacco

2.1.3 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的影響

表3 硫素營養(yǎng)對烤煙不同生育時期磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的影響Tab.3 Effect of sulfur nutrition on phosphatidate phosphatase at different developmental stages of flue-cured tobacco

不同施硫處理磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的變化，從表3可以看出，該酶活性隨著烤煙生育時期的推進(jìn)逐漸增強(qiáng)，旺長期至現(xiàn)蕾期增幅最大，現(xiàn)蕾期活性達(dá)到最強(qiáng)。之后其活性又逐漸降低。在烤煙的不同生育時期，磷脂酸磷酸酶(PAP)活性均以S3處理(135 kg/kg/hm2)最強(qiáng)，旺長期與成熟期各施硫處理差異不顯著。

2.2 硫素營養(yǎng)對煙葉石油醚提取物含量的影響

煙葉中石油醚提取物含量與品質(zhì)、香氣具有重要關(guān)系。石油醚提取物含量多的煙葉，其油分多，身份適中，色度強(qiáng)，顏色多為橘黃。其外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都比較高。因此分析煙葉石油醚提取物含量對研究煙葉的品質(zhì)，提高煙葉的利用潛能都具有重要作用。

由表4可知，在烤煙的不同生育時期，隨著施硫量的增加，石油醚提取物含量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，各時期均以S3處理石油醚提取物含量最高。團(tuán)棵期和成熟期的各處理達(dá)到極顯著差異，旺長期和現(xiàn)蕾期的S3與S4差異不顯著，其它處理都達(dá)到了顯著差異。

由表5可知，烤煙烘烤后各部位葉石油醚提取物含量存在顯著差異，不同部位葉片表現(xiàn)為中部葉＞上部葉＞下部葉。就同一部位葉分析，中部葉的S3與S4差異不顯著，與其它處理都達(dá)到了極顯著差異;上部葉各處理差異不明顯;下部葉各處理均達(dá)到顯著差異。說明施硫為135 kg/kg/hm2時最有利于石油醚提取物的形成。

表4 不同處理對烤煙不同生育時期石油醚提取物含量的影響Tab.4 Effect of different treatment on petroleum ether extracts in flue-cured tobacco leaves at different developmental stage

表5 不同處理對烤煙烘烤后各部葉石油醚提取物含量的影響Tab.5 Effect of different treatment on petroleum ether extracts in different part of flue-cured tobacco leaves

3 小結(jié)與討論

煙葉石油醚提取物含量常作為衡量煙葉品質(zhì)與香氣的重要指標(biāo)，在煙葉成熟、調(diào)制和燃吸過程中，經(jīng)過一系列的分解、轉(zhuǎn)化成致香物質(zhì)，產(chǎn)生香氣。而石油醚提取物含量與6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性具有重要關(guān)系。試驗結(jié)果表明，6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性增強(qiáng)，脂肪酸合成旺盛，石油醚提取物含量增加。原因是6-磷酸葡萄糖脫氫酶作為磷酸戊糖途徑中重要的限速酶，其活性的增強(qiáng)能顯著促進(jìn)磷酸戊糖循環(huán)加速提供更多的NADPH，為脂肪酸的合成提供更多的能量，從而提高石油醚提取物的含量;異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環(huán)中的一個關(guān)鍵酶，其活性增強(qiáng)能顯著促進(jìn)乙醛酸循環(huán)，而乙醛酸循環(huán)對三羧酸循環(huán)有抑制作用，引起有機(jī)酸的積累，從而促進(jìn)脂肪酸的迅速合成［10］，磷脂酸磷酸酶(PAP)是三酰甘油脂肪酸循環(huán)中的重要酶，是一類重要的去磷酸酶，該酶的生理功能是催化磷脂酸形成二酰甘油，而二酰甘油是三酰甘油合成的前體，因此，PAP的活性直接影響了三酰甘油的合成速率［11］。

另外，硫是許多酶的組成成分，比如磷酸甘油醛脫氫酶、脂肪酶等，硫素營養(yǎng)對于脂肪酸合成過程中的各種酶的活性均有一定的調(diào)節(jié)作用。本試驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，增施適量的硫肥對于提高6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性均有一定的促進(jìn)作用，酶活性越強(qiáng)，脂肪酸合成越旺盛，石油醚提取物含量就越高，施硫為135 kg/kg/hm2時最有利于石油醚提取物的合成。而對于煙葉石油醚提取物合成過程中其他酶的活性還有待進(jìn)一步研究。

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