提高烤煙上部葉可用性研究進展

楊 磊,易 克,簡永興,臘貴曉,李英芝,劉亮飛,王 華

(1湖南農業大學農學院,長沙 410128;2湖南中煙工業有限責任公司,長沙 410007;3國家煙草栽培生理生化研究基地,河南農業大學煙草學院 ,河南鄭州 450002;4湖南大學,長沙 410082)

烤煙的上部煙葉包括上二棚煙葉和頂葉,共6～ 7片葉,占整株煙葉葉片數的近 1/3,占整株總產量的30%～45%,對烤煙總體質量和產量都具有很大的影響[1]。質量好的上部葉在現代混合型卷煙和低焦油烤煙型卷煙葉組配方中起著主導作用,對卷煙香味及其風格具有很大貢獻,在國內及國際市場十分暢銷。但是,長期以來我國的上部煙葉存在著葉片偏厚、色深、組織結構緊密、煙堿含量過高、還原糖及糖堿比低、內在化學成分不協調等一系列問題[2～4],從而使上部葉工業可用性低,造成銷路不暢,致使上部葉大量庫存積壓。因此,如何提高上部葉的可用性是多數煙區目前烤煙生產所面臨和亟待解決的問題,它對于提高煙葉的總體質量和經濟效益,保證煙草產業的可持續發展都具有重要意義。近幾十年來,我國煙草科研工作者就提高上部葉的可用性進行了大量的研究,對改善上部葉的可用性起到了一定的作用,然而大多數的研究只注重栽培、采收、調制、化學調控等的一個方面或幾個方面的問題[5～8]。上部煙葉可用性的提高是一項系統工程,不是改進某一項生產措施就能解決的,而需要系統的把生態條件、栽培措施、收烤工藝、收購措施等科學地結合起來,才能在一定程度上提高上部葉的可用性。本文系統全面的綜述了當前針對提高上部煙葉可用性研究的各個方面,以期為提高上部煙葉的可用性提供系統、全面的事實和理論依據。

1 品種對烤煙上部煙葉可用性的影響

品種是煙葉質量的載體,是形成煙葉產量和品質最重要的條件之一。由于特定產區生態是相對穩定的,而煙草品種是可以選擇和更換的,因此可以通過煙草品種的選育,使煙草品種的生長發育、生理代謝、遺傳表達與特定的生態條件及其變化相適應,從而實現充分利用產區生態條件和提高煙葉產值的雙重目標。如在安徽地區,云煙 85葉色橘黃略淡,頂葉開片性能較好,較耐烘烤,綜合表現好;K326(新原種)在皖北表現較好;RG11有一定缺陷,但可作為輔助品種;K346上部葉在營養稍差時難以開片,即使正常開片,采收烘烤也有難度,烤后雜色較重,結構比較緊密,經濟性狀較差[9],因此選育上部煙葉可用性高的品種成為改善上部煙葉可用性的重要手段之一。汪耀富等[10]對中國推廣種植的5個不同基因型烤煙品種烤后煙葉的致香物質含量進行了比較分析,結果表明,上部葉總的致香物質含量由高到低依次為NC89,K326,RG17,云煙 85,中煙98,中部葉依次為云煙85,中煙 98,NC89,RG17,K326。Weeks[11]比較了 20世紀 40年代至 80年代主要烤煙當家品種的揮發性成分,結果表明不同品種主要揮發性成分含量差異顯著。 Tso[12],Moore等[13]研究發現,不同的煙草類型之間或同種類型不同品種之間煙堿的組成和含量都存在差別,而且這種差別可以遺傳。

2 生態環境因素對上部煙葉可用性的影響

生態環境條件是煙葉質量形成的基本要素,溫、光、水、土等都對上部煙葉可用性的形成有顯著的影響。王能如等[9]認為較高溫度易使煙堿過多積累,并降低糖的含量;強光照促使煙葉增厚、組織粗糙;干旱易使煙葉成熟不良,烘烤特性劣化。所以應重新審視移栽期,更好地利用當地氣象資源,在保證大田生長期足夠的前提下,盡量回避高溫、烈日、干旱等不利煙葉成熟的氣象條件。同時還認為,大田后期是上部煙葉質量形成階段,干旱少雨情況下,灌溉后的上部煙葉比較寬大,煙株莖稈略高,烤后煙葉顏色有所淡、身份有所變薄、煙堿有所降低、糖分有所增加。邱標仁等[14]認為,光對煙葉的生長發育和生理代謝有顯著的影響;同時認為,生產上應該結合布局調整煙區規劃,選擇土壤肥力適中,排灌方便,土質為輕壤至中壤的紅黃沙質壤土,pH值在 5.5～6.0,光照良好的梯田坡地,以適宜中棵煙的生長。

目前,制約我國煙葉質量提高的一個主要生態因素是烤煙生長后期土壤供氮能力強,影響煙葉正常成熟,從而導致上部煙葉煙堿含量過高,糖堿比例不協調,煙葉香氣不好,香氣量不足,可用性較差[15]。造成這種現象主要有以下幾方面的原因:一是土壤自身肥力水平較高,有機質含量高。這種現象在南方煙區煙稻輪作的區域十分明顯。水稻土有機質含量普遍較高,平均水平都在 3%左右,同時土壤通透性相對較差,屬于典型的“發老苗,不發小苗”的土質,與烤煙的需肥特性不吻合。平衡施肥項目研究表明,烤煙生長期內吸收的氮,約60%來自土壤。二是部分煙區受自然條件影響,烤煙成熟期雨熱同期,加快了土壤中有機質養分的釋放,導致煙葉發生二次生長,影響煙葉質量。郭群召等[16]認為,植煙土壤有機質含量不宜過高,一般要求有機質含量在 3.0%以下,以便人為調節氮素供應。

3 栽培技術措施對上部煙葉可用性的影響

合理的農業栽培技術是挖掘品種潛力,充分利用生態資源的重要手段。尤其是針對特定生態條件、特定的品種來說,農業栽培措施直接決定著煙葉的質量及后期的烘烤難易程度。很多研究表明[17～19],在栽培環節,氮肥的過多使用、養分的不平衡是造成上部煙葉煙堿含量過高、可用性降低的重要原因。郭群召等[20]認為,施氮量與上部葉煙堿含量的之間均存在顯著的正相關性。鄧云龍等[21]認為,生產中降低上部煙葉含氮化合物含量,提高煙葉可用性應嚴格控制施氮量,增加硝態氮施用比例可促進煙株對氮素的前期吸收,一定程度降低上部葉煙堿含量。劉衛群等[22]認為,后期土壤供氮較多時易導致烤煙上部葉的煙堿含量過高。郭群召等[16]介紹,在烤煙生育后期氮素供應過多的情況下,可以采取留杈的措施來消耗一部分多余的氮素,以減少氮素在上部葉的積累;還認為 2次打頂可以明顯降低上部葉的煙堿含量。磷、鉀肥及中微量元素的平衡施用對上部煙葉可用性提高同樣重要。磷肥能促進煙株早發快長,有利于煙葉適時落黃成熟,提高煙葉的產量和上等煙比例。鉀素能夠使干物質增加,抗逆性增強,提高煙葉香氣和燃燒性,降低煙葉有害成分。當氮、磷、鉀三要素得到平衡后,調配中微量元素也會使烤煙質量得到提高[23]。王同朝等[24]研究發現,團棵期和圓頂期分次施用鉀肥與團棵期一次等量追施225 kg/hm2相比,上部葉片開片好,葉型趨同中部葉片,延伸葉片的寬度,降低葉片比葉重,提高了上部葉片的可用性,促進了根系活力和汲取土壤養分的能力,增加了光合速率和干物質積累,協調烤后葉片中化學成分的比例,從而提高了烤煙的品質。王愛華等[25]發現,多酚氧化酶(PPO)的活性隨氮素用量增加而升高,且各個處理PPO的活性變化均呈先升后降的趨勢,峰值出現在打頂后 20 d;苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性也隨施氮量的增加而增強,各處理 PAL活性均從打頂開始逐漸升高,并在打頂后 30 d達到高峰,隨后迅速降低;氮用量對總酚、綠原酸、類黃酮的含量也有一定影響,氮用量高的處理多酚類物質含量較高;烤后煙葉多酚類物質含量隨施氮量的增加而增加,但芳香值以施氮量 45.0 kg/hm2時最高。另外,郭群召[16]認為,合理的水分管理對降低煙堿含量非常重要。

打頂和留葉數能夠影響煙草植株的養分轉化及分配,從而影響上部煙葉的可用性[26]。陳宜軍等[27]研究發現,不同時間二次打頂對上部葉的產量和開片度有一定的減少作用,但是對上部葉鉀含量的提高有一定的促進作用,對優化煙葉等級、提高上部葉的卷煙工藝可用性有一定的積極作用。福建省三明市煙草公司針對上部煙過度生長、葉片厚、顏色深、煙堿含量高等問題,基地適當推遲打頂時間,采取“50%中心花開放時進行一次性打頂”,留有效葉 17～18片,全面落實“上下兩片煙葉不進烤”措施,通過一定的生殖生長和適當多留葉的措施,消耗部分養分,降低上部葉煙堿含量,減輕上二棚煙葉的上部葉特征,顯著提高了烤煙上部葉片的可用性[28]。

不同密度、打頂方式、環切也會影響到上部煙葉的可用性。郭群召等[16]認為,增大密度后個體營養面積減少,根系交錯,限制了側根的發生,使煙堿合成的場所縮小,合成效率低,一般認為以行距110～120 cm,株距 50～ 55 cm,移栽 16 500～ 18 000株 /hm2適宜。 張赤[29]研究發現,在50%中心花開放時打頂并用滅芽靈滅芽的比30%中心花開放時打頂并用滅芽靈滅芽的上部葉煙堿含量低。周焱等[30]研究了環切對烤煙上部葉煙堿含量及品質的影響,發現隨著采收期推遲,上部煙葉煙堿含量逐漸增加,環切后各處理煙堿含量降低,且上部葉碳氮比與對照相比趨于合理,施木克值、水溶性糖 /煙堿比較對照有很大改善,并且有利于各項評吸項目評吸總分的提高。

4 成熟度對烤煙上部葉可用性的影響

成熟度是煙葉多項品質因素中最主要的因素,與其香味和可用性密切相關,是國際評價烤煙中普遍使用的重要品質要素[31]。近 20年來,我國一直強調成熟度的重要性,可至今對成熟度的認識與國外仍有差距。朱尊權院士認為,20世紀90年代為了抓成熟度而采取的“成熟一片采收一片”的做法,只適用于中下部煙葉,不適用于上部煙葉。因為煙株僅剩下頂部的最后3片葉時,它們不能正常發育。在煙株上至少有 5～ 6片葉時才能使頂部3片葉正常發育成熟。上世紀末,鄭州煙草研究院提出上部 6片葉必須等頂部最上1片葉成熟后一次采收的做法,這樣可以提高煙葉的工藝成熟度[32]。蔡憲杰等[33]研究發現,上部 6片煙葉一次成熟采收技術,可明顯提高煙葉成熟度和葉片結構疏松程度,降低烤后煙葉的淀粉含量,改善上部煙葉香氣質及口感,提高香氣量及煙氣濃度,減輕刺激性和雜氣。邱標仁等[14]認為,頂葉成熟采收,可以促進碳水化合物的消耗,減輕碳代謝,協調煙株的碳氮代謝,使葉內各化學組分趨于協調,從而提高煙葉的品質。凌壽軍等[34]研究了采收期對煙葉質量的影響,結果表明,上部葉在淀粉含量最大后第6～ 7 d內采收,頂葉 4～ 6片再延長 2～ 3 d采收,可獲得最佳產質量。金文華等[35]對葉齡與煙葉烤后內在品質和經濟性狀的關系進行了研究,認為上部葉 10～ 12周齡收烤最適宜。

在注重成熟度的同時,還應該注重采收方式和采收時期。徐增漢等[36]認為,煙葉烘烤后的質量以一次性采收(帶莖或不帶莖)最好,常規采收的次之,環割處理的較差。何承剛[37]研究了烤煙新 K326不同采收方式和采收時期對上部葉等級、產量、產值和煙葉內在化學成分的影響,發現上部葉片采用 5～ 8片一次性采收方式,煙葉等級、產值、煙葉內在化學品質和外觀質量都有較大的提高。宮長榮等[38]研究認為,下部葉不同采收時期對烤煙上部煙葉的轉化酶、多酚氧化酶以及抗壞血酸氧化酶的活性均有一定影響,且打頂后 10 d采收處理的煙株其上部煙葉烤后質量最好。

5 調制方法對烤煙上部葉可用性的影響

上部煙采收后葉內淀粉和蛋白質含量較高,香氣物質含量較少。因此,促使淀粉和蛋白質等大分子物質降解的科學烘烤技術非常重要。上部煙葉在烘烤變黃期及定色前期,應創造有利條件促使淀粉和蛋白質得到充分降解[39]。宮長榮等[40]認為,采用低溫變黃、緩慢定色為技術核心的三段式烘烤工藝,能夠明顯提高上部葉的商品等級和均價,改善煙葉外觀和內在質量。徐增漢等[5]研究了半晾半烤方法對云煙 87和 K326上部葉的調制效應,提出半晾半烤方法可以改善煙葉外觀質量,消除青筋現象,提高上等煙比例,能提高煙葉內在質量,尤其是降低淀粉含量,使化學成分趨于協調,可用性比對照均有提高。王能如等[41]研究了烘烤過程中不同品種的烤煙上部葉解剖結構的變化,發現烤煙上部葉的厚度變化主要取決于海綿組織和柵欄組織厚度變化;變黃期至定色前期,是煙葉解剖結構變化的主要時期,但不同品種“敏感期”不同。艾復清等[42]通過采取延長變黃時間,穩定升溫定色,拉長54～ 55℃烘烤時間,具有提高還原糖的作用。邱標仁等[14]介紹,在上部葉烘烤時要適當延長變黃期的時間,使煙葉充分變黃,促使葉內的物質向協調有利的方向轉化,從而提高煙葉的質量。

6 化學調控對烤煙上部葉可用性的影響

中國許多烤煙產區的上部煙葉具有開片不充分、葉片過厚,從而造成了總生物堿含量過高(因而糖堿比值偏低)、刺激性大等缺陷,降低了其工業可用性。因此,通過化學調控手段促使上部煙葉開片變薄、降低其總生物堿含量(提高糖堿比值)、減少其煙氣的刺激性,成為提高其工業可用性的重要手段之一。徐增漢等[43]對 NC89上部葉噴施不同濃度的乙烯利,發現煙葉的生理特性、變黃特性、定色特性和脫水干燥特性都發生了明顯的變化。郭群召等[16]介紹,利用營養生長促進劑赤霉素對水噴葉,可促進氮磷鉀的代謝,提高煙葉鉀含量,降低煙堿含量。使用抑芽劑抑芽,可減少腋芽對有機物的消耗,增加有機物含量,使煙堿含量相對減少。煙株打頂后用吲哚乙酸也可明顯降低煙葉的煙堿含量。簡永興等[44]研究認為,外源 GA3濃度與上部煙葉的長度、寬度及糖堿比值均呈正相關;GA3的最佳噴施質量分數是25×10-6,與對照相比,上部煙葉厚度與總煙堿含量顯著下降,糖堿比值顯著上升,煙葉的可用性明顯提高,且質量分數為 25×10-6GA3噴施處理上部煙葉的上中等煙的百分率與產值都較高。

運用化學調節物質在降低煙堿方面有較好的效果,但對煙葉品質影響的研究尚不多見。使用單一生長物質,可能對煙葉化學成分和吸食質量產生不利影響。

7 市場調控對烤煙上部葉可用性的影響

從市場角度來看,關鍵應該體現在生產與收購的一致性上,做到優質優價,保證煙農的收入,通過收購來引導煙農改變觀念。從1992年我國開始施行42級分級標準時,同等級的上部煙葉比中部煙葉價格低7.1%～22.7%,這種狀況一直持續到 2002年,該年同等級的上部煙葉比中部煙葉價格低22.6%～55.0%。盡管2005年后,差價程度略有回升,但到 2009年,同等級的上部煙葉比中部煙葉價格仍低15.1%～23.0%。價格的低廉,使煙農對提高上部煙葉品質的積極性降低,這在一定程度上造成了上部煙葉的可用性降低。而在美國的上部煙葉比腰葉同等級價格高約 15%,頂葉比上部煙還高1%;巴西的上部煙比腰葉高約3%,頂葉與腰葉基本相似[45]。煙葉的可用性隨著產品的需要而變化,煙葉價格也必須依據可用性的變化而改變,這也是市場經濟的規律[46]。因此需要完善與上部煙葉可用性相匹配的價格機制以適應不斷提高的上部煙葉可用性。要根據市場新的需求,重新進行上部煙葉產品設計?？梢愿鶕覈喜繜熑~的可用性特征,開發出符合上部煙葉配方特點和消費者接受的中式卷煙,以不斷促進上部煙葉質量的提高。

8 展 望

烤煙上部煙葉可用性不高的問題由來已久,于上世紀煙草科技工作者就如何提高上部煙葉的可用性這個熱點進行了大量卓有成效的研究。目前在栽培技術、成熟度、調制方法及化學調控等方面已經取得了不少成就。然而上部煙葉可用性的提高是一項系統工程,它涉及到工業、農業、商業等從生產到卷煙銷售的各個環節,不是單單一個方面就可以解決的。因此如何根據不同煙區的生態特點、栽培技術特點、煙草企業原料需求特點及經濟社會發展特點制定一整套涵蓋從農業到工業進而到商業的系統的配套措施,成為提高我國烤煙上部葉可用性、打破國內煙葉原料配方瓶頸的一項迫切任務。

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