豆漿灌根對烤煙煙葉氨基酸組分的影響及其與感官質量的關系

楊軍杰， 李洪臣， 楊晉燕， 戴華鑫， 尹光庭， 段衛東， 劉文濤

(1.河南省煙草公司三門峽市公司，河南 三門峽 472000； 2.鄭州煙草研究院 煙草行業生態環境與煙葉質量重點實驗室，河南 鄭州 450001；3.河南中煙工業有限責任公司，河南 鄭州 450016； 4.鄭州大學 材料科學與工程學院，河南 鄭州 450001)

感官評吸是鑒定煙葉內在品質，尤其是香吃味的主要方法。而氨基酸與煙葉香吃味關系密切，是形成煙葉香氣物質的前體。深入探討煙葉中氨基酸與感官質量之間的關系，對于進一步采取措施，提高煙葉質量意義重大。豆漿灌根技術是豫西三門峽地區烤煙生產的一項常規農藝措施，常年推廣面積占本地煙葉種植總面積的95%以上。有關豆漿灌根對烤煙品質及土壤的影響已有文獻報道，程蘭等[1]研究發現，傳統豆漿灌根可提高煙葉物理特性和化學成分指標；韋鳳杰等[2]研究表明，傳統豆漿灌根可優化中部和上部煙葉的香氣物質總量和質量，鄭亞楠等[3]研究也得出相似結論；陳玉國等[4]研究表明傳統豆漿配施腐熟牛糞和芝麻餅肥可顯著促進煙株生長發育，提高煙株的抗病性和烤煙感官品質；戴華鑫等[5-6]研究表明，豆漿灌根(傳統豆漿和酵解豆粕)對烤煙物理特性、化學成分、外觀質量和感官品質等方面均有提升作用，且能夠提高土壤養分含量，改善土壤微生態環境；李致新等[7]研究發現團棵期進行豆漿灌根，煙株抗逆性和抗病性強。但尚未有豆漿灌根對煙葉氨基酸含量影響的相關報道。因此，本研究通過大田試驗，分析豆漿灌根后對煙葉游離氨基酸含量及組成的影響，并明確煙葉游離氨基酸含量與感官品質的相關性，以揭示豆漿灌根措施對于提升煙葉品質的機理，為豆漿灌根這一土壤保育措施的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 處理設計

試驗于2016年設在三門峽市盧氏縣杜關鎮，煙田地塊平整，肥力中等，前茬作物為煙草，供試品種為K326。煙苗于5月5日移栽，移栽25 d后進行豆漿灌根，設置3個處理，分別為：對照(CK)；傳統豆漿(T1)；酵解豆粕(T2)，傳統豆漿和酵解豆粕灌根量為 5 kg·hm-2，為消除豆漿中氮素施入因素的影響，按照大豆全氮含量7%換算，對照處理中加入33.9 kg·hm-2的硝酸銨鈣，兌水混勻后施入煙株根部，田間具體施用方法參考馬京民等[8]方法。酵解豆粕的營養成分參考戴華鑫等[5]。其他田間管理措施按照當地優質煙葉生產技術規范進行，各處理間管理措施保持一致。

1.2 樣品采集

豆漿灌根后5、20、35、45、55、65、75 d，采用掛牌跟蹤方式選取3個處理中15株新鮮煙葉，采集鮮煙后干冰保存，帶回實驗室保存于-80 ℃冰箱中，用于游離氨基酸的測定。采收后煙葉統一裝置于烤房中部，按照當地常規烘烤工藝烘烤。挑選烤后C3F和B2F等級煙葉，用于游離氨基酸的測定和感官質量評價。

1.3 測定方法

1.3.1 游離氨基酸測定

按照YC/T 31—1996[9]處理煙葉樣品后，通過60目篩過濾制備煙末試樣，稱取1.000 0 g煙末于100 mL磨口三角瓶中，加入0.005 mol·L-1鹽酸溶液50 mL，塞上塞子，室溫下超聲萃取30 min，離心取上清液，使用水相濾膜過濾，濾液移至1.5 mL色譜瓶中待測。參照YC/T 282—2009[10]規定的方法，利用氨基酸自動分析儀(Hitachi 8900，日本)測定樣品21種游離氨基酸[11]的含量與組分。

1.3.2 感官質量評價

參考中國煙草種植區劃建立的烤煙感官質量綜合評價方法[12]。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2010進行整理，采用SPSS 19.0軟件進行Pearson相關性分析。

2 結果與分析

2.1 豆漿灌根對烤后煙葉游離氨基酸含量及組成的影響

2.1.1 豆漿灌根對中部煙葉游離氨基酸含量及組成的影響

在中部葉21種氨基酸中，在各處理組占比均相對較高(>1.0%)的有Asp、Thr、Asn、Glu、Ala、β-Ala、Pro等7種氨基酸，其中Pro占比在60%以上，而Asn的占比超過10%。對照組煙葉中，Phe、GABA等氨基酸占比均低于1.0%，傳統豆漿和酵解豆粕處理后的煙葉中占比則均大于1.0%。與對照處理相比，傳統豆漿和酵解豆粕施用后，煙葉Gly、Leu含量變化不大，Asp、Glu、Phe、GABA、His、Trp等氨基酸含量均上升1倍以上(表1)。

表1 豆漿灌根對中部葉游離氨基酸含量及組成的影響

2.1.2 豆漿灌根對上部煙葉游離氨基酸含量及組成的影響

在上部葉21種氨基酸中，在各處理組占比均相對較高的有Thr、Asn、Glu、Ala、Cys、Phe、β-Ala、GABA、Pro等氨基酸，其中Pro占比在68.92%～73.80%，Asn的占比在7.07%～8.48%。與對照相比，傳統豆漿和酵解豆粕施用后，煙葉Thr、Ser、Gly等含量變化不大，Asn、β-Ala、GABA和Pro含量均上升50%左右(表2)。

表2 豆漿灌根對上部葉游離氨基酸含量及組成的影響

2.2 豆漿灌根對烤后煙葉感官質量的影響

戴華鑫等[5]報道了豆漿灌根處理后煙葉感官質量的變化情況，本研究也發現豆漿灌根對中部葉和上部葉感官質量提升作用明顯(表3)。

表3 豆漿灌根對烤后煙葉感官質量的影響

2.3 煙葉游離氨基酸含量與感官品質的相關性分析

2.3.1 中部葉游離氨基酸含量與感官品質的相關性分析

中部葉Leu含量與香氣量、刺激性和感官總分呈顯著負相關，Phe、GABA、His等3種氨基酸含量與香氣量、刺激性呈顯著正相關，Trp與雜氣呈顯著正相關(表4)。

2.3.2 上部葉游離氨基酸含量與感官品質的相關性分析

上部葉Thr含量與雜氣呈極顯著正相關，GABA含量與雜氣呈顯著正相關；Pro含量與香氣質、香氣量、刺激性和余味呈顯著正相關，與感官總分呈極顯著正相關(表5)。

表5 上部葉游離氨基酸含量與感官品質的相關性

2.4 豆漿灌根對不同生育期煙葉游離氨基酸含量的影響

為進一步揭示不同種類游離氨基酸在煙葉生長過程中的變化規律，我們分析了鮮煙葉不同生育時期的游離氨基酸含量(表6)。結果顯示，煙葉游離氨基酸總量及多種氨基酸在灌根后5 d時含量較高，在灌根后20、35 d后逐步下降，灌根后45 d即下部葉采收前有所上升。中部葉采收前(灌根后65 d)，豆漿灌根后的游離氨基酸總量高于對照。上部葉采收前(灌根后75 d)，對照與酵解豆粕處理后氨基酸總量差別不大，傳統豆漿處理后游離氨基酸總量相對較高。

表6 豆漿灌根后鮮煙生長過程中游離氨基酸含量變化 單位：mg·g-1

表6(續) 單位：mg·g-1

與對照相比，傳統豆漿和酵解豆粕施用后，下部葉除Glu外，Thr、Ser、Cys、Leu、His含量相對較高；中部葉的Phe、GABA、His、Trp含量變化不明顯，上部葉GABA含量差別不大，Pro含量在傳統豆漿處理后相對較高，對照與酵解處理差別不大。

3 小結與討論

氨基酸對于煙草香味物質的形成起著重要的作用[13]，一方面，氨基酸在有氧條件下燃燒會產生如氨等具有刺激性的含氮化合物，影響煙氣質量；另一方面，烤煙在調制、醇化和燃燒過程中，氨基酸和單糖類物質發生非酶促棕色化反應(美拉德反應)，形成的美拉德反應產物可賦予煙草特有香氣[14]。一般認為，氨基酸含量太高，煙氣辛辣、味苦較重，并且刺激性強烈，若氨基酸含量太低，煙氣則平淡無味缺少豐滿度[15]。煙葉游離氨基酸含量受栽培措施、成熟度及烘烤條件的影響較大。武雪萍等[16]研究了芝麻餅肥與無機肥不同配比對烤煙游離氨基酸的影響，發現芝麻餅肥和無機肥按1∶1施入可明顯提高游離氨基酸含量。景延秋等[17]對白肋煙的研究也得出了類似結論，這與本研究結果一致。蕫洪旭等[18]研究了采收成熟度對烤煙游離氨基酸的影響，發現過熟采收的煙葉經烘烤后游離氨基酸含量較低，欠熟采收的煙葉經烘烤后游離氨基酸含量較高，這與賈保順等[19]研究結論一致。孫曉偉等[20]研究表明隨著海拔高度的增加，烤煙中游離氨基酸總量以及各項游離氨基酸含量均呈現降低趨勢。烘烤過程中，煙葉開始是以蛋白質的水解作用為主導，游離氨基酸含量增加，而后隨著烤房內溫濕度的提高，蛋白酶活性逐漸下降，游離氨基酸則主要參與其他物質的合成反應，游離氨基酸含量減少[21]。

本研究表明，豆漿灌根后不同部位烤后煙葉游離氨基酸含量與感官品質之間的相關性有所差異，中部葉中多與香氣量和刺激性有關，上部葉中多與雜氣有關，Pro在上部葉的作用可能較大。各部位煙葉Pro含量明顯高于其他種類氨基酸，占游離氨基酸總量的比例在60%以上，這與周蕓等[22]研究結果一致。與對照相比，豆漿灌根后中部葉Phe、GABA、His、Trp含量升高，上部葉Asn、β-Ala、GABA、Pro含量升高，可能是不同部位煙葉感官品質提升的主要原因之一。進一步跟蹤不同烤前鮮煙葉游離氨基酸含量，發現豆漿灌根后煙葉氨基酸總量高于對照，但與烤后感官品質相關的氨基酸含量在3種處理的鮮煙中差別不大，因此推測，烘烤過程可能是造成烤后煙葉游離氨基酸含量差異的主要原因。