移栽期對烤煙品質及香氣前體物含量的影響

曾文龍，陳愛國，周道金，周東新，林天然，蔣代兵，吳樹松，劉光亮*

(1.福建省煙草公司 龍巖市公司，福建 龍巖 364000；2.中國農業(yè)科學院 煙草研究所/農業(yè)農村部 煙草生物學與加工重點實驗室，山東 青島 266101)

煙葉是“中式卷煙”產品品質的原料基礎，而協(xié)調的內在化學成分及特征性香氣物質是優(yōu)質特色煙葉的物質基礎。一直以來，關于煙葉常規(guī)化學成分協(xié)調性的研究很多，而關于香氣成分的研究也隨著近年來色譜技術的快速發(fā)展而走到“前臺”[1]。香氣成分主要為次生代謝產物的降解產物，是進一步打造從“優(yōu)質煙葉”向“優(yōu)質特色煙葉”發(fā)展的關鍵。目前，關于香氣成分研究主要集中在不同香型和不同生態(tài)區(qū)域煙葉之間的差異比較等方面，而未見對特征香氣成分的前體物積累及其生態(tài)資源優(yōu)化配置系統(tǒng)的研究，這嚴重阻礙了優(yōu)質特色煙葉的進一步研究與開發(fā)。因此，研究生態(tài)資源配置對特征香氣成分前體物積累的影響，能為優(yōu)質特色煙葉定向開發(fā)提供理論依據。

隨著國家煙草專賣局特色優(yōu)質煙葉開發(fā)重大專項的實施，區(qū)域特色優(yōu)質煙葉開發(fā)已成為進一步挖掘區(qū)域煙草優(yōu)質特色和提高市場競爭力的重要方向。煙葉品質主要由生態(tài)決定、品種彰顯、栽培調制保障。龍巖煙區(qū)是東南清香型優(yōu)質煙葉主產地之一，本課題組前期研究表明，β-大馬酮、β-二氫大馬酮和氧化異佛爾酮是龍巖烤煙重要的特征香氣成分，而影響龍巖煙葉質量特色的關鍵生態(tài)因子，首先是降雨的時空分布，其次是溫度的影響[2]，并通過烤前和烤后煙葉代謝組學分析，勾勒出了龍巖特征香氣成分前體物的主要代謝路徑[3]，為龍巖特色優(yōu)質煙葉定向調控提供了參考。關于移栽期對烤煙品質的影響研究較多[4-8]，然而，研究結果缺乏對特征香氣成分及其前體物積累的研究基礎，不利于龍巖優(yōu)質特色煙葉的定向調控和開發(fā)。為此，本試驗在龍巖煙區(qū)開展了不同移栽期對烤煙產質量及香氣前體物含量影響的研究，以期為龍巖優(yōu)質特色煙葉適宜移栽期提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2017年試驗安排在龍巖市連城羅坊鄉(xiāng)(25.73° N，116.67° E)，以“閩煙312”為試驗材料。土壤養(yǎng)分基本狀況為速效氮124.96 mg/kg、速效磷17.75 mg/kg、速效鉀36.67 mg/kg、pH值5.97、有機質33.81 g/kg。

1.2 試驗設計

采用完全隨機設計，試驗設置1月13日移栽(T1)、1月23日移栽(CK)和2月2日移栽(T2)3個處理，3次重復，共9個小區(qū)，每個小區(qū)種植120株。田塊施氮量127.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3，常規(guī)施肥方案，其他操作按當?shù)貎?yōu)質煙葉生產技術要求進行。

1.3 試驗方法

各小區(qū)分別于移栽后10 d分別選取6株長勢比較一致的煙株，取第4葉位完全展開的功能葉；于移栽后120 d(中部葉成熟采收期)，分別選取3株長勢比較一致的煙株，取第10葉位煙葉，立即去除主脈，并用錫箔紙包裹，迅速置于液氮中，隨后取出保存到-80 ℃冰箱，用于檢測總多酚、類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和葉黃素含量?？偠喾雍坎捎肍olin-Ciocalteu法測定[9]，取2 g鮮樣(粉碎)，浸泡在10 mL 70%乙醇+1%的鹽酸乙醇溶液中2 h，然后在4 ℃條件下10000 r/min離心20 min，取上清液稀釋至25 mL備用，測定波長765 nm處的吸光值。類胡蘿卜素含量采用Arnon法測定[10]：95%乙醇避光浸提48 h，測定波長665、649、470 nm處的吸光值。β-胡蘿卜素含量采用比色法測定[11]：取1 g鮮樣(粉碎)，加3 mL丙酮-石油醚(1∶4)混合液研磨，加水分層，提取醚相，測定波長448 nm處的吸光值，參照標準曲線計算其含量。葉黃素含量采用比色法測定[12]，測定波長665、642.5、485、470、448 nm處的吸光值。采用全波長酶標儀(Multiskan Go，美國Thermo公司)檢測。

生育期調查參照YC/T 142─2010標準；每個小區(qū)調查實際煙株數(shù)，掛牌烘烤，烤后煙按GB 2635─1992烤煙標準進行外觀質量評價和計產計值，折算成小區(qū)的經濟性狀。每個小區(qū)分別取中部葉混合樣2.0～2.5 kg進行化學成分分析和感官質量評吸。還原糖和總糖測定參照YC/T 159─2002標準，總植物堿測定參照YC/T 160─2002標準，鉀測定參照YC/T 217─2007標準，氯測定參照YC/T 153─2001標準，總氮測定參照YC/T 161─2002標準。感官評價方法參照YC/T 138─1998標準。

數(shù)據采用Excel 2016軟件整理，數(shù)據分析采用SAS 9.1軟件，方差分析采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 多酚

多酚類物質是清香型煙葉的特征物質之一[13]。烤煙煙苗移栽后10 d的煙葉多酚類物質含量高于移栽后120 d(圖1)，這與楊銀菊等[14]的結論一致。煙苗移栽后10 d，T1和T2的煙葉多酚類物質含量顯著高于CK，分別比CK增加了10.62%和25.80%，同時T2顯著高于T1；煙苗移栽后120 d，T1與CK的煙葉多酚類物質含量差異不顯著，但均顯著高于T2。

圖1 移栽后10 d和120 d不同處理間多酚含量比較

2.2 萜類物質

2.2.1 類胡蘿卜素 龍巖烤煙特征香氣成分前體物均為萜類類胡蘿卜素類物質。烤煙煙苗移栽后120 d，煙葉的類胡蘿卜素含量與移栽后10 d相比，T1降低，CK和T2升高(圖2)，其中T2的增幅較大。煙苗移栽后10 d，T1與CK的煙葉類胡蘿卜素含量無顯著差異，均顯著高于T2；煙苗移栽后120 d，煙葉類胡蘿卜素含量以CK處理最高，顯著高于T1和T2，T1與T2無顯著差異。

圖2 移栽后10 d和120 d不同處理間類胡蘿卜素含量比較

2.2.2 β-胡蘿卜素 烤煙煙苗移栽后10 d，煙葉β-胡蘿卜素含量高于烤煙成熟期(圖3)。煙苗移栽后10 d，各處理間的煙葉β-胡蘿卜素含量無顯著差異；煙苗移栽后120 d，T1的煙葉β-胡蘿卜素含量顯著高于CK，T1較CK增加11.21%，T2與CK、T1均無顯著差異。

圖3 移栽后10 d和120 d不同處理間β-胡蘿卜素含量比較

2.2.3 葉黃素 烤煙煙苗移栽后120 d與移栽后10 d的煙葉葉黃素含量相比，T1升高，而CK和T2降低(圖4)。煙苗移栽后10 d，CK和T2的煙葉葉黃素含量顯著高于T1。煙苗移栽后120 d，各處理間的煙葉葉黃素含量差異顯著，以T1最高，較CK、T2分別增加了67.78%、48.96%。

圖4 移栽后10 d和120 d不同處理間葉黃素含量比較

2.3 煙葉內在質量

由表1可以看出，在烤后C3F煙葉的化學成分中，總植物堿、氯和總氮含量在各處理間差異不顯著，總糖、還原糖和鉀含量在各處理間差異顯著。T1與CK差異不顯著，兩者均與T2差異顯著。因此，與當前移栽期相比，提前移栽的C3F煙葉化學成分指標沒有變化，而推遲移栽，則總糖和還原糖含量降低(分別降低4.07和3.07個百分點)，而鉀含量增加(增加1.25個百分點)。

表1 不同處理烤后C3F煙葉化學成分比較 %

由表2可知，C3F煙葉的感官評吸質量以T1最高，評吸得分較CK高1.5分，主要表現(xiàn)在余味和雜氣的改善方面，質量檔次為較好-；T2和CK的評吸得分較低，質量檔次為中等+。

表2 不同處理C3F煙葉感官評吸質量

2.4 經濟性狀

由表3可知，在各經濟性狀中，上等煙比例、中上等煙比例和均價在各處理間無顯著差異，產量和產值在各處理間差異顯著。產量CK顯著高于T1，與T2差異不顯著；而產值隨著移栽期提前而顯著增加，與CK相比，T1增加了945元/hm2，T2降低了1426.5元/hm2。因此，與當前移栽期相比，提前移栽，則產量降低，但產值增加，中上等煙比例和均價表現(xiàn)出上升趨勢；推遲移栽，產量無顯著差異，但產值降低，上等煙比例、中上等煙比例和均價表現(xiàn)為下降趨勢。

表3 不同處理的煙葉經濟性狀比較

2.5 原煙外觀質量

從表4可知，各處理煙葉烘烤得當，煙葉成熟度均表現(xiàn)為成熟、中下部煙葉結構疏松，上部煙葉結構尚疏松。T2和CK的原煙外觀質量無差別，T1下部葉和上部葉在色度方面優(yōu)于CK，T1的中部葉在顏色和油分方面優(yōu)于CK。因此，與當前移栽期相比，提前移栽的處理在顏色、色度和油分方面對原煙外觀質量有所改善。

表4 不同處理煙葉外觀質量

2.6 生育期

從表5可以看出，與當前移栽期(CK)相比，提前移栽(T1)的煙株生育期進程和大田生育期沒有變化；推遲移栽，則現(xiàn)蕾期、腳葉成熟期推遲，而頂葉成熟期與當前移栽一致，大田生育期減少10 d。

表5 不同處理主要生育期比較

3 討論

目前，龍巖烤煙一般在2月上旬移栽，6月中旬頂葉采烤。根據龍巖市氣象局提供的30年氣象數(shù)據(1987～2016年)，筆者發(fā)現(xiàn)龍巖煙區(qū)6月中旬的降雨較多，日照時數(shù)縮短，因此，優(yōu)化龍巖優(yōu)質特色烤煙生長的氣候資源配置只可能適度提早，而不能推遲。進一步分析1月中旬至2月上旬的旬均氣溫和降水數(shù)據可知，旬降雨量由1月下旬的25.18 mm降至1月中旬的17.25 mm，旬平均氣溫反而由1月下旬的9.96 ℃提高至1月中旬的10.36 ℃，結合煙苗出葉速度和7葉期是煙苗感受低溫最敏感時期[15]，因此，移栽不宜過早，適度提早移栽有利于移栽后煙苗素質的提高，頂葉采烤期提前至6月上旬，可以有效避開6月中旬的降雨峰值期。值得注意的是，通過進一步比較1月中旬至2月上旬的旬極端氣溫變化，盡管極端低溫的時間一般只有1～2 d，但早栽仍面臨倒春寒等低溫問題[15]。

楊紅旗研究表明，氧化異佛爾酮主要是葉黃素的降解產物，β-大馬酮和β-二氫大馬酮是β-胡蘿卜素和葉黃素的降解產物[16]。綠色植物中類胡蘿卜素種類幾乎不變，但其比例受環(huán)境的影響有很大變化[17]。新鮮煙葉中類胡蘿卜素的組成主要為β-胡蘿卜素(約68%)、葉黃素(約19%)、新葉黃素(約7%)和紫黃質(約6%)[18]。萜類香氣成分前體物主要在煙株生長過程中合成積累，而移栽期的調整是煙株生長環(huán)境優(yōu)化配置的重要手段[19]。筆者進一步研究了苗期低溫脅迫的影響，煙苗可以耐受48 h以內的低溫脅迫[15]，相對于成熟期改善的煙株生長環(huán)境，適度提早移栽仍是有價值的優(yōu)化龍巖烤煙生長氣候資源配置方式。

植物體內異戊二烯代謝、苯丙烷代謝分別與萜類物質和多酚類物質生物合成、積累密切相關[20]。煙草的初生代謝產物如氨基酸、糖類，次生代謝物如生物堿、萜類、酚類、醇類、酮類、酯類等，都與煙草的品質密切相關[21]。次生代謝中香氣前體物分為類胡蘿卜素類、苯丙氨酸降解物、類西柏烷類降解物、美拉德反應物4大類[22]?？緹熛銡馕镔|主要為成熟和烘烤過程中香氣前體物降解所產生[23]，受不同生態(tài)條件和栽培條件的影響，早栽對烤后煙葉萜類物質中類胡蘿卜素及其組分含量的影響不盡一致[24-25]。龍巖烤煙特征香氣成分前體物均為類胡蘿卜素類物質，在前期龍巖烤煙特征香氣成分及其代謝通路研究的基礎上，本研究發(fā)現(xiàn)：β-胡蘿卜素含量的變化趨勢上與葉黃素一致，兩者變化趨勢與類胡蘿卜素含量的變化趨勢相反。隨著移栽期的提前，成熟期煙葉β-胡蘿卜素和葉黃素含量先降后升，尤其葉黃素含量則急劇增加，這可能是適度提前移栽導致龍巖烤煙特征香氣成分含量較高的重要原因。

齊飛等研究表明，不同移栽期對煙堿和香氣成分的影響較大，而對其他常規(guī)化學成分的影響較小[25]，而本研究發(fā)現(xiàn)，在龍巖煙區(qū)煙葉鉀含量隨移栽期提前而下降，這與李文卿等[4]的結論一致，這可能與區(qū)域生態(tài)條件的不同有關。前人研究表明，隨著移栽期的提前，1月中旬移栽煙葉的感官質量較好[4-8]，本研究結果與其一致。筆者進一步分析了經濟性狀、外觀質量的變化，隨著生育期的提前，產值、中上等煙比例和均價都表現(xiàn)出上升趨勢，中部葉顏色更趨于橘黃，油分趨多。本研究結果為龍巖煙區(qū)1月中旬適宜移栽期提供了有力的技術支撐，對龍巖優(yōu)質特色煙葉開發(fā)具有重要的生產指導意義。同時，本試驗研究僅是在龍巖煙區(qū)的連城縣實施，盡管龍巖煙區(qū)內生態(tài)差異不大，有一定的生態(tài)局限性，因此，有必要在龍巖煙區(qū)其他植煙生態(tài)區(qū)進一步開展多點試驗，以便為整個龍巖煙區(qū)適宜移栽期提供全面的技術和數(shù)據支撐，從而更好地指導煙葉生產。

4 結論

提前10 d移栽，可顯著促進龍巖特征香氣成分前體物葉黃素的積累，提高中部葉感官評吸質量，原煙外觀質量改善，產值顯著增加，中上等煙比例和均價最高，建議在龍巖煙區(qū)開展多點試驗進一步驗證后推廣。