栽培與調(diào)制措施對晾曬煙中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響研究進(jìn)展

李林林 胡希 劉利平 伍發(fā)明 時向東

摘要 簡述了類胡蘿卜素降解產(chǎn)物在煙葉中的重要作用，并從礦質(zhì)營養(yǎng)及施肥方法、種植密度、留葉數(shù)、采收方式和成熟度等栽培措施以及調(diào)制溫濕度和方法等方面對影響晾曬煙中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的因子進(jìn)行了綜述，并對今后的研究內(nèi)容做了展望。

關(guān)鍵詞 晾曬煙;類胡蘿卜素降解產(chǎn)物;栽培措施;調(diào)制

中圖分類號 TS44+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）14-0012-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.004

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract The important role of carotenoid degradation products in tobacco leaves was briefly described.The factors affecting the content of carotenoid degradation products in aircured and suncured tobacco were reviewed from the aspects of mineral nutrition，fertilization methods， planting density， number of remaining leaves， harvesting methods and maturity， as well as modulation of temperature， humidity and methods.And prospected for future research content.

Key words Aircured and suncured tobacco;Carotenoid degradation product;Cultivating measures;Curing

作者簡介 李林林（1992—），女，河南太康人，碩士研究生，研究方向：煙草栽培生理生化。*通信作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事煙草栽培生理生化研究。

收稿日期 2018-12-14;修回日期 2019-03-02

類胡蘿卜素是煙草最重要的萜烯類化合物之一，煙葉中的香味物質(zhì)很大一部分是類胡蘿卜素降解產(chǎn)物[1]，如巨豆三烯酮類、β-大馬酮等是煙草中的重要致香成分。煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的香氣質(zhì)好，香氣閾值相對較低，刺激性小，對煙葉香氣的貢獻(xiàn)率大，是煙葉香氣質(zhì)和香氣量的重要組分[2]。我國晾曬煙中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量較國外優(yōu)質(zhì)晾曬煙普遍偏低。近年來，有關(guān)提高類胡蘿卜素及其降解產(chǎn)物含量的研究是國內(nèi)外熱點(diǎn)。筆者從栽培和調(diào)制兩方面綜述了影響晾曬煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的因素，旨在為我國生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉提供參考。

1 栽培措施

1.1 礦質(zhì)營養(yǎng)及施肥方法

1.1.1 氮肥。氮素作為生命元素，其種類和用量對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響。致香物質(zhì)含量是衡量煙葉品質(zhì)的重要因素，類胡蘿卜素是多種致香成分的前提物質(zhì)，氮肥對提高其降解產(chǎn)物含量的作用明顯[3-4]。適宜的氮用量不僅能保證煙株正常生長發(fā)育，還有助于煙葉品質(zhì)和產(chǎn)量的提高。研究證實(shí)，白肋煙、香料煙等晾曬煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量隨氮用量的增加而增加[5-6]。此外，肥料的形態(tài)及配比對煙葉品質(zhì)有直接重要的影響，肥料形態(tài)會影響土壤pH及煙株對鐵、錳等礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而對煙葉香氣成分含量產(chǎn)生不同的影響[7-8]。符云鵬等[9]研究了氮肥種類對香料煙生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，調(diào)制后香料煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量以氮素由硝酸鉀提供最高，這可能是因?yàn)橄跛徕浱幚淼娜~片成熟較快，煙葉中類胡蘿卜素降解較為徹底。四川產(chǎn)區(qū)香料煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量以施氮量為82.5 kg/hm2時最高[10]，云南產(chǎn)區(qū)施氮量為60 kg/hm2時其總含量最高[11]，浙江產(chǎn)區(qū)香料煙大部分類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量以施氮量為105 kg/hm2時最高[12]，新疆產(chǎn)區(qū)香料煙以50%有機(jī)氮用量時其類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量最高[13]。不同類型晾曬煙所需的適宜施氮量不同，李蘭周[14]在研究不同氮用量和追肥時期對白肋煙生長發(fā)育和品質(zhì)的影響時發(fā)現(xiàn)，四川產(chǎn)區(qū)白肋煙施氮量為195 kg/hm2時調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量最高;王德寶等[15]則認(rèn)為施氮量為210? kg/hm2時其含量最高，這可能與二者試驗(yàn)地區(qū)不同有關(guān)，但二人研究結(jié)果均認(rèn)為以60%肥料作為基肥有利于提高調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量;任昭輝等[16]研究了不同氮用量對曬紅煙光合色素和化學(xué)成分的影響，結(jié)果顯示吉林產(chǎn)區(qū)曬紅煙施純氮135 kg/hm2時煙葉在生長發(fā)育過程中色素積累高峰期類胡蘿卜素含量最高，且此氮用量處理有利于類胡蘿卜素在成熟期的降解，且類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量隨有機(jī)氮比例增加均呈單峰變化趨勢，以施用50%有機(jī)氮+50%無機(jī)氮時其含量最高[17];而廣昌產(chǎn)區(qū)不同部位煙葉調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量對氮用量的響應(yīng)有所不同，中部葉以施氮量為240? kg/hm2時其含量最高，上部葉則以施氮量為270? kg/hm2時其含量最高[18]。

1.1.2 鉀肥。鉀能增加煙葉中類胡蘿卜素等與品質(zhì)有關(guān)的物質(zhì)合成與積累，并直接影響煙葉的香氣質(zhì)和香氣量。鉀肥配施種類及施鉀水平和方法影響了煙葉中類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量;景沙沙等[19]在研究不同鉀肥處理對曬紅煙質(zhì)體色素及其降解產(chǎn)物的影響時發(fā)現(xiàn)，中部、上部葉在煙株生長過程中色素含量高峰期的類胡蘿卜素含量、調(diào)制過程中類胡蘿卜素的降解率及調(diào)制后的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總含量均以硫酸鉀和腐殖酸鉀配施最高;楊雙劍[20]研究證明曬紅煙施鉀量為375 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1.0∶2.0∶2.5時，巨豆三烯酮、金合歡基丙酮等大部分類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量較高。此外，隨追肥比例的提高及追肥時期的推遲，調(diào)制后白肋煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量呈逐漸增高的趨勢，以基追肥比例為4∶6，追肥在移栽后15和30 d各追50%其含量最高[21]。

1.1.3 鉬肥。

鉬元素是煙草必需的微量元素之一，影響煙草光合作用。不同研究結(jié)果均表明缺鉬會破壞煙葉細(xì)胞內(nèi)葉綠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致煙草生長發(fā)育期間的類胡蘿卜素含量降低，且施鉬能增加調(diào)制后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量[22-26]。賀聽聽等[27]在研究鉬肥對曬紅煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響時指出，曬紅煙在移栽后葉面噴施鉬肥能提高煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量，上部葉在移栽后30 d葉面噴施1次鉬肥其含量較高，而中部葉在移栽后30 d和45 d各噴施1次鉬肥其含量較高。

1.2 種植密度

種植密度通過改變煙株有效截光葉面積、群體光合效能和田間微氣象條件，進(jìn)而影響煙株最終的產(chǎn)質(zhì)量。種植密度對煙葉香氣成分的影響主要表現(xiàn)在密度大，田間遮陰嚴(yán)重不利于調(diào)制期間類胡蘿卜素的降解[28-31]。景延秋等[32]研究顯示，白肋煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量隨著種植密度的增加而降低，種植密度為16 667～20 202株/hm2對類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量影響不大。馬波波等[33]指出，曬紅煙中、上部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量以種植密度為16 660株/hm2時最高。

1.3 留葉數(shù)

留葉數(shù)不僅影響煙葉產(chǎn)量和葉片發(fā)育及營養(yǎng)狀況，而且會對香氣前體物的形成和降解以及調(diào)制后煙葉的香氣成分含量產(chǎn)生影響。當(dāng)種植密度相同時，留葉數(shù)影響煙葉單葉片干物質(zhì)的分配量及類胡蘿卜素等質(zhì)體色素的積累與轉(zhuǎn)化[34-35]。史宏志等[36]報道，白肋煙中巨豆三烯酮等大部分類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量隨留葉數(shù)的增加而呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，這與留葉數(shù)較少時葉片營養(yǎng)代謝水平較高有直接關(guān)系。

1.4 采收成熟度

質(zhì)體色素的降解轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在煙葉的成熟和調(diào)制階段，成熟和調(diào)制過程中色素類物質(zhì)的降解比例將對調(diào)制后煙葉的品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，而采收成熟度的控制對于調(diào)制過程類胡蘿卜素的降解作用較大[37-38]。趙宇等[39]研究了采收時期對白肋煙中性香氣物質(zhì)含量的影響，結(jié)果顯示，打頂四周后半整株砍收，調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量最高;吳疆[40]則認(rèn)為，打頂三周后砍收其含量最高。而曬紅煙上部葉在適熟時采收，中部葉在尚熟時采收，調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量最高;曬黃煙的中部葉在尚熟或適熟時采收其含量最高[41]。

1.5 采收方式

煙葉采收方式影響著煙葉調(diào)制過程中水分含量的變化，進(jìn)而影響著類胡蘿卜素等大分子物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化[42]。尹永強(qiáng)[43]在研究采收方式對吉林曬紅煙品質(zhì)的影響時指出，與摘葉采收相比，曬紅煙帶拐采收類胡蘿卜素降解速度和降解量均增加;而郭世英等[44]認(rèn)為中部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量以3次采收煙葉中含量最高，上部葉則以2次采收其含量最高。

2 調(diào)制措施

2.1 調(diào)制溫濕度

我國晾曬煙香氣質(zhì)量普遍低于國外，其原因主要是調(diào)制過程色素降解不徹底，香味物質(zhì)形成和轉(zhuǎn)化偏少，因此晾曬煙調(diào)制過程中溫濕度設(shè)置工藝是關(guān)鍵因素。一般晾曬煙的調(diào)制過程分為變黃期、變褐期和干筋期3個時期，不同時期溫濕度條件下類胡蘿卜素的降解量和降解速率不同，導(dǎo)致最終降解產(chǎn)物含量差異。周海燕等[45-46]通過將云南賓川和云龍縣生產(chǎn)的煙葉互換調(diào)制發(fā)現(xiàn)，其類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的總量表現(xiàn)為賓川縣生產(chǎn)的白肋煙煙葉在濕度相對較高的云龍縣晾制后，中上部葉分別提高了29.75%和27.55%;云龍縣生產(chǎn)的煙葉在本地晾制同樣比賓川縣晾制提高了18.17%，含量差異達(dá)到了極顯著水平，且不同晾房物理保濕措施對調(diào)制后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量影響較大，其含量的大小順序?yàn)檎陉柧W(wǎng)、黑色薄膜、麻包片、對照。顧會戰(zhàn)[47]指出雪茄煙葉中類胡蘿卜素在整個調(diào)制過程中降解較慢，降解量較小，同樣濕度條件下，高溫有利于類胡蘿卜素的降解，同樣的溫度條件下，則表現(xiàn)為隨濕度的上升分解較快，分解量變大;Burton等[48]還發(fā)現(xiàn)高溫調(diào)制不僅對類胡蘿卜素的分解有加速作用，還能大大降低氧化程度更高的葉黃素和胡蘿卜素的濃度，從而提高調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量。

2.2 調(diào)制方法與堆捂時間

調(diào)制方法是影響煙葉中質(zhì)體色素含量的重要因素之一，是不同基因型煙草香味物質(zhì)特征形成的基礎(chǔ)，調(diào)制方法的不同使調(diào)制環(huán)境差異較大，進(jìn)而導(dǎo)致香味物質(zhì)的組成和含量發(fā)生變化[49-54]。張廣東等[55-56]認(rèn)為改變調(diào)制方式對白肋煙中上部葉中性香氣物質(zhì)含量影響很大，且不同調(diào)制方式下類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量差異明顯，其總量和巨豆三烯酮含量均以先晾后烤調(diào)制處理最高;將云南和四川白肋煙以烘烤和晾制2種方法調(diào)制后發(fā)現(xiàn)，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量烘烤較晾制有所增加，且較晾制分別提高了23.4%和23.98%。時向東等[57]研究表明，與傳統(tǒng)折曬相比，晾制曬紅煙中部葉大部分類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量較高，但總量遠(yuǎn)低于折曬曬紅煙，且曬紅煙上部葉調(diào)制前進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧乐?，中部葉直接曬制有利于促進(jìn)煙葉類胡蘿卜素降解，且其上部葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量以晾制10 d后曬制最高。劉國慶[58]研究結(jié)果顯示，堆捂和烘烤可以提高調(diào)制后曬黃煙中類胡蘿卜素主要降解產(chǎn)物的含量，其總量表現(xiàn)為烤曬結(jié)合其含量最高，傳統(tǒng)全曬最低。

煙葉的含水率隨堆捂時間的延長整體呈現(xiàn)下降的趨勢，且適當(dāng)?shù)亩盐嬗欣谔岣週OX、SOD、CAT等酶的活性，相關(guān)研究表明，堆捂期間，類胡蘿卜素含量與煙葉的含水率呈極顯著正相關(guān)，而與LOX、SOD、CAT等酶活性的負(fù)相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平，為此根據(jù)基因型、部位等因素對調(diào)制前的煙葉進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)堆捂對于提高調(diào)制后類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量具有促進(jìn)作用。溫華東等[59]研究表明，香料煙晾制2 d后調(diào)制類胡蘿卜素降解量最大，降解產(chǎn)物含量最高;李寶寶[60]指出曬紅煙上部葉內(nèi)含物充實(shí)，可根據(jù)天氣狀況堆捂2～3 d后上折曬制，中部葉內(nèi)含物較上部葉少，煙葉水分含量較高，可堆捂1～2 d，以提高煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量。

3 展望

前人在氮肥、調(diào)制對晾曬煙類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響方面做了較多研究，但對類胡蘿卜素降解機(jī)理的研究不夠深入和詳細(xì)，可以通過加強(qiáng)對類胡蘿卜素降解機(jī)理的研究，調(diào)控類胡蘿卜素合成基因、降解基因及影響類胡蘿卜素合成及降解基因相關(guān)酶的活性，在原品種的基礎(chǔ)上，培育新的類胡蘿卜素含量高的煙草品種，促進(jìn)類胡蘿卜素在生長期的合成及調(diào)制期間的降解，進(jìn)而提高其降解產(chǎn)物含量。其次，栽培措施方面，前人對氮肥、鉀肥也做了相關(guān)研究，但對于大量元素磷的研究還很少，磷作為煙草最重要的元素之一，其含量多少及與其他養(yǎng)分之間的相互作用影響著酮類、醇類等香氣成分的合成與含量，對煙葉的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量有很大的間接影響[34];鎂和鐵是葉綠素的成分，對光合作用有重要作用，缺鎂缺鐵會使煙葉中葉綠素、類胡蘿卜素含量減少，前人在這些元素對晾曬煙影響方面的研究較少。此外，結(jié)合影響類胡蘿卜素在煙株生長發(fā)育期間積累的各個生態(tài)因素如光照、海拔、水分等，篩選適宜的種植區(qū)，為提高其降解產(chǎn)物含量打下基礎(chǔ)。最終，針對我國晾曬煙類胡蘿卜素向致香成分轉(zhuǎn)化率低的現(xiàn)狀，優(yōu)化調(diào)制工藝，從類胡蘿卜素降解物質(zhì)含量角度分析不同基因型、不同部位煙葉的最佳調(diào)制工藝、時間及調(diào)制環(huán)境，例如在調(diào)制初期，光會抑制類胡蘿卜素的破壞，而調(diào)制后期不同光照處理的色素濃度的差異很小[61-62]，因此可在調(diào)制初期創(chuàng)造促進(jìn)類胡蘿卜素降解的適宜光環(huán)境;在調(diào)制期間溫濕度較低的產(chǎn)區(qū)，可從改變采收方式和調(diào)制方法入手，采用帶莖采收，減緩調(diào)制期間煙葉失水速率，使類胡蘿卜素降解轉(zhuǎn)化更充分，也可采用帶莖烘烤的調(diào)制方法，對調(diào)制期間的溫濕度進(jìn)行控制，提高類胡蘿卜素轉(zhuǎn)化率，從而使類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量接近國外優(yōu)質(zhì)晾曬煙。

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