硫素營養烤煙葉片石油醚提取物合成

崔保偉，劉全永，陸引罡

(1.商丘職業技術學院，河南 商丘 472000;2.貴州大學農學院，貴州 貴陽 550025)

煙葉石油醚提取物是用石油醚作溶劑，對煙葉樣品進行萃取所得到的油脂、脂肪酸、揮發油、蠟質、類脂物、色素等混合物。石油醚，提高煙葉石油醚提取物的含量一直是煙草育種和栽培研究焦點［4］。過去對與石油醚提取物含量相關的［5］。因此，本試驗以石油醚提取物成分中脂肪酸為例，研究其脂肪酸的合成與石油醚提取物含量的關系。硫是磷酸甘油醛脫氫酶、脂肪酶、蘋果酸脫氫酶等許多酶的組成成分［1］;［2，3］。］等研究表明，6- 磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶等酶活性與脂肪酸的合成有很大的相關性。本文參考前人的，研究硫素營養與脂肪酸的合成及其煙葉石油醚提取物含量的關系。旨在為合理施肥，提高烤煙品質提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種:烤煙主要推廣品種K326。

供試土壤:按中國土壤分類標準為黃壤土類黃泥土，土壤肥力狀況為:有機質3.8 g/kg，全氮1.19 g/kg，堿解氮 97.89 mg/kg，速效磷 13.2 mg/kg，速效鉀117.2 mg/kg，pH值6.47。

供試肥料:煙草專用基肥N∶P∶K=10∶10∶26;專用追肥 N∶P∶K=13∶0∶26。硫肥選用生石膏(CaSO4·2H2O，含硫18.6%)。

1.2 試驗方法

試驗在貴州大學農業科技園進行。試驗設S0、S1、S2、S3、S4 4 個施硫水平，即每公頃分別施純S 量為 0、45、90、135、180 kg。每個處理 5 次重復，隨機區組排列，小區面積為9 m×6 m=54 m2，行株距為1.0 m ×0.60 m。每個小區分成2部分，一部用于石油醚提取物合成前體物酶活性測定，分別在烤煙團棵期、旺長期、現蕾期、成熟期取樣分析6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)活性及石油醚提取物含量，另一部分等烤煙成熟后分上、中、下三部位烘干分別測定石油醚提取物含量。試驗5月10日移栽，移栽前施用煙草專用基肥800 kg/hm2，移栽后20 d施用專用追肥400 kg/hm2，硫肥在移栽時一次性施用，所用肥料比例為 N∶P2O5∶K2O=1∶0.7∶2.4。其余管理同常規大田生產。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 石油醚提取物含量的測定 稱取2 g粉碎的煙葉樣品裝入濾紙筒內，放入索氏提取器的提取管內。洗凈索氏提取瓶，在105℃烘箱內烘干至恒重，記錄重量(A，g)。將石油醚加到提取瓶內約為瓶容積的1/2～2/3，將樣品包放入提取管內。把提取器各部分連接后，接口處不能漏氣。用70～80℃恒溫水浴加熱提取瓶，使抽提進行10 h左右，直至抽提管內的石油醚用濾紙檢驗無油跡為止。取下提取瓶，洗凈瓶的外壁，放入105℃烘箱中烘干、恒重，記錄重量(B，g)。

w(石油醚提取物)=(B-A)/樣品重量(g)×100%

1.3.2 酶活力的測定 (1)6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的測定參照西北農業大學的方法［8］測定(2)異檸檬酸裂解酶活力的測定參照Syrett等人的方法［9］。(3)磷脂酸磷酸酶(PAP)參照西北農業大學的方法［8］測定。

2 結果與分析

2.1 硫素營養煙葉石油醚提取物合成前體物合成酶

2.1.1 硫素營養對烤煙不同生育時期6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的影響 從烤煙的不同生育時期各施硫處理6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性變化(表1)可知，隨著烤煙生長發育的進程，6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性呈現先增加后降低的趨勢，至現蕾期達到最強，進入成熟期，其活性又逐漸降低。團棵期與成熟期各施硫處理6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性差異不明顯，旺長期與現蕾期各處理間均到達顯著差異，各生育時期均以S3處理(135 kg/kg/hm2)的6-磷酸葡萄糖脫氫酶的活性均最強。

表1 硫素營養對烤煙不同生育時期6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性的影響Tab.1 Effect of sulfur nutrition on 6-phosphogluconate dehydrogenase at different developmental stages of flue-cured tobacco

2.1.2 硫素營養對烤煙不同生育時期異檸檬酸裂解酶活性的影響 異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環中的一個關鍵酶，前人研究認為乙醛酸循環的增強對三羧酸循環有抑制作用，引起有機酸的積累，從而促進脂肪酸的迅速合成［10］。通過對烤煙不同生育時期各施硫處理的異檸檬酸裂解酶活性的測定，結果見圖2。團棵期至現蕾期，異檸檬酸裂解酶的活性隨著烤煙生長發育的進程逐漸增強，進入成熟期，該酶活性下降。不同生育時期下異檸檬酸裂解酶活性均以S3處理(135 kg/kg/hm2)最強，成熟期的S2與S3差異不明顯，其他時期各處理均達到顯著差異。

表2 硫素營養對烤煙不同生育時期異檸檬酸裂解酶活性的影響Tab.2 Effect of sulfur nutrition on isocitrate lyase at different developmental stages of flue-cured tobacco

2.1.3 硫素營養對烤煙不同生育時期磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的影響

表3 硫素營養對烤煙不同生育時期磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的影響Tab.3 Effect of sulfur nutrition on phosphatidate phosphatase at different developmental stages of flue-cured tobacco

不同施硫處理磷脂酸磷酸酶(PAP)活性的變化，從表3可以看出，該酶活性隨著烤煙生育時期的推進逐漸增強，旺長期至現蕾期增幅最大，現蕾期活性達到最強。之后其活性又逐漸降低。在烤煙的不同生育時期，磷脂酸磷酸酶(PAP)活性均以S3處理(135 kg/kg/hm2)最強，旺長期與成熟期各施硫處理差異不顯著。

2.2 硫素營養對煙葉石油醚提取物含量的影響

煙葉中石油醚提取物含量與品質、香氣具有重要關系。石油醚提取物含量多的煙葉，其油分多，身份適中，色度強，顏色多為橘黃。其外觀質量和內在質量都比較高。因此分析煙葉石油醚提取物含量對研究煙葉的品質，提高煙葉的利用潛能都具有重要作用。

由表4可知，在烤煙的不同生育時期，隨著施硫量的增加，石油醚提取物含量均呈現先增加后降低的趨勢，各時期均以S3處理石油醚提取物含量最高。團棵期和成熟期的各處理達到極顯著差異，旺長期和現蕾期的S3與S4差異不顯著，其它處理都達到了顯著差異。

由表5可知，烤煙烘烤后各部位葉石油醚提取物含量存在顯著差異，不同部位葉片表現為中部葉＞上部葉＞下部葉。就同一部位葉分析，中部葉的S3與S4差異不顯著，與其它處理都達到了極顯著差異;上部葉各處理差異不明顯;下部葉各處理均達到顯著差異。說明施硫為135 kg/kg/hm2時最有利于石油醚提取物的形成。

表4 不同處理對烤煙不同生育時期石油醚提取物含量的影響Tab.4 Effect of different treatment on petroleum ether extracts in flue-cured tobacco leaves at different developmental stage

表5 不同處理對烤煙烘烤后各部葉石油醚提取物含量的影響Tab.5 Effect of different treatment on petroleum ether extracts in different part of flue-cured tobacco leaves

3 小結與討論

煙葉石油醚提取物含量常作為衡量煙葉品質與香氣的重要指標，在煙葉成熟、調制和燃吸過程中，經過一系列的分解、轉化成致香物質，產生香氣。而石油醚提取物含量與6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性具有重要關系。試驗結果表明，6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性增強，脂肪酸合成旺盛，石油醚提取物含量增加。原因是6-磷酸葡萄糖脫氫酶作為磷酸戊糖途徑中重要的限速酶，其活性的增強能顯著促進磷酸戊糖循環加速提供更多的NADPH，為脂肪酸的合成提供更多的能量，從而提高石油醚提取物的含量;異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環中的一個關鍵酶，其活性增強能顯著促進乙醛酸循環，而乙醛酸循環對三羧酸循環有抑制作用，引起有機酸的積累，從而促進脂肪酸的迅速合成［10］，磷脂酸磷酸酶(PAP)是三酰甘油脂肪酸循環中的重要酶，是一類重要的去磷酸酶，該酶的生理功能是催化磷脂酸形成二酰甘油，而二酰甘油是三酰甘油合成的前體，因此，PAP的活性直接影響了三酰甘油的合成速率［11］。

另外，硫是許多酶的組成成分，比如磷酸甘油醛脫氫酶、脂肪酶等，硫素營養對于脂肪酸合成過程中的各種酶的活性均有一定的調節作用。本試驗結果還發現，增施適量的硫肥對于提高6-磷酸葡萄糖脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、磷脂酸磷酸酶(PAP)的活性均有一定的促進作用，酶活性越強，脂肪酸合成越旺盛，石油醚提取物含量就越高，施硫為135 kg/kg/hm2時最有利于石油醚提取物的合成。而對于煙葉石油醚提取物合成過程中其他酶的活性還有待進一步研究。

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