不同土壤對(duì)烤煙質(zhì)體色素含量變化規(guī)律及中性致香成分的影響

黃化剛，危月輝，王紅麗，喻奇?zhèn)?，史宏?

(1.貴州省煙草公司 畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551700；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002；3.河南省煙草公司 三門(mén)峽市公司，河南 三門(mén)峽 472000)

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不同土壤對(duì)烤煙質(zhì)體色素含量變化規(guī)律及中性致香成分的影響

黃化剛1，2，危月輝2*，王紅麗2,3，喻奇?zhèn)?，史宏志2**

碩士研究生，主要從事煙草栽培生理研究。**通訊作者：史宏志。

(1.貴州省煙草公司 畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551700；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450002；3.河南省煙草公司 三門(mén)峽市公司，河南 三門(mén)峽 472000)

以畢納一號(hào)為材料，研究貴州畢節(jié)市當(dāng)?shù)氐湫腿劳痢⒄惩?、砂?3種不同質(zhì)地土壤對(duì)煙葉色素形成、降解規(guī)律及中性致香物質(zhì)含量及品質(zhì)的影響。結(jié)果顯示：壤土通透性好，前期利于物質(zhì)積累，后期色素降解充分，葉片身份足，烘烤過(guò)程中質(zhì)體色素降解充分；烤后中部葉中性致香物質(zhì)總量在壤土與砂土上較高，均比粘質(zhì)土壤煙葉增加13.9%。壤土上部煙葉中性致香物質(zhì)含量最高，比粘質(zhì)土壤增加2.5%，比砂質(zhì)土壤煙葉增加9.8%。中部煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量在砂土與壤土上較高；上部煙葉含量在壤土上最高，比砂壤土煙葉高5.4%，比粘土煙葉高11.5%。

土壤；質(zhì)體色素；中性致香物質(zhì)；含量

土壤是非常重要的生態(tài)因子，土壤質(zhì)地和土壤性狀的差異導(dǎo)致煙葉碳代謝和氮代謝強(qiáng)度、協(xié)調(diào)性和動(dòng)態(tài)變化的不同，進(jìn)而對(duì)煙葉化學(xué)成分和香氣成分的形成產(chǎn)生影響[1-2]。一般認(rèn)為壤土保水保肥能力強(qiáng)，通透性好，有利于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙，煙株在生根旺長(zhǎng)期能獲得充足的水分、養(yǎng)分和氧氣，促進(jìn)根系的發(fā)育，有利于質(zhì)體色素的積累，進(jìn)而促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)。成熟期土壤保持良好的通透性，有利于質(zhì)體色素的降解，促使煙株落黃。邱立友[3]認(rèn)為土壤通透性、土壤升溫速率與土壤含沙量成正比，含較高沙粒土壤上的煙株生理過(guò)程短，前期煙株生長(zhǎng)旺盛，后期煙株容易脫肥，烤煙在成熟期受到較強(qiáng)的氧化應(yīng)激，促進(jìn)類胡蘿卜素和酚類等香氣前體物質(zhì)合成，使煙株進(jìn)入衰老成熟。質(zhì)體色素物質(zhì)在采收期和烘烤時(shí)能夠迅速降解，有利于煙氣質(zhì)與煙氣量的形成。錢(qián)華等[4]研究表明，砂壤土烤后煙葉中含有豐富的香氣物質(zhì)，能夠提高煙葉感官評(píng)價(jià)的香氣質(zhì)和香氣量。貴州地區(qū)不同質(zhì)地土壤對(duì)煙葉生長(zhǎng)期質(zhì)體色素動(dòng)態(tài)變化及中性致香物質(zhì)的影響規(guī)律的報(bào)道較少。

本文研究貴州畢節(jié)不同質(zhì)地土壤對(duì)煙葉不同時(shí)期質(zhì)體色素含量動(dòng)態(tài)變化的影響及烤后煙葉中性致香物質(zhì)的含量，旨在為研究開(kāi)發(fā)貴州特色優(yōu)質(zhì)煙葉提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2013年在貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)的燕子口鎮(zhèn)、亮巖鎮(zhèn)、林口鎮(zhèn)開(kāi)展，試驗(yàn)地海拔1300 km左右。土地平整，前作為玉米。試驗(yàn)品種為畢納一號(hào)，該品種在貴州煙區(qū)長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)、生育期長(zhǎng)、抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量和產(chǎn)值高、煙葉外觀質(zhì)量好。

1.2試驗(yàn)方法

通過(guò)考察和收集資料選定3個(gè)畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)不同質(zhì)地土壤的地點(diǎn)進(jìn)行取樣，試驗(yàn)地點(diǎn)土壤質(zhì)地：壤土(燕子口鎮(zhèn)羅福村)、粘土(亮巖鎮(zhèn)三牌坊村)、砂土(林口鎮(zhèn)平壩村)(表1)。

表1　不同地點(diǎn)土壤肥力

進(jìn)入旺長(zhǎng)后選定正常生長(zhǎng)煙株，對(duì)煙株13葉位與16葉位進(jìn)行掛牌標(biāo)記，每隔15 d取樣1次，用液氮冷凍，室內(nèi)測(cè)定質(zhì)體色素含量。成熟烘烤時(shí)取鮮煙樣進(jìn)行殺青處理，作為烤前樣；烤后樣取中桔三、上桔二。測(cè)定烤前樣與烤后樣色素含量、中性致香成分含量。

1.3測(cè)定方法

1.3.1質(zhì)體色素含量的測(cè)定煙葉質(zhì)體色素含量測(cè)定參照鄒琦[5]的方法。

1.3.2煙葉主要化學(xué)成分的測(cè)定 采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀進(jìn)行測(cè)定(德國(guó)BRAN+LUEBBE公司生產(chǎn))。

1.3.3中性香味物質(zhì)的提取及測(cè)定中性致香物質(zhì)由國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定，內(nèi)標(biāo)為硝基苯。前處理采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法。在500 mL圓底燒瓶中加入10.000 g煙樣(過(guò)60目篩)、1.0 g檸檬酸、1.0 mL內(nèi)標(biāo)(302 g/mL硝基苯)、600 mL蒸餾水。安裝同步蒸餾萃取裝置，從冷凝管上方加入40 mL二氯甲烷于250 mL燒瓶中，待開(kāi)始沸騰時(shí)進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取，裝置中出現(xiàn)分層時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。2.5 h后，收集250 mL燒瓶中的有機(jī)相，加入10 g左右無(wú)水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，轉(zhuǎn)移有機(jī)相到雞心瓶，于60 ℃水浴濃縮有機(jī)相至1 mL左右，即得煙葉精油。所得樣品由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性，所用儀器為HP 5890-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀。GC/MS分析條件如下：色譜柱：HP-5 (60 m×0.25 mm，0.25 μm)；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)樣量為1∶15，2 μL；電離能：70 eV；質(zhì)量數(shù)范圍：50～500 Da；MS譜庫(kù)：NIST02。假定相對(duì)校正因子為1，采用內(nèi)標(biāo)法定量。

1.4數(shù)據(jù)分析方法

用Excel軟件分析處理數(shù)據(jù)。

2　結(jié)果與分析

2.1不同質(zhì)地土壤煙葉色素含量動(dòng)態(tài)變化

2.1.1煙葉不同時(shí)期中、上部煙葉葉綠素a含量變化由圖1可知，在移栽后75 d時(shí)煙葉處于旺長(zhǎng)期，移栽后70～85 d打頂葉片葉綠素a的含量有增加的趨勢(shì)。進(jìn)入成熟期后，煙株的中上部煙葉葉綠素a呈遞減趨勢(shì)。砂土煙葉前期葉綠素a不足，不利于干物質(zhì)的合成；粘土通透性差，不利于煙株根部生長(zhǎng)；壤土通透性好，保水能力強(qiáng)，壤土煙葉前中期色素含量高，生長(zhǎng)旺盛，利于積累光合產(chǎn)物和香氣前體物，后期降解也較快，降解量大，有利于致香物質(zhì)形成和積累。移栽后115～130 d中、上部煙葉成熟，壤土煙葉葉綠素a降解量大。中部葉葉綠素a的降解量表現(xiàn)為壤土>砂土>粘土，降解率分別為81.7%、64.5%、64.4%。上部葉降解量表現(xiàn)為壤土>粘土>砂土，降解率分別為86.2%、66.9%、58.7%。

2.1.2煙葉不同時(shí)期中、上部葉葉綠素b含量變化由圖2可知，葉綠素b的變化趨勢(shì)與葉綠素a的變化趨勢(shì)基本相同，在煙葉進(jìn)入成熟后，葉綠素b得到大量降解。壤土葉綠素b含量呈前期相對(duì)高、后期相對(duì)低的狀態(tài)，說(shuō)明壤土有利于優(yōu)質(zhì)煙葉葉綠素b的合成。

2.1.3煙葉不同時(shí)期中、上部葉片總?cè)~綠素含量變化綜合葉綠素a、葉綠素b的變化，得到葉綠素變化趨勢(shì)。葉綠素影響光合作用，影響煙葉干物質(zhì)的形成。葉綠素含量高，光合作用大于呼吸作用，煙葉進(jìn)行物質(zhì)積累。在煙葉成熟過(guò)程中，葉綠素含量降低，煙葉干物質(zhì)進(jìn)行降解，有利于煙葉質(zhì)量的形成。同時(shí)，烤煙質(zhì)體色素類物質(zhì)是煙葉中重要的香氣前體物，其降解產(chǎn)物占煙葉中性揮發(fā)性香味物質(zhì)總量的85%～96%。由圖3可知，壤土上煙株在旺長(zhǎng)期到煙葉成熟前期干物質(zhì)積累時(shí)葉綠素含量較高。在煙葉成熟后期，壤土煙葉色素降解充分，中部葉降解了83%、上部葉降解了89%；葉片成熟時(shí)，壤土上煙葉總?cè)~綠素含量比粘土與砂土上低，說(shuō)明壤土有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

圖1　中部煙葉、上部煙葉葉綠素a含量的變化趨勢(shì)

圖2　不同質(zhì)地土壤中部葉、上部葉葉綠素b含量的變化趨勢(shì)

圖3　不同質(zhì)地土壤中部葉、上部葉葉綠素含量的變化趨勢(shì)

2.1.4煙葉不同時(shí)期中、上部葉片類胡蘿卜素含量變化類胡蘿卜素是植物進(jìn)行光合作用吸收光能和防止光氧化的主要的質(zhì)體色素，能提高光合作用效率，抑制和清除自由基的作用，對(duì)煙葉品質(zhì)改善和降低煙氣自由基傷害具有重要的意義[6-11]，其也是煙葉致香物質(zhì)的前體物質(zhì)。類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的香味物質(zhì)閾值相對(duì)較低，刺激性較小，香氣質(zhì)量好[12]。由圖4可知，壤土上煙株進(jìn)入成熟期類胡蘿卜素含量最高，在煙葉成熟時(shí)其降解量最大，中、上部葉的降解量分別達(dá)到87%、74%。在煙葉成熟時(shí)，類胡蘿卜素含量相差不明顯。砂土上煙株在各生長(zhǎng)期類胡蘿卜素含量低，降解慢。

2.2烤前樣與烤后樣煙葉質(zhì)體色素含量變化

烤后煙葉質(zhì)體色素含量影響著煙葉質(zhì)量，葉綠素含量多直接影響烤后煙的外觀質(zhì)量，造成烤青煙、青雜氣重、香氣不足。在調(diào)制過(guò)程中，質(zhì)體色素大量降解，尤其是葉綠素降解特別明顯。如圖5所示，壤土中部葉烤后葉綠素含量較烤前降解了95%，粘土上的降解了96%，砂土上的降解了95%；葉綠素殘留量表現(xiàn)為：砂土>粘土>壤土。類胡蘿卜素的降解率為：砂土>粘土>壤土，分別為36%、27%、26.9%，砂土煙葉類胡蘿卜素含量最低。由圖5可知，壤土上上部煙葉葉綠素降解了94%，粘土上降解了95%、砂土上降解了94%。上部葉烤后樣的類胡蘿卜素含量為粘土>壤土>砂土，分別為0.25、0.24、0.23 mg/g。

圖4　不同質(zhì)地土壤中部葉、上部葉類胡蘿卜素含量的變化趨勢(shì)

圖5　不同質(zhì)地土壤中部葉、上部葉烘烤前后質(zhì)體色素含量的變化

2.3不同質(zhì)地土壤對(duì)煙葉中性致香成分的影響

為了便于分析不同質(zhì)地土壤對(duì)烤煙致香物質(zhì)含量的影響，把所測(cè)定的致香物質(zhì)按煙葉香氣前體物進(jìn)行分類，可分為苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類、新植二烯等5類[13-14]。如表2所示，含量最高的是葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯，占總中性致香成分的82%～89%，其次是類西柏烷類的茄酮。類胡蘿卜素降解物類降解產(chǎn)物最多，且總量占中性致香成分的6%～8%，其中β-大馬酮、β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、法尼基丙酮、香葉基丙酮的含量相對(duì)較高。中部葉在壤土與砂土上的中性致香物質(zhì)總量較高，均比粘質(zhì)土壤煙葉增加13.9%。上部葉在壤土上中性致香物質(zhì)總量最高，比粘質(zhì)土壤增加2.5%，比砂質(zhì)土壤煙葉增加9.8%。壤土煙葉中性致香成分的總含量明顯高于粘土煙葉，這與劉百戰(zhàn)等[15]的研究結(jié)果一致。葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯中部葉以砂土上含量最高，上部葉以粘土上含量最高。

中部煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量順序?yàn)椋荷巴?壤土>粘土，可知中部葉類胡蘿卜素含量與土壤通透性成正比的關(guān)系。壤土中部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)生的巨豆三烯酮含量最高。上部煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量以壤土最高，較砂土煙葉的高5.4%，較粘土煙葉的高11.5%。其中巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、法尼基丙酮、氧化異佛爾酮、3-羥基-β-二氫大馬酮含量較高。

3　結(jié)論與討論

土壤的質(zhì)地影響煙株根系呼吸，同時(shí)也影響葉片質(zhì)體色素的形成和降解。葉片質(zhì)體色素呈先升高后降低的趨勢(shì)，在旺長(zhǎng)期到成熟過(guò)程煙葉質(zhì)體色素大量合成。到成熟期后，煙葉有機(jī)物質(zhì)積累基本完成，質(zhì)體色素呈下降趨勢(shì)。這與韋鳳杰[16]、許自成等[17]的研究結(jié)果相似。類胡蘿卜素與葉綠素含量變化趨勢(shì)基本相同，進(jìn)入成熟期后葉綠素變化幅度先小后大，而類胡蘿卜素在煙葉成熟后期變化很小。在砂土與粘土上色素含量相對(duì)較低；壤土煙葉前中期質(zhì)體色素含量高、生長(zhǎng)旺盛，利于積累光合產(chǎn)物和香氣前體物；后期降解也較快，降解量大，有利于致香物質(zhì)形成和積累。

中部葉烤前樣葉綠素a、葉綠素b得到大量降解，壤土煙葉烤前樣降解率最大，烘烤前葉綠素含量低，烤后樣相對(duì)含量最低，葉綠素降解充分。中部葉烤前、烤后樣類胡蘿卜素含量均為粘土>壤土>砂土，而上部葉烤前、烤后樣類胡蘿卜素含量均為粘土>砂土>壤土?？芍谡{(diào)制過(guò)程中葉綠素的降解量大，類胡蘿卜素的降解比較小。壤土前期有利于煙株干物質(zhì)色素的形成，后期有利于色素的降解。

質(zhì)體色素在烤煙葉片中的積累、轉(zhuǎn)化和降解對(duì)烤煙香氣風(fēng)格的形成具有重要影響[18-24]，葉綠素是煙葉成熟和調(diào)制過(guò)程中變化最劇烈的標(biāo)志性物質(zhì)，葉綠素及其降解產(chǎn)物對(duì)烤煙香氣質(zhì)和香型的影響很大[25]。中部葉中性致香物質(zhì)總量在壤土與砂土上較高，上部葉含量在壤土上最高。可知土壤粘重過(guò)大影響煙葉的成熟度，從而影響中香成分的形成。砂土煙葉成熟期降解好，上部葉新植二烯及中性致香成分最低，可能是由于砂土保肥能力差，上部葉脫肥，身份薄，降解過(guò)程產(chǎn)生的香氣成分總量小。中部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量在砂土與壤土上較高，上部煙葉含量在壤土上最高。其中粘土煙葉β-大馬酮、3-羥基-β-二氫大馬酮含量高，壤土煙葉β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、法尼基丙酮含量較高。中部葉葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯含量在砂土上最高，上部葉在粘土中含量最高?？赡苡捎诓煌|(zhì)地土壤，影響烤煙上部葉成熟落黃，在相同等級(jí)下粘質(zhì)土壤煙葉葉綠素降解產(chǎn)物含量更高；砂土煙葉落黃好，新植二烯含量較低。

表2　不同質(zhì)地土壤煙葉中性致香成分含量 μg/g

綜上所述，不同質(zhì)地土壤對(duì)煙葉質(zhì)體色素影響比較明顯，壤土通透性好，前期利于物質(zhì)積累，后期色素降解充分；上部煙葉中性致香物質(zhì)含量高，生理期、調(diào)制期色素降解好，有利于上部煙葉充分利用，更有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)。

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(責(zé)任編輯：許晶晶)

Effects of Different Soil Textures on Change Law of Plastid Pigment Content and Neutral Aroma Components in Flue-cured Tobacco

HUANG Hua-gang1，2, WEI Yue-hui2*, WANG Hong-li2,3, YU Qi-wei1, SHI Hong-zhi2**

(1. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province, Bijie 551700, China; 2. Henan Agricultural University, National Research Base for Tobacco Cultivation, Physiology and Biochemistry, Zhengzhou 450002, China; 3. Sanmenxia Tobacco Company of Henan Province, Sanmenxia 472000, China)

A field experiment was conducted to study the effects of different soil textures (loam soil, clay soil and sandy soil) on the formation and degradation of plastid pigment, and the content and quality of neutral aroma components in leaves of flue-cured tobacco variety Bina No. 1 in Bijie city, Guizhou province. The results showed that loam soil had a good permeability, which was beneficial to the accumulation of substances in tobacco leaves at earlier stage, and the sufficient degradation of plastid pigment at later stage. Bina No. 1 planted on loam soil had large leaf body, and its plastid pigment could be fully degraded in the process of baking. The total content of neutral aroma components in baked middle leaves of tobacco planted on loam soil and sandy soil was 13.9% higher than that of tobacco planted on clay soil. The total content of neutral aroma components in baked upper leaves of tobacco planted on loam soil was the highest, and it was 2.5% or 9.8% higher than that of tobacco planted on clay soil or sandy soil, respectively. The content of carotenoids degradation products in baked middle leaves of tobacco planted on sandy soil and loam soil was higher, and that in baked upper leaves of tobacco planted on loam soil was 5.4% or 11.5% higher than that of tobacco planted on sandy soil or clay soil, respectively.

Soil; Plastid pigment; Neutral aroma components; Content

2016-03-22

貴州省煙草公司畢節(jié)市公司科技項(xiàng)目“促進(jìn)畢節(jié)煙葉成熟期色素降解技術(shù)研究與應(yīng)用”(BJYC-201305)。

黃化剛(1982─)，高級(jí)農(nóng)藝師，博士，主要從事土壤生態(tài)修復(fù)研究。*為并列第一作者：危月輝(1988─)，男，江西撫州人，

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1001-8581(2016)09-0054-06