海拔對不同基因型烤煙煙葉化學成分和致香成分含量的影響

侯冰清，劉中威，劉永新

(1.山東中煙工業(yè)有限責任公司 濟南卷煙廠，山東 濟南 250000；2.山東中煙工業(yè)有限責任公司 物質(zhì)采購中心，山東 濟南 250000；3.山東中煙工業(yè)有限責任公司 技術中心，山東 青島 266001)

前人研究表明，生態(tài)條件和基因型共同決定了烤煙煙葉內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣[1-4]。海拔作為一項重要的生態(tài)條件，直接或者間接地影響著煙葉生長所必需的光、溫、水、土，對煙葉質(zhì)量有著重要的影響[5-9]。優(yōu)良的烤煙品種是提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要保證，而基因型受到生態(tài)條件影響較大，只有將品種特性與生態(tài)條件結(jié)合起來，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)品種的特色和潛力，生產(chǎn)出受卷煙工業(yè)和消費者歡迎的優(yōu)質(zhì)煙葉[10]。一個適宜于當?shù)厣鷳B(tài)條件的烤煙品種可以表現(xiàn)出更高的工業(yè)可用性和商業(yè)價值[11]。

我國煙葉種植范圍較大，生態(tài)條件千差萬別，尤其在煙葉種植面積較大的西南煙區(qū)，更是屬于多山地區(qū)，海拔變化大，對于煙葉的生長有著重要的影響。筆者以煙葉化學成分和中性致香成分為指標，對兩個不同海拔地區(qū)的7個基因型煙葉品種進行了評價，旨在探索海拔對煙葉內(nèi)在質(zhì)量的影響，以及為烤煙種植的科學布局提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與設計

試驗設計兩個海拔高度，分別在貴州省畢節(jié)市七星關區(qū)田壩橋鄉(xiāng)和威寧縣黑石頭鎮(zhèn)進行。七星關區(qū)田壩橋鄉(xiāng)，海拔1500 m；威寧縣黑石頭鎮(zhèn)，海拔2214 m。兩試點前作均為煙草，煙田類別為旱田，土壤肥力中等。兩地均施用煙草專用復合肥(N∶P2O5∶K2O=11∶12∶23)，每公頃施用純氮97.5 kg，有機肥施用2017年堆制秸稈，每公頃施用3000 kg，施肥方式為條施。采用單因子完全隨機區(qū)組設計，重復3次，每個小區(qū)面積66.67 m2，行株距1.2 m×0.6 m。

1.2 供試材料

兩地供試烤煙品種均為韭菜坪2號、黔西1號、畢納1號、紅花大金元、云煙85、云煙87和K326。各品種取烤后煙葉C3F等級各2 kg用于化學成分及中性致香成分檢測分析。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 常規(guī)化學成分 按照王瑞新[12]的方法進行煙葉常規(guī)化學成分的測定。

1.3.2 中性致香成分 前處理采用同時蒸餾萃取法在蒸餾萃取裝置一側(cè)1000 mL的圓底燒瓶中先加入20.00 g煙葉樣品和90 g氯化鈉，再加入350 mL飽和食鹽水，電熱套加熱；另一側(cè)加入45 mL二氯甲烷于100 mL平底燒瓶中，水浴60 ℃加熱。待樣品開始沸騰，蒸餾萃取裝置中開始出現(xiàn)分層時開始計時加熱20.5 h，后停止加熱，收集100 mL燒瓶中的有機相，加入約10 g無水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，轉(zhuǎn)移有機相到濃縮瓶，水浴濃縮有機相至1 mL左右，加入10 μL內(nèi)標(乙酸苯乙酯)，再用二氯甲烷定容至1 mL待測。所得樣品由GC/MS分析，由NIST庫檢索定性。

采用美國HP5890 II-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀對煙葉樣品進行定性分析。GC/MS分析條件：色譜柱：HP-5(60 m×0.25 mm.i.d×0.25 μmd.f)；載氣及流速：He，0.8 mL/min；進樣口溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：177 ℃；升溫程序：50 ℃保持5 min；以5 ℃/min升溫至120 ℃保持5 min；以5 ℃/min升溫至180 ℃保持5 min；以6 ℃/min升溫至250 ℃保持15 min；分流比：1∶15；進樣量：2 μL；電離能：70 eV；電離方式：EI；質(zhì)量數(shù)范圍：50～500 amu。采用NIST02譜庫檢索定性。假定相對校正因子為1，采用內(nèi)標法定量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 23.0進行數(shù)據(jù)分析，用Excel 2016進行表格制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 海拔對不同基因型烤煙化學成分含量的影響

化學成分是評價煙葉內(nèi)在質(zhì)量的基礎指標，通過對兩個試點不同基因型烤后煙化學成分的檢測(表1)可知，兩個試點烤后煙葉化學成分均處于較為適宜的范圍之內(nèi)。兩個試點化學成分含量有所差異，其中低海拔試點云煙85和云煙87糖含量較高海拔試點略高，其余品種在高海拔試點表現(xiàn)出更高的糖含量；低海拔試點烤煙總氮含量較高海拔試點低；除云煙85和云煙87外，低海拔試點烤后煙煙堿和鉀離子含量較高海拔試點略高；低海拔試點烤后煙氯含量較高海拔試點高。就海拔對化學成分含量的影響而言，高海拔試點烤煙糖含量較高，煙堿含量較低，表現(xiàn)出較強的清香型烤煙特點。

表1 海拔對不同基因型烤煙化學成分含量的影響

就單個品種而言，在低海拔試點，畢納1號、云煙87和K326表現(xiàn)出較為適宜的糖含量、氮含量和煙堿含量；在高海拔試點，云煙87、紅大和K326的化學成分表現(xiàn)較協(xié)調(diào)。說明烤煙化學成分的協(xié)調(diào)性與基因型的生態(tài)適應性有關。

2.2 海拔對不同基因型烤煙中性致香成分含量的影響

烤煙的香氣成分是烤煙風格特色和質(zhì)量的重要內(nèi)容，構(gòu)成香氣的物質(zhì)成分多樣而復雜，有些成分含量較低卻對香氣質(zhì)量貢獻很大[13]。對供試材料烤后煙煙葉的中性致香成分進行定量分析(表2、表3)，結(jié)果表明，在檢測出的32種中性致香成分中，酮類物質(zhì)14種，呋喃類6種，醛類5種，醇類4種，酚類、酯類和萜烯類各1種，其中含量較高的中性致香成分有新植二烯、茄酮、β-大馬酮、糠醛等。

表2 低海拔試點不同基因型烤煙中性致香成分含量 μg/g

續(xù)表2：

表3 高海拔試點不同基因型烤煙中性致香成分含量 μg/g

香氣成分合計(除新植二烯外)相比較，除了紅大外，其余基因型的中性致香物質(zhì)含量在高海拔試點略高于低海拔試點；新植二烯含量在低海拔試點高于高海拔試點。在低海拔試點，紅大的呋喃類、醇類、酚類、酯類、萜烯類香氣成含量均最高，醛類物質(zhì)含量僅次于黔西1號；在高海拔試點，黔西1號的醛類、酯類和萜烯類，K326的呋喃類，云煙85的酮類，韭菜坪2號的酚類香氣成分含量最高。

按照香氣前體物分類，高海拔試點各基因型棕色化反應產(chǎn)物、苯丙氨酸類和類西柏烷類產(chǎn)物含量大部分高于低海拔試點，而類胡蘿卜素類產(chǎn)物含量較低海拔試點低。

2.3 主成分分析

使用SPSS 23.0對化學成分和香氣成分含量進行主成分綜合分析，得到綜合得分并進行排序(表4)，低海拔試點的綜合得分高于高海拔試點，其中低海拔試點的紅大、黔西1號和高海拔試點的黔西1號表現(xiàn)較優(yōu)；低海拔試點的紅大、黔西1號和云煙87得分較高，高海拔試點的黔西1號、畢納1號和云煙85得分較高。

表4 畢節(jié)地區(qū)不同海拔對不同基因型烤煙影響主成分分析得分

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，海拔對烤煙化學成分和中性致香成分含量影響明顯。高海拔試點大部分基因型烤煙糖含量更高，具有更高的糖堿比；高海拔試點中性致香成分總量(除新植二烯)，除紅大外，各基因型均略高于低海拔試點。這與低海拔試點有效積溫更多、日照時間更長有關，烤煙在低海拔試點光合作用更強，色素積累更多，導致烤后煙類胡蘿卜素類降解產(chǎn)物含量較高；在低海拔試點溫度較高，煙葉呼吸作用更強，糖類物質(zhì)分解更多，所以低海拔試點烤后煙糖類物質(zhì)含量較低。

前人研究認為，水溶性總糖決定煙氣甜度和醇和程度，而總氮和煙堿反映煙氣的刺激性和勁頭，糖堿比和氮堿比通常作為煙氣柔和及細膩程度的評價指標[13，14]?？竞鬅熁瘜W成分和中性致香成分同時也是烤煙風格特色形成的基礎[15]。低海拔試點烤煙糖含量較低，醛類、酮類、酯類、萜烯類中性致香成分含量較高，這些物質(zhì)使低海拔試點烤煙表現(xiàn)出更多堅果香的香氣，并且具有煙氣濃度較大、勁頭足和滿足感強的特征；高海拔試點烤煙具有高糖堿比，較高的呋喃類、醇類、酚類含量和低的新植二烯含量，說明當?shù)乜緹熛銡飧鼮榇己?，這些物質(zhì)賦予烤煙較好的玫瑰花香、清甜香的香韻，是高海拔試點烤煙清香型風格更為突出的物質(zhì)基礎。

低海拔試點畢納1號、云煙85和K326的化學成分較為協(xié)調(diào)，高海拔試點云煙85、紅大和K326的化學成分表現(xiàn)較為協(xié)調(diào)。在低海拔試點，紅大除了酮類物質(zhì)含量一般外，其余中性致香成分含量均高于其余基因型；韭菜坪2號各種中性致香成分含量均較低。在高海拔試點，云煙85的總香氣成分含量(除新植二烯)最高，其次為云煙87和畢納1號。此外，黔西1號由于5-甲基糠醛、巨豆三烯酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯和新植二烯含量較高，在高海拔試點表現(xiàn)出偏向于低海拔烤煙的特點。主成分分析表明低海拔試點紅大、黔西1號、云煙87，高海拔試點黔西1號、畢納1號和云煙85表現(xiàn)較好。

本試驗結(jié)果表明：低海拔試點烤煙煙氣濃度較大，刺激性強，能給人更強的滿足感；高海拔試點烤煙煙氣甜感更強，煙氣較為醇和柔順。綜合考慮各因素，云煙85、K326、畢納1號在低海拔試點種植，云煙85、云煙87和黔西1號在高海拔試點種植，表現(xiàn)出較為協(xié)調(diào)的化學成分以及較好的香吃味質(zhì)量；其他品種均有一定的缺陷，如紅大，雖然在低海拔試點中性致香成分優(yōu)異，但是由于其過高的煙堿含量，影響到綜合評價，建議通過栽培或施肥措施對其化學成分進行調(diào)整。