52份烤煙種質(zhì)資源常規(guī)化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸分析

許美玲，焦芳嬋

云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，昆明 650021

煙葉的化學(xué)成分是影響煙葉品質(zhì)的內(nèi)在因素[1-6]。煙葉致香物質(zhì)是一類與煙葉香氣密切相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)，主要包括酸性、中性與堿性致香物質(zhì)等[7-8]。有研究認(rèn)為，煙葉中多元酸含量越高，煙香越濃，口腔越舒適，煙氣的爆發(fā)力越強(qiáng)，刺激性明顯降低；高級(jí)脂肪酸對(duì)除抽吸勁頭以外的感官指標(biāo)有不利影響[9]；淀粉影響燃燒速度和燃燒的完全性，也會(huì)對(duì)煙氣產(chǎn)生不良影響[10-11]。

不同類型煙葉非揮發(fā)性有機(jī)酸的含量差異[12]、不同烤煙品種化學(xué)成分與評(píng)吸質(zhì)量及致香物質(zhì)間的相關(guān)性研究[13]和烤煙中草酸、蘋果酸和檸檬酸含量研究[14-15]等方面已有報(bào)道；但對(duì)不同烤煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸的差異和相關(guān)研究較為鮮見。本文選取52份烤煙種質(zhì)資源中部煙葉，對(duì)其常規(guī)化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸進(jìn)行差異性和相關(guān)性分析，以期篩選出內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)良的烤煙種質(zhì)資源供育種和科研選擇利用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

52份烤煙種質(zhì)資源（表1），2014年采自云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地（位于云南省玉溪市研和鎮(zhèn)），統(tǒng)一調(diào)制后選擇中部煙葉。

1.2 田間栽培、調(diào)制及取樣

選擇肥力中等和基本一致的試驗(yàn)田，按優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行種植和管理。行株距為120 cm×50 cm，每份種植25株，單行種植。施肥量為純氮97.5 kg/hm2，N：P2O5：K2O=1：1.5：3；中心花期打頂，留葉18～22片，打頂后在田間標(biāo)記中部葉片5片/株，葉位從上至下約第10～14片（葉片數(shù)較少的品種，葉位稍有變動(dòng)）。煙葉成熟時(shí)分小區(qū)掛牌統(tǒng)一采收，分批次采收和編桿，統(tǒng)一進(jìn)烤房烘烤調(diào)制。

表1 烤煙種質(zhì)資源的名稱、編號(hào)和來源Tab.1 Name,number and origin of flue-cured tobacco germplasm resources

1.3 檢測方法

常規(guī)化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸等成分的檢測由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院分析測試中心完成。檢測方法采用下列標(biāo)準(zhǔn)：

YC/T 159-2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 161-2002《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 160-2002《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 162-2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T216 -2007《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T 217-2007《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續(xù)流動(dòng)法》、YC/T288-2009 《煙草及煙草制品 多元酸（草酸、蘋果酸和檸檬酸）的測定 氣相色譜法》。

1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和相關(guān)分析，采用DPS（Data Processing System）進(jìn)行聚類分析[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì)

52份烤煙種質(zhì)中部煙葉各主要成分含量范圍分別為煙堿1.87%～5.35%、鉀1.00%～2.32%、草酸10.58～29.78 mg/g、蘋果酸 20.43～146.07 mg/g、檸檬酸7.16～35.65 mg/g等。

各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)（CV）在5.92%～116.89%之間，氯最大（CV=116.89%）為強(qiáng)變異性；十八酸、棕櫚酸（CV＜10.0%）為弱變異性，其余成分的CV在11.21%～50.43%之間，為中等變異 性（表2）。

油酸、丁二酸、丙二酸、亞油酸等的最大值對(duì)應(yīng)的種質(zhì)均為Coker 51，還原糖和淀粉含量最大值對(duì)應(yīng)的是中煙90；草酸和煙堿含量的最小值對(duì)應(yīng)的種質(zhì)為CV890；蘋果酸、檸檬酸最小值對(duì)應(yīng)的種質(zhì)為柳葉尖。

表2 烤煙種質(zhì)資源描述性統(tǒng)計(jì)Tab.2 Descriptive statistics of flue-cured tobacco germplasm resources

2.2 相關(guān)分析

表3 化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸的相關(guān)系數(shù)表Tab.3 The correlation coefficients of chemical composition,polybasic and higher fatty acids

各烤煙種質(zhì)資源的常規(guī)化學(xué)成分差異較大（圖1）。按優(yōu)質(zhì)烤煙適宜化學(xué)成分的標(biāo)準(zhǔn)[17]衡量，52份種質(zhì)中部葉中，常規(guī)化學(xué)成分含量處于適宜范圍的種質(zhì)數(shù)量如下：總氮52份，總糖21份，還原糖16份，煙堿5份，另有3份鉀含量＞2.00%，2份（小黃金0029、小黃金520）煙堿＞5.00%，12份為4.00%～4.99%。具體見表4。

圖1 各份烤煙種質(zhì)資源的化學(xué)成分的柱形圖Fig.1 The histogram of chemical compositions in the flue-cured tobacco germplasm resources

表4 化學(xué)成分適宜和較高的烤煙種質(zhì)資源Tab.4 The flue-cured tobacco germplasm resources with proper and higher chemical compositions

2.3 烤煙種質(zhì)資源的多元酸和高級(jí)脂肪酸的差異分析

從圖2可以看出，各烤煙種質(zhì)資源中部煙葉的多元酸含量差異較大，含量以蘋果酸較高，其次是草酸和檸檬酸。而高級(jí)脂肪酸差異較小。為便于利用，將草酸、蘋果酸、檸檬酸、亞麻酸等含量較高的烤煙種質(zhì)資源列于表5。

圖2 各份烤煙種質(zhì)資源的多元酸和高級(jí)脂肪酸的柱形圖Fig.2 The histogram of polybasic acids and higher fatty acids in the flue-cured

2.4 聚類分析

對(duì)52份煙草種質(zhì)資源中部煙葉的23項(xiàng)常規(guī)化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸指標(biāo)（表2），采用DPS軟件，以標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化、歐氏距離、離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類，在截距為1.5左右處將52份資源分成3類（圖5）。

第1類又可分為2個(gè)亞類，分別包含8份種質(zhì)和11份種質(zhì)。其主要特征為：鉀含量高，其余化學(xué)成分含量中等；草酸、丁二酸、檸檬酸等多元酸含量高，十四酸、棕櫚酸、十八酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等高級(jí)脂肪酸含量低。

表5 多元酸和高級(jí)脂肪酸含量較高的烤煙種質(zhì)資源表Tab.5 The flue-cured tobacco germplasm resources with high contents of polybasic acids and higher fatty acids

圖5 聚類分析圖Fig.5 The diagram of clustering analysis

圖6 各類及其亞類間常規(guī)化學(xué)成分、多元酸和高級(jí)脂肪酸比較Fig.6 Comparison of the routine chemical composition,polybasic acids and higher fatty acids among a variety of flue-cured tobacco germplasm resources and its subtypes

第2類可分為3個(gè)亞類，分別包含14份種質(zhì)、2份種質(zhì)和1份種質(zhì)（39）。其主要特征為：總糖、還原糖、淀粉等含量和兩糖差、糖堿比、氮堿比低；總氮、煙堿、鉀含量高；丙二酸、檸檬酸含量高；十四酸、棕櫚酸、十八酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等高級(jí)脂肪酸含量高。

第3類可分為2個(gè)亞類，分別包含13份種質(zhì)和3份種質(zhì)。其主要特征為：總糖、還原糖、淀粉等含量和兩糖差、糖堿比、氮堿比高；總氮、煙堿、鉀含量低；草酸、丙二酸、丁二酸、蘋果酸、檸檬酸等多元酸含量低，各高級(jí)脂肪酸含量中等。

聚類結(jié)果與表4 和表5結(jié)合分析來看，鉀含量高的TN D94、Dixie Bright102、豎葉子0987等種質(zhì)被聚在1-2；總糖較適宜、煙堿含量較高的種質(zhì)多被聚在第1、2類，還原糖和煙堿適宜的種質(zhì)多被聚在第3類，蘋果酸含量較高的種質(zhì)多被聚在1-2類和2-1類，檸檬酸含量較高的種質(zhì)多被聚在第1類和2-1類，草酸含量較高的種質(zhì)被聚在第1、2類。

另外，從來源/產(chǎn)地來看，第1類的來源和產(chǎn)地最廣，有來自安徽、河南、黑龍江、遼寧、云南、山西、陜西、山東等省和美國的種質(zhì)；第2類有來自遼寧、云南、山東、安徽等省和美國的種質(zhì)，第3類有來自福建、云南、山東、河南等省和哥倫比亞、美國等國的資源（表6）。

表6 不同來源的烤煙種質(zhì)資源所屬類別Tab.6 Classificationof flue-cured tobacco germplasm resources

3 討論與結(jié)論

3.1 煙草種質(zhì)資源遺傳背景聚類的異同

研究煙草種質(zhì)資源的遺傳背景，對(duì)于親本選擇有著指導(dǎo)性的意義。Nei’s遺傳多樣性和Shanon多樣性指數(shù)表明我國黃花煙地方品種具有極其豐富的遺傳變異，普通煙草品種間的遺傳多樣性較低。因此，應(yīng)注重利用黃花煙草進(jìn)行煙草育種[17]。楊本超[18]研究發(fā)現(xiàn)黃花煙和野生煙的遺傳差異最大（GD>0.404），其余類型（烤煙、晾曬晾煙、白肋煙、香料煙）的遺傳距離均較?。℅D<0.300）。張銘真等[19]根據(jù)煙草類型種質(zhì)間遺傳相似性，將曬晾煙、香料煙、雪茄煙居群聚為一類，白肋煙與烤煙居群聚為另一類。童治軍等[20]根據(jù)遺傳基礎(chǔ)河遺傳距離將231份烤煙被聚在一類。本文聚類將52份烤煙種質(zhì)劃分為3類，每類均可分為2～3個(gè)亞類，各類的特征特性有差異。

3.2 幾種重要成分含量較高的種質(zhì)資源

（1）煙堿是重要的化學(xué)成分，高煙堿煙葉有重要利用價(jià)值。李淑玲等從90 份種質(zhì)中篩選出煙堿含量4.00%～5.138%的密節(jié)金絲尾等10份種質(zhì)[21]。本研究篩選出煙堿＞5.00%的小黃金0009和小黃金5209；以及煙堿含量4.00%～4.99%的種質(zhì)Vesta5、Georgia 1470、PD 114、豎葉子0987、小老母雞、Coker 156、大豎把2141、大型黃金、云煙87-1、K317、柳葉尖、小黑柳等12份，為高煙堿資源的利用提供參考。

（2）高鉀含量是優(yōu)質(zhì)煙葉的一項(xiàng)重要指標(biāo)。楊歡等獲得了嘎吉紅大等6份高鉀型煙草材料[22]。本項(xiàng)目篩選出鉀含量＞2.00%的TN D94、Dixie Bright102、豎葉子0987等烤煙種質(zhì)資源，為優(yōu)質(zhì)資源的利用打下基礎(chǔ)。

（3）有研究認(rèn)為非揮發(fā)性有機(jī)酸和高級(jí)脂肪酸在不同基因型間存在廣泛的變異,每一種有機(jī)酸在不同煙草類群之間都存在較大的差異[22]，不同煙草類型和品種的煙葉有機(jī)酸含量有差異[15,23-25]。而煙葉中多元酸含量越高、煙香越濃、口腔越舒適[9]，本文與前人研究結(jié)果基本一致，篩選出總多元酸含量＞180.00 mg/g的種質(zhì)2份（Vesta5、Speight G-102），總多元酸含量160.0～179.99 mg/g的5份（小黃金0029、Garcia、豎葉子0987、大豎把2141、柳葉尖0695等）；篩選出蘋果酸含量＞120.00 mg/g的種質(zhì)8份（Vesta5、Garcia、Speight G-102、小黃金0029、豎葉子0987、NC 606、小黃金0008、Dixie Bright102），草酸和檸檬酸含量＞20.00 mg/g的11份和12份（表5），為優(yōu)異資源的利用打下基礎(chǔ)。