移栽期對(duì)冬季烤煙上部煙葉致香成分和質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

陳小龍，段衛(wèi)東，張 展，申洪濤，封幸兵，張留臣，鄧小鵬，蔡永占，楊 敏，黃飛燕，余 磊，童文杰，尹光庭

（1河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司原料采購中心，鄭州450000；2河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州450000；3中國煙草總公司云南省公司，昆明650011；4云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，昆明650201；5云南省煙草公司曲靖市公司，云南曲靖655002；6昆明學(xué)院/云南省都市特色農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，昆明650214）

0 引言

煙草致香成分組成及相對(duì)含量與煙葉質(zhì)量和特色密切相關(guān)，直接影響煙葉的感官質(zhì)量[1]。生態(tài)環(huán)境條件對(duì)烤煙生長發(fā)育及煙葉風(fēng)格特征的形成具有重要的作用，優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)需要良好的生態(tài)環(huán)境以及適宜的栽培措施[2-3]。國內(nèi)烤煙種植地域分布廣闊，氣候條件和生態(tài)環(huán)境豐富多樣，不同生態(tài)煙區(qū)烤煙營養(yǎng)代謝和栽培措施存在較大差異[4-5]?？緹煱捶N植節(jié)令主要可分為春煙、夏煙、秋煙和冬煙4種類型。國內(nèi)大部分地區(qū)主要種植春煙[5]。而在部分熱帶地區(qū)（如云南、廣東、廣西和福建等省份南部）因獨(dú)特的地理環(huán)境、氣候條件和農(nóng)事生產(chǎn)特點(diǎn)，烤煙的移栽期會(huì)集中在冬至以前，稱作冬煙[6-7]。該類煙區(qū)冬季氣候溫暖，熱量條件豐富，年無霜期在300天以上，烤煙的移栽期在1月—2月上旬，翌年4—5月收烤，這與大多數(shù)煙區(qū)的烤煙生產(chǎn)氣候和栽培措施有很大差異[5]。冬季烤煙種植能夠充分利用區(qū)域光熱條件、冬閑耕地和勞動(dòng)力等資源，植煙區(qū)生態(tài)條件的獨(dú)特性可能造就其煙葉品質(zhì)不可替代的特征，有助于彰顯冬煙葉原料的差異化和風(fēng)格特色，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，可為?yōu)質(zhì)煙葉原料保障能力進(jìn)一步提高做出貢獻(xiàn)。對(duì)于冬煙栽培技術(shù)及風(fēng)格特征的認(rèn)識(shí)和了解不足，導(dǎo)致關(guān)于冬煙研究進(jìn)度相對(duì)比較緩慢，因此，本研究以國內(nèi)典型冬煙產(chǎn)區(qū)云南德宏為代表，采用SDEGC/MS法對(duì)4個(gè)不同移栽期，相同栽培及初烤條件下的煙葉致香成分及其相對(duì)含量進(jìn)行檢測分析，旨在探求冬季烤煙煙葉生長后期致香成分的生成規(guī)律，為冬煙優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)優(yōu)化和香氣品質(zhì)提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地自然概況

試驗(yàn)于2018年12月—2019年6月在德宏盈江縣（北緯24°32′、東經(jīng)97°36′，海拔957.6 m）進(jìn)行。試驗(yàn)田塊地勢平坦，灌排便利，土壤類型為水稻土，前作為水稻，土壤肥力中等。該地區(qū)種植的烤煙主要為冬煙。試驗(yàn)地年平均氣溫18～ 20℃，年均極端最低氣溫2.2℃、極端最高氣溫33.8℃，全年>10℃的活動(dòng)積溫為7283℃，年平均日照時(shí)數(shù)2364 h，年平均降水量為1464 mm，主要集中在6—8月。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及材料

烤煙供試品種為‘KRK26’，該品種為云南德宏烤煙主栽品種。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)移栽期處理，各處理移栽時(shí)間分別為12月25日(K1)、次年1月5日(K2)、次年1月15日(K3)、次年1月22日(K4)。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1000株，行株距為120 cm×50 cm，試驗(yàn)田最外圍種植保護(hù)行。各處理間除移栽期不同外，其余田間管理及水肥一致。分別選取3份符合煙草行業(yè)GB 2635—1992標(biāo)準(zhǔn)的上部葉B2F等級(jí)把煙葉各2 kg作為試驗(yàn)分析材料。各處理均參照三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤，烘烤結(jié)束待煙葉自然回潮后按烤煙國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—1992)對(duì)標(biāo)記煙葉分級(jí)，取各處理的上部煙葉(B2F)2.0 kg用于煙葉致香成分物質(zhì)分析和感官評(píng)吸。

1.3 儀器設(shè)備

美國安捷倫Agilent 7890B-5977A，GC/MSD氣質(zhì)聯(lián)用儀，包括微量離子檢測(TID)、Extractor EI離子源、MS四極桿、NIST14譜庫。

1.4 測定方法

香氣物質(zhì)測定的前處理采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法。稱取樣品25.00 g，將樣品放于1000 mL的圓底燒瓶中，然后在圓底燒瓶中加入20 g固體NaCl和400 mL去離子水，以及1 mL內(nèi)標(biāo)溶液（乙酸苯乙酯），混合均勻后，將圓底燒瓶接到同時(shí)蒸餾萃取裝置的一端，在另一端接一盛有40 mL二氯甲烷的平底小燒瓶(100 mL)，然后將小燒瓶端置于65℃水浴中加熱，大燒瓶端放到電熱套中加熱，利用同時(shí)蒸餾方法經(jīng)過萃取3 h后，將提取液和二氯甲烷混合物經(jīng)無水硫酸鈉干燥，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀40℃水浴中濃縮至1 mL，過0.45 μm濾膜后用于GC-MS分析。

1.5 色譜條件

色譜柱為 HP-5MS[Agilent 19091S-433UI，-60～ 325℃(350℃)，30 m×250 μm×0.25 μm]；載氣(He)的流速為0.8 mL/min；進(jìn)樣口溫度為260℃，進(jìn)樣量為10 μL，分流比為5:1，傳輸線溫度為250℃；升溫程序?yàn)樵?0℃停留2 min，以2℃/min的升溫速度升至200℃停留5 min，再以2℃/min的升溫速度升至220℃停留0 min，然后以10℃/min的升溫速度升至260℃停留15 min；離子源溫度為230℃，MS四極桿溫度150℃，電離能為70 eV；電離方式為EI；質(zhì)量掃描范圍(m/z)為30～ 550 aum，溶劑延遲3 min。采用NIST14譜庫檢索定性。假定相對(duì)校正因子為1，采用內(nèi)標(biāo)法定量。

1.6 煙葉感官質(zhì)量評(píng)吸

參照《煙草及煙草制品感官評(píng)吸方法》(YC/T 138—1998)對(duì)烤煙香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣、濃度等感官質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)煙氣濃度進(jìn)行定性描述，以9分制對(duì)香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣等指標(biāo)進(jìn)行賦值量化，計(jì)算總分并對(duì)烤煙感官質(zhì)量總體狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)GC-MS NIST14標(biāo)準(zhǔn)圖譜數(shù)據(jù)庫檢索，對(duì)各烤煙致香成分進(jìn)行鑒定，運(yùn)用離子流峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對(duì)含量，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉感官質(zhì)量

根據(jù)感官質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果（表1），K3處理香氣質(zhì)、香氣量、雜氣指標(biāo)得分高于其他處理，綜合評(píng)分顯著高于其他3個(gè)處理。K1、K2和K4處理各指標(biāo)評(píng)分之間均無顯著性差異，但K4處理綜合評(píng)分高于K1和K2處理。4個(gè)處理中的余味和刺激性2項(xiàng)指標(biāo)得分無顯著性差異。

表1 不同移栽期處理烤后煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.2 不同移栽期煙葉烤后主要致香成分含量

2.2.1 不同移栽期煙葉烤后新植二烯含量 新植二烯作為煙葉中已知含量最高的一種致香物質(zhì)，在葉綠素降解產(chǎn)物中占絕對(duì)比例。由圖1可知，4個(gè)處理中K3的新植二烯含量最高達(dá)386.911 mg/kg，顯著高于其他處理；而K2和K4處理含量差異不明顯，分別為319.356、320.640 mg/kg；K1移栽期處理含量最低，為257.262 mg/kg，與感官評(píng)吸結(jié)果吻合度高。

圖1 不同移栽期處理烤后煙葉新植二烯含量

2.2.2 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量 由表2可見，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香物質(zhì)總量隨移栽期的延后表現(xiàn)出先升高而后逐漸降低，4個(gè)處理間存在顯著性差異。其中K3處理總含量最高達(dá)32.192mg/kg，其次為K2和K4處理，最低的K1處理為18.485mg/kg。在各致香成分中，大馬士酮、香葉基丙酮、3-羥基大馬酮及芳樟醇含量以K3處理顯著高于其他3個(gè)處理，其中3-羥基大馬酮K2處理含量(0.748 mg/kg)與K4處理含量(0.759 mg/kg)間無顯著性差異，大馬士酮和香葉基丙酮均表現(xiàn)出K3>K2>K4>K1的趨勢；巨豆三烯酮表現(xiàn)為K3>K4>K2>K1，K3處理含量顯著高于K1和K2處理，K4與其余3個(gè)處理均無顯著性差異；K3和K4處理螺巖蘭草酮含量無顯著性差異，但均顯著高于K2和K1處理；此外，K2和K4處理α-大馬酮含量顯著高于K1處理。

類胡蘿卜素降解產(chǎn)物類致香成分總量與感官評(píng)吸吻合度較高，K3處理總量顯著高于K2、K4和K1處理。其中K3中重要香味成分大馬士酮、香葉基丙酮、3-羥基大馬酮及芳樟醇均高于其他處理，說明這4種致香成分可能對(duì)提高K3感官質(zhì)量貢獻(xiàn)較大。

2.2.3 類西柏烷類致香物質(zhì)含量 如圖2所示，類西柏烷類致香物質(zhì)主要為茄酮。4個(gè)處理茄酮含量總體表現(xiàn)為K3>K4>K2>K1，不同處理之間均呈現(xiàn)顯著差異，總體看來，隨移栽期的延后茄酮含量表現(xiàn)為先升高而后逐漸降低。茄酮是調(diào)制后煙葉中非常關(guān)鍵的致香物質(zhì)，由煙草中西柏三烯類物質(zhì)的生化降解產(chǎn)生，在其一級(jí)降解產(chǎn)物中，茄酮是最重要的香味成分。茄酮在煙草的調(diào)制、陳化過程中能進(jìn)一步降解，產(chǎn)生對(duì)卷煙吃味有重要影響的茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮及其酯類。類西柏烷類致香物質(zhì)中茄酮致香成分可能對(duì)提高K3感官質(zhì)量貢獻(xiàn)較大。

圖2 類西柏烷類致香物質(zhì)含量

2.2.4 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量 如表3所示，烤后煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物類致香物質(zhì)總量中4個(gè)處理間存在一定顯著差異，其中K3處理總量(9.086 mg/kg)顯著高于其他3個(gè)處理，K1和K2處理間差異不顯著，分別為6.539、6.359 mg/kg，但均顯著高于K4處理。K3處理中的糠醛、2,3-二氫呋喃、5-甲基-2-糠醛、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量均顯著高于處理K1、K2和K4；K1處理糠醇含量較高為0.951 mg/kg，K4和K3處理間差異不顯著分別為0.821、0.718 mg/kg，最低為K2處理含量為0.435 mg/kg。

表3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物類致香物質(zhì)含量 mg/kg

2.2.5 苯丙氨酸類降解產(chǎn)物致香物質(zhì)含量 如表4所示，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物致香物質(zhì)總量總體表現(xiàn)為K3>K2>K1>K4。其中K3處理的苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇、吲哚含量均高于其他3個(gè)處理，差異達(dá)顯著水平，同時(shí)K1、K2、K4處理之間以上5種成分含量也存在一定顯著差異，說明這5種致香成分可能對(duì)冬煙不同移栽期烤后煙葉香氣質(zhì)量影響較大。此外，2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚含量為K1處理最高，2,5-二叔丁基苯酚含量為K2處理最高，而鄰苯二甲酸二丁酯含量則K4處理最高。

表4 苯丙氨酸類降解產(chǎn)物致香物質(zhì)含量 mg/kg

2.2.6 其他類致香物質(zhì) 如表5所示，各處理中含有較多的其他類致香物質(zhì)，且不同處理之間其他類致香物質(zhì)含量差異較大，就總量而言，K3處理含量為65.563 mg/kg，顯著高于其他3個(gè)處理，總體表現(xiàn)為K3>K4>K2>K1，隨移栽期的延后呈現(xiàn)出先升高而后逐漸降低的趨勢。此外，2-乙酰呋喃、杜烯、棕櫚酸甲酯、香葉基香葉基焦磷酸、棕櫚酸等含量均以K3處理為最高；黏蒿三烯、(+)-香柏酮、異瑟膜環(huán)烯醇、亞麻酸甲酯含量K3處理與K4處理間無顯著差異，但均顯著高于K1和K2處理。以上結(jié)果顯示，不同處理烤煙烤后煙葉各類致香物質(zhì)含量差異明顯，說明不同移栽期可能對(duì)烤后煙葉香氣質(zhì)量起到重要影響。

表5 其他類致香物質(zhì)含量 mg/kg

續(xù)表5

3 結(jié)論

不同移栽期烤后煙葉中新植二烯含量均與感官評(píng)吸結(jié)果吻合度較好，可能對(duì)冬煙整體香氣質(zhì)量起基礎(chǔ)主導(dǎo)作用?？緹熜轮捕?、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷類致香物質(zhì)、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物以及其他類致香物質(zhì)等致香物質(zhì)含量均隨移栽期推移，呈先增高后降低趨勢，次年1月15日移栽含量達(dá)最高，是當(dāng)?shù)刈钸m移栽期，有利于烤煙香氣物質(zhì)積累。本研究可為云南德宏地區(qū)冬煙優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)優(yōu)化，改善冬煙煙葉香氣品質(zhì)及提高上部煙葉可利用性提供科學(xué)依據(jù)。

4 討論

在煙葉的品質(zhì)評(píng)價(jià)與管理中，衡量烤煙煙葉品質(zhì)的核心內(nèi)容之一是香氣，而煙草燃燒時(shí)的香氣主要來源是煙葉中的致香成分[8]，其對(duì)煙草品質(zhì)有重要影響[9-14]。煙葉的香氣成分較為復(fù)雜，其由多種化合物組成，煙葉香氣物質(zhì)的種類、含量及各組分間的協(xié)調(diào)，綜合性地對(duì)煙葉香氣特征產(chǎn)生影響[15-18]。本研究結(jié)果認(rèn)為，致香成分總量與感官評(píng)吸結(jié)果吻合度較好，其總量可能對(duì)冬煙煙葉整體香氣質(zhì)量起基礎(chǔ)作用。

煙葉品質(zhì)和質(zhì)量風(fēng)格特色形成是遺傳因素、生態(tài)因子和栽培技術(shù)共同影響的結(jié)果，其中栽培技術(shù)決定了煙葉香氣風(fēng)格特色的彰顯度，而生態(tài)因子決定了煙葉香氣風(fēng)格的類型和潛力[19]。移栽是烤煙種植栽培過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)形成。適宜的移栽期本質(zhì)是煙草整個(gè)生長發(fā)育過程都處在最佳氣候條件下，對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉風(fēng)格特色形成至關(guān)重要[20]。本研究結(jié)果表明，烤煙新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷類致香物質(zhì)、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物以及其他類致香物質(zhì)等致香物質(zhì)含量均隨移栽期推后呈先增高后降低趨勢，均以K3處理（次年1月15日移栽）含量最高，是當(dāng)?shù)刈钸m移栽期。張志高等[21]研究表明，根據(jù)當(dāng)?shù)刂矡熒鷳B(tài)環(huán)境條件，最佳節(jié)令移栽能顯著增加煙葉香氣總量和新植二烯、類胡蘿卜素類、苯丙氨酸類、類西柏烷類致香物質(zhì)含量，這與本研究結(jié)果基本一致。

云南、廣東、廣西和福建等省份部分熱帶地區(qū)冬煙移栽期集中在1月—2月上旬。部分地區(qū)根據(jù)不同海拔梯度形成不同移栽節(jié)令，如云南梁河地區(qū)海拔≤1100 m 1月1—10日移栽，海拔1100～ 1200 m 1月10—20日移栽，海拔1300～ 1400 m 1月15—25日移栽[22]，這都是特定區(qū)域氣候環(huán)境條件下，光照、溫度、降雨量、空氣濕度和熱量等因素綜合影響結(jié)果。前人研究表明，不同冬煙種植區(qū)域，1月中旬移栽煙葉的感官質(zhì)量較好[23-27]，本研究結(jié)果與其一致。氧化異佛爾酮、β-大馬酮和β-二氫大馬酮等萜類香氣成分是β-胡蘿卜素和葉黃素的降解產(chǎn)物[28]，主要在煙株生長過程中合成積累，而移栽期的調(diào)整是煙株生長環(huán)境優(yōu)化配置的重要手段。曾文龍等[29]研究表明，福建龍巖地區(qū)冬煙1月中旬移栽顯著促進(jìn)了烤煙的特征香氣成分前體物葉黃素的積累，分別較1月下旬和2月上旬增加了67.78%和48.96%。這與本研究在1月中旬移栽大幅度提升類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量結(jié)果一致。

本研究確立了云南德宏冬煙種植區(qū)適宜移栽期在1月中旬，對(duì)德宏優(yōu)質(zhì)特色煙葉開發(fā)具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。同時(shí)，本研究僅是從煙葉品質(zhì)和風(fēng)格特色角度篩選最佳節(jié)令，具有一定局限性和片面性，可以適當(dāng)增加烤煙生長發(fā)育、農(nóng)藝特性、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)性狀的綜合評(píng)價(jià)分析，從而為確定當(dāng)?shù)刈罴岩圃云谔峁┯辛Φ募夹g(shù)支撐。另外，煙葉質(zhì)量風(fēng)格特色彰顯程度與降雨量、日均溫、日溫差等氣候因子顯著相關(guān)[30]，是影響烤煙生長的主要生態(tài)因素，且本身尚難改變，只能通過合理安排茬口，趨利避害。因此，有必要對(duì)烤煙整個(gè)生長過程的氣候環(huán)境因子進(jìn)行跟蹤記錄和深入剖析，找到影響煙葉產(chǎn)值量和質(zhì)量風(fēng)格特色的關(guān)鍵因子，優(yōu)化德宏煙區(qū)優(yōu)質(zhì)特色烤煙生長的氣候資源配置，為適當(dāng)調(diào)整烤煙移栽期提供全面的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐，從而更好地指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)。