葉面噴施不同濃度殼聚糖對(duì)登封煙葉常規(guī)化學(xué)成分及香味成分的影響

李宏光　樊士軍

摘要 [目的]分析葉面噴施不同濃度的殼聚糖對(duì)登封煙葉常規(guī)化學(xué)成分及煙葉香味成分等物質(zhì)的影響，為今后優(yōu)質(zhì)高香氣煙葉的生產(chǎn)提供參考。[方法]通過(guò)煙葉葉面噴施大田試驗(yàn)，以清水為對(duì)照，研究了50、100、150 μg/mL 3個(gè)不同濃度同一化控物質(zhì)殼聚糖對(duì)登封煙葉常規(guī)化學(xué)成分及煙葉香味成分等物質(zhì)的影響。[結(jié)果]經(jīng)殼聚糖處理的煙葉總糖含量下降，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量、新植二烯的含量升高，煙葉噴施50、100 μg/mL的殼聚糖芳香族氨基酸類物質(zhì)總量升高，噴施150 μg/mL的殼聚糖美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量高于對(duì)照組，噴施100 μg/mL殼聚糖煙葉的香氣物質(zhì)總量、常規(guī)化學(xué)成分、有機(jī)酸含量均優(yōu)于其他處理。[結(jié)論]葉面噴施濃度50 μg/mL和100 μg/mL殼聚糖有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

關(guān)鍵詞 烤煙；殼聚糖；葉面噴施；香氣成分

中圖分類號(hào) S572；S482.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2014）24-0025-04

殼聚糖（Chitosan，CLS）又稱脫乙酰甲殼素、甲殼胺，是通過(guò)甲殼素一定程度的脫乙酰化制成的，學(xué)名是（1，4）-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖。甲殼素和殼聚糖的結(jié)構(gòu)式如下：

殼聚糖分子中游離的-NH2質(zhì)子化形成-NH3+使其具備了多種生物功能，可作為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)植物的根、莖、葉和花的生長(zhǎng)發(fā)育[1]，也可通過(guò)多種機(jī)制誘導(dǎo)提高作物的廣譜抗病性[2]，分別在小麥、玉米[3]和番茄[4]、馬鈴薯[5]等作物中有較廣泛的研究。近年來(lái)，在煙草方面殼聚糖的研究多偏重工業(yè)降焦[6]和農(nóng)業(yè)抗病性[7-9]上，殼聚糖對(duì)煙草煙葉質(zhì)量影響的研究數(shù)據(jù)不足。臧曉靜等[10]研究表明，殼聚糖可激發(fā)煙草植株次生代謝有關(guān)酶的活性，產(chǎn)生誘香作用。宮長(zhǎng)榮等[11]研究認(rèn)為，殼聚糖能較大幅度提高苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量。該試驗(yàn)對(duì)田間團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期的煙葉噴施不同濃度的殼聚糖溶液，分析煙葉中中性香氣物質(zhì)、有機(jī)酸、常規(guī)化學(xué)成分的含量，以期為以后優(yōu)質(zhì)高香氣煙葉的生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年在登封市穎陽(yáng)縣于爻村進(jìn)行，潁陽(yáng)鎮(zhèn)位于登封市最西部，海拔434 m，全鎮(zhèn)年種植優(yōu)質(zhì)煙葉1 000 hm2，為鄭州市優(yōu)質(zhì)煙開(kāi)發(fā)基地、煙葉生產(chǎn)第一鎮(zhèn)。地勢(shì)較高，用水不太方便。土壤為中性土。試驗(yàn)品種為中煙100，試驗(yàn)地?zé)熋缬?月初移栽，田間管理按照優(yōu)質(zhì)煙栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用不同濃度的同一化控調(diào)節(jié)物質(zhì)，共設(shè)4個(gè)處理，處理1：葉面噴施濃度為50 mg/L（240 g/hm2）殼聚糖溶液，處理2：葉面噴施濃度為100 mg/L（480 g/hm2）殼聚糖溶液，處理3：葉面噴施濃度為150 mg/L（720 g/hm2）殼聚糖溶液，處理4：對(duì)照組，葉面噴施清水。田間設(shè)計(jì)于團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期噴施，每個(gè)處理3行，每行40株，移栽后35 d第1次噴施，后每隔15 d噴施1次，共噴施4次。每次在當(dāng)天16：00全株噴施，以葉面葉背濕露為度。

采用三段式烘烤工藝成熟采收后的煙葉進(jìn)行烘烤，烘烤的煙葉在45 ℃下烘干，磨碎后過(guò)60目篩，處理后的煙樣用于常規(guī)化學(xué)成分以及烤煙香味成分的測(cè)定。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法

1.3.1 主要中性香味物質(zhì)的提取和測(cè)定。煙葉樣品主要中性香味物質(zhì)采用美國(guó)HP6890-5975氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行定性定量分析。同時(shí)用蒸餾萃取的方法提取煙葉香氣物質(zhì)，萃取液采用二氯甲烷，濃縮至1 mL左右后，進(jìn)行氣相色譜—質(zhì)譜分析。煙葉香氣成分的定性定量測(cè)定條件如下：

GC條件：采用HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）色譜柱，以He為載氣，流速設(shè)置為0.8 mL/min，進(jìn)樣口溫度250 ℃；初始溫度為50 ℃，恒溫2 min，然后以2 ℃/min的速率將進(jìn)樣口溫度升高到120 ℃，維持5 min，最后以2 ℃/min的速率將溫度升高到240 ℃，溫度恒定30 min；分流比為1∶15，進(jìn)樣量2 μL，質(zhì)譜檢測(cè)。

GC/MS條件：采用上述GC條件；傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度177 ℃，電離能70 eV，以He為載氣，流速0.8 mL/min，保持質(zhì)量數(shù)在35～500 amu，NIST 0.5 aL為MS譜庫(kù)。

煙草香氣物質(zhì)一般含量都較低，有的成分含量極微，但組成成分眾多。人們通常將香氣物質(zhì)按其前體物、化學(xué)官能團(tuán)和二者綜合進(jìn)行分類。為便于分析，并結(jié)合殼聚糖不同噴施濃度對(duì)煙葉香氣物質(zhì)的影響，試驗(yàn)按照香氣前體物分類，把香氣物質(zhì)分為類芳香族氨基酸降解產(chǎn)物、胡蘿卜素降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)降解產(chǎn)物、新植二烯、類西柏烷類降解產(chǎn)物五大類。

1.3.2 有機(jī)酸測(cè)定方法。有機(jī)酸的測(cè)量方法和測(cè)量條件采用景延秋等[12]的方法。

1.3.3 常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定方法。還原糖和總糖（即水溶性糖）測(cè)定采用連續(xù)流動(dòng)法（YC/T159—2002）；總氮的測(cè)定采用連續(xù)流動(dòng)法（YC/T 161—2002）；淀粉含量測(cè)定采用蒽酮法[13]；煙堿測(cè)定采用YC/T 382—2010法；鉀含量的測(cè)定采用火焰光度法（YC/T 173—2003）；氯含量的測(cè)定采用連續(xù)流動(dòng)法（YC/T 162—2002）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下烤煙煙葉中常規(guī)化學(xué)成分的含量變化

煙葉常規(guī)化學(xué)成分含量的高低及其與其他成分的協(xié)調(diào)性是決定煙葉質(zhì)量的重要因素。優(yōu)質(zhì)烤煙要求總糖含量18%～22%，還原糖含量16%～20%，總氮含量1.5%～3.5%，煙堿含量1.5%～3.5%，氯和鉀的含量適宜范圍為K>2%，Cl<1%，蛋白質(zhì)含量8%～10%，糖堿比8～12，鉀氯比4～10[14]。由表1可知，不同殼聚糖濃度處理與對(duì)照組相比氯含量、總糖含量、蛋白質(zhì)含量有所降低，除處理3煙堿含量略低外，各處理常規(guī)化學(xué)成分均在適宜范圍內(nèi)。綜合糖堿比和鉀氯比，處理2化學(xué)成分含量和比例最協(xié)調(diào)，其次是處理1。endprint

2.2 不同處理?xiàng)l件下烤煙煙葉中中性香味成分的含量變化

2.2.1 不同處理?xiàng)l件對(duì)類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的影響。類胡蘿卜素主要包括β-胡蘿卜素、葉黃素、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)等，其在成熟、調(diào)制和陳化過(guò)程中，能夠降解生成多種重要的致香物質(zhì)[15]。由表2可知，不同處理間類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量的大小為處理2>處理1>處理3>CK。因此，單獨(dú)從類胡蘿卜素降解產(chǎn)物單方面考慮，認(rèn)為處理2有利于產(chǎn)生香氣豐韻的煙葉。

2.2.2 不同處理?xiàng)l件對(duì)新植二烯含量的影響。新植二烯是中性揮發(fā)物中含量最高的成分，香氣閾值較高，具有微弱香氣，能分解轉(zhuǎn)化成低分子的香味物質(zhì)[16]。在煙草燃燒時(shí)，直接進(jìn)入煙氣的新植二烯，可以醇和煙氣、減輕煙氣中的刺激性，所以與煙氣的品質(zhì)具有密切的相關(guān)性[17]。由表3可知，不同處理間新植二烯的含量以處理1最高，其次為處理2，分別是對(duì)照的125.08%、123.80%，處理3的新植二烯的含量低于CK；對(duì)不同處理間其他香味物質(zhì)總量（除去新植二烯）進(jìn)行比較，CK都高于其他處理。

2.2.3 不同處理?xiàng)l件對(duì)芳香族氨基酸降解產(chǎn)物的影響。煙葉中芳香族氨基酸代謝轉(zhuǎn)化是影響香味的重要過(guò)程之一，其裂解產(chǎn)物中性香氣物質(zhì)主要有苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇，是煙葉中含量較豐富的香味成分[18]。由表4可知，不同甲殼素處理的煙葉，芳香族氨基酸類物質(zhì)總量的大小為處理2>處理1>CK>處理3；苯甲醛、苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛在所有處理中均以處理2含量最高。

2.2.4 不同處理?xiàng)l件對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響。美拉德反應(yīng)主要產(chǎn)物有糠醛、糠醇和2-乙酰基吡咯等，其中糠醛具有黃油香、面包香，能使煙氣具有甜味；糠醇能增加煙氣中的香氣濃度，具有谷香和油香；2-乙?；量┠苁篃煔馊岷停鰪?qiáng)煙氣甜味[15]。由表5可知，處理3的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量最高，達(dá)到了35.97 μg/g，其次為處理2的27.14 μg/g，而處理1、2的含量低于CK。

2.2.5 不同處理?xiàng)l件對(duì)類西柏烷類降解產(chǎn)物的影響。類西柏烷類是煙草中重要的二萜類物質(zhì)，是重要的煙草香味物質(zhì)的前體物。經(jīng)調(diào)制和陳化后，大部分降解，降解產(chǎn)物中的茄酮、降茄二酮都具有似新鮮胡蘿卜的清香味，它們對(duì)于改善煙草香氣有重要作用[19]。由表6可知，類西柏烷類總量以處理2含量最高，是對(duì)照的146.50%，占總量（除新植二烯）的36%；其次為處理3，占總量（除新植二烯）的34%。

2.2.6 不同處理?xiàng)l件對(duì)中性香味物質(zhì)總量的影響。中性揮發(fā)性香味物質(zhì)作為目前研究煙葉中煙草香氣評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，同時(shí)也是評(píng)價(jià)煙葉香型、香氣質(zhì)及香氣量的重要判定標(biāo)準(zhǔn)[20-21]。葉面噴施化控物質(zhì)以處理2香氣物質(zhì)總量最高，為1 091.17 μg/g，其次為處理1的1 081.10 μg/g（表6）。

2.3 不同處理?xiàng)l件對(duì)烤后煙有機(jī)酸含量的影響

有機(jī)酸廣泛存在于煙草中，有機(jī)酸與其衍生物都是重要的煙草香味的主要成分[22]。為便于研究，在研究工作中，通常將有機(jī)酸分為3類：非揮發(fā)性酸、半揮發(fā)性酸以及揮發(fā)性酸，主要包括非揮發(fā)性的二元酸、三元酸、高級(jí)脂肪酸和低級(jí)脂肪酸。3種有機(jī)酸含量依次降低。成熟調(diào)制后煙葉中的非揮發(fā)性的二元酸和三元酸約占干物質(zhì)總量的10%。有機(jī)酸不但在煙草生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮著巨大作用，而且影響煙葉的質(zhì)量和卷煙的品質(zhì)：煙葉中的非揮發(fā)性有機(jī)酸主要起到平衡煙氣的作用，可中和游離堿，調(diào)節(jié)煙氣酸性，使煙葉的吸味醇和；煙葉中的揮發(fā)性有機(jī)酸能降低煙氣的堿性，使煙葉和煙氣的香氣增加，氣味變得醇和，減少刺激性[12]。

2.3.1 不同處理?xiàng)l件對(duì)烤后煙非揮發(fā)性有機(jī)酸含量的影響。非揮發(fā)性有機(jī)酸雖然沒(méi)有明顯的香氣，但能夠與煙草中的生物堿結(jié)合形成鹽，起到調(diào)節(jié)游離態(tài)煙堿比例和質(zhì)子比的作用，從而增加煙氣濃度，減輕煙草刺激性，使吸味醇和，是烤煙中重要的酸性潛香型成分[23]。由表7可知，不同處理非揮發(fā)性有機(jī)酸含量大小為處理2>處理3>處理1>CK，其含量分別為33.69、33.61、32.33、31.12 μg/g。

2.3.2 不同處理?xiàng)l件對(duì)烤后煙高級(jí)飽和脂肪酸含量的影響。半揮發(fā)性酸是能夠生成油脂的高級(jí)脂肪酸，指C10以上的酸。高級(jí)脂肪酸不僅包括高級(jí)不飽和脂肪酸，還包括高級(jí)飽和脂肪酸。在煙葉陳化過(guò)程中，高級(jí)脂肪酸能夠通過(guò)酶或非酶降解轉(zhuǎn)化作用生成小分子的致香物質(zhì)，是重要的煙葉香氣前提物質(zhì)。熱裂解過(guò)程中，高級(jí)不飽和脂肪酸及其甲酯易形成己烯、己醛等具雜氣和強(qiáng)烈刺激性的物質(zhì)，使煙氣中的刺激性和粗糙感增強(qiáng)；而高級(jí)飽和脂肪酸可使煙味醇和，抑制刺激，并使煙氣中的臘味、脂味增強(qiáng)，賦予煙氣柔和的氣味，同時(shí)有的高級(jí)脂肪酸的甲酯、乙酯自身就具有突出的芳香氣味[22]。因此，在一定范圍內(nèi)，飽和脂肪酸的含量高和不飽和脂肪酸的含量低有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

由表7可知，不同處理?xiàng)l件對(duì)高級(jí)飽和脂肪酸含量的影響大小為：處理1>處理2>處理3>CK，其含量分別為4.48、4.44、4.31、4.13 μg/g，對(duì)高級(jí)不飽和脂肪酸含量的影響大小為：處理2>處理3>處理1>CK，其含量分別為7.01、6.87、6.73、6.51 μg/g。

2.3.3 不同處理?xiàng)l件對(duì)烤后煙有機(jī)酸總量的影響。煙葉中的有機(jī)酸種類繁多，含量差異較大，主要指煙葉中除氨基酸以外的有機(jī)酸[24]，是煙草葉片中的重要組成部分。當(dāng)煙葉工藝成熟經(jīng)調(diào)制后，煙葉中的有機(jī)酸可占煙葉干物質(zhì)總量的12%～16%[25]。不同處理?xiàng)l件對(duì)有機(jī)酸總量的影響為處理2>處理3>處理1>CK，其含量分別為45.14、44.79、43.55、41.76 μg/g。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

殼聚糖提高煙葉品質(zhì)可以從2個(gè)方面分析：首先，殼聚糖能提高植物的抗病性，避免煙草病害的侵染，為煙草提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。同時(shí)，殼聚糖本身也是一種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，可以調(diào)節(jié)煙葉生長(zhǎng)。良好的生長(zhǎng)環(huán)境和適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)調(diào)節(jié)為優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)提供了保證。其次，殼聚糖激發(fā)煙草產(chǎn)生致香物質(zhì)相關(guān)酶。對(duì)煙草而言，香氣物質(zhì)多為次生代謝產(chǎn)物，殼聚糖能作為植物抗病性的激發(fā)子調(diào)節(jié)植物體內(nèi)與抗病有關(guān)的酶活性變化[2]，其中苯丙氨酸解氨酶、過(guò)氧化物酶等都與煙草次生代謝有關(guān)。殼聚糖能提高煙葉中這2種酶的含量已有報(bào)道[10]。endprint

我國(guó)有豐富的甲殼素資源，國(guó)內(nèi)已有許多公司生產(chǎn)甲殼素等化控物質(zhì)葉面肥。殼聚糖作為葉面肥在煙葉生長(zhǎng)時(shí)期噴施，具有多重作用，既可以有效地預(yù)防煙草病毒病，又能提高香味化學(xué)成分、煙葉產(chǎn)量和等級(jí)比例[26]，低碳環(huán)保，具有廣泛的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)前景。

3.2 結(jié)論

該文通過(guò)大田葉面噴施，初步探討了不同濃度殼聚糖對(duì)煙草常規(guī)化學(xué)成分和致香物質(zhì)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：葉面噴施適量的殼聚糖能減少煙草對(duì)氯的吸收，降低烤后煙葉總糖和蛋白質(zhì)的含量；能誘導(dǎo)香氣物質(zhì)的形成，提高煙葉的香氣含量。其中，葉面噴施100 mg/L殼聚糖，烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好，其次為150 mg/L；葉面噴施100 mg/L殼聚烤后煙葉糖類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量、新植二烯的含量、芳香族氨基酸類物質(zhì)總量、香氣物質(zhì)總量最高，其次是噴施50 mg/L；噴施150 mg/L殼聚糖煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量最高、對(duì)有機(jī)酸總量的影響最好，其次是100 mg/L。綜合考慮，葉面噴施100 mg/L殼聚糖更有利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

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