烤煙品種間煙葉化學(xué)成分含量對海拔高度的響應(yīng)

李軍營，方敦煌，宋春滿，李向陽，逄 濤，鄧建華*，劉騰飛

（1.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 玉溪 653100；2.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，武漢 430051）

烤煙風(fēng)格特征的形成是多種環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，溫、光、水、肥、氣等生態(tài)條件是影響烤煙品質(zhì)形成的重要因子，而這些生態(tài)因子往往隨著海拔高度的變化而相應(yīng)發(fā)生變化，海拔越高空氣逐漸稀薄，到達(dá)地面的太陽輻射能量和紫外線強(qiáng)度增加，氣溫降低，晝夜溫差加大，土壤類型及其營養(yǎng)狀況也相應(yīng)有所變化，因此，應(yīng)把海拔高度看作是一個綜合性的生態(tài)指標(biāo)，而不是單一因子。研究海拔高度對煙葉化學(xué)成分的影響對于探明烤煙風(fēng)格特征形成的物質(zhì)基礎(chǔ)具有十分重要的意義。

國內(nèi)學(xué)者對烤煙化學(xué)成分隨海拔高度變化情況的研究早己關(guān)注[1-10]。早期的研究如李明海等[1]和陳傳猛等[2]的研究結(jié)果均表明，總糖、還原糖含量與海拔呈正相關(guān)，煙堿、總氮含量與海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，此結(jié)論得到了后續(xù)研究結(jié)果的證實[4-6]。但研究結(jié)果不盡相同，簡永興等[7]研究表明烤煙總糖含量與海拔無明顯的相關(guān)性，王彪等[8]的研究結(jié)果則與前面的結(jié)論相悖。引起煙葉化學(xué)成分與海拔高度相關(guān)性不一致的因素有許多種，其中品種差異不容忽視[9]。本文從云南省12個植煙地州采集182個樣品，海拔跨度為706～2356 m，品種為云南省主栽的4個品種，以期從品種因素角度闡明造成烤煙化學(xué)成分與海拔相關(guān)性研究結(jié)果不一致的原因。

1 材料與方法

1.1 樣品來源

樣品采集地點、品種和海拔跨度見表1。共取樣182個，涉及云南省11個植煙地州，煙葉等級均為C3F，品種為云煙87、云煙85、K326和紅花大金元（簡稱：紅大），用GPS測定采樣點的海拔高度。

1.2 化學(xué)成分檢測

總糖、還原糖、淀粉、煙堿、總氮和氯含量采用連續(xù)流動法測定，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分別為 YC/T159—2002、YC/T216—2007、YC/T160—2002、YC/T161—2002和 YC/T162—2002；鉀含量依據(jù) YC/T173—2003采用火焰光度法測定；石油醚提取物依據(jù)YC/T176—2003采用索式提取法測定；pH依據(jù)GB/T6920—1986采用玻璃電極法測定；有機(jī)酸分析參照參考文獻(xiàn)[12]；多酚類物質(zhì)檢測參照參考文獻(xiàn)[13]；質(zhì)體色素測定采用HPLC-DAD方法進(jìn)行，用丙酮提取質(zhì)體色素，用 Agilent1100高效液相色譜儀檢測，采用線性洗脫外標(biāo)法定量；葡萄糖、果糖和蔗糖的測定采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中（YC/T 251—2008）離子色譜法進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS 16.0相應(yīng)程序包進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的方差分析、多重比較、相關(guān)分析和聚類分析。

2 結(jié) 果

2.1 烤煙品種間煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量對海拔高度的響應(yīng)

2.1.1 烤煙品種間煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量差異分析 從表2看出，4個烤煙品種中總糖、還原糖、淀粉含量和兩糖差均表現(xiàn)為云煙87＞云煙85＞K326＞紅大，且云煙87的總糖、還原糖含量與紅大的差異達(dá)到顯著水平。兩糖差和淀粉在4個品種間存在差異，但均未達(dá)到顯著水平?？偟蜔焿A含量以紅大和云煙85含量最高，顯著高于云煙87，K326則居中間水平。糖堿比以云煙87最高，顯著大于云煙85和紅大，K326則居于云煙87和云煙85之間。云煙87的氮堿比最高，其次是K326和云煙85，紅大的氮堿比顯著低于另外3個品種。鉀含量紅大和K326顯著高于2個云煙品種，而氯、pH和石油醚提取物4個品種間差異不顯著。

2.1.2 常規(guī)化學(xué)成分含量與海拔高度相關(guān)性的品種差異 由表3看出，云煙87、云煙85和紅大總糖、還原糖含量隨海拔高度的增加而增加，且云煙87的總糖、還原糖含量和紅大的總糖含量與海拔高度的正相關(guān)性均達(dá)到極顯著和顯著水平，但 K326的總糖和還原糖含量與海拔高度呈明顯的負(fù)相關(guān)。因此，總糖和還原糖含量隨海拔高度變化呈明顯的品種間差異，K326明顯區(qū)別于其他品種，類似的結(jié)果也體現(xiàn)在糖堿比、氮堿比和pH上。K326對海拔高度的敏感性不同于其他3個品種還表現(xiàn)在總氮和煙堿含量上，云煙87、云煙85和紅大煙葉內(nèi)總氮和煙堿含量隨海拔高度增加而降低或變化不明顯，其中云煙 87的總氮和煙堿含量與海拔高度的負(fù)相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，但K326的兩個指標(biāo)含量與海拔高度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，類似結(jié)果還體現(xiàn)在煙葉中的石油醚提取物上。4個烤煙品種煙葉淀粉和氯離子含量受海拔高度的影響不明顯，而鉀離子的含量與海拔高度呈負(fù)相關(guān)。

2.2 烤煙品種間煙葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸和多元脂肪酸含量對海拔高度的響應(yīng)

2.2.1 烤煙品種間煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸和多元脂肪酸含量差異分析 煙葉的非揮發(fā)性有機(jī)酸通常包括草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸和檸檬酸，其中以蘋果酸含量最為豐富，其次是草酸，檸檬酸，丙二酸，以丁二酸含量最低。表4看出，4個烤煙品種以紅大煙葉中蘋果酸和檸檬酸含量最低，顯著低于其他3個品種，而草酸含量則以紅大含量最高，顯著高于其他3個品種，丙二酸和丁二酸含量在4個品種間沒有差異。多元脂肪酸通常包括十四酸、棕櫚酸、十八酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，以亞麻酸含量最高，其次是棕櫚酸、亞油酸、十八酸和油酸，以十四酸含量最低。亞麻酸、油酸和十八酸均以紅大品種煙葉中含量最低，顯著低于另外3個品種，而十四酸則以紅大最高，顯著高于另外3個品種，棕櫚酸和亞油酸在4個品種間沒有顯著差異。

2.2.2 非揮發(fā)性有機(jī)酸和多元脂肪酸與海拔高度相關(guān)性的品種差異 表5看出，4個品種的草酸和檸檬酸含量隨海拔高度的升高而升高，K326和紅大中草酸含量與海拔高度的相關(guān)性明顯強(qiáng)于2個云煙品種。云煙87、云煙85和紅大的丙二酸含量與海拔高度呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中兩個云煙品種的丙二酸含量與海拔高度的相關(guān)性達(dá)到極顯著（p＜0.01）和顯著（p＜0.05）的水平，而K326丙二酸含量與海拔高度呈明顯正相關(guān)關(guān)系。云煙 87中丁二酸與海拔高度呈顯著的正相關(guān)，其他3個品種與海拔高度的相關(guān)性不顯著。亞油酸和十四酸與海拔高度相關(guān)性達(dá)到顯著水平，且存在明顯的品種差異。云煙87、云煙85和紅大的亞油酸與海拔高度呈負(fù)相關(guān)，其中云煙85和云煙87亞油酸含量與海拔高度的相關(guān)性達(dá)顯著水平，K326亞油酸含量則與海拔呈正相關(guān)。4個品種十四酸含量與海拔高度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但云煙87、云煙85和紅大與海拔高度的相關(guān)性達(dá)到極顯著或顯著水平，而K326與其相關(guān)性不明顯。

表2 云南不同烤煙品種間煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量Table 2 Chemical components in different flue-cured cultivars leaves from different altitudes

表3 云南不同烤煙品種煙葉常規(guī)化學(xué)成分與海拔高度相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation of normal chemical components in different flue-cured cultivars leaves with sampling place altitude in Yunnan

表4 云南不同烤煙品種間煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸和多元脂肪酸含量Table 4 Non-volatile organic acid and senior fatty acid in different flue-cured cultivars leaves sampling from different altitude tobacco growing area in Yunnan

表5 云南不同烤煙品種煙葉中非揮發(fā)性有機(jī)酸和多元脂肪酸與海拔高度相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation of non-volatile organic acid and senior fatty acid in different flue-cured cultivars leaves with sampling place altitude in Yunnan

2.3 烤煙品種間煙葉酚類、質(zhì)體色素類、單雙糖含量對海拔高度的響應(yīng)

2.3.1 烤煙品種間煙葉酚類、質(zhì)體色素類和單雙糖含量的差異分析 初烤煙中質(zhì)體色素主要是葉黃素和β-胡蘿卜素，葉綠素含量極低，檢測不到。從表6可以看出，質(zhì)體色素類物質(zhì)在品種間存在顯著差異，無論是葉黃素還是β-胡蘿卜素均表現(xiàn)為紅大含量最高，其次是2個云煙品種，K326含量最低。紅大中單雙糖含量顯著低于K326和云煙87，與云煙 85含量接近。多酚物質(zhì)主要包括新綠原酸、綠原酸、咖啡?？鼘幩帷⑤馆型?、蕓香苷和山奈酚苷，品種間差異分析發(fā)現(xiàn)，新綠原酸、綠原酸、咖啡?？鼘幩岷蜕侥畏榆站约t大含量最高。莨菪亭和蕓香苷含量在4個品種間沒有顯著差異。

2.3.2 煙葉中酚類、質(zhì)體色素類、單雙糖含量與海拔高度相關(guān)性的品種差異 從表7中看出，β-胡蘿卜素含量與海拔高度相關(guān)性不顯著，但是，云煙87、85和紅大與海拔高度呈負(fù)相關(guān)趨勢，而K326則呈正相關(guān)。隨海拔高度的升高云煙87、云煙85和紅大中葡萄糖、果糖含量也相應(yīng)升高，且云煙 87中葡萄糖含量與海拔高度的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，而K326中的葡萄糖、果糖含量則與海拔高度呈明顯的負(fù)相關(guān)。云煙 87、85中多酚物質(zhì)物質(zhì)含量與海拔高度的相關(guān)性較為明顯，尤其是新綠原酸、奎寧酸、蕓香苷和山奈酚苷的含量與海拔高度呈顯著的正相關(guān)，而莨菪亭則與海拔高度呈顯著的負(fù)相關(guān)，紅大和K326的多酚物質(zhì)含量與海拔度的相關(guān)程度不顯著，明顯區(qū)別于云煙87和云煙85，有些指標(biāo)甚至相反，如綠原酸。

2.4 烤煙品種間化學(xué)成分及其與海拔相關(guān)性的聚類分析

圖1A是以煙葉中34個化學(xué)指標(biāo)為依據(jù)，對4個烤煙品種進(jìn)行聚類分析的結(jié)果，從中可以看出，2個云煙品種化學(xué)成分含量相似性較大，首先聚為一類，其次是K326，紅大34個化學(xué)指標(biāo)的含量明顯與前3個品種相區(qū)別，距離較大，最后并入。圖1B是以34個化學(xué)成分與海拔高度的相關(guān)系數(shù)為依據(jù)對4個烤煙品種進(jìn)行聚類分析的結(jié)果，從中可以看出，紅大和云煙 85關(guān)系最為密切，首先聚在一起，而后是云煙87，最后并入的是K326。以上兩個聚類分析表明，從含量來考慮，紅大明顯區(qū)別于2個云煙品種和K326；從化學(xué)成分與海拔高度的相關(guān)性的角度考慮，K326明顯區(qū)別于其他3個品種。

表6 云南不同烤煙品種煙葉中酚類、質(zhì)體色素類和單雙糖含量Table 6 Polyphenols, plamochromic pigment, monosaccharide and disaccharide in different flue-cured cultivars leaves sampling from different altitude tobacco growing area in Yunnan

表7 云南不同海拔高度不同品種煙葉酚類、質(zhì)體色素類和單雙糖含量與海拔高度相關(guān)系數(shù)Table 7 Correlation of polyphenols, plamochromic pigment, monosaccharide and disaccharide in different flue-cured cultivars leaves with sampling place altitude in Yunnan

圖1 4個烤煙品種34個化學(xué)成分的聚類分析(A)和34個化學(xué)成分與海拔高度的相關(guān)系數(shù)聚類分析(B)Fig.1 The cluster analysis of 34 chemical components (A)and their correlation coefficient with altitude (B) of 4 flue-cured tobacco cultivars (B)

3 討 論

烤煙化學(xué)成分的含量既受生長環(huán)境的影響又受品種的影響，不同基因型烤煙在相同的生長條件下其化學(xué)成分含量也有很大的差別，本文所研究的4個烤煙品種云煙87、云煙85、K326和紅大在所選取的 34個化學(xué)指標(biāo)間存在明顯的差異，尤其是紅大品種與其他3個品種的差異最為明顯。常規(guī)化學(xué)成分中總氮、煙堿和鉀含量以紅大含量最高；總糖、還原糖、糖堿比和氮堿比則以紅大最低。有機(jī)酸中的蘋果酸和檸檬酸以紅大含量最低，而草酸則以紅大含量最高；高級脂肪酸中亞麻酸、油酸和十八酸含量以紅大含量最低，而十四酸則以紅大含量最高。質(zhì)體色素以紅大含量最高；而單雙糖、總糖和還原糖含量均以紅大含量最低；多酚類物質(zhì)中的新綠原酸、綠原酸、咖啡?？鼘幩岷蜕侥畏榆站约t大含量最高?？梢?個品種中紅大是以可溶性糖類和有機(jī)酸類含量最低，以總氮、煙堿、質(zhì)體色素和多酚類物質(zhì)含量為最高。此結(jié)果與王欣等[14]的研究結(jié)果有相似之處，但也有不同之處，在王欣的研究結(jié)果中4個品種中紅大還原糖含量高于K326但低于2個云煙品種，總氮含量和氮堿比最低。造成研究結(jié)果差異的原因可能是樣品來源不同引起的，王欣等的煙樣分別采自貴州、四川和云南，云南僅選取自大理一地，并不能完成說明紅大在云南煙區(qū)的表現(xiàn)，本研究所取樣品涵蓋了云南的主要栽培煙草的11個地州，具有較強(qiáng)的地域代表性。

34個化學(xué)指標(biāo)與海拔高度的相關(guān)性也存在著明顯品種差異，K326明顯不同于其他 3個品種，盡管紅大中34個化學(xué)成分與2個云煙品種不同，但其隨海拔高度的變化趨勢相似性較高，在聚類分析中三者距離較近。K326中總糖、總氮、煙堿、石油醚提取物等指標(biāo)與海拔高度的相關(guān)性明顯不同于其他3個品種，甚至呈相反的關(guān)系。相同的情況在其他指標(biāo)上也得以體現(xiàn)，如有機(jī)酸中的丙二酸、丁二酸和亞油酸、質(zhì)體色素中的β-胡蘿卜素、單雙糖含量等。多酚物質(zhì)隨海拔高度的變化程度以2個云煙品種最為顯著，而 K326和紅大則變化不明顯。由以上結(jié)果可以看出，煙葉的化學(xué)成分隨海拔高度的變化情況受品種因素的影響很大，不同品種對海拔高度的敏感程度不同，這與馬建雄等[9]研究結(jié)果相一致。此結(jié)論可以很好地解釋各地關(guān)于海拔高度與化學(xué)指標(biāo)的關(guān)系研究結(jié)果不一致的原因。例如王彪等[8]在云南煙區(qū)海拔 1700～2200 m 范圍內(nèi)的研究結(jié)果顯示，總糖和還原糖含量與海拔高度呈負(fù)相關(guān)，煙葉煙堿含量與海拔高度達(dá)到顯著正相關(guān)，與其他多數(shù)人的研究結(jié)果相反，這是因為王彪等所研究的烤煙品種為 K326，而非云煙系列或其他品種，研究結(jié)果的不一致有可能是由于品種對海拔的響應(yīng)差異造成的。

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