NaHCO3對(duì)烤煙成熟期氮代謝及烤后煙葉質(zhì)量的影響

許東亞，孫軍偉，張 團(tuán)，徐發(fā)華，羅云霞，許艷霞，史宏志*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院/國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002； 2.云南省煙草公司大理州公司，云南 大理 671000； 3.云南省煙草公司大理州公司 彌渡縣分公司，云南 彌渡675600)

NaHCO3對(duì)烤煙成熟期氮代謝及烤后煙葉質(zhì)量的影響

許東亞1，孫軍偉2，張 團(tuán)1，徐發(fā)華2，羅云霞3，許艷霞3，史宏志1*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院/國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002； 2.云南省煙草公司大理州公司，云南 大理 671000； 3.云南省煙草公司大理州公司 彌渡縣分公司，云南 彌渡675600)

為探求促進(jìn)生長(zhǎng)過(guò)旺煙田烤煙成熟落黃的新途徑，以烤煙品種紅花大金元為試材，通過(guò)2013年在煙葉成熟期對(duì)生長(zhǎng)過(guò)旺的煙株噴施不同質(zhì)量濃度NaHCO3溶液，篩選出適宜質(zhì)量濃度，然后于2014年研究適宜NaHCO3質(zhì)量濃度對(duì)烤煙葉片氮代謝關(guān)鍵酶硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性以及烤后煙葉質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，烤煙成熟期噴施NaHCO3能有效降低煙葉的NR、GS活性，且濃度越高降幅越大，以10、15 g/L處理葉片較快落黃、易于烘烤，為適宜質(zhì)量濃度；將適宜質(zhì)量濃度(10、15 g/L)NaHCO3溶液噴施成熟期生長(zhǎng)過(guò)旺煙株，烤后煙單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重分別降低15.47%～27.57%、3.88%～7.47%；蛋白質(zhì)、煙堿、總氮含量降低，還原糖、總糖、鉀含量提高，化學(xué)成分更趨于協(xié)調(diào)；色素含量降低，中性致香物質(zhì)含量提高16.64%～37.22%，評(píng)吸質(zhì)量得分提高8.02%～10.95%。因此，適宜質(zhì)量濃度(10、15 g/L)NaHCO3能夠促進(jìn)煙株成熟落黃，提高烤后煙質(zhì)量。

NaHCO3； 烤煙； 成熟落黃； 煙葉質(zhì)量

煙葉成熟度不同，烘烤特性各異。成熟度不夠，葉內(nèi)物質(zhì)水解活動(dòng)處于弱勢(shì)，變黃難，不易烤；過(guò)熟葉有機(jī)物質(zhì)水解劇烈，煙葉變黃快，脫水快，易烤但不耐烤；適熟葉衰老程度適中，易烤性和耐烤性都較理想[1-3]，香氣含量隨成熟度提高而增加[4]，烤后煙葉質(zhì)量較好。近年來(lái)，云南省烤煙中上部葉生長(zhǎng)發(fā)育和成熟落黃過(guò)程中溫度偏低，色素等內(nèi)含大分子物質(zhì)水解緩慢，加之化肥施用過(guò)多，土壤氮素持續(xù)供應(yīng)，煙株中上部葉難以成熟落黃的問(wèn)題較為普遍，因此，如何促進(jìn)烤煙成熟期內(nèi)含物質(zhì)降解，使其較快成熟落黃的問(wèn)題亟待解決。目前關(guān)于促進(jìn)煙葉成熟落黃的研究主要集中于土壤肥料以及灌水管理方面[5-8]，而關(guān)于煙葉成熟期進(jìn)行化學(xué)藥劑噴施促進(jìn)煙葉成熟落黃的研究鮮有報(bào)道。研究認(rèn)為，NaHCO3影響乙烯的產(chǎn)生，加速煙葉衰老[9]，目前有關(guān)NaHCO3溶液作用于煙草的研究主要集中于鹽脅迫、耐鹽性等[10-12]方面，而關(guān)于煙草成熟期噴施NaHCO3促進(jìn)煙株成熟落黃的研究鮮有報(bào)道。鑒于此，針對(duì)難以成熟落黃的烤煙煙株，研究噴施不同質(zhì)量濃度NaHCO3溶液對(duì)烤煙成熟期氮代謝關(guān)鍵酶以及烤后煙葉質(zhì)量的影響，旨在為促進(jìn)生長(zhǎng)過(guò)旺煙株成熟落黃，提高煙葉質(zhì)量提供新的解決途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013—2014年在云南大理州彌渡縣新街鎮(zhèn)進(jìn)行，供試烤煙品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N紅花大金元。煙株進(jìn)入成熟期，下部葉采收完畢后選取煙株整體生長(zhǎng)均勻一致且生長(zhǎng)過(guò)旺的煙田作為試驗(yàn)對(duì)象。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2013年設(shè)置0(CK)、5、10、15、20、25、30 g/L等7個(gè)NaHCO3質(zhì)量濃度處理，于采收前10 d分別噴施于2行煙株，每個(gè)處理間設(shè)2行保護(hù)行，每個(gè)質(zhì)量濃度處理重復(fù)3次，觀(guān)察煙葉顏色變化，噴施4 d后測(cè)定倒4、5葉位葉片的硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性，篩選NaHCO3的適宜質(zhì)量濃度。

根據(jù)2013年的試驗(yàn)結(jié)果，于2014年進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)并推廣，設(shè)置0(CK)、10、15 g/L 3個(gè)NaHCO3質(zhì)量濃度處理?？緹煵墒涨?0 d噴施，每個(gè)質(zhì)量濃度處理4行200株煙株，處理間設(shè)2行保護(hù)行，每個(gè)處理重復(fù)3次。于噴施前以及噴施后4、8 d分別取倒4、5葉位煙葉混合樣品測(cè)定NR、GS活性(均于白天光照超過(guò)4 h后取樣)。各處理煙葉統(tǒng)一采用密集烤房進(jìn)行烘烤，并均勻選取有代表性的中、上部烤后煙各3 kg，用于烤后煙葉物理性狀、化學(xué)成分、質(zhì)體色素含量、中性致香物質(zhì)含量測(cè)定以及感官質(zhì)量評(píng)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 NR、GS活性 NR活性測(cè)定參照Ferrario等[13]的方法，GS活性測(cè)定參照周忠新等[14]的方法。

1.3.2 物理性狀 參照鄧小華等[15]的方法測(cè)定。

1.3.3 化學(xué)成分 煙葉樣品于50 ℃下烘干，研碎，并經(jīng)孔徑0.25 mm的過(guò)濾篩過(guò)濾，采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國(guó)BRAN+LUEBBE公司生產(chǎn))測(cè)定。

1.3.4 質(zhì)體色素含量 參照鄒琦[16]的方法測(cè)定。

1.3.5 中性致香物質(zhì)含量 采用水蒸氣蒸餾—二氯甲烷溶液萃取法進(jìn)行前處理，采用美國(guó)HP5890Ⅱ-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)煙葉樣品中性致香物質(zhì)含量進(jìn)行定量分析[2]。

1.3.6 感官質(zhì)量 將各處理樣品中、上部葉分別去梗、切絲卷制單料煙，由紅云紅河煙草有限責(zé)任公司與河南農(nóng)業(yè)大學(xué)5名評(píng)吸專(zhuān)家對(duì)其香氣質(zhì)、香氣量、透發(fā)性、雜氣、濃度、勁頭、細(xì)膩度、刺激性、余味、回甜等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SSPS 17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 成熟期噴施NaHCO3對(duì)煙葉氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響

2.1.1 不同質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)煙葉NR、GS活性的影響 NR、GS為植物氮代謝的關(guān)鍵酶，其活性高低直接影響到植物的氮素利用效率[14-17]。2013年對(duì)成熟期生長(zhǎng)過(guò)旺的煙株噴施不同質(zhì)量濃度NaHCO3溶液，4 d后葉片的NR、GS活性見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，隨NaHCO3質(zhì)量濃度的增大，NR、GS活性逐漸降低，且差異達(dá)到顯著或極顯著水平。試驗(yàn)過(guò)程中，5 g/L處理的煙葉與CK相比顏色變化不明顯；20、25、30 g/L處理煙葉衰老較快，但葉片不能正常成熟落黃；10、15 g/L處理煙葉較快成熟落黃，煙葉正常烘烤。因此，選取10、15 g/L NaHCO3溶液進(jìn)行小面積驗(yàn)證推廣試驗(yàn)。

表1 不同質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)煙葉NR、GS活性的影響

注：同列不同小、大寫(xiě)字母分別表示差異顯著 (P<0.05)、極顯著 (P<0.01)。

2.1.2 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)煙葉NR、GS活性的影響 2014年選取適宜質(zhì)量濃度(10、15 g/L)處理成熟期生長(zhǎng)過(guò)旺的煙株。由表2可見(jiàn)，隨時(shí)間推移，同一處理煙葉的NR、GS活性明顯降低；同一時(shí)間，與0 g/L 處理相比，噴施10、15 g/L NaHCO3處理的煙葉NR、GS活性有不同程度的降低。噴施后4 d，10、15 g/L處理的煙葉NR活性為43.52～45.72 μg/(g·h)，較CK降低23.08%～26.78%，GS活性為0.19～0.26 ΔOD/(mg·h)， 較CK降低27.78%～47.22%；噴施后8 d，10、15 g/L處理的煙葉NR活性為33.72～37.60 μg/(g·h)，較CK降低33.19%～40.09%，GS活性為0.15～0.21 ΔOD/(mg·h)，較CK降低34.38%～53.13%。結(jié)果表明，烤煙成熟期噴施適宜質(zhì)量濃度的NaHCO3，煙葉NR、GS活性極顯著降低，且降低幅度隨時(shí)間推進(jìn)而增大，抑制氮合成代謝，促進(jìn)煙葉成熟落黃。

表2 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)煙葉NR、GS活性的影響

注：顯著性分析為同一時(shí)間3個(gè)處理間比較，同列不同小、大寫(xiě)字母分別表示差異顯著 (P<0.05)、極顯著 (P<0.01)。

2.2 成熟期噴施NaHCO3對(duì)烤后煙葉質(zhì)量的影響

2.2.1 物理性狀 由表3可見(jiàn)，噴施NaHCO3處理烤后煙葉的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重、含梗率等物理性狀均極顯著小于CK。其中，上部葉單葉質(zhì)量17.61～18.91 g，較CK降低15.47%～21.28%，葉質(zhì)重91.34～94.47 g/m2，較CK降低3.88%～7.06%；中部葉單葉質(zhì)量15.87～17.65 g，較CK降低19.44%～27.57%，葉質(zhì)重89.26～92.28 g/m2，較CK降低4.34%～7.47%。可見(jiàn)，烤煙成熟期噴施適宜質(zhì)量濃度NaHCO3，烤后煙葉的單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重均極顯著降低，且NaHCO3質(zhì)量濃度高的處理效果更明顯。

表3 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉物理特性的影響

注：顯著性分析為同一部位3個(gè)處理間比較，同列不同小、大寫(xiě)字母分別表示差異顯著 (P<0.05)、極顯著 (P<0.01)。

2.2.2 化學(xué)成分 由表4可見(jiàn)，與CK相比，NaHCO3處理烤后煙葉的蛋白質(zhì)、煙堿、總氮含量極顯著降低，還原糖、總糖含量極顯著提高，且NaHCO3質(zhì)量濃度高的處理變化幅度更大；鉀含量提高，氯含量與CK較為接近；氮堿比、糖堿比、鉀氯比更趨適宜。可見(jiàn)，烤煙成熟期噴施NaHCO3有利于降低煙葉蛋白質(zhì)、煙堿、總氮含量，提高還原糖、總糖、鉀含量，提高化學(xué)成分協(xié)調(diào)性。

表4 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響

注：顯著性分析為同一部位3個(gè)處理間比較，同行不同小、大寫(xiě)字母分別表示差異顯著 (P<0.05)、極顯著 (P<0.01)，表6同。

2.2.3 質(zhì)體色素 由圖1可見(jiàn)，噴施NaHCO3處理中、上部煙葉的綠素a、葉綠素b、葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素含量整體上均低于CK，且15 g/L NaHCO3處理相對(duì)較低?？梢?jiàn)，噴施適宜質(zhì)量濃度NaHCO3有利于降低烤后煙葉的色素殘留，且NaHCO3質(zhì)量濃度高的處理殘留更少。

圖1 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉質(zhì)體色素的影響

2.2.4 中性致香成分 由表5可見(jiàn)，NaHCO3處理煙葉的中性致香成分總量比CK高16.64%～37.22%。上部葉類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)、類(lèi)西柏烷類(lèi)、苯丙氨酸類(lèi)、新植二烯含量以及中性致香成分總量均以15 g/L處理最高，而中部葉類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)、類(lèi)西柏烷類(lèi)、棕色化產(chǎn)物類(lèi)、新植二烯含量以及中性致香成分總量均以10 g/L處理最高?？梢?jiàn)，適宜質(zhì)量濃度NaHCO3處理烤后煙葉的中性致香成分含量提高，且上部葉以15 g/L處理較高，中部葉以10 g/L處理較高，這可能是由于不同部位煙葉對(duì)NaHCO3的敏感度不同所致。

表5 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉中性致香成分含量的影響 μg/g

續(xù)表5 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉中性致香成分含量的影響 μg/g

2.2.5 評(píng)吸質(zhì)量 由表6可見(jiàn)，NaHCO3處理烤后煙葉的香氣質(zhì)、透發(fā)性以及余味更好，香氣量足，雜氣、刺激性減小，濃度、勁頭更適宜。NaHCO3處理的上部葉總分65.64～66.76，較CK提高9.09 %～10.95%;中部葉總分65.56～66.30，較CK提高8.02%～9.24%?？梢?jiàn)，適宜質(zhì)量濃度的NaHCO3處理有利于提高煙葉感官質(zhì)量，上部葉以15 g/L處理較好，中部葉則以10 g/L處理較好。

表6 適宜質(zhì)量濃度NaHCO3對(duì)烤后煙葉評(píng)吸質(zhì)量的影響

3 結(jié)論與討論

NaHCO3適宜質(zhì)量濃度的推廣試驗(yàn)表明，與CK 相比，噴施10、15 g/L NaHCO3后，煙葉的NR、GS活性降低較快，且隨時(shí)間推后降低幅度增大，有效降低了氮合成代謝速率，促進(jìn)生長(zhǎng)過(guò)旺煙葉較快成熟落黃，這與武云杰等[22]的研究結(jié)果一致；烤后煙葉單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重明顯降低，這可能是由于噴施NaHCO3，氮素利用率降低，合成代謝減弱，葉片物質(zhì)積累迅速轉(zhuǎn)向物質(zhì)分解所致；烤后煙葉蛋白質(zhì)、煙堿、總氮含量降低，還原糖、總糖、鉀含量提高，化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，這可能與NR、GS活性降低有關(guān)，NR、GS活性降低有利于煙葉氮代謝向碳代謝轉(zhuǎn)變，促進(jìn)含氮化合物分解、碳水化合物積累；烤后煙葉色素含量降低，且NaHCO3質(zhì)量濃度越高，色素含量越低，這與郭傳濱[9]的研究結(jié)果一致；烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量增加，評(píng)吸質(zhì)量較好，其中，上部葉以噴施15 g/L NaHCO3效果較好，中部葉以噴施10 g/L NaHCO3效果較好。NR、GS活性降低控制了煙株氮合成代謝，色素等大分子物質(zhì)較快分解，形成較多的香氣前體物質(zhì)。

綜上所述，對(duì)成熟期生長(zhǎng)過(guò)旺的烤煙噴施NaHCO3，NR、GS活性降低，且質(zhì)量濃度以10、15 g/L較為理想，噴施后能夠促進(jìn)煙葉較快成熟落黃，且烤后煙葉單葉質(zhì)量、葉質(zhì)重降低，綜合質(zhì)量提高，這為解決生長(zhǎng)過(guò)旺煙田煙株難以成熟落黃、煙葉質(zhì)量較差的問(wèn)題提供了新途徑。

進(jìn)一步深入研究NaHCO3等化學(xué)藥劑對(duì)煙草代謝機(jī)制的影響，有利于更好地控制煙株生長(zhǎng)后期的長(zhǎng)勢(shì)。由于我國(guó)種植烤煙品種多樣，不同品種對(duì)化學(xué)藥劑的敏感度不同，因此拓寬NaHCO3對(duì)不同烤煙品種的作用，更有利于化學(xué)方法推廣應(yīng)用于煙草，為我國(guó)煙葉成熟落黃提供更加便捷的方法。

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Effects of Bicarbonate on Nitrogen Metabolism at Maturity
and Quality of Flue-cured Tobacco

XU Dongya1,SUN Junwei2,ZHANG Tuan1,XU Fahua2,LUO Yunxia3,XU Yanxia3,SHI Hongzhi1*

(1.College of Tobacco Science,Henan Agricultural University/National Tobacco Cultivation,Physiology and Province,Dali 671000,China; 3.Midu Branch of Dali Tobacco Company of Yunnan Province,Midu 675600,China)

During the two years,2013 and 2014,in order to find a new way to promote the maturity and yellowing of overgrowing flue-cured tobacco leaves,with a variety named Honghuadajinyuan as the test material,different mass concentrations of bicarbonate solution were sprayed on the overgrowing tobacco plants at maturity,certain proper concentrations were singled out and promoted,and the effects of bicarbonate on the activity of two key kinds of enzyme,nitrate reductase(NR) and glutamine synthetase(GS) and the quality of flue-cured tobacco were studied.The results showed that spraying different concentrations of bicarbonate solution could decrease the activity of NR and GS effectively,and the greater the concentration,the higher the reduction;in addition,tobacco leaves yellowed fast,and turned easily roasted when the tobacco was treated with 1.0 g/L,1.5 g/L bicarbonate solution,indicating that 1.0 g/L,1.5 g/L were suitable concentrations.When the overgrowing tobacco plants were prayed with the suitable concentrations(10 g/L,15 g/L) of bicarbonate solution at maturity,the single leaf weight and leaf quality weight decreased by 15.47%—27.57% and 3.88%—7.47% respectively,the contents of protein,nicotine,total nitrogen decreased,reducing sugar,total sugar,potassium contents increased,chemical composition tended coordinated,pigment residue reduced,the content of neutral aroma components increased by 16.64%—37.22%,and the score of sensory quality increased by 8.02%—10.95%.Therefore,suitable concentrations(10 g/L,15 g/L)of bicarbonate solution were beneficial to promote maturity and yellowing of tobacco plants,improving the quality of flue-cured tobacco.

bicarbonate; flue-cured tobacco; maturity and yellowing; quality of tobacco

2015-12-06

云南省煙草公司科技項(xiàng)目(2013YN28)；煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(YCZP201501)

許東亞(1989- )，女，河南民權(quán)人，在讀碩士研究生，研究方向：煙草栽培生理。E-mail:15138958120@163.com

*通訊作者：史宏志(1963- )，男，河南滑縣人，教授，博士，主要從事煙草栽培生理研究。E-mail:shihongzhi88@163.com

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