打頂后噴施鉀肥對烤煙化學(xué)成分的影響

景延秋，袁秀秀，王衛(wèi)峰，孫明輝，劉英杰，魯 平，張月華，徐 敏

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.廣西壯族自治區(qū)煙草公司，廣西 南寧 530023；3.河南省煙草公司漯河市公司，河南 漯河 462000；4.河南省煙草公司鄭州市公司，河南 鄭州 450001；5.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450016；6.中國煙草總公司河南省公司，河南 鄭州 450008）

煙草是一種喜鉀作物，同時鉀也是煙草最重要的品質(zhì)元素[1-2]。卷煙工業(yè)將含鉀量作為評價煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，鉀含量髙的煙葉可降低煙氣中的一氧化碳和焦油的釋放量[3]。通過增加煙葉中鉀的含量是提高煙葉品質(zhì)的一項重要措施。我國煙葉與其他國家相比，劣勢是煙葉中鉀含量較低，平均含量未達(dá)到2%，煙葉品質(zhì)的提高受到嚴(yán)重制約[4]。煙葉中鉀含量低給我國優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)帶來很大困擾[5]。提高煙葉鉀含量進(jìn)而提高煙葉品質(zhì)成為行業(yè)內(nèi)的研究熱點之一。有研究表明[6]：可以通過打頂措施改變煙葉生長的庫源關(guān)系，打頂后生長中心轉(zhuǎn)移到煙草頂部，促進(jìn)了生長物質(zhì)的向上運輸，增加煙葉中鉀素的積累量。因此，為促進(jìn)煙葉對鉀的吸收，可在煙葉生長后期或打頂后施用含量較高的鉀素，從而使更多鉀素運輸?shù)綗熑~中，增加煙葉鉀的積累，達(dá)到煙葉鉀含量的增加。目前市場上鉀肥種類眾多，筆者以不同鉀肥為研究對象，在打頂當(dāng)天分別對煙株噴施濃度為0.5%的鉀肥硝酸鉀、磷酸二氫鉀、硫酸鉀、草酸鉀和酒石酸鉀，探究打頂當(dāng)天噴施鉀肥對烤煙煙葉化學(xué)成分的影響，以期找到最適合在打頂期間噴施的鉀肥，即最大限度地提高煙葉的含鉀量進(jìn)而提高煙葉品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2014年在河南省漯河市郾城區(qū)李集鎮(zhèn)試驗示范田進(jìn)行試驗，以中煙100 為供試品種。試驗田土壤肥力中等，土壤有機(jī)質(zhì)含量30.86 g/kg，施純氮43.8 kg/hm2，堿解速效氮、磷、鉀分別為234.15、47.29 和368.42 mg/kg，土壤pH 值6.79，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）= 1 ∶1 ∶1.5。煙苗于2014年5月3日移栽，煙株間行株距為120 cm×50 cm，留葉數(shù)為18～22 片/株。煙田地勢平坦方便排灌，大田種植管理嚴(yán)格按照優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行，取烤后中部葉為測試樣品。

1.2 試驗設(shè)計

采取隨機(jī)區(qū)組試驗，設(shè)置6個處理，每個處理3次重復(fù)，采用田間種植常規(guī)管理方法。在打頂當(dāng)天噴施濃度為0.5%的鉀肥，分別為：T1（硝酸鉀）、T2（磷酸二氫鉀）、T3（硫酸鉀）、T4（草酸鉀）、T5（酒石酸鉀）、T6（清水）為對照，分別在煙葉正反面噴施，以葉面濕露不滴水為準(zhǔn)。煙葉成熟采收后，采用三段式烘烤工藝。取烤后煙樣在45℃條件下烘干磨碎，過0.38 mm（孔徑）篩子，篩出煙樣用于化學(xué)成分的測定。

1.3 檢測指標(biāo)及方法

1.3.1 煙葉常規(guī)成分和質(zhì)體色素含量的測定 對煙葉樣品進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分分析（總糖、還原糖、總氮、煙堿、蛋白質(zhì)、鉀、氯），按照煙草行業(yè)測定標(biāo)準(zhǔn)，測定方法如下：水溶性總糖YC/T 59-2002、還原糖YC/T 160-2002、總氮YC/T 161-2002、煙堿YC/T 166-2002、蛋白質(zhì)YC/T 162-2002 和鉀和氯含量YC/T 173-2003。煙葉中質(zhì)體色素含量的測定采用高效液相色譜法（YC/T 382-2010）。

1.3.2 中性致香物質(zhì)的測定 香味物質(zhì)前處理：采用同時蒸餾萃取裝置提取煙樣中的中性致香物質(zhì)，使用二氯甲烷萃取劑萃取。稱取烤后煙樣20 g，放入1 000 mL 圓底燒瓶中，再加入2 g 檸檬酸，再加入600 m L 水，加熱至300℃萃取2.5 h，再用250 m L 圓底燒瓶中加入40 m L 二氯甲烷和1 m L 中性內(nèi)標(biāo)，放入60℃水浴鍋中。萃取后向250 m L 燒瓶中加入無水硫酸鈉，充分吸收水分，至無分層。然后將上層液轉(zhuǎn)入雞心瓶中，然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將萃取液濃縮至1.0 m L，轉(zhuǎn)入色譜瓶中，供氣相色譜-質(zhì)譜（美國HP6890-5972 氣質(zhì)聯(lián)用儀）進(jìn)行定性分析。

氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）分析條件：采用HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）為色譜柱，流速0.8 m L/min 的He 為載氣，進(jìn)樣口的溫度為250℃；50℃（2 min） 2 ℃/min，120 ℃（5 min） 2 ℃/min，240 ℃（30 min），分流比1 ∶15 和進(jìn)樣量2 μL，進(jìn)行質(zhì)譜檢測。離子源溫度177℃，傳輸線溫度280℃，電離能70 eV，載氣He，流速為0.8 m L/min，質(zhì)量數(shù)范圍35～500 amu，MS 譜庫為NIST 0.5 aL。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

由表1 可知，噴施鉀肥后各處理與對照相比，煙葉中的蛋白質(zhì)和煙堿含量均減少，但在處理間煙葉中蛋白質(zhì)含量差異不顯著，煙堿含量以T4 處理含量最低，且與各處理差異極顯著，其他處理之間未達(dá)到極顯著差異水平；總氮含量以T3 最高、T4 最低，且與其他處理差異顯著；還原糖和總糖含量均以T1 最高，與其他處理差異極顯著，T5 含量最低，且還原糖含量與各處理之間差異極顯著，但總糖含量除T1 外其他處理間未達(dá)到極顯著差異；鉀含量與對照相比，各處理含量均增加，以T1 含量最高，但各處理間未達(dá)到極顯著差異水平；氯含量以T3 最高、T1 最低，T1與各處理差異極顯著；糖堿比T2、T5 含量降低，但與對照差異不顯著，T4 最高，且與各處理差異極顯著；氮堿比T4 最高，且與各處理差異極顯著，其他各處理與對照未達(dá)到極顯著差異水平；與對照相比，鉀氯比中T3 降低，其他處理均增加，除T1 與各處理差異極顯著外，其他處理間差異不顯著。

2.2 不同處理對煙葉質(zhì)體色素的影響

表1 不同處理對煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響 （%）

由表2 可知，打頂后噴施鉀肥，各處理葉綠素a含量為：T5>T2>T6>T4>T3>T1，但各處理與對照差異不顯著；各處理中葉綠素b 含量均減少，其含量大小為：T6>T2>T5>T1>T3>T4，且與對照差異顯著；各處理中葉綠素總量均減少，其含量大小為：T6>T2>T5>T3>T1>T4，T1、T3 與T4 之 間 以 及T2、T5 與T6 之間差異不顯著；類胡蘿卜素含量大小為：T5>T3>T2>T1>T4>T6，T5 與T6 差異極顯著，其他處理與T6 未達(dá)到極顯著差異水平；質(zhì)體色素總量為：T5>T2>T3>T1>T6>T4，且T5 與各處理差異顯著，T1和T4 與對照差異不顯著。降低葉綠素含量，提高類胡蘿卜素含量有利于煙葉品質(zhì)的提高[7]。打頂后噴施鉀肥有利于煙葉葉綠素的降解和類胡蘿卜素的增加。

表2 不同處理對煙葉質(zhì)體色素的影響 （μg/g）

2.3 不同處理對煙葉中性致香物質(zhì)的影響

通過GC/MS 測定分析，各處理烤后煙葉中共檢測出29種中性致香物質(zhì)。按煙葉香氣前體物進(jìn)行分類，可分為類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物、棕色化產(chǎn)物類、苯丙氨酸類、類西柏烷類等[8]。其中，類胡蘿卜素類14種、棕色化產(chǎn)物類5種、苯丙氨酸類4種、類西柏烷類（茄酮）1種、其他類別5種。

2.3.1 不同處理對煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物的影響表3表明，煙葉中的類胡蘿素類降解產(chǎn)物總量T4最高，T1最低；與對照相比，T2、T3、T4和T5分別增加4.20%、0.25%、6.99%和2.00%，T1 減少6.38%。在測定出的14種類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物中，β-大馬酮、法尼基丙酮、巨豆三烯酮Ⅴ和β-二氫大馬酮含量相對較高，氧化異佛爾酮、巨豆三烯酮Ⅲ含量相對較低。

表3 不同處理對煙葉類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物香氣物質(zhì)含量的影響 （μg/g）

2.3.2 不同處理對煙葉棕色化反應(yīng)物類香氣物質(zhì)含量的影響 由表4 可知，打頂后噴施不同鉀肥，各處理中只有T2 棕色化反應(yīng)物類香氣物質(zhì)含量增加，其他處理均減少，其含量大小為：T2>T6>T4>T1>T5>T3，T2增加量為2.21%，T1、T3、T4和T5分別減少了3.20%、33.86%、0.78%和13.80%；噴施磷酸二氫鉀有利于棕色化反應(yīng)物類香氣物質(zhì)的形成。

表4 不同處理對煙葉棕色化反應(yīng)物類香氣物質(zhì)含量的影響（μg/g）

2.3.3 不同處理對煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量的影響 表5 表明，各處理煙葉中苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量與對照相比T1、T2 和T5 含量增加，增加量分別為7.69%、3.08%和4.81%；T3 和T4 含量減少，減少量分別為11.84%和4.73%。苯乙醛含量除T3 減少和苯乙醇含量除T4、T5 減少外，其他處理均增加。

2.3.4 不同處理對煙葉類西柏烷類致香物質(zhì)含量的影響 類西柏烷類降解產(chǎn)物致香物質(zhì)主要包括茄酮及其衍生物，茄酮是其中含量較豐富的物質(zhì)之一，賦予煙草醛酮的煙味香氣，還可降解為煙草中重要的致香物質(zhì)如茄醇、降茄二酮、茄呢呋喃等。表6 表明，類西柏烷類降解產(chǎn)物茄酮在各處理中，T3 含量最低為10.93 μg/g，與對照相比，減少了18.10%；T4 最大為16.58μg/g，增加了6.54%；T1、T2 和T5 變化幅度較小。

表5 不同處理對煙葉苯丙氨酸類致香物質(zhì)含量的影響（μg/g）

2.3.5 不同處理對煙葉中性致香成分總量的影響 由表7 看出，與對照T6 相比，除新植二烯外，打頂后噴施硝酸鉀和硫酸鉀煙葉中各類中性香味物質(zhì)含量均降低，不利于煙葉中性香味物質(zhì)的形成；噴施磷酸二氫鉀煙葉中各類中性香味物質(zhì)含量均增加，有利于煙葉中性香味物質(zhì)的形成；噴施草酸鉀和酒石酸鉀后煙葉中各類中性香味物質(zhì)含量有所不同，但除新植二烯外中性香味物質(zhì)總量均增加；除新植二烯外中性香味物質(zhì)總量的大小為：T2>T4>T5>T6>T1>T3。與對照相比，打頂后噴施各種鉀肥后新植二烯含量均減少，新植二烯含量大小為：T6>T4>T3>T1>T2>T5。由于新植二烯減少量較大，煙葉中性香味物質(zhì)總量與對照相比均減少，其含量大小為：T1>T4>T3>T1>T2>T5。

表6 不同處理對煙葉類西柏烷類致香物質(zhì)含量的影響（μg/g）

表7 不同處理對烤后煙葉中性致香物質(zhì)總量的影響 （μg/g）

3 結(jié)論與討論

煙葉化學(xué)成分及其協(xié)調(diào)性決定了煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[9-11]，根據(jù)致香物質(zhì)類型及含量可以評價煙葉的香氣質(zhì)和香氣量[12-13]。試驗表明，打頂當(dāng)天噴施不同鉀肥，煙葉中鉀含量增高，但各處理之間差異均不顯著；噴施硝酸鉀煙葉的鉀含量較對照處理有增加量最大，且更接近優(yōu)質(zhì)煙葉的適宜含量2%，其鉀氯比提高，與其他處理顯著差異，煙堿含量適中，糖堿比等各項常規(guī)化學(xué)成分含量更加接近優(yōu)質(zhì)烤煙的標(biāo)準(zhǔn)。

烤后煙中質(zhì)體色素含量影響煙葉品質(zhì)和可用性[14]，葉綠素在煙葉成熟和調(diào)制過程中變化幅度較大，打頂后噴施鉀肥，煙葉中葉綠素含量減少，類胡蘿卜素含量增加；即噴施鉀肥有利于葉綠素降解，有利于煙葉變黃。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是煙草很重要的一部分中性致香物質(zhì)，與煙葉外觀和品質(zhì)有直接關(guān)系[14-16]，噴施磷酸二氫鉀、硫酸鉀、草酸鉀和酒石酸鉀有利于類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。棕色化產(chǎn)物對煙草香吃味的形成有重要影響，具有令人愉快的香氣和吸味[17]，噴施磷酸二氫鉀有利于棕色化產(chǎn)物的增加。在煙草中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物也是含量較豐富的致香物質(zhì)，苯甲醛具有杏仁香、櫻桃香、甜香，苯乙醛具有玫瑰花香，苯甲醇和苯乙醇具有醇香[18]，噴施硝酸鉀、磷酸二氫鉀和硫酸鉀有利于芳香族氨基酸降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。類西柏烷類降解產(chǎn)物（茄酮）是煙葉腺毛分泌物的重要成分[19]，噴施磷酸二氫鉀、草酸鉀和酒石酸鉀有利于類西柏烷類降解產(chǎn)物的產(chǎn)生。新植二烯是煙葉中重要的萜烯類化合物，具有一定香氣，同時還可分解轉(zhuǎn)化成低分子香味成分[20-22]。該試驗表明，烤煙打頂當(dāng)天噴施不同鉀肥，有利于葉綠素的降解，類胡蘿卜素含量增加；噴施磷酸二氫鉀和草酸鉀有利中性致香物質(zhì)（除新植二烯）含量增加，且效果顯著；噴施硝酸鉀、硫酸鉀和酒石酸鉀不利于中性致香物質(zhì)的生成，其原因可能是磷酸二氫鉀有利于煙葉成熟落黃。

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