氣候因子對烤煙香氣物質(zhì)含量的影響

苗春雨++許自成++黃凱++劉山++王勇++師利艷

摘要 本文選擇我國典型的中間香型烤煙種植區(qū)貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū)作為試驗地點，通過設置不同的移栽期，研究不同移栽期氣候條件變化對烤煙香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累；不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系；旺長期日照時數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進作用，成熟期日照時數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 烤煙；氣候因子；香氣物質(zhì)；相關(guān)性

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0143-05

煙葉作為卷煙工業(yè)的基礎，其質(zhì)量優(yōu)劣對于卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量具有決定性影響。優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)作為一項嚴密的系統(tǒng)工程，不僅是天、地、人的巧妙結(jié)合，更是人主觀利用自然資源的體現(xiàn)。因此，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煙葉需要充分考慮烤煙生長所需的生態(tài)條件，趨利避害[1]。在種植過程中煙草對環(huán)境條件的反應非常敏感，生態(tài)條件變化對煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大影響，尤其對煙葉質(zhì)量有明顯的影響[2]。煙葉的香氣物質(zhì)是煙草香氣評價的重要化學組分，是評定煙葉及卷煙質(zhì)量的重要指標[3-4]。

我國烤煙種植區(qū)域廣泛、種植面積大，烤煙產(chǎn)區(qū)東西海拔落差大，且南北氣候跨度大，生態(tài)環(huán)境及光溫條件差異較大，在不同的生態(tài)區(qū)，其烤煙香氣成分的組成、比例和含量不盡相同[5-7]。因此，研究不同生態(tài)區(qū)煙葉中香氣成分，對煙葉品質(zhì)及等級劃分具有重要的意義。質(zhì)體色素的合成與降解、煙草品種、生態(tài)條件、醇化方法等因素密切相關(guān)[8-9]，質(zhì)體色素嚴重影響著煙葉的外觀質(zhì)量和香氣風格。Weeks[10]研究表明，烤煙成熟過程中質(zhì)體色素降解產(chǎn)物在烤煙香氣物質(zhì)中的占比較大。劉鵬飛等[11]認為西柏烷類降解物主要是茄酮，是煙葉中重要的香氣物質(zhì)，降解后可生成降茄二酮、茄醇呋喃等。董高峰等[12]認為煙葉醇化后的香氣與棕色反應物化具有很大的關(guān)系。苯丙氨酸類降解物是烤煙中很重要的香味成分，能夠顯著增加煙氣的果香和順感[13-14]。前人研究多為單個生態(tài)區(qū)的香氣物質(zhì)或生態(tài)因素對香氣物質(zhì)的影響，本試驗通過對不同產(chǎn)區(qū)氣候因子和香氣物質(zhì)的分析，從而確定不同產(chǎn)區(qū)煙葉香氣物質(zhì)含量，為不同產(chǎn)區(qū)煙葉品質(zhì)及煙葉等級劃分提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 烤煙典型特色風格產(chǎn)區(qū)概況

1.1.1 貴州中部山區(qū)。貴州中部山區(qū)位于云貴高原東部，自然生態(tài)條件優(yōu)越，是我國最主要的烤煙生產(chǎn)基地之一。該區(qū)屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，年平均降水量1 100～1 300 mm，日照時數(shù)1 200～1 600 h，平均氣溫10～20 ℃。貴州中部山區(qū)各地區(qū)均適宜烤煙種植，代表性產(chǎn)區(qū)有貴定、余慶、凱里、開陽、西秀、遵義等。

1.1.2 武陵山區(qū)。武陵山烤煙產(chǎn)區(qū)地處我國地形階梯中第一階梯向第二階梯的過渡帶，是云貴高原向東部的延伸，平均海拔1 000 m左右，氣候?qū)賮啛釒蚺瘻貛н^渡類型。武陵山區(qū)包括湖北西部、湖南西部、重慶、貴州北部4個省市交界地區(qū)的縣市，年平均氣溫13～16 ℃，降水量1 100～1 600 mm。該區(qū)代表性烤煙產(chǎn)區(qū)有咸豐、德江、利川、武陵、道真等。

1.2 試驗地點

本試驗選擇貴州產(chǎn)區(qū)的遵義市、凱里縣、開陽縣、貴定縣和武陵產(chǎn)區(qū)的德江縣、道真縣共6個典型產(chǎn)區(qū)縣（市）為研究對象（表1），6個產(chǎn)區(qū)各選取5個點，共30個點，每個點試驗面積2 001 m2，采用同一栽培方法，盡最大可能保持栽培措施一致，以減少大田操作帶來的影響，6個地區(qū)的地貌類型主要是山地，土壤類型主要為黃壤，肥力中等或中上等，前茬作物均為玉米，具體條件見表2。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組試驗設計方法，每個試驗地點根據(jù)不同移栽期設4個處理，分別為T1：比當?shù)卣Ｒ圃云谔崆?0 d；T2：按照當?shù)卣Ｒ圃云谝圃裕籘3：比當?shù)卣Ｒ圃云谕七t10 d；T4：比當?shù)卣Ｒ圃云谕七t20 d。3次重復，小區(qū)面積為4行×15 m，株行距為50 cm×120 cm。煙田管理及煙葉采收烘烤技術(shù)均按照當?shù)亍秲?yōu)質(zhì)烤煙綜合標準體系》進行，并且各小區(qū)的栽培管理措施嚴格按照隨機區(qū)組試驗的要求進行。各試驗地點具體移栽時期見表3。

1.4 氣象數(shù)據(jù)采集

空間插值氣象數(shù)據(jù)是基于氣象站點的旬平均值數(shù)據(jù)，采用ANUSPLIN軟件插值得到逐旬空間柵格數(shù)據(jù)。使用ANUSPLIN軟件進行氣候數(shù)據(jù)插值的應用較多，但一般局限于較小區(qū)域（流域、地區(qū)）或較大時間尺度（旬、月、年）的氣象要素插值?？臻g插值采用了優(yōu)化薄板平滑樣條函數(shù)，引入了取樣點的經(jīng)緯度等地理坐標，并將高程作為協(xié)變量引入插值過程中，較傳統(tǒng)插值方法具有更高的精度和靈活性?？臻g插值氣象數(shù)據(jù)由中國科學院地理科學與資源研究所提供，主要用于獲取2012—2013年所有取樣地點的氣象數(shù)據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)調(diào)查和指標檢測

供試品種為K326。每個小區(qū)取烤后煙葉3 kg中桔三（C3F）樣品進行煙葉香氣物質(zhì)檢測分析。

1.6 香氣物質(zhì)的提取與測定

稱取煙末樣品0.200 0 g（過60目篩）于20 mL螺口試管，加5 mL正己烷，成分為叔丁基甲醚（1∶1）提取溶劑和200 μL α-紫羅蘭酮內(nèi)標溶液（11.2 μg α-紫羅蘭酮/1 mL正己烷），于渦旋振蕩1 min，靜置過夜后再次渦旋振蕩，3 000 r/min離心5 min后取上清液1.0～1.5 mL至色譜樣品瓶待測，香氣物質(zhì)檢測分析方法由上海煙草集團技術(shù)中心提供。全部香氣物質(zhì)的測定分析工作均在上海煙草集團技術(shù)中心完成。采用高效液相色譜/氣相色譜/質(zhì)譜在線聯(lián)用儀分析煙葉香氣成分；方法采用CAI的測量方法。endprint

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件SAS 9.2和Excel 2007進行基本統(tǒng)計和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣候條件的變化

2.1.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期降雨量的變化。從圖1可以看出，烤煙伸根期的降水量大體上都是隨著時間的推移而逐漸增多，故推遲烤煙移栽期時間過久會導致伸根期內(nèi)降水增多，對煙葉根系發(fā)育不利。遵義產(chǎn)區(qū)在烤煙旺長期隨著移栽期的推遲降雨量呈明顯的下降趨勢，這對移栽較晚的煙葉生長很不利；其他各個產(chǎn)區(qū)的旺長期降雨量呈平穩(wěn)趨勢，降水比較充足，對煙葉生長起到了很好的促進作用。成熟期道真產(chǎn)區(qū)的降雨量隨著移栽期的推遲而減少；其他地區(qū)沒有明顯的變化，但是降雨量都比較少，容易發(fā)生干旱，這對煙葉后期的烘烤不利。

2.1.2 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期相對濕度的變化。從圖2可以看出，德江、凱里、貴定各個時期的空氣濕度隨著移栽期的提前或推遲變化比較平穩(wěn)，且這3個產(chǎn)區(qū)烤煙旺長期空氣相對濕度明顯高于伸根期和成熟期。道真和遵義烤煙旺長期的相對濕度隨著移栽期的推遲而逐漸下降，伸根期的相對濕度隨著移栽期的延后而逐漸升高。

2.1.3 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期日照時數(shù)的變化。從圖3可以看出，各產(chǎn)區(qū)烤煙不同生育期日照時數(shù)差別較大，且隨著移栽期的變化日照時數(shù)波動較大。伸根期日照時數(shù)以貴定高，平均日照時數(shù)達7 h以上；以遵義和道真較低，且隨著移栽期的推遲日照時數(shù)明顯減少，這對煙葉前期光合作用不利，嚴重影響煙葉后期的生長發(fā)育。旺長期日照時數(shù)以遵義和道真較高，德江、開陽和凱里較低，平均日照時數(shù)不足4 h。成熟期道真產(chǎn)區(qū)隨著移栽期的延遲光照顯著下降，其他產(chǎn)區(qū)光照都很充足且隨著移栽期的提前和延遲無明顯變化。各產(chǎn)區(qū)在生育前期日照時數(shù)差異較大，生育后期差異較小。

2.1.4 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫的變化。從圖4可以看出，不同煙區(qū)烤煙各個生育期的溫度逐漸升高，但伸根期溫度隨著移栽期的推遲變化不大，可能受海拔較高因素的影響較大，且5月降雨過多導致氣溫未隨著移栽期的推遲而升高，故氣溫前期變化不明顯，旺長期各個產(chǎn)區(qū)平均氣溫均隨著移栽期的推遲逐漸上升，到了成熟期，各產(chǎn)區(qū)的平均氣溫隨著移栽期的推遲有下降趨勢。道真移栽期為5月5日、5月15日、5月25日和遵義移栽期為5月8日、5月18日、5月28日的成熟期平均氣溫低于旺長期的平均氣溫。遵義和貴定這2個移栽期較晚的處理旺長期、成熟期溫度差異較小。

2.1.5 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫日較差的變化。從圖5可以看出，德江、凱里、開陽、貴定烤煙伸根期的氣溫日較差明顯高于旺長期和成熟期，氣溫日較差最大值可達11 ℃。各產(chǎn)區(qū)旺長期的氣溫日較差都是較小的，基本穩(wěn)定在7～8 ℃之間，不利于有效積溫的累積。隨著移栽期的推遲，道真、遵義2個產(chǎn)區(qū)伸根期的氣溫日較差有明顯的下降趨勢。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)香氣物質(zhì)含量的結(jié)果與分析

從表4可以看出，6個產(chǎn)區(qū)烤煙的β-大馬酮含量差異性不顯著，貴定產(chǎn)區(qū)含量最高，開陽產(chǎn)區(qū)含量最低。貴定產(chǎn)區(qū)烤煙的β-二氫大馬酮含量最高，德江產(chǎn)區(qū)含量最低，兩者相比差異性顯著。道真產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最高，其與德江產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，德江產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最低，僅為0.047 3 μg/g。開陽產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與其他產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著；開陽產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最高，德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最低。不同產(chǎn)區(qū)煙葉中的4種巨豆三烯酮含量均為貴定產(chǎn)區(qū)最高，道真產(chǎn)區(qū)次之，其后分別為遵義產(chǎn)區(qū)、凱里產(chǎn)區(qū)、德江產(chǎn)區(qū)，開陽產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-羥基大馬酮含量高于其他產(chǎn)區(qū)，與遵義、開陽、德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其中德江產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其含量高于其他產(chǎn)區(qū)，道真產(chǎn)區(qū)與貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著，兩者的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量接近，德江產(chǎn)區(qū)煙葉中3-氧代-α-紫羅蘭醇含量最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的新植二烯含量最高，與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，開陽產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最高，與德江、凱里、開陽產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其中德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最低。

不同生態(tài)區(qū)的西柏烷類降解產(chǎn)物含量有較大的差異性。遵義產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉的茄酮含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與其余產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著，但其含量高于其他產(chǎn)區(qū)。道真產(chǎn)區(qū)的降茄二酮含量較其他產(chǎn)區(qū)高，其含量與德江、遵義、開陽、貴定4個產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與凱里產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著。道真產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最高，德江產(chǎn)區(qū)煙葉最低，表明道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的香氣物質(zhì)含量較高，煙葉品質(zhì)較高。

2.3 氣候因子與香氣物質(zhì)含量的相關(guān)分析

從表5可以看出，伸根期降水量與香氣物質(zhì)含量無顯著相關(guān)關(guān)系；旺長期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系，成熟期降水與香葉基丙酮、巨豆三烯酮1存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負相關(guān)關(guān)系。降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，這說明旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。

不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系，這說明在貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū)，相對空氣濕度對促進香氣物質(zhì)生成的作用較小。主要是由于6個產(chǎn)區(qū)均受亞熱帶季風氣候影響，相對濕度均較大，差異不顯著。

旺長期日照時數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1均有一定的促進作用。成熟期日照時數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

各生育期的平均氣溫與β-大馬酮均成顯著負相關(guān)關(guān)系，與法尼基丙酮均成極顯著正相關(guān)關(guān)系。endprint

各生育期的氣溫日較差均對β-大馬酮、β-二氫大馬酮有促進作用；與香葉基丙酮均呈顯著負效應；旺長期氣溫日較差與法尼基丙酮成極顯著負相關(guān)關(guān)系。

3 討論

試驗研究表明，道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)，而凱里、德江、開陽產(chǎn)區(qū)的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量較低，說明了道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)的煙葉在美拉德反應后能夠產(chǎn)生較多的香氣物質(zhì)，有助于煙葉香氣的提升。這與趙銘欽等[15]的研究一致；與詹 軍等[16]的研究不一致，這可能與年份不同降水量、溫度等生態(tài)條件迥異相關(guān)。

西柏烷類通過調(diào)制、發(fā)酵降解產(chǎn)生香氣成分，西柏烷類主要降解及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物茄酮有較好的香氣，能顯著改善煙草的香吃味[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量存在較大的差異性，道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量高于其他產(chǎn)區(qū)，德江產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最低，表明了道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉中的降解產(chǎn)物含有較多的香氣物質(zhì)，顯著改善了煙葉的香吃味。這與楊虹琦等[18]研究一致。

李玲燕等[19]認為相對濕度對香氣物質(zhì)的含量影響不大，這與本研究結(jié)果一致；葉協(xié)鋒等[20]和于建軍等[21]對煙葉巨豆三烯酮含量與氣候因子的研究認為，巨豆三烯酮含量與積溫有關(guān)，而本研究認為巨豆三烯酮含量主要與旺長期和成熟期的降水量和日照時數(shù)有關(guān)；旺長期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系，成熟期降水量對煙葉中β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負相關(guān)關(guān)系。張永安等[22]研究認為茄酮和降茄二酮在高海拔、高溫度條件下更容易合成和積累，這與本研究不一致，本研究認為氣候因子對茄酮和降茄二酮的影響較小，可能由于不同生態(tài)區(qū)海拔等生態(tài)因素導致的結(jié)果差異。

4 結(jié)論

降水主要影響質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，烤煙旺長期降水量對質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。不同生育期相對濕度與香氣物質(zhì)基本無顯著相關(guān)關(guān)系。旺長期日照時數(shù)對β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進作用；成熟期日照時數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。氣候因子對β-大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、法尼基丙酮有較顯著的影響，對茄酮和降茄二酮的影響較小。

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