不同鉀肥施用量及基追施比對烤煙中性致香物質含量的影響

代曉燕，張 芊，王建安，郭春燕

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不同鉀肥施用量及基追施比對烤煙中性致香物質含量的影響

代曉燕，張 芊，王建安，郭春燕

（河南農業大學煙草學院，鄭州 450002）

為了弄清鉀肥對烤煙致香物質含量的影響，采用田間試驗，以云煙87為材料，探討了鉀肥基、追施比例和施用量對豫西烤煙葉片中性致香物質含量的影響。結果表明，鉀肥施用量和施用比例對烤煙中上部葉中性致香物質總量和各降解產物含量的影響各不相同。增施鉀肥可明顯提高上部葉各類中性致香物質總量，其中中鉀水平上高施追肥和高鉀水平上低施追肥質體色素類致香物質含量最高，高鉀水平高施追肥非質體色素類降解產物含量最高。低鉀水平上高施追肥則更有利于中部葉各類香氣物質的形成。

烤煙；鉀肥；施用量；基追施比例；中性致香物質

煙草的香味是烤煙品質的一個重要指標，是煙葉散發的香氣和煙氣吃味的綜合。煙葉中致香物質含量的多少與煙葉的香味密切相關，其組成、含量及平衡比例綜合影響著煙葉和煙氣的香味狀況和風格特色[1]。

煙草屬嗜鉀作物，較高鉀含量不僅能顯著改善煙草的外觀形象，而且鉀在煙株體內幾乎可以參與所有的生理代謝過程，如光合作用、呼吸作用、養分吸收、氣孔開閉、水分平衡等，對煙葉的品質有著十分重要的影響[2-3]。研究表明，改進肥料配方、增加施鉀量、調整成壟方式及施用生長調節劑均能提高煙葉的鉀含量[4-6]，但同時對煙葉香氣物質含量也造成了一定的影響[7-9]。研究結果顯示，改變鉀肥種類及提高鉀肥施用量等可明顯提高煙葉中的香氣物質含量[10-12]，但根據優質烤煙生產技術要求鉀肥后移的原則，系統地研究鉀肥施用量和基追施用比例對烤煙致香物質含量的影響還缺乏相應報道。本研究在前期試驗的基礎上，采用田間試驗，進一步探討了烤煙中性致香物質成分和含量在不同的鉀肥水平和追施比例條件下的變化規律，以期為鉀肥的合理利用和烤煙品質的提高提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2010年在豫西靈寶市五畝鄉進行。供試煙草品種為云煙87，漂浮育苗，4月28日移栽，中心花開放時打頂，每株留葉22片，按成熟度分部位采收。試驗地地形為低丘崗地，土壤質地為壤砂，土壤類型為褐土，成土母質為黃土狀物質，海拔高度1000 m，地勢平坦，排灌方便，前期作物為烤煙。土壤的基本理化性狀為有機質16.1 mg/kg，速效氮58.2 mg/kg，速效磷（P2O5）14.8 mg/kg，速效鉀（K2O）220.7 mg/kg，pH 7.2。

1.2 試驗設計

試驗為2因素3水平全因子設計，二因素為鉀肥（硫酸鉀，含K2O 50%）的施用量（A因素）和基追施比例（B因素），3個水平分別為硫酸鉀施用量8、16、24 kg/667m2；基追施比例7:3、5:5、3:7，分別用A1、A2、A3和B1、B2、B3表示。硫酸鉀作基肥在移栽時施用，追肥在團棵期施用。3次重復，共27個小區，小區面積約60 m2，隨機區組排列。其他肥料為煙草專用復合肥[(N):(P2O5):(K2O)]比例為15:15:15）]和芝麻餅肥，均作基肥，復合肥分別在起壟覆膜和移栽時施入，比例為7:3，總施用量為300 kg/hm2；餅肥移栽時施用，用量為450 kg/hm2。試驗小區行株距為120 cm×50 cm，并于四周設保護行和通道。生產栽培措施同當地優質煙生產技術規范，烘烤結束后選取烤后煙葉中橘三（C3F）和上橘二（B2F）作為檢測樣品。

1.3 樣品測定

將烤后C3F和B2F樣品的3次重復樣混勻后作為一個待測樣品用于測定中性致香物質含量。中性致香物質含量的測定采用內標法，即通過蒸餾萃取儀和trace GC-DSQII MS美國賽默飛世爾公司的氣質聯用儀提取并測定分析，內標使用硝基苯。

前處理采用“同時蒸餾萃取法”，即取10 g待測樣品于500 mL圓底燒瓶中，加入1 g檸檬酸、0.5 mL內標和350 mL蒸餾水充分搖勻。安裝同時蒸餾萃取裝置，一端連接500 mL圓底燒瓶，同時進行恒溫電熱套加熱，另一端連接250 mL圓底燒瓶（內裝二氯甲烷40 mL），置于60 ℃水浴中，同時打開通水閥，待樣品沸騰分層時計時2.5 h，收集有機相。加入10 g左右無水硫酸鈉，搖勻澄清后轉移至雞心瓶，并置于60 ℃水浴中濃縮有機相至1 mL左右即可。

氣質聯用儀分析條件為色譜柱DB-5 ms（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣速度和流速為He，0.8 mL/min。進樣口溫度為250 ℃，初始溫度60 ℃并保持2 min，180 ℃時保持2 min，280 ℃時保持20 min。掃描離子范圍為50～650 amu；進樣量為2 μL，分流比為10:1。

2 結 果

2.1 中性致香物質總量

對烤后中上部葉進行氣相色譜/質譜（GC/MS）定量和定性分析，結果共檢測到29種中性香氣成分（表1），其中類胡蘿卜素類降解產物16種、Maillard反應產物7種、苯丙氨酸類香氣物質4種、類西柏烷類降解產物1種和其他類降解產物1種。對于C3F，增加鉀肥和提高鉀肥追施量對煙葉中性致香物質總量影響各異，表現為在同一施鉀比例上隨著鉀肥水平的提高，致香物質總量為處理A1B1﹥A2B1﹥A3B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A1B3﹥A2B3﹥A3B3；而隨著鉀肥追施比例的增加，中性致香物質總量在中低鉀水平上先降后增，高鉀水平上則逐漸增加，各處理之間表現為A1B3﹥A1B1﹥A1B2，A2B3﹥A2B1﹥A2B2，A3B3﹥A3B2﹥A3B1。而對于B2F，增加鉀肥可明顯提高上部葉中性致香物質含量總量，在同一施鉀比例上表現為A3B1﹥A2B1﹥A1B1，A3B2﹥A2B2﹥A1B2，A2B3﹥A3B3﹥A1B3；隨著鉀肥追施比例的增加，中性致香物質總量表現為中低鉀水平上呈增加趨勢，高鉀水平先降低后增加，在同一鉀肥用量上表現為A1B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B3﹥A2B2﹥A2B1，A3B1﹥A3B3﹥A3B2。由此可見，增施鉀肥有利于提高上部葉致香物質含量，提高鉀肥追施量則更有利于高鉀水平上中上部葉致香物質的積累。

表1 各處理烤后煙葉中性致香物質總量 μg/g

2.2 類胡蘿卜素類香氣物質含量

由表2可以看出，在C3F中，A1B3處理的類胡蘿卜素降解產物總量最高，其次是A3B3﹥A2B3﹥A3B2﹥A2B1﹥A2B3﹥A1B2﹥A1B1，A2B2處理含量最低，隨著鉀肥追施量的增加，類胡蘿卜素產物含量呈增加趨勢。在B2F中，增加鉀肥也可明顯提高類胡蘿卜素降解產物總量，且隨著鉀肥追施量的增加，表現為中低鉀水平上呈增加趨勢，高鉀水平上先降低后增加，與中性致香物質總量規律一致。β-大馬酮可增加煙氣濃度并產生花香，從表2看出，它在類胡蘿卜素降解產物中所占比例最高，中部葉平均占總量的44%，上部葉平均占總量的31%，其含量規律與類胡蘿卜素產物規律相同。其次是法尼基丙酮，最高占總量的22%。總之，增施鉀肥有利于上部葉中類胡蘿卜素降解產物的形成，如β-大馬酮等含量增加較為明顯，而增加鉀肥追施量則更有利于提高中部葉類胡蘿卜素產物含量。

2.3 Maillard反應產物含量

由表3可以看出，C3F中，Maillard反應產物積累量明顯不同，增施鉀肥在鉀肥基追施比例為7:3時先增加后降低，5:5時增加，3:7時降低；隨著鉀肥追施量的增加，在中低鉀施肥水平上先降低后增加，高鉀水平上先增加后降低。B2F中，隨著鉀肥施用量和追施比例的增加，Maillard反應產物含量明顯增加，其中A3B3處理各類棕色化致香物質含量最高，A1B1最低?？啡┰贛aillard反應產物中含量最高，中部葉平均占總量的80%，上部葉平均占總量的83%，其含量規律與Maillard反應產物總量一致，因此是決定Maillard反應產物量的重要成分。吲哚的含量最低，在上部葉部分處理中只有痕量存在。

2.4 苯丙氨酸類香氣物質含量

在C3F中，不同鉀肥施用量和追施比例下苯丙氨酸類香氣物質總量呈現與Maillard反應產物量相似規律（表4）。在B2F中，增施鉀肥和提高鉀肥追施比例可明顯增加苯丙氨酸類香氣物質總量，表現為A3B3 >A3B2 >A3B1 >A2B3> A2B2> A1B2>A1B3>A2B1>A1B1，特別在中高鉀水平時，香氣物質總量增加較多，4種致香物質成分均表現為A3B3含量最高，A1B1最低。苯甲醇的含量表現出與苯丙氨酸類香氣物質總量規律一致，含量最高，其次是苯乙醛，苯甲醛的含量最低。

2.5 類西柏烷類降解產物含量

類西柏烷類化合物本試驗主要檢測到了茄酮（表1），B2F中，增加鉀肥可明顯提高上部葉茄酮含量，且隨著鉀肥追施比例的增加，茄酮含量表現出中低鉀上平上先增加后降低，高鉀水平上呈增加趨勢，即A3B1>A3B3>A2B2>A3B2>A2B3> A1B2> A1B3>A2B1>A1B1。C3F中，隨著鉀肥施用量的增加，茄酮含量在鉀肥基追施比例在7:3時先增加后降低，在5:5和3:7時先降低后增加；隨著鉀肥追施量的增加，茄酮含量則表現為低鉀和高鉀水平上逐漸增加，而中鉀水平上先降低后增加，即A2B1>A1B3>A3B3>A3B2>A2B3>A3B1>A1B2>A1B1>A2B2。

表2 各處理烤后煙葉類胡蘿卜素降解產物含量 μg/g

2.6 其他類香氣物質含量

從表1中看出，新植二烯占所檢測到的中性致香成分比例較大，中部葉平均為73%，上部葉平均為68%。B2F中，隨著鉀肥施用量和追施比例的增加，煙葉中新植二烯的含量逐漸增加，表現為A2B3>A3B1>A3B3>A3B2>A2B2>A1B3>A1B2>A2B1>A1B1。C3F中，新植二烯含量與中性致香物質總量規律相同。

表3 各處理烤后煙葉Maillard反應產物含量 μg/g

注：tr表示痕量。

表4 各處理烤后煙葉苯丙氨酸類香氣物質含量 μg/g

3 討 論

煙葉是滿足人們吸食需要的特殊商品，因此，煙葉在燃吸時所形成的煙氣中的香氣成分組成和含量是衡量煙葉品質和香氣狀況最直接可靠的標準，對煙氣的香氣量、香氣質和香型有重要的影響。煙葉中香氣成分含量與組成受很多因素的影響，如遺傳、生態、栽培技術及調制醇化等，其中施肥是重要的栽培技術措施。研究表明，改變鉀肥種類、增施鉀肥、配合不同起壟方式種植密度、生長調節劑等不僅可提高煙葉含鉀量，也可改善的煙葉香氣成分數量[11-15]。何永秋等[11]在普通施鉀肥基礎上配施緩效鉀肥和腐植酸鉀肥，葉協鋒等[8]配施生物鉀肥均可提高煙葉中性致香成分。劉國順等[9]研究也顯示，提高鉀肥施用量可提高中部葉總中性致香物質含量，并且棕色化降解產物和類西柏烷類降解產物含量也呈增加趨勢。本研究在此基礎上發現，增施鉀肥不僅影響中性致香物質總量、棕色化降解產物和類西柏烷類降解產物量，還可明顯提高上部葉類胡蘿卜素降解產物、芳香類氨基酸降解產物及新植二烯等致香物質含量，而且改變鉀肥基追施比例，中性致香物質總量和各類致香物質成分表現出不同的規律性。

試驗還發現，對于上部葉，中性致香物質總量、類胡蘿卜素降解產物及新植二烯含量隨著鉀肥追施比例的增加，表現出中低鉀水平呈增加趨勢，高鉀水平上先增加后降低，A2B3和A3B1處理含量較高，芳香類氨基酸降解產物及Maillard反應產物則呈增加趨勢，A3B3處理最高，A1B1最低，說明中鉀水平配合高施追肥或高鉀水平配合低施追肥更有利于質體色素類致香物質的形成，而高鉀水平配合高施追肥則更有利于非質體色素類降解產物的形成。對于中部葉，隨著鉀肥追施比例的增加，不同處理之間有一定的差異，但無論是中性致香物質總量還是各類致香物質含量以A1B3處理相對較高。這也說明不同的鉀肥基追施比例造成了煙株不同生長時期的鉀素供應能力的差異，影響煙葉香氣成分含量組成，而增加鉀肥追施量更有利于上部葉香氣品質的改善。

4 結 論

本研究比較了烤煙中上部葉中性致香物質含量在不同鉀肥水平和基追施比例條件下的變化情況，證明增施鉀肥可明顯提高上部葉各類中性致香物質總量，中鉀水平配合高施追肥和高鉀水平上低施追肥（A2B3和A3B1處理），即當鉀肥施用量為16 kg/667m2，基追施比例為3:7和施用量為24 kg/667m2，基追施比例為7:3時更有利于質體色素類致香物質的形成，高鉀水平高施追肥（A3B3處理），即鉀肥施用量為24 kg/667m2，基追施比例為3:7有利于非質體色素類降解產物的形成；低鉀水平上高施追肥（A1B3處理），即鉀肥施用量為8 kg/667m2，基追施比例為3:7處理則更有利于中部葉各類香氣物質的形成。

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Effects of Different Potassium Fertilization Modes on Neutral Aroma Components in Flue-cured Tobacco Leaves

DAI Xiaoyan, ZHANG Qian, WANG Jianan, GUO Chunyan

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

In order to identify the effects of potassium (K) fertilization regulation on aroma constituents in flue-cured tobacco leave, a field experiment was conducted to study the changes of K rates and proportion of base K to dress K fertilizer on the neutral aroma constituents in middle and upper leaves of tobacco (Yunyan 87). The results showed that the contents of the all neutral aroma constituents and every degradation products were different under the different potassium fertilization rates and ratios. Neutral aroma constituents in upper leaves increased with the higher potassium rate. The content of plastid pigment degradation products in upper leaves were the highest relatively under top dressing fertilizer of middle potassium level and low dressing fertilizer of high potassium level, while the non-plastid pigment degradation products was the highest under top dressing fertilizer of high potassium level. It was more conducive to the formation of neutral aroma constituents in middle leaves under top dressing fertilizer of low potassium level.

flue-cured tobacco; potassium fertilizer; application rate; proportion of base K to dress K fertilizer; neutral aroma component

S572.06

1007-5119（2014）01-0026-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.005

河南中煙工業有限責任公司科技項目資助（2010033）

代曉燕，女，博士，講師，主要從事煙草栽培生理及土壤營養研究。E-mail：daixiaoy319@163.com

2013-09-29