不同基因型烤煙理化性質及化學成分與糖苷類物質的相關性分析

王 林，朱金峰，許自成*

(1.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司漯河市公司，河南 漯河 462000)

不同基因型烤煙理化性質及化學成分與糖苷類物質的相關性分析

王 林1，朱金峰2，許自成1*

(1.河南農業大學煙草學院，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司漯河市公司，河南 漯河 462000)

對不同基因型烤煙烤后煙葉物理特性、化學成分、糖苷類物質含量進行分析研究，發現不同基因型煙葉的物理特性、化學成分差異較大，糖苷類物質含量雖然在不同基因型間種類相同，但含量也存在較大差異，以中煙100和豫煙10號外觀質量較高、化學成分協調性較好，糖苷類物質含量較高。對烤煙煙葉的化學成分和糖苷類物質含量進行相關分析，發現煙堿、還原糖、總氮、鉀、氯含量與烤煙煙葉紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷呈正相關；還原糖、鉀含量與烤煙煙葉紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體含量呈正相關；煙堿、總糖、總氮含量與綠原酸同分異構體含量呈正相關；總糖、總氮含量與蕓香苷含量呈正相關。煙葉常規化學成分的協調性越好，越有利于提高煙葉的糖苷類香氣物質含量。

物理特性；化學成分；糖苷類物質；相關分析；基因型；烤煙

特色優質煙葉的生產是煙草行業重要的發展方向，而品種是生產的基礎，也是影響特色煙形成的重要因素[1-2]。不同基因型烤煙受遺傳因素、生態環境、生產條件等因素的影響，煙株化學成分含量比例不同，表現的煙葉質量不同[3-5]。煙葉的物理特性影響煙葉內在品質和生產性能，并一定程度上影響煙葉內部代謝，進而影響煙葉化學成分[6]。煙葉化學成分是決定評吸質量和煙氣特性等質量特性的內在因素，從而直接影響煙葉的品質[7-9]。煙葉糖苷類物質是一種分子量大、沸點高、香氣量少的潛香類香料物質，在高溫加熱或燃燒裂解過程中能釋放出具有香氣香味的化合物，是優質高香型煙葉生產的新型方向[10]。煙葉的香氣物質種類包括游離態和糖苷結合態，現今對煙葉游離態香氣物質的研究較多[11-12]，而對糖苷結合態的研究較少[13-16]，且集中在煙葉糖苷類物質的影響因素上，對煙葉化學成分與糖苷類物質的研究較少，因此，對不同基因型的烤煙的化學成分與糖苷類物質的間的相關分析，研究化學成分對糖苷類物質的影響，對優質煙葉的生產具有一定的指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以中煙100、豫煙10號、K326、NC71、中煙201、豫煙6號6個烤煙品種作為參試材料。

1.2 實驗設計

試驗于2014年在漯河市李集鎮科技示范園進行。供試土壤為黃壤土，基礎土壤養分狀況為：有機質9.03 g/kg，pH 6.60，銨態氮74.39 mg/kg，硝態氮153.7 mg/kg，速效磷17.4 mg/kg，速效鉀134.9 mg/kg。與常規大田習慣施肥進行對比，以檢驗處理效果。

試驗采用單因子完全隨機區組設計，重復4次，小區面積0.13 hm2。5月3日移栽，7月2日打頂，打頂當天進行各項處理，植煙行距1.1 m，株距0.5 m。覆蓋地膜，移栽后40 d揭膜，單株留葉20～22片，前茬作物：烤煙。試驗地N、P、K基肥及追肥用量按照當地常規施肥，保持各個小區土壤肥力一致。

1.3 試驗方法

1.3.1 煙葉物理特性的測定 單葉重的測定：采用平衡水分稱重法；含梗率的測定采用稱重法；葉質重的測定采用打孔鋁盒稱重法；填充值用DCZ-3型填充值儀測定；抗張強度的測定采用ZKW-3型薄片抗張強度試驗機測定。

1.3.2 煙葉化學成分的測定 總糖采用乙醇提取，蒽酮顯色法[17]；還原糖采用3，5-二硝基水楊酸比色法[17]；總氮采用過氧化氫-硫酸消化法[17]；鉀含量采用火焰光度法測定[18]；煙堿含量采用脫色法[19]；氯含量采用莫爾法測定[17]。

1.3.3 煙葉糖苷類物質的測定 糖苷類香味前體物質的分離。準確稱取10 g煙樣(過80目篩)于錐形瓶中，加100 mL的甲醇超聲萃取1 h，萃取液過濾，殘渣再加入100 mL的甲醇超聲萃取1 h，合并兩次萃取液，萃取液過濾濃縮至干(真空泵35 ℃旋轉蒸干)，加100 mL的水溶解后過XAD-2柱；先用400 mL水洗去酸、堿和糖，再用300 mL乙醚-正己烷(體積比為1∶1，各150 mL)洗去游離的香味物質和油脂、蠟質成分，最后用300 mL甲醇將糖苷洗脫下來；將甲醇洗脫液減壓濃縮至干(真空泵旋轉蒸干)，得到初步純化的糖苷。

UPLC-MS/MS分析樣品。將上述所得到的初步純化的糖苷用甲醇定容到25 mL，取上清液1 mL過0．22 μm濾膜，濾液供UPLC-MS/MS分析。

色譜條件。Agilent Eclipse XDB-C18色譜柱(4.6×250 mm，5 μm)，流速：1.0 mL/min，柱溫為室溫，檢測波長：254 nm，進樣量：5 μl，流動相A相：0.1 %甲酸-甲酸銨水溶液，B相：甲醇，C相：乙腈，梯度洗脫程序見表1。

質譜條件。ESI 離子源，毛細管電壓：3500 V，干燥氣溫度350 ℃，干燥氣流速10.0 L/min，霧化氣壓力50.0 psi。

2 結果與分析

2.1 不同基因型烤煙的物理特性差異性分析

煙葉可用性高低受煙葉物理特性的影響，是評價煙葉工業價值的重要指標[20]。由表2可知，中煙100、豫煙10號的葉長和葉寬最大，且開片最大，而NC71的葉長最大，但葉寬較小，且各處理的葉長葉寬差異不顯著；K326、NC71的含梗率較低，豫煙10號的含梗率最高，且豫煙10號的含梗率與K326、NC71差異性顯著；豫煙6號的抗張力最好，其次為中煙100，而K326的抗張力最低，且中煙100、豫煙6號與K326、NC71差異性顯著；不同基因型烤煙葉質重之間差異不顯著；填充值以中煙100最高，豫煙6號最低，且中煙100的填充值與K326、豫煙6號、NC71、中煙201的填充值差異性顯著。NC71的葉質重較大，但填充值低，可能與內含物質的轉化代謝有關。綜上所述，中煙100的綜合物理特性較好。

表1 梯度洗脫程序

表2 不同基因型烤煙的物理特性差異性比較

2.2 不同基因型烤煙的化學成分差異性比較

煙葉化學成分及其比值作為煙葉香吃味質量的一個重要標準，反應著煙葉的內在品質質量[21]。表3表明，不同基因型烤煙的化學成分含量差異較大，中煙100的總糖、還原糖含、總氮、鉀含量較高，豫煙10號的煙堿含量、還原糖含量較高，K326的總氮含量、鉀氯比較高，豫煙6號氮堿比較高，NC71煙堿含量、還原糖含量較高，中煙201的鉀氯比、氮堿比較高，但煙堿含量最低。氯含量以中煙100最高，中煙201最低。K326的鉀氯比最高，安全性更高；且各個基因型在煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯含量上差異顯著。中煙100和豫煙10號的氮堿比最為適宜，且無顯著差異。

2.3 不同基因型烤煙的糖苷類物質的差異性比較

通過采用UPLC-MS/MS分析法，定性定量分析了所測樣品中的糖苷類香氣前提物質(表4)。對正負離子的多級質譜圖進行分析，推測9種糖苷類前提物質其化學結構分別鑒定為紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷和其同分異構體、新綠原酸和其同分異構體、綠原酸和其同分異構體、隱綠原酸、蕓香苷、山奈酚-3-蕓香糖苷[22-25]。進而根據液相色譜圖和質譜圖的保留時間進行了相對含量的分析，糖苷類香氣前提物質總量表現以K326最高，中煙100次之，分別為77.47、77.22，說明這2個品種糖苷前提類物質含量較大。糖苷類香氣前提物質中蕓香苷的含量明顯高于其它物質，K326的蕓香苷含量最高，其次為中煙100、豫煙10號。此外，中煙100、豫煙10號、K326的紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷和其同分異構體的含量、綠原酸同分異構體含量較高，NC71的新綠原酸含量較高。

2.4 不同基因型烤煙化學成分與糖苷類物質間的相關分析

烤煙糖苷類物質以紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷、紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體、蕓香苷、山奈酚-3-蕓香糖苷、綠原酸的同分異構體的含量較高，對烤煙以上幾種糖苷類物質和烤煙化學成分相關性進行分析。由表5可知，煙堿含量與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷、綠原酸同分異構體含量呈正相關，總糖含量與蕓香苷含量呈正相關性，與綠原酸同分異構體含量呈極顯著正相關性；還原糖含量與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷含量呈正相關性，與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體含量呈極顯著正相關性；總氮含量與綠原酸同分異構體、蕓香苷含量呈正相關性，與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體含量有極顯著正相關性；鉀含量含量與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷含量、紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體含量呈正相關性。氯含量與紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷含量有正相關性。

表3 不同基因型烤煙的化學成分差異比較

表4 不同基因型烤煙的糖苷類物質含量的差異比較

表5 不同基因型烤煙化學成分與糖苷類物質間的相關分析

注：*表示5 %顯著水平；**表示l %顯著水平。

Note:*means significant difference at 5 %, **means significant difference at 1 %.

3 小結與討論

煙葉的物理特性不僅包括煙葉的外部形態還包括煙葉的物理性能，它反映煙葉的外觀質量，影響煙葉的加工，從而影響卷煙的質量風格。煙葉物理性狀受多種因素的影響，不僅與煙葉類型、品種、部位有關，還包括栽培技術、種植環境、卷煙工藝等。從各個基因型的物理特性來看，中煙100、豫煙10號、NC71、中煙201的葉長葉寬均能達到優質煙葉對葉長葉寬的標準，但沒達到優質煙葉開片標準，可以再打頂前后采取一定的措施促進煙葉生長素和細胞分裂素的效用，促進開片，達到理想的效果。豫煙10號除含梗率外各個物理特性均適宜，而含梗率與煙葉生產效率密切相關，應采取一定的栽培措施降低含梗率。中煙100的鉀含量最高，煙葉鉀含量主要靠根吸收，而根與基因型密切相關。試驗表明，研究表明，中煙100的無論從煙葉形態還是內在物理質量來講，整體最為適宜。

煙葉化學成分協調性是評價煙葉品質質量的重要指標，糖含量影響煙葉的煙氣香甜度和舒適度，一定范圍內糖含量高，品質越好；煙堿影響煙葉的生理強度，滿足人體的生理需求；總氮影響煙葉吃味、刺激性和煙氣濃度．總氮過低，則吃味平淡；鉀能提高煙葉的燃燒性，氯含量能改善煙氣質量，適宜的鉀氯比能提高煙葉的安全性；糖堿比、氮堿通常用來評價煙氣酸堿平衡，影響煙氣柔和性和細膩度[3]。從各基因型烤煙化學成分的整體而言，中煙100和豫煙10號的協調性最好，各化學成分較為適宜，且與其它基因型烤煙化學成分含量差異顯著。

糖苷類物質是煙草潛在香味物質，在陳化或燃燒中能降解或裂解產生大量的致香物質，能改善煙氣質、增強煙氣舒適度，作為一種新型煙草增香劑，對煙葉香氣品質的提升有重要的作用[26]。煙草中糖苷類物質受多種因素的影響，包括品種、部位、生態環境因素、調制等多方面的影響[27]。經過分析測定，發現試驗中6種不同品種的煙葉具有相同的糖苷類物質，但不同的糖苷類物質的含量差異很大。有大量研究表明，不同基因型烤煙中游離態香味物質含量有較大的差異[28]。本文對糖苷結合態香氣物質進行定性定量分析，與烤煙中游離態香氣物質分析相結合進行研究，能更全面的去分析影響煙葉香味品質的影響因素。研究表明，中煙100和豫煙10號的糖苷類物質含量相對較高。

不同糖苷類香氣物質具有不同的化學結構和性質，從而影響煙葉香氣的品質、含量、香型等。對不同基因型煙葉的化學成分和糖苷類物質進行相關性分析可知，通過提高煙堿、還原糖、總氮、鉀、氯含量可以提高紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷；提高還原糖、鉀含量可以提高紫羅蘭醇-β-D-葡萄糖苷同分異構體含量；提高煙堿、總糖、總氮可以提高綠原酸同分異構體含量；提高總糖、總氮含量可以提高蕓香苷含量；而山奈酚-蕓香糖苷受與化學成分無相關性。中煙100、豫煙10號、K326的糖苷含量較高，可能與其糖分含量較高，在烤煙糖苷形成過程具有較多的反應底物有關。試驗充分說明，煙葉的化學成分協調性對煙葉的香味物質有積極的影響。此外，有研究表明糖苷類物質對煙草濃香型風格的形成具有一定的作用[29]。作為煙葉濃香型突出的河南省省份，香型風格一直是省內研究的重點，可以以糖苷類物質研究為重點來探索提高濃香型的措施。

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(責任編輯 李山云)

Physico-chemical Properties and Correlation on Chemical Components and Glycosidic Components in Different Genotypic Flue-cured Tobacco

WANG Lin1, ZHU Jin-feng2, XU Zi-cheng1*

(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450002, China; 2. Luohe Branch of Henan Provincial Tobacco Company, Henan Luohe 462000, China)

Different genotypes of flue-cured tobacco production were used as meterials, the contents of physical characteristics, chemical components and glycosidic components were compared and analyzed. The results revealed that main physical characteristics, chemical components had significant differences among different genotypes, and the kinds of glycosidic components in various tobacco leaves were basically the same，but the content was fairly different. The physical characteristics and chemical components of Zhongyan100, Yuyan 6 were well coordinated, and glycosidic components content of Zhongyan100, yuyan 6 were higher than others. The chemical components and glycosidic components of different genotypes of flue-cured tobacco were tested by correlation analysis, and the results revealed that nicotine, total sugar, total nitrogen, kalium chlorine showed significant positive correlation with ionol-β-D-glucopyranoside. The reducing sugar, kalium showed significant positive correlation with the structural isomer of ionol-β-D-glucopyranoside. The nicotine, total sugar, total nitrogen showed significant positive correlation with the structural isomer of neochlorogenic acid. The total sugar, total nitrogen showed significant positive correlation with rutin. At last, the glycosidic components content could be increased by improving chemical composition balance．

Physical characteristics; Chemical component; Glyosidic components; Correlation analysis; Genotypes; Flue-cured tobacco

1001-4829(2016)10-2356-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.019

2015-08-13

河南省煙草公司科技攻關項目(HYKJ 201105、HYKJ 201043)

王 林(1992-)，女，河南安陽人，在讀碩士研究生，主要從事煙草栽培與質量評價研究，E-mail:wlin128@126.com，Tel:15036192269，*為通訊作者：許自成, E-mail: zcxu@sohu.com。

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