施用不同木本泥炭肥料對烤煙品質及中性香氣物質的影響

蔣 杰，周冀衡，張 毅，李 強，王承偉

(1.湖南農業大學煙草研究院,湖南 長沙 410128; 2.湖南農業大學生科院,湖南 長沙 410128)

施用不同木本泥炭肥料對烤煙品質及中性香氣物質的影響

蔣 杰1,2，周冀衡1*，張 毅2，李 強1，王承偉1,2

(1.湖南農業大學煙草研究院,湖南 長沙 410128; 2.湖南農業大學生科院,湖南 長沙 410128)

【目的】為研究施用不同木本泥炭對烤煙品質及中性香氣物質的影響。【方法】通過田間試驗，設置木本泥炭腐殖酸鉀、200 kg/667m2木本泥炭原料和500 kg/667m2木本泥炭原料3個處理，以不施肥處理、常規施肥處理為對照。【結果】與不施肥、常規施肥相比，木本泥炭3個處理可以提高煙葉氧化鉀、還原糖和總糖含量，降低初烤煙葉中淀粉含量。在木本泥炭施用量相同時，木本泥炭腐殖酸鉀處理是提高中性致香物質較合適的選擇。與不施肥處理比較，提高了98.47 %棕色化產物類產物含量、430.32 %苯丙氨酸類產物含量、238.31 %類胡蘿卜素類產物含量、71.01 %類西柏烷類產物含量。【結論】在提高木本泥炭施用量的基礎上，500 kg/667m2木本泥炭處理取得的效果最好。

木本泥炭；烤煙；品質；香氣

烤煙作為我國重要的經濟作物之一， 在經濟發展中占有重要的戰略地位。香氣是衡量烤煙質量和可用性的核心內容和重要指標之一[1-3]。香氣量不足是我國煙葉存在的主要問題之一，因此，提高我國煙葉香氣量是亟待解決的問題。造成煙草香氣差異的因素主要有遺傳因素、環境條件、土壤狀況、農藝措施、成熟度、調制方法、養分管理等[4]。

遺傳因素是影響煙葉香吃味的第一因子。馬常力和韓錦峰[5]等研究表明，不同品種煙葉的香氣物質含量不同。王彪[6]等研究表明，品種對香吃味的最大貢獻率達50 %，是影響煙葉香吃味的第一因子。據研究，同一煙草品種在不同生態條件下形成的煙葉化學成分、評吸品質、致香物質含量的差異，大于同一生態條件下不同品種問的差異，煙葉品質和致香物質含量有明顯的地域性特征[7]。任永浩[8]試驗結果表明，不同根際土壤pH值下煙葉的香氣成分有明顯差異。定量測出15種香氣物質成分含量，在根際pH值為6.5～7.5時最高，pH值>7.5或<6.5時普遍降低。土壤肥力對烤煙香氣影響極大。成熟度極大影響著煙葉的色、香、味以及吸食質量和使用價值等。研究[9]表明，采摘時間是降低煙堿含量，增加香氣量和香氣質的重要措施之一。趙銘欽[10-11]等試驗結果表明，煙葉采收時的成熟度不同，烤后煙葉化學成分和質量特性明顯不同。研究指出，煙葉成熟和調制過程是香氣前體物降解、香氣物質形成和轉化的主要時期。

增施腐殖酸肥可以提高煙葉總致香物質含量、主要致香物質含量和評吸質量[12]。腐植酸的原料主要來源于泥炭、褐煤和風化煤(腐植酸含量從10 %到80 %)，其中泥炭可分為木本泥炭、草本泥炭、蘚類泥炭3種類型，其中以木本泥炭腐植酸含量最高，草本泥炭次之、蘚類泥炭最低[13]。我國泥炭豐富，但多數為草本泥炭，其儲量約占泥炭總儲量的70 %，這使得目前國內研究多集中于草本泥炭，較少關注到木本泥炭。因此在有必要對木本泥炭在烤煙生產中的應用效果進行系統的研究，以期為改善烤煙品質，提高煙葉香味提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗條件

試驗于2014年在湖南省長沙市寧鄉縣黃材鎮(北緯28°9′33″，東經112°7′1″)進行，供試土壤為水稻土，中等肥力水平。土壤pH值為5.95，土壤有機質含量為24.2 g/kg，堿解氮含量為122.5 mg/kg，速效鉀含量為187.3 mg/kg，速效磷含量為16.2 mg/kg。

1.2 試驗材料與方法

試驗共設5個處理：①T1：不施任何肥料(CK)。②T2：農民常規施肥。③T3：木本泥炭腐殖酸鉀做基肥+ T2處理(去除腐殖酸鉀中的投入的鉀素)。④T4：200 kg/667m2木本泥炭原料做基肥+T2處理。⑤T5：500 kg/667m2木本泥炭原料做基肥+T2處理。試驗共設3次重復，共計15個小區，小區面積約37 m2，隨機區組設計。

肥料施用如下：70 %氮肥(煙草專用肥15-5-25)和全部磷肥作為基肥在移栽前穴施，木本泥炭及其衍生的新型肥料產品撒施(氮：硝銨磷肥(N 32 %、P2O54.4 %；磷：過磷酸鈣P2O516 %、鉀：硫酸鉀 K2O 50 %)；追施時間在移栽后7～10、20～25 d分2次追施(表1)。各小區煙葉采收后按三段式烘烤法烘烤，按烤煙42級國家標準(GB 2635-92)分級，選取煙樣等級為中桔三(C3F)1.5 kg。

1.3 試驗樣品采集和測定

1.3.1 各小區煙葉采收后按三段式烘烤法烘烤 按烤煙42級國家標準(GB 2635-92)分級，每個小區取C3F等級的煙葉1.5 kg，分別測定常規化學指標(氮、鉀、氯、煙堿、淀粉、總糖、還原糖)。

1.3.2 將采集的樣品粉碎 過60目篩備用。淀粉采用碘顯色法[14]測定； 總糖、還原糖、煙堿含量采用Pulse-3000 連續流動分析儀測定[15]；總氮采用高氯酸-硫酸消化法測定15[15]；鉀采用原子吸收火焰光度法[15]；氯離子采用戴安ICS-1500測定[15]；致香物質參照王超的方法[16]測定。

表1 木本泥炭物理化學指標Table 1 Physical and chemical indicators of woody peat

表2 不同處理肥料施用量Table 2 Contents of different treatment fertilizer (kg/667 m2)

2 結果與分析

2.1 不同試驗處理對初烤煙常規化學成分的影響

表3顯示，各處理均可提高葉水溶性總糖、和氧化鉀含量；降低氯含量，而對各部位其它化學成分的影響不盡一致。在鉀含量方面，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3和200 kg/667m2木本泥炭原料處理T4、500 kg/667m2木本泥炭原料處理T5均可提高煙葉中氧化鉀的含量，分別為2.71 %、3.08 %、2.51 %。與不施肥T1相比，提高了0.67～1.24個百分點，與常規施肥T2比較，提高了0.21～0.78個百分點，呈現出顯著性差異水平。呈現T5>T3>T4趨勢。與不施肥和常規施肥比較，配施木本泥炭腐殖酸鉀和200 kg/667m2木本泥炭原料、500 kg/667m2木本泥炭原料處理均可提高煙葉中總糖和還原糖的含量，差異達到了顯著水平。總糖比不施肥處理高出3.90～9.33個百分點，比常規施肥高出3.34～8.77個百分點；還原糖比不施肥處理高出2.66～5.74個百分點，比常規施肥高出1.72～4.80個百分點。一般認為優質煙葉水溶性總糖與煙堿的比值為6以上，接近于10，總氮與煙堿的比值接近1較好[17]。從上述兩者的比值來看，T3、T4、T5接近于優質煙葉化學成分品質指標。綜合分析認為，配施木本泥炭腐殖酸鉀和木本泥炭原料的處理可使煙葉化學成分協調、鉀素含量有所提高，氯含量有所降低。這說明該處理可能有利于煙株生長期間各部位煙葉碳氮代謝更趨協調，促進了煙葉碳氮化合物(糖、堿、總氮)之間比例的平衡，對鉀素的吸收利用也相對較好。

2.2 致香物質測定結果

2.2.1 不同試驗處理對烤煙棕色化產物含量的影響 棕色化產物類致香物質包括吡嗪類、吡咯類、呋喃類、吡喃類。如糠醛、糠醇、3-甲基-2(5H)-呋喃酮、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛等成分。其中有許多都具有讓人愉悅的吸味和香氣，對煙氣的香吃味有較好的貢獻[19]。煙葉醇化后的堅果香、甜香等優美香氣與這些化合物有密切的關系，尤其是其中的吡咯、呋喃類物質，雖然含量低微，但對可可香味的形成至關重要[20]。由表4可以看出，不同處理煙葉中棕色化產物類致香物質含量具有一定的變化。其中以配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3和500 kg/667m2木本泥炭處理T5含量較高，分別為28.52、33.65 μg/g。其中糠醛、糠醇、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛含量在配施500 kg/667m2木本泥炭原料中處理T5最高，3-甲基-2(5H)-呋喃酮在配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3中最高。在總量方面，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3比TI、T2分別提升了98.47 %、46.78 %；配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5比TI、T2分別提升了134.17 %、73.19 %。表明配施木本泥炭對提高棕色化產物類致香物質含量有一定的促進作用。

表3 不同處理對煙葉化學成分的影響Table 3 Contents of chemical components in tobacco leaves with different treatment

表4 不同處理烤煙類棕色化產物的含量Table 4 Contents of degraded products of browning reaction in tobacco leaves with different treatment (μg/g)

2.2.2 不同試驗處理對烤煙苯丙氨酸降解物含量的影響 苯丙氨酸類致香物質包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等成分，對烤煙的香氣具有良好的促進作用，尤其對烤煙的清香、果香具有一定的影響。如表5所示，施用木本泥炭類肥料可以不同程度影響煙葉中苯丙氨酸類中性香氣成分的含量，其中對苯乙醛含量的影響較大，以配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3含量最高，為13.26 μg/g。就不同處理比較，木本泥炭腐殖酸鉀配施處理T3煙葉中苯丙氨酸類致香物質含量明顯高于其它處理，配施500 kg/667m2木本泥炭原料處理T5次之，而不施肥、農民常規施肥處理的含量都較低。在總量方面，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3比TI、T2分別提升了430.32 %、127.09 %；配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5比TI、T2分別提升了382.22 %、106.49 %。表明木本泥炭腐殖酸鉀配施可以提高煙葉苯丙氨酸類致香物質含量，但配施200 kg/667m2木本泥炭處理T4和農民常規施肥相比差別不大。

2.2.3 不同試驗處理對烤煙類胡蘿卜素降解物含量的影響 對煙葉中所含有的中性香氣物質，有很多化合物是類胡蘿卜素的降解產物，其中有較高比例的化合物是關鍵致香物質，其產生香味的閾值相對較低，對煙葉中性香氣成分量的貢獻較大[21]，如巨豆三烯酮(1、2、3)、β-大馬酮等。煙葉在醇化過程中，類胡蘿卜素降解后可生成一類揮發性芳香化合物，對卷煙吸食品質有重要影響[20]。由表6可知，木本泥炭處理可不同程度地提高煙葉中類胡蘿卜素類致香物質的含最，且以配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5的效果最好，達到61.76 μg/g，比TI、T2分別提升了267.40 %、145.86 %。配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3的效果次之，達到了56.87 μg/g，比TI、T2分別提升了238.37 %、126.39 %。

2.2.4 不同試驗處理對烤煙西柏烷降解物含量的影響 對于類西柏烷類降解物，主要包括茄酮及其衍生物，是煙葉中重要的致香前體物，通過一定的降解途徑可形成多種醛、酮等致香成分[22]。與不施肥處理T1及農民常規施肥處理T2相比，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3、200 kg/667m2木本泥炭原料處理T4、500 kg/667m2木本泥炭原料處理T5均能提高煙葉中類西柏烷類致香物質含量，分別為15.22、 14.38、16.75 μg/g。但3個處理之間的差距不大，500 kg/667m2木本泥炭原料>施木本泥炭腐殖酸鉀>200 kg/667m2木本泥炭原料。在總量方面，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3比TI、T2分別提升了71.01 %、58.54 %；配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5比TI、T2分別提升了88.2 %、74.48 %。表明配施木本泥炭肥料能明顯提高煙葉中類西柏烷類致香物質的含量(圖1)。

表5 不同處理烤煙類苯丙氨酸降解物的含量Table 5 Contents of degraded products of phenylanoids degradation in tobacco leaves with different treatments (μg/g)

表6 不同處理烤煙類胡蘿卜素類降解產物的含量Table 6 Contents of degraded products of carotenoid in tobacco leaves with different treatments (μg/g)

2.2.5 不同試驗處理對烤煙新植二烯含量和中性致香物質總量的影響 新植二烯是烤煙中性致香物質中含量最高的成分，對煙葉香氣的閾值較高，含量低時難于奏效。新植二烯本身不僅具有一定的香氣，而且可分解轉化形成低分子香味成分，其可直接轉移到煙氣中，并具有減輕刺激和柔和煙氣的作用，因而與煙氣的品質密切相關。

相比于不施肥處理T1與農民常規處理T2，以配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5最高，為617.10 μg/g，配施木本泥炭腐殖酸鉀處理T3再次之，為542.30 μg/g(圖2)。總的中性香氣物質含量以及扣除新植二烯后中性香氣物質后含量均以配施500 kg/667m2木本泥炭處理T5含量最高，不施肥處理T1與農民常規處理T2最低，這反應出木本泥炭類肥料的施用可以提高煙葉的中性香氣物質，尤其的500 kg/667m2木本泥炭原料的投入，有利于煙葉品質的提升。

圖1 不同處理烤煙類西柏烷類降解產物的含量Fig.1 Contents of degraded products of cembrane aroma components in tobacco leaves with different treatments

3 討 論

煙葉內在品質由煙葉內含物及其協調性決定。有研究認為，還原糖是體現煙草優良品質的指標之一[23]，煙葉香氣風格特征與總糖、還原糖、糖堿比、氮堿比含量或比值呈極顯著相關或負相關，當這些化學指標較高時，有助于凸顯煙葉清香型風格特征[24]。在試驗中，配施木本泥炭腐殖酸鉀、適量木本泥炭和高量木本泥炭原料的處理的糖堿比更接近于10，但是在氮堿比方面的比較不施肥處理和常規施肥處理更接近于1。與常規施肥比較，配施木本泥炭腐殖酸鉀、200 kg/m2木本泥炭和500 kg/m2木本泥炭原料的處理可不同程度降低煙堿含量。這與敖金成[25]的研究結果一致。

圖2 不同處理烤煙新植二烯含量和中性致香物質總量的含量Fig.2 Contents of degraded products of neophytadiene and total aroma substances in tobacco leaves with different treatments

薛超群[26]研究表明，施用腐殖酸提高了煙葉香氣品質，隨著腐殖酸用量的增加，煙葉美拉德反應產物、總香味物質含量顯著提高，腐殖酸用量120和180 kg/hm2的煙葉香氣品質得分較高。本試驗研究結果表明，施用不同種類木本泥炭肥料對烤煙各類中性致香物質含量和中性致香物質總量均有明顯影響。棕色化產物類、類胡蘿卜素和西柏烷降解物含量均為施用500 kg/667m2木本泥炭原料肥料最高。苯丙氨酸類為施用木本泥炭腐殖酸鉀肥料最高。與不施肥和常規處理相比，木本泥炭類肥料的施用可顯著提高苯丙氨酸類、棕色化產物類、類胡蘿卜素和西柏烷降解物含量。

李強[27]研究表明，煙葉鉀含量與 7 類致香物質含量呈線性關系；說明鉀素營養對烤煙致香物質含量影響顯著，改善鉀素營養可提高煙葉致香物質含量。葉協鋒等[28]研究認為硫酸鉀增施生物鉀肥可以提高中性致香物質總量。劉國順[29]研究表明,烤后煙葉鉀含量隨鉀肥施用量的增加而增加。施用鉀肥提高了煙葉的酸性和中性香氣成分含量。隨著鉀肥施用量的增加,煙葉中亞油酸和亞麻酸的含量在降低，同時提高了棕色化產物、西柏烷類等物質的含量。比較木本泥炭腐殖酸鉀和木本泥炭原料，在提高棕色化產物類、類胡蘿卜素和西柏烷降解物方面，500 kg/667m2木本泥炭原料優于木本泥炭腐殖酸鉀。在提高苯丙氨酸類、棕色化產物類、類胡蘿卜素和西柏烷降解物方面，施用木本泥炭腐殖酸鉀優于施用200 kg/667m2木本泥炭原料。

4 討 論

綜上所述，配施木本泥炭腐殖酸鉀肥能明顯提高煙葉醇和度及協調性，有效降低煙葉煙堿含量，改善煙葉香氣質和提高煙葉香氣量。在施用量相同時，施用木本泥炭腐殖酸鉀是提高中性致香物質最優的選擇。在提高木本泥炭施用量的基礎上，木本泥炭原料取得的效果較好，較合適施用量為500 kg/667m2。

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EffectsofDifferentWoodyPeatFertilizersonQualityandNeutralAromaComponentsofFlue-curedTobacco

JIANG Jie1,2,ZHOU Ji-heng1*,ZHANG Yi2,LI Qiang1,WANG Cheng-wei1,2

(1.Institute of Tobacco,Hunan Agricultural University,Hunan Changsha 410128,China;2.College of Life Sciences，Hunan Agricultural University,Hunan Changsha 410128,China)

【Objective】The present experiment was conducted to study the effects of different woody peat on the quality and neutral aroma components of flue cured tobacco.【Method】By field experiment,three treatments of woody peat humic acid potassium,200 kg/667m2woody peat raw material and 500 kg/667m2woody peat raw material,were designed,with no fertilization treatment and conventional fertilization treatment as control.【Result】Compared with no fertilization,conventional fertilization and three woody peat treatment could improve tobacco potassium,reduce sugar and total sugar content and reduce starch content in tobacco first baking.At the same time,the application of peat humic acid potassium treatment was a more suitable choice to improve the neutral aroma substances.Compared with non-fertilization treatment,the content of product of brown product 98.47 %,phenylalanine product of 430.32 %,carotenoid content of 238.31 % and 71.01 % of cephalosporin product were increased.【Conclusion】On the basis of increasing the amount of woody peat,the effect of 500 kg/667m2in the treatment of peat peat was the best.

Woody peat; Flue-cured tobacco; Quality; Aroma

1001-4829(2017)4-0830-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.020

2016-10-20

廣西中煙工業有限責任公司“煙葉增鉀關鍵技術研究與集成示范”項目；湖南省研究生科研創新項目(CX2016B273)

蔣 杰(1993-)，土家族，男，湖南鳳凰人，在讀研究生，碩士，研究方向為煙草生理生化，E-mail:jiangjie7476@163.com，Tel：13027317476，*為通訊作者：周冀衡，E-mail:jhzhou2005@163.com。

S572

A

(責任編輯 李山云)