氮素對(duì)不同烤煙品種化學(xué)品質(zhì)及中性致香物質(zhì)的影響

賈保順+王念磊+符云鵬+李鵬+張揚(yáng)+鄭飛+畢慶文

摘要：2014年在南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣趙店鄉(xiāng)，以烤煙品種豫煙7號(hào)、豫煙10號(hào)、K326、云煙87為試驗(yàn)材料，研究了氮素對(duì)不同烤煙品種化學(xué)品質(zhì)及中性致香物質(zhì)的影響。結(jié)果表明：隨氮用量的增加，烤煙煙堿、總氮、蛋白質(zhì)含量增加，還原糖、總糖含量降低；糖堿比和氮堿比均呈逐漸降低的趨勢。在一定范圍內(nèi)隨氮用量的增加，各品種苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量均呈增加趨勢；除豫煙7號(hào)外，其它3個(gè)品種棕色化反應(yīng)產(chǎn)物總量均呈逐漸增加的趨勢，葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯及類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量均呈先增加后降低趨勢；氮素對(duì)類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響在4個(gè)品種間表現(xiàn)不明顯。因此，在本試驗(yàn)條件下豫煙7號(hào)施氮量為22.5 kg/hm2、其他品種施氮量為37.5 kg/hm2時(shí)較為適宜。在烤煙的栽培管理中，要根據(jù)品種特點(diǎn)進(jìn)行合理的氮肥運(yùn)籌，以達(dá)到提高南陽煙區(qū)烤煙品質(zhì)的目的。

關(guān)鍵詞：烤煙；氮素；化學(xué)品質(zhì)；中性致香物質(zhì)

中圖分類號(hào)：S572.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2017）03-0083-06

AbstractTaking 4 flue-cured tobacco varieties， Yuyan 7， Yuyan 10， K326， Yunyan 87， as the tested materials， the field experiment was conducted to study the effects of nitrogen on the chemical quality and neutral aroma components in flue-cured tobacco leaves in Neixiang County of Henan Province in 2014. The results showed that with the increase of nitrogen application rate， the contents of nicotine， total nitrogen and protein increased， the contents of reducing sugar and total sugar and the ratios of sugar to nicotine and nitrogen to nicotine decreased， and the contents of phenylalanine aroma components increased in the four flue-cured tobacco varieties. The contents of brown reaction products gradually increased， and the contents of chlorophyll degradation product neophytaliene and carotenoids degradation products increased first and then decreased in flue-cured tobacco varieties except Yuyan 7. The content of cembranenoid degradation products had no obvious rule. Therefore， under the experiment conditions， the optimum nitrogen application rate of Yuyan 7 was 22.5 kg/hm2， and that of the other tobacco varieties was 37.5 kg/hm2. In the tobacco cultivation and management， we should take different nitrogen application rates according to variety to improve the quality of flue-cured tobacco in Nanyang tobacco areas.

KeywordsFlue-cured tobacco； Nitrogen； Chemical quality； Neutral aroma components

氮素直接參與煙株形態(tài)建成，對(duì)烤煙生長發(fā)育、碳氮代謝、煙葉成熟度、化學(xué)成分及致香物質(zhì)的形成均有重要影響[1-5] ，是烤煙最重要的營養(yǎng)元素?？緹熁瘜W(xué)成分及致香物質(zhì)的形成是烤煙品種、生態(tài)條件、栽培措施綜合作用的結(jié)果[6，7]，栽培措施中施氮量對(duì)化學(xué)成分及致香物質(zhì)含量的影響是最大的。施氮量較少，大大降低了調(diào)制后煙葉的厚度和重量，使得煙葉產(chǎn)量下降，同時(shí)對(duì)煙葉顏色、煙堿含量也有影響，使得煙葉香氣差、勁頭小。施氮量過多煙葉內(nèi)化學(xué)物質(zhì)不協(xié)調(diào)，含氮化合物增多，含糖量下降，大大降低了煙葉的工業(yè)可用性[8-10]。因此，確定適宜的施氮量在烤煙生產(chǎn)中就顯得尤為重要。目前，大量的研究主要集中在不同氮肥形態(tài)及其用量對(duì)烤煙生長發(fā)育、產(chǎn)量、物理性狀、化學(xué)成分、經(jīng)濟(jì)性狀和中性致香物質(zhì)影響的研究上[11-16]，并取得了一定成果。南陽內(nèi)鄉(xiāng)是河南最重要的烤煙主產(chǎn)區(qū)之一，本研究采用田間小區(qū)試驗(yàn)探討了施氮量對(duì)不同烤煙品種常規(guī)化學(xué)成分及中性致香物質(zhì)含量的影響，旨在豐富南陽優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)為內(nèi)鄉(xiāng)煙區(qū)選擇適宜的氮用量及栽培品種提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2014年在南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣趙店鄉(xiāng)進(jìn)行，前茬作物為煙草。土壤為黃褐土，質(zhì)地為中壤，土層深厚，具備灌溉條件，土壤肥力狀況如表1所示。

1.2試驗(yàn)材料

烤煙品種：豫煙7號(hào)、豫煙10號(hào)、K326、云煙87。試驗(yàn)所用肥料分別為煙草專用復(fù)合肥（氮磷鉀比例為10∶10∶20）、重過磷酸鈣（含P2O5 44%）和硫酸鉀（含K2O 50%）。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。主區(qū)為品種因素，共設(shè)4個(gè)不同的烤煙品種，分別為豫煙7號(hào)、豫煙10號(hào)、K326、云煙87。副區(qū)為施肥因素，共設(shè)4個(gè)不同的純氮施用量，分別為對(duì)照不施氮（N0），施純氮22.5 kg/hm2（N1），施純氮37.5 kg/hm2（N2），施純氮52.5 kg/hm2（N3）。小區(qū)面積66 m2（2 m×33 m），隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，共16個(gè)處理?；屎妥贩拾凑?∶3進(jìn)行施用，基肥在移栽前開溝條施，追肥在移栽后25 d左右均勻穴施。除氮用量不同外，各處理磷（P2O5）、鉀（K2O）用量均相同。4月27日移栽，行株距1.1 m×0.55 m。其它大田管理措施均按南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣煙草種植標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程進(jìn)行。

1.4測定項(xiàng)目與方法

1.4.1煙葉樣品的采集各處理嚴(yán)格成熟采收，按三段式烘烤工藝科學(xué)烘烤。烘烤均按各處理分小區(qū)采收烘烤、堆放、分級(jí)。烘烤方法按烘烤規(guī)程進(jìn)行烤煙收獲后，采集C3F初烤煙葉16份。

1.4.2中性致香物質(zhì)的測定用蒸餾萃取方法提取煙草中性致香物質(zhì)，用氣相色譜/質(zhì)譜法（GC/MS）進(jìn)行定性和定量分析[17]。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，用Microsoft Excel 2007作表。

2結(jié)果與分析

2.1氮素對(duì)不同烤煙品種初烤煙葉（C3F）常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

煙葉質(zhì)量與煙葉內(nèi)化學(xué)成分的含量及其協(xié)調(diào)性密切相關(guān)。煙堿與煙草及其制品的色、香、味均有很緊密的聯(lián)系，我們一般也是從這三個(gè)方面來對(duì)煙草及其制品進(jìn)行評(píng)定的。由表2看出，同一品種，隨施氮量的增加，煙堿、總氮含量增加，還原糖、總糖含量降低，蛋白質(zhì)含量也呈逐漸增加的趨勢，但施氮量在N3水平時(shí)含量超過了最適范圍，鉀、氯含量的變化沒有明顯的規(guī)律。同一施氮量，不同品種之間化學(xué)成分也有明顯的差異。K326、云煙87的蛋白質(zhì)、總氮、煙堿含量高于另外兩個(gè)品種，還原糖、總糖含量則低于另外兩個(gè)品種。

2.2氮素對(duì)不同烤煙品種初烤煙葉（C3F）常規(guī)化學(xué)成分衍生值的影響

由表3看出，隨著氮用量的增加，糖堿比逐漸降低。糖堿比一般在7～10為宜，且以接近10為最好，各處理糖堿比在N0水平下，除K326外其它各品種糖堿比均大于10，在N3水平下各品種糖堿比均低于7，各品種在N1、N2水平下糖堿比均在適宜范圍內(nèi)。鉀氯比一般用來作為燃燒性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，各處理鉀氯比變幅為1.50～4.68，相對(duì)來說鉀氯比有些偏低。隨著氮用量的增加，各品種鉀氯比變化規(guī)律不一致，且氮素對(duì)鉀氯比的影響不明顯。隨著氮用量的增加，除K326外其他品種氮堿比均呈逐漸降低的趨勢。各品種之間，豫煙7號(hào)兩糖差最大，云煙87整體較小，隨著氮用量的增加，各品種沒有明顯的變化規(guī)律。

2.3氮素對(duì)不同烤煙品種初烤煙葉（C3F）中性致香物質(zhì)含量的影響

2.3.1氮素對(duì)不同烤煙品種苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量的影響芳香族氨基酸經(jīng)過降解產(chǎn)生苯丙氨酸類致香物質(zhì)，而苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等是苯丙氨酸類致香物質(zhì)的主要成分，烤煙的香氣特別是其中的果香、清香都與苯丙氨酸類致香物質(zhì)密切相關(guān)。除了以上4種物質(zhì)，也在一些樣品中檢測出了4-乙烯基-2-甲氧基苯酚物質(zhì)。

氮素對(duì)不同烤煙品種苯丙氨醛類降解產(chǎn)物的影響如表4所示，不同品種苯丙氨醛類降解產(chǎn)物含量也有一定差異，4個(gè)品種含量表現(xiàn)為K326>豫煙10號(hào)>云煙87 >豫煙7號(hào)；同一品種，隨著施氮量的增加變化規(guī)律也不一致，豫煙7號(hào)在N0水平下表現(xiàn)最好，之后隨施氮量的增加呈增加的趨勢；豫煙10號(hào)在一定的范圍內(nèi)隨施氮量的增加呈增加的趨勢，但以N2水平下含量最高；K326總體含量較高，其規(guī)律與豫煙10號(hào)基本相同；除去N0水平，云煙87隨施氮量的增加而增加。說明在一定范圍內(nèi)增施氮肥對(duì)初烤煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)的形成有促進(jìn)作用，但是施氮過量，反而不利于苯丙氨酸類致香物質(zhì)的合成。

2.3.2氮素對(duì)不同烤煙品種棕色化產(chǎn)物含量的影響棕色化產(chǎn)物含有許多對(duì)卷煙香吃味具有很大影響的令人愉悅的香氣，其中的吡咯和呋喃類物質(zhì)具有可可香味。其產(chǎn)物主要包括糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、2-乙?；秽?、2-乙?；量?、3，4-二甲基-2，5-呋喃等成分，這些成分對(duì)卷煙的香氣和吃味具有重要的彰顯效應(yīng)。

氮素對(duì)不同烤煙品種棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的影響如表5所示，不同品種棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量也有一定差異，4個(gè)品種含量表現(xiàn)為K326>云煙87>豫煙10號(hào)>豫煙7號(hào)；同一品種，隨著施氮量的增加規(guī)律也不一致，豫煙7號(hào)在N1水平下表現(xiàn)最好，隨施氮量的增加規(guī)律不明顯；豫煙10號(hào)在一定范圍內(nèi)隨施氮量的增加呈增加的趨勢，但以N2水平下含量最高；K326總體含量較高，其規(guī)律與豫煙10號(hào)基本相同；除去N0水平，云煙87隨施氮量的增加而增加。說明在一定范圍內(nèi)增施氮肥對(duì)初烤煙葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的形成有促進(jìn)作用，但是施氮過量，反而不利于其合成。

氮素對(duì)不同烤煙品種葉綠素降解產(chǎn)物含量的影響新植二烯是煙葉中一種非常有用的萜烯類化合物，是葉綠素的主要降解產(chǎn)物，其具有較高的香氣閾值，并能產(chǎn)生一種弱的令人愉悅的香氣，同時(shí)可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分。氮素對(duì)不同烤煙品種葉綠素降解產(chǎn)物的影響如表6所示，不同品種葉綠素降解產(chǎn)物含量也有一定差異，表現(xiàn)為豫煙7號(hào)>云煙87> K326>豫煙10號(hào)；同一品種，除豫煙7號(hào)外，新植二烯含量均隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢，且在N2水平下含量最高；豫煙7號(hào)在N1水平下表現(xiàn)最好，之后隨施氮量的增加逐漸降低。

2.3.4氮素對(duì)不同烤煙品種類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響西柏烷類化合物主要存在于青葉的角質(zhì)層中，是煙草中一類重要的萜烯類化合物。西柏烷類化合物主要是在調(diào)制和醇化過程中降解的，通過降解，能夠產(chǎn)生很多不同種類的重要香味成分。茄酮及其衍生物就是其降解產(chǎn)物的主要成分，其中茄酮本身就帶有很好的香氣，是煙草中含量最多的中性香味物質(zhì)之一。茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮是茄酮的主要轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，它們也是煙草中非常重要的香味物質(zhì)。氮素對(duì)不同烤煙品種類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響如表6所示，不同品種類西柏烷類降解產(chǎn)物含量也有一定差異，4個(gè)品種含量表現(xiàn)為云煙87> K326>豫煙10號(hào)>豫煙7號(hào)；同一品種，隨著施氮量的增加沒有一定的變化規(guī)律，說明氮素對(duì)類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響不明顯。

2.3.5氮素對(duì)不同烤煙品種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響類胡蘿卜素在煙草的萜烯類化合物中起著舉足輕重的作用，其降解產(chǎn)物在煙葉中性香味成分中占有很大比重，其中很多化合物，如紫羅蘭酮、大馬酮、巨豆三烯酮和異佛爾酮等，是煙草中非常關(guān)鍵的香氣成分。類胡蘿卜素的充分降解是濃香型煙葉形成的關(guān)鍵，大馬酮、巨豆三烯酮對(duì)濃香型香氣風(fēng)格的形成有重要作用。氮素對(duì)不同烤煙品種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響如表6所示，不同品種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量有一定差異，總體上表現(xiàn)為K326>云煙87 >豫煙7號(hào)>豫煙10號(hào)；同一品種隨著施氮量的增加，除豫煙7號(hào)外，其余3個(gè)品種規(guī)律大致一致，均表現(xiàn)為隨著施氮量的增加呈先增后降趨勢，且均以N2水平下最高，豫煙7號(hào)則在N1水平表現(xiàn)最好。說明在一定范圍內(nèi)，增加氮用量對(duì)類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量有一定的提高效應(yīng)，但超過這個(gè)范圍則會(huì)使其含量下降。

3討論與結(jié)論

3.1煙葉品質(zhì)與化學(xué)成分密切相關(guān)，因?yàn)闊熑~及其制品的煙氣特征主要取決于化學(xué)成分的含量。煙制品的煙氣只有在協(xié)調(diào)適宜的化學(xué)成分下，才會(huì)變得吸味醇和，口感舒適。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氮用量的增加，烤煙含氮化合物煙堿、總氮、蛋白質(zhì)等含量增加，還原糖、總糖含量降低，但施氮量過高其含量超過最適范圍，鉀、氯含量沒有明顯的規(guī)律。不同品種之間化學(xué)成分含量有一定差異，表現(xiàn)為K326、云煙87兩品種的蛋白質(zhì)、總氮、煙堿含量大于另外兩個(gè)品種，還原糖、總糖含量則低于兩外兩個(gè)品種。豫煙7號(hào)在22.5 kg/hm2氮用量下化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好，而其它3個(gè)品種則在37.5 kg/hm2氮用量下協(xié)調(diào)性最好。

3.2煙葉品質(zhì)與煙葉香氣成分關(guān)系密切，煙葉的香氣質(zhì)量和香型是由多種香氣成分的含量和比例共同決定的，苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物、新植二烯類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物這五類是煙葉中主要的中性致香物質(zhì)，某一種香氣成分并不能決定煙葉整個(gè)的香氣定位，而是取決于各種香氣成分含量和比例是否協(xié)調(diào)。質(zhì)體色素降解產(chǎn)物對(duì)烤后煙葉中性致香物質(zhì)有很大的貢獻(xiàn)率，這與趙銘欽等[18]的研究結(jié)果相一致。新植二烯是葉綠素最主要的降解產(chǎn)物，葉綠素在煙葉的成熟和調(diào)制過程中變化幅度非常大，除了自身帶有一定的特定香氣外，通過一定的降解過程，還可轉(zhuǎn)化成許多重要的低分子香味物質(zhì)，從而大大提高烤后煙葉的品質(zhì)。揮發(fā)性醛酮等羰基化合物是類胡蘿卜素的主要降解產(chǎn)物，對(duì)煙葉香氣質(zhì)量有重要影響，類胡蘿卜素含量與煙葉調(diào)制、陳化過程有一定相關(guān)性，含量越高，對(duì)揮發(fā)性羰基物質(zhì)的形成越有利，進(jìn)而對(duì)煙葉質(zhì)量產(chǎn)生影響[19]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨氮用量的增加，各品種苯丙氨酸類致香物質(zhì)呈逐漸增加趨勢。不同品種間表現(xiàn)為K326>豫煙10號(hào)>云煙87 >豫煙7號(hào)；豫煙7號(hào)在不施氮下有較高的含量，而其它3個(gè)品種則在37.5 kg/hm2氮用量下有較高水平。說明在一定范圍內(nèi)增施氮肥對(duì)初烤煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)的形成有促進(jìn)作用，但是施氮過量，反而不利于苯丙氨酸類致香物質(zhì)的合成。隨施氮量的增加，各品種棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的含量除豫煙7號(hào)，其它3個(gè)品種均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。不同品種棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量表現(xiàn)為K326>云煙87>豫煙10號(hào)>豫煙7號(hào)；豫煙7號(hào)在22.5 kg/hm2氮用量下，而其它3個(gè)品種則在37.5 kg/hm2氮用量下有較高水平。說明在一定范圍內(nèi)增施氮肥對(duì)初烤煙葉棕色化反應(yīng)產(chǎn)物的形成有促進(jìn)作用，但是施氮過量，反而不利于其合成。隨施氮量的增加，各品種西柏烷類化合物含量沒有明顯的變化規(guī)律。不同品種之間主要表現(xiàn)為云煙87> K326>豫煙10號(hào)>豫煙7號(hào)，說明氮用量對(duì)類西柏烷類降解產(chǎn)物含量的影響不明顯。

隨著氮用量的增加，各品種葉綠素降解產(chǎn)物含量、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量除豫煙7號(hào)外，其它3個(gè)品種均呈現(xiàn)先增后降的趨勢。不同品種葉綠素降解產(chǎn)物含量表現(xiàn)為豫煙7號(hào)>云煙87> K326>豫煙10號(hào)；類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量表現(xiàn)為K326>云煙87 >豫煙7號(hào)>豫煙10號(hào)；豫煙7號(hào)在氮用量為22.5 kg/hm2條件下有較高水平，而其它3個(gè)品種則在37.5 kg/hm2氮用量下有較高水平。說明在一定范圍內(nèi)，增加氮用量對(duì)葉綠素、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量有一定的提高效應(yīng)，但超過這個(gè)范圍則會(huì)使其含量下降。

根據(jù)以上對(duì)烤煙煙葉品質(zhì)的綜合分析結(jié)果，在今后南陽煙區(qū)烤煙的栽培管理中，要根據(jù)品種特點(diǎn)進(jìn)行合理的氮肥運(yùn)籌，以達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

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