海拔高度、品種及其互作對烤煙多酚類物質的影響

孫志浩，霍昭光，張寶全，楊志曉，衛宣志，喻奇偉，李曉輝，楊鐵釗*

（1.河南農業大學，鄭州 450002；2.浙江中煙工業有限責任公司，杭州 310008；3.貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081；4.貴州省煙草公司畢節市公司，貴州 畢節 551700）

煙草的多酚類物質是重要的次生代謝物質之一[1-2]，煙葉中多酚類物質主要有綠原酸、蕓香苷和莨菪亭[3-5]。煙葉中多酚類物質含量較高，約占干重的0.5%～2.5%[6]。多酚類物質對煙草的生理生化活動、煙葉的色澤、卷煙的香吃味、生理強度等都有重要的影響[7]。多酚類物質是香氣前體物質，可分解生成多種致香物質，如：糠醛、5-羥甲基糠醛和4-甲基兒茶酚等。也可與蛋白質結合或經多酚氧化酶催化發生棕色化反應等[8-10]。

煙葉多酚類物質含量受多種因素影響，海拔高度是重要的影響因素之一。劉鵬飛等[11]對濃香型產區的8個省的煙葉多酚類物質進行測定，發現蕓香苷含量與海拔高度呈極顯著正相關，莨菪亭含量與海拔高度呈極顯著負相關。對不同煙區和不同品種間煙葉的分析表明，在一定范圍內，海拔越高煙葉中的多酚類物質越多[12-16]；不同品種初烤煙葉多酚類物質含量存在不同程度的差異。雖然海拔高度對煙草多酚物質含量的影響已有較多的研究[17-18]，但是關于海拔高度與品種互作對烤煙多酚含量和組成影響的研究較少。為此，本試驗在貴州畢節煙區設置3個不同海拔高度，種植3個不同烤煙品種，研究海拔高度、品種及其互作對烤煙多酚類物質含量的影響，以期為特色優質煙葉生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015年在貴州省畢節市威寧縣（高海拔2200 m）、納雍縣（中海拔1600 m）和七星關區（低海拔1000 m）進行，在3個地區均種植烤煙品種紅花大金元、畢納1號和K326。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積150 m2，行距1.10 m，株距0.55 m，施用純氮6.8 kg/667m2。3地均使用煙草專用復合肥，由畢節市煙草公司提供，具體施肥方式如下：基肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝10∶12∶13]30 kg/667m2、酒糟有機肥40 kg/667m2于起壟當天施于壟底，提苗肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝15∶8∶7）]5 kg/667m2于移栽當天隨水施入，追肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)＝13∶0∶26]20 kg/667m2于移栽15 d隨水施入煙株根部。3個海拔試驗地均按照當地優質煙葉生產管理方式進行田間管理。

1.3 試劑和儀器

試劑：甲醇（色譜純，美國J T Baker公司）、乙酸（分析純，天津市達森化工有限公司）。

標樣：純度大于97%的綠原酸、蕓香苷、莨菪亭標樣（美國sigma公司）。

儀器：高效液相色譜（美國Waters公司）。

1.4 測定項目及方法

取外觀質量均勻一致的初烤煙葉（C3F），將樣品去梗切絲后在40℃下干燥12 h，碾子研磨，過40目篩，密封置于冰箱中（?10℃）中。

采用YC/T 202—2006[19]方法測定烤煙中的綠原酸、蕓香苷、莨菪亭，每個樣品重復測定3次。

1.5 統計分析

根據崔黨群[20]的生物統計學原理，利用SPSS11.5和Excel 2007等軟件對所測定的多酚類物質進行方差分析和圖表繪制，并采用LSD法對不同品種間、海拔高度及組合間進行多重比較。

2 結果

2.1 不同海拔高度、品種間多酚類物質含量的差異分析

對海拔高度與品種及不同組合間多酚類物質含量進行多重比較和互作效應分析。結果（表1）表明，煙葉中的綠原酸在3個海拔高度間存在顯著差異，高海拔地區綠原酸含量最高（15.47 mg/g），中海拔地區含量最低（13.68 mg/g），低海拔地區介于兩者之間。蕓香苷含量在3個海拔高度間存在顯著差異，且隨著海拔高度的升高其含量顯著增加。莨菪亭含量在3個海拔高度間也存在一定的差異，低海拔地區莨菪亭含量顯著高于高海拔和中海拔地區，而在高海拔地區與中海拔地區差異不顯著。

表1 不同海拔高度間多酚類物質含量差異Table1 The effects of different altitudes on polyphenols of tobacco mg/g

表2表明，3個品種間綠原酸含量均存在顯著性差異，其中紅花大金元綠原酸含量最高為21.01 mg/g，K326次之，畢納1號含量最低。蕓香苷含量在3個品種間存在一定的差異，畢納1號蕓香苷含量最高為9.10 mg/g，K326蕓香苷含量最低為7.57 mg/g，紅花大金元蕓香苷含量介于兩者之間。莨菪亭含量在3個品種間均存在顯著性差異，畢納1號含量最高為0.31 mg/g，紅花大金元和K326莨菪亭含量分別為0.16和0.14 mg/g。

表2 不同品種間多酚類物質含量差異Table 2 The effects of different varieties on polyphenols of tobacco mg/g

2.2 不同組合間多酚類物質含量差異分析

對不同組合間多酚類物質進行多重比較（表3），品種與海拔高度之間的不同組合煙葉綠原酸含量差異顯著。紅花大金元×高海拔的綠原酸含量（27.65 mg/g）顯著高于其他組合，其次是紅花大金元×中海拔、紅花大金元×低海拔、K326×中海拔；而畢納1號×中海拔和K326×高海拔的綠原酸含量顯著低于其他的組合。

蕓香苷含量在不同組合間有顯著性差異，畢納1號×高海拔的蕓香苷含量（12.62 mg/g）顯著高于其他組合。K326×低海拔和畢納1號×低海拔組合的蕓香苷含量均顯著低于其他組合。

表3 不同組合間多酚類物質含量差異Table3 The variance of polyphenols content in different combinations mg/g

莨菪亭含量在不同組合間存在一定的顯著性差異，畢納1號×低海拔的莨菪亭含量（0.38 mg/g）高于其他組合，其次為畢納1號×高海拔、畢納1號×中海拔、紅花大金元×中海拔。組合K326×低海拔、K326×高海拔、紅花大金元×高海拔含量明顯低于其他組合。

2.3 不同組合間多酚類物質含量互作效應分析

通過對不同品種與不同海拔高度之間多酚類物質含量的互作效應分析可知（表4～6），綠原酸含量的互作效應差異較大，5個組合為正效應，4個組合為負效應。紅花大金元品種在高海拔地區有較高的正向互作效應值（5.85 mg/g），但在低海拔地區也有較大的負向效應值（?4.13 m/g）。K326在中海拔地區有較高的正向互作效應（4.62 mg/g），但在高海拔地區的負向互作效應值最大（?6.18 mg/g）。說明紅花大金元在高海拔地區有利于綠原酸含量的積累，而K326在中海拔地區有利于綠原酸含量的積累，其他組合的互作效應值相對較小。

表4 海拔、品種互作對綠原酸含量的效應分析Table 4 Chlorogenic acid interactions between altitude andvariety

由表5可知，蕓香苷含量在品種間與海拔高度間的互作效應值差異較大。5個組合為正效應，4個組合為負效應。紅花大金元在低海拔地區有最大的正向互作效應值（1.37 mg/g），在中海拔地區有較大的負向互作效應值（?1.02 mg/g）。畢納1號在高海拔地區有較大的正向互作效應值（1.09 mg/g），但在低海拔地區有較大的負向互作效應值（?1.46 mg/g）。

表5 海拔、品種互作對蕓香苷含量的效應分析Table 5 Rutin interactions between altitude and variety

由表6可知，莨菪亭含量在品種間和海拔高度間的互作效應差異較大，6個組合為正效應，3個組合為負效應。畢納1號在低海拔地區有較大的正向互作效應值（2.14 mg/g），在中海拔地區有較大的負向互作效應值（?1.52 mg/g）。紅花大金元和K326在中海拔地區有正向互作效應值，分別為1.22和0.33 mg/g。但紅花大金元在高海拔地區有較大的負向互作效應值（?1.25 mg/g）。說明畢納1號在低海拔地區有利于莨菪亭的積累，但在中海拔地區不利于莨菪亭的積累，而K326、紅花大金元在中海拔地區有利于莨菪亭的積累。

2.4 海拔高度及品種對煙葉多酚類物質含量貢獻率分析

方差分析結果表明（表7），煙葉多酚類物質含量在不同海拔高度、品種及互作間的差異均達到顯著水平。說明海拔高度、品種及海拔與品種互作均對煙葉多酚類物質含量有影響。品種對綠原酸含量的貢獻率最大，占總變異的57%；其次為品種與海拔高度互作，占總變異的41%；海拔高度的貢獻率最低，僅占2%。海拔高度對蕓香苷含量的貢獻率最大，占總變異的74%，其次為海拔高度與品種互作，占總變異的15%，品種影響最小，僅占8.0%；海拔高度與品種互作對莨菪亭含量的貢獻率最大，占總變異的48%，海拔高度次之，占總變異的30%，品種對莨菪亭含量影響最小。

表6 海拔、品種互作對莨菪亭含量的效應分析Table 6 Scopoletin interactions between altitude and variety

表7 海拔高度與品種互作對烤煙多酚類物質的影響雙因素方差分析Table 7 Tests of bi-factorial variance analysis of effects of altitude and variety on polyphenols of flue-cured tobacco

3 討論

海拔高度是影響煙葉多酚類物質含量的重要因素。隨著海拔高度的增加蕓香苷含量顯著提高，而綠原酸和莨菪亭含量隨海拔高度變化的規律性不明顯。這可能與3種多酚類物質的化學結構差異有關，蕓香苷較綠原酸和莨菪亭含有較多的σ-π、p-π共軛體系，共軛體系長，且蕓香苷環上氧化程度高于綠原酸和莨菪亭，對紫外光的吸收范圍較寬[18,21-22]，而隨著海拔高度的升高，由于輻射增強[23]、生育期內有效積溫下降、晝夜溫差大，高海拔地區的生態特點能促進蕓香苷合成和積累。本研究結論也證明，海拔高度對蕓香苷含量提高的貢獻率達74%，這可能也是清香型煙葉形成的生態與化學基礎之一。

綠原酸是多酚類物質的主要組成成分，占多酚類物質總量的60%以上。分析表明品種間差異大于海拔間差異，品種的遺傳特性對綠原酸含量起主導作用（貢獻率為57%）。因此，通過選擇或改良品種來調控煙葉綠原酸含量效果會更為顯著。

由于多酚類物質中的不同組分對海拔和品種的響應存在著差異，因此深入分析和認識海拔與品種間的互作效應更顯重要。在參試的3個品種中，綠原酸、蕓香苷含量均以紅花大金元的主效應最大，且與高海拔地區互作效應顯著，這可能是紅花大金元種植在高海拔地區清香型特色較為突出的原因之一。K326品種無論是綠原酸、蕓香苷，還是莨菪亭含量均表現為與中海拔互作效應值最大，低海拔次之。因此，要提高K326品種煙葉多酚類物質含量，種植在中低海拔地區效果會更好。畢納1號品種是貴州地區的特色烤煙品種，研究發現畢納1號在低海拔地區綠原酸、莨菪亭含量較高。所以要提高畢納1號煙葉多酚類物質含量，種植在低海拔地區較為適宜。

4 結論

本試驗研究結果表明，綠原酸含量主要受品種影響較大，其次為海拔與品種互作，蕓香苷含量主要受海拔高度的影響，莨菪亭含量主要受海拔高度與品種互作的影響。針對本試驗參試的3個品種來說，畢納1號在低海拔地區種植綠原酸與莨菪亭含量最高，在高海拔地區種植蕓香苷含量最高。紅花大金元在高海拔地區種植綠原酸、蕓香苷含量最高。K326在中海拔地區種植綠原酸、莨菪亭含量最高。因此，在現有的海拔高度基礎上種植與其相適宜的品種類型，發揮海拔高度對多酚類物質含量與組成的最大潛力是提高烤煙品質的關鍵環節。

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