烤煙品種“NC102”種植海拔與致香成分的相關性分析

周紹松，周 敏*，陳拾華，張忠武，楊景華，王建新，段宗顏，魯 耀，鄒炳禮，董石飛，張 靜，李 偉

(1.云南省農業科學院農業環境資源研究所，云南 昆明 650205；2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司，云南 昆明 650231)

【研究意義】烤煙質量特征和風格的構成與生態條件密切相關[1]。烤煙內在品質主要受煙葉中的致香物質影響，它是評價烤煙品質的主要指標，生態因素對煙葉的致香成分影響顯著[2]。【前人研究進展】致香成分雖然含量很低，但對烤煙的香氣影響較大[3]。有研究表明，種植海拔對烤煙化學成分及香氣有較大的影響[4-6]。【本研究切入點】目前關于海拔對烤煙品種K326、紅花大金元、云煙87、云煙85、中煙103致香成分的影響已有報道[7-10]，但海拔對NC102烤煙品種致香成分的影響目前尚未有報道。【擬解決的關鍵問題】文章在云南省昆明市4縣(區)6個鄉(鎮)采集了85套NC102煙樣，每套煙樣取B2F、C3F各1個，共170個煙樣。針對NC102烤煙品種種植海拔與上、中部煙葉致香成分含量的相關性進行了研究，為NC102品種在昆明煙區的適宜種植規劃提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

NC102是美國李卡德種子公司育成的F1代雜交種，由云南中煙公司和云南省煙草公司于2006年引進種植[11]。

1.2 樣品采集

2011-2012年，使用GPS定位技術，在云南省昆明市石林、安寧、祿勸、西山4縣(區)6個鄉(鎮)，NC102品種種植區域內，選取1600～1700、1800～1900、2000～2100和2200 m 4個海拔范圍的 85個取樣點，土壤類型為紅壤，每樣點取一套煙樣，每套煙樣取B2F、C3F各1個，共采集170個煙樣。

1.3 致香成分物質的分析測定

煙樣致香成分采用蒸餾萃取設備和 Agilent 6890氣相色譜/Agilent 7890GC/5975MS氣質聯用儀測定。稱取30 g樣品放入蒸餾萃取燒瓶中，加氯化鈉30 g和蒸餾水350 mL，在60 ℃水浴加熱，蒸餾萃取2.0 h；蒸餾萃取結束后，向萃取液加1 mL內標乙酸苯乙酯溶液(0.4236 mg/mL)，取1.0 mL濃縮液，使用Agilent 7890GC/5975MS氣質聯用儀分析，經過分析并與規范質譜圖對比和搜索，最終與分析室的已知化學物質進行色譜分析對照，判斷分離出成分的化學構造[12]。由于烤煙中所含致香物質的組分龐雜，種類眾多，要取得各類致香物質的標準品很困難，采用Nist03標準圖譜確定其種類，相對校訂因素假設為1[17]，根據以下公式計算出致香物質的含量。

香味物質提取量(μg/g)=

1.4 GC/MS的分析要求

色譜柱型號：HP-6MS(75 m×0.4 mm i.d.×0.55 μm d.f.)；入口溫度：270 ℃；送樣數量：3 μl；分流比例：12∶1；載氣速率：He, 1.2 mL/min；升溫順序：60 ℃保持2 min，然后以4 ℃/min升溫至280 ℃保持25 min[13]。質譜傳輸線溫度：270 ℃；源電子能量：65 eV；倍增器電壓：1640 V；掃描跨度：40～500 amu；離子源溫度：220 ℃；四極桿溫度：160 ℃[13]。

1.5 數據處理方式

采用統計分析軟件DPS15.0進行分析。雙變量相關統計分析使用相關模塊分析，“*”表示5 %水平顯著，“**”表示1 %水平顯著[14]。

2 結果與分析

2.1 致香成分與種植海拔的相關系數分析結果

NC102烤煙品種42個煙葉致香成分物質數據通過分析測試獲得后，用 DPS 對整個數據樣本開展基礎統計特征值評估，指標基本上符合正態分布。將各個海拔段采集的170個NC102品種煙樣的致香物質含量與其對應的海拔高度值進行相關性檢測，獲得了NC102烤煙品種各種致香成分與種植海拔的相關系數(表1)。從表1的數據看出，B2F級別煙葉中正戊醛、香葉醇含量與種植海拔間呈極顯著的負相關關系，3-羥基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香葉基丙酮和3-羥基-β-大馬酮與種植海拔間呈顯著的負相關關系。C3F級別煙葉中3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量與種植海拔間呈極顯著的負相關，正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇與種植海拔間呈顯著的負相關。

2.2 種植海拔對NC102烤煙品種各致香成分的影響

把NC102烤煙品種種植海拔依照低到高的次序，分為1600～1700、1800～1900、2000～2100和2200 m，計算上述11個物質在每個海拔的平均值，并將B2F煙葉中正戊醛、香葉醇、3-羥基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香葉基丙酮和3-羥基-β-大馬酮和C3F煙葉中3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇的數值與種植海拔之間的關系見圖1～2。

表1 NC102品種煙葉各致香成分與種植海拔的相關系數

從圖1看出，NC102烤煙品種B2F級別煙葉中正戊醛、3-羥基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香葉醇、香葉基丙酮和3-羥基-β-大馬酮的含量平均值隨種植海拔升高下降明顯，以1600～1700和1800～1900 m海拔段尤為突出。

從圖2看出，NC102烤煙品種C3F級別煙葉中正戊醛、苯甲醛、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、2-戊基呋喃、芳樟醇的含量平均值隨種植海拔升高下降明顯，以1600～1800和1800～1900 m海拔段表現突出。

圖1 種植海拔與B2F等級煙葉中致香成分的關系Fig.1 The correlation between planting altitude and aroma compositions of B2F flue-cure tobacco leaves

2.3 種植海拔對NC102烤煙品種各類致香成分的影響

致香物質因為官能團的差異被分為7類，以此找出各類致香物質含量與種植海拔間的相關性，見表2。 從表2看出，NC102烤煙品種上部煙葉的醛類致香物質與種植海拔呈極顯著負相關；中部煙葉的酯類致香物質與種植海拔呈極顯著正相關。

圖2 種植海拔與C3F等級煙葉中致香成分的關系Fig.2 The correlation between planting altitude and aroma compositions of C3F flue-cure tobacco leaves

表2NC102烤煙品種各類致香成分與種植海拔間的相關系數

Table 2 The correlation coefficients between planting altitude and different types of aroma compositions of NC102

致香成分Aroma compositionsB2FC3F酮類-0.2330.031醇類-0.2370.277醛類-0.781**0.095酯類-0.3410.914**酚類-0.043-0.037呋喃類-0.3920.168雜環類-0.043-0.026

從圖3～4可見，通過一元線性回歸分析進行回歸探索，找到NC102品種上部煙葉醛類致香物質與種植海拔的一元線性回歸方程為y=94.7319-0.0353x，中部煙葉酯類致香物質與種植海拔的一元線性回歸方程為y=-75.8251+0.0587x。

3 討 論

(1) NC102品種在昆明煙區海拔1600～2200 m范圍內，種植海拔與NC102品種上部葉的正戊醛、香葉醇含量間呈極顯著的負相關，種植海拔與NC102品種上部葉的3-羥基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香葉基丙酮和3-羥基-β-大馬酮含量間呈顯著的負相關。種植海拔與NC102品種中部葉的3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量間呈極顯著的負相關，這與前人的研究結果相同[8]；種植海拔與NC102品種中部葉的正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇含量間呈顯著的負相關。綜上所述，正戊醛和芳樟醇在中部葉和上部葉中的含量都與種植海拔間呈顯著的負相關，說明這兩種致香物質含量不受煙葉部位的影響。其它致香物質在不同部位煙葉的含量可能受到光照、降雨的影響呈現出差異性的結果。

(2)香葉基丙酮、3-羥基-β-大馬酮是類胡蘿卜的降解產物，低海拔地區種植的NC102烤煙品種上部煙葉比高海拔地區積累更多類胡蘿卜，這與常壽榮等人的研究結果相反，可能是由于種植海拔對于不同的烤煙品種影響有所差異造成的。3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、3-羥基-2-丁酮、2-戊基呋喃、糠醛普遍認為是美拉德反應的產物[15]，高海拔區域種植的NC102烤煙品種中上部煙葉較低海拔地區美拉德反應的產物含量有所下降，這與前人的研究結果相同[8]。

(3)從各類致香成分統計結論可以看出，在1600～2200 m海拔范圍內的昆明植煙區，種植海拔與大部分致香成分之間并無顯著相關性，可以得出，有眾多的生態因子影響煙葉中致香物質的含量[16-18]，需要分別研究多個因素。從致香物質種類而言，NC102烤煙品種上部煙葉的醛類致香物質與種植海拔呈極顯著負相關，一元線性回歸方程為y=94.7319-0.0353x；中部煙葉的酯類致香物質與種植海拔呈極顯著正相關，這與前人的研究結果相同[12]，一元線性回歸方程為y=-75.8251+0.0587x。

圖3 NC102烤煙品種B2F煙葉醛類致香物質與種植海拔的關系Fig.3 The correlativity between planting altitude and Aldehydes of B2F tobacco leaves of NC102

圖4 NC102烤煙品種C3F煙葉酯類致香物質與種植海拔的關系Fig.4 The correlativity between planting altitude and Esters of C3F tobacco leaves of NC102

(4)煙葉的致香成分是評估卷煙質量的重要標準[3]，重視海拔等生態要素對NC102烤煙品種煙葉品質的影響將有助于明確致香成分的形成路徑及轉變規律，為優化NC102烤煙品種的種植規劃提供科學依據。

4 結 論

昆明煙區海拔1600～2200 m范圍內種植的NC102品種中、上部葉中正戊醛和芳樟醇的含量均與種植海拔間呈顯著的負相關。高海拔區域種植的NC102烤煙品種中、上部煙葉較低海拔地區美拉德反應的產物含量有所下降。在NC102品種的種植規劃中應重視海拔對煙葉品質的影響。