四川地方晾曬煙4種金屬元素含量分析

向歡，王俊，鐘秋，雷云康，鄒宇航，張華述，陳勇，劉雷

(1.四川省煙草公司德陽市公司，四川 德陽 618400； 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130)

“十二五”期間，煙草行業(yè)首次提出“降焦減害，提高安全性”的原則，明確了中式卷煙的發(fā)展方向，混合型卷煙具有香氣量足焦油含量低的特點(diǎn)，因此，晾曬煙的優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)。四川晾曬煙具有悠久的種植歷史，自明末、清初傳入后，在川內(nèi)各地廣為種植，距今已有300多年的歷史，四川地區(qū)所產(chǎn)晾曬煙風(fēng)格獨(dú)特、吃味醇和、勁頭足、雜氣少[1]。晾曬煙屬于易吸收和富集金屬的植物，在煙株生長發(fā)育過程中，通過煙葉表面和煙株根系可吸收和富集大量金屬元素[2]。鋅、銅、鐵、錳等金屬元素均為人體必需的微量元素，這些元素在人體內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，但是人體吸收過多的金屬元素可能會引起生理功能障礙進(jìn)而導(dǎo)致疾病[3]。因此，合理調(diào)控晾曬煙煙葉的金屬元素，提高煙葉安全性，是促使晾曬煙葉可持續(xù)發(fā)展的必然要求。然而，國內(nèi)關(guān)于晾曬煙的金屬元素含量的研究鮮見報(bào)道，關(guān)于四川優(yōu)質(zhì)晾曬煙的金屬元素分布特點(diǎn)尚不清楚，金屬元素富集能力低的晾曬煙品種更有待于挖掘研究。本研究測定了49個(gè)四川晾曬煙品種調(diào)制完成煙葉中的Zn、Cu、Fe、Mn等4種金屬元素含量，旨在選出金屬元素含量相對低的晾曬煙品種，為四川晾曬煙的擇優(yōu)種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019年在四川省德陽市和什邡市進(jìn)行，供試的49個(gè)四川地方晾曬煙品種由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所提供(表1)。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為壤土，有機(jī)質(zhì)19.03 g·kg-1，全氮1.40 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，速效氮117.20 mg·kg-1，速效磷15.49 mg·kg-1，速效鉀104.70 mg·kg-1，按傳統(tǒng)方式進(jìn)行栽培和調(diào)制。

表1 供試材料名稱及編號

1.2 方法

取49個(gè)晾曬煙品種調(diào)制完成的中部葉片作為測定樣品，Zn、Mn、Cu含量測定采用石墨爐火焰原子吸收光譜法[4]，F(xiàn)e含量測定采用空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法[5]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2007、DPSV 7.05和IBM SPSS Statistics 25對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 總體分布特征

對49個(gè)晾曬煙品種煙葉中的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)4種金屬元素含量差異較大，煙葉中金屬元素平均含量依次為Fe>Mn>Zn>Cu，其中，晾曬煙中Fe含量最高，平均含量為930.48 μg·g-1；Mn、Zn含量中等，Mn平均含量為584.9 μg·g-1，Zn平均含量為124.86 μg·g-1；Cu含量最低，平均含量為16.69 μg·g-1；Fe∶Mn∶Zn∶Cu為50∶30∶8∶1.2。調(diào)制完成的不同晾曬煙煙葉中的同種金屬元素含量差異較大，F(xiàn)e含量范圍為353～2 078 μg·g-1，Mn含量范圍為305～965 μg·g-1，Zn含量范圍為60～195 μg·g-1，Cu含量范圍為6.1～33.97 μg·g-1，表明不同晾曬煙品種對同種金屬元素的吸收存在較大區(qū)別(表2)。

表2 不同晾曬煙品種煙葉中4種金屬含量

2.2 聚類分析

2.2.1 49個(gè)晾曬煙品種聚為5類

對49個(gè)晾曬煙品種煙葉測得的4種金屬離子含量進(jìn)行中心化變換處理后，按歐式距離類平均法聚為5類(圖1)。第1類包括了最多的樣品數(shù)量，共計(jì)23個(gè)樣品，其編號分別為9、13、16、8、19、2、29、20、44、14、23、15、1、5、17、22、6、45、31、38、35、30、40，品種名分別為廟子毛煙、綿竹柳煙、樂山小柳葉、黃溪毛煙、錦江柳葉4號、黃毛子-1、江油煙、四川柳葉、草壩毛煙、郫縣柳葉、基地?zé)烠W3、宜賓大柳葉、青毛籽、蒼龍毛煙、黑蠻柳、什邡柳煙、仁河白毛煙、五星柳葉煙、宣漢白花鐵桿子、正午曬煙、資陽土煙、蓋三皮、南川大柳條；第2類包括12個(gè)樣品，編號分別為4、28、24、26、25、27、46、47、49、42、43、32，品種名分別為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿柳、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣枇杷煙、硬膀子；第3類包括3個(gè)樣品，編號分別為10、21、11，品種名分別為半鐵泡、樂山毛毛葉、黑牛皮；第4類包括9個(gè)樣品，編號分別為37、41、36、48、3、7、33、18、34，品種名分別為仍爾土煙、沿山柳葉煙、大海柳葉煙、大烏煙、大澗槽、紅峰毛煙、資陽曬煙、眉山小柳葉、上田葉子煙；第5類樣品數(shù)量最少，共計(jì)2個(gè)樣品，編號分別為12、39，品種名分別為靈杰柳葉、拉洛葉子煙。

圖1 不同晾曬煙品種的聚類樹

2.2.2 5類晾曬煙煙葉中Zn、Mn、Cu含量差異

對聚類所獲得的5類晾曬煙類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，各類晾曬煙煙葉中的Zn、Mn、Cu含量差異不顯著(表3)，其中，Zn含量均值范圍在115.00～140.00 μg·g-1，Cu含量均值范圍在15.83～19.02 μg·g-1，變化程度均較小，表明5類晾曬煙對Zn、Cu的吸收沒有明顯區(qū)別，各類晾曬煙煙葉中的Zn、Cu含量較為一致。Mn含量在368.33～707.50 μg·g-1，第3類晾曬煙，即品種名為半鐵泡、樂山毛毛葉、黑牛皮的3個(gè)品種，其Mn含量低于其他4類，Mn含量均值僅為368.33 μg·g-1，但類別間差異不顯著。

表3 各類樣品的金屬元素含量

2.2.3 5類晾曬煙煙葉中Fe含量差異

各類晾曬煙煙葉中Fe含量差異較大，均值范圍在468.08～2 031.50 μg·g-1，除第3類與第4類之間Fe含量無顯著差異，其他各類之間均存在顯著差異；Fe平均含量最高是第5類，包含2個(gè)品種，品種名為靈杰柳葉、拉洛葉子煙，其均值為2 031.5 μg·g-1。Fe平均含量依次降低的分別是第4類、第3類、第1類，均值分別為1 350.78、1 172.00和822.22 μg·g-1。Fe平均含量最少是第2類，包含12個(gè)品種，品種名分別為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿煙、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣琵琶煙、硬膀子，均值僅為468.08 μg·g-1(表3)。

3 小結(jié)與討論

通過對四川49個(gè)晾曬煙品種調(diào)制完成煙葉的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量進(jìn)行測定，參照袁有波等[6]的煙葉中微量元素標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)5類晾曬煙煙葉中的Zn、Fe含量均處于“高”含量范圍內(nèi)，Mn含量處于“較高～高”含量范圍內(nèi)，Cu處于“較高”含量范圍內(nèi)。在標(biāo)準(zhǔn)中煙葉Zn含量>70 μg·g-1，即為“高”含量，第1類Zn含量在5類晾曬煙種類中最低，均值為117.39 μg·g-1，已超出了“高”含量標(biāo)準(zhǔn)的68%。四川晾曬煙煙葉中的Fe含量相對于其他3種金屬元素含量更高，F(xiàn)e含量>200 μg·g-1，即為“高”含量，5類晾曬煙煙葉中Fe含量均>200 μg·g-1，屬于“高”含量范圍；第5類晾曬煙煙葉中Fe含量為2 031.50 μg·g-1，超過“高”含量標(biāo)準(zhǔn)的916%，第2類晾曬煙煙葉中Fe含量最低，均值為468.08 μg·g-1，也超過了“高”含量標(biāo)準(zhǔn)的134%。Mn含量>500 μg·g-1，即為“高”含量，除第3類晾曬煙煙葉Mn含量為368.33 μg·g-1，處于“較高”范圍內(nèi)外，第1、2、4、5類晾曬煙煙葉Mn含量均>500 μg·g-1，屬于“高”含量范圍。5類晾曬煙煙葉中Cu含量范圍為15.83～19.02 μg·g-1，均處于“較高”范圍內(nèi)。四川晾曬煙煙葉中的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量相對于烤煙均偏高[6]，主要原因是由于農(nóng)藥及化肥的濫用和大氣污染，導(dǎo)致土壤中Zn、Mn、Fe、Cu等金屬元素沉積過量，通過施用土壤改良劑降低煙株對金屬元素的吸收率，采取選用金屬富集能力低的品種、增施有機(jī)肥、合理施用農(nóng)藥等農(nóng)藝措施，能夠減少煙株對金屬元素的吸收[7]。

煙葉中Fe含量過高可能會影響身體健康[8]。四川省晾曬煙種植歷史悠久，晾曬煙品種質(zhì)量參差不齊，為了響應(yīng)國家對煙草制品“降焦減害，提高安全性”的號召，篩選出金屬元素相對較低的晾曬煙品種，更好地促進(jìn)四川晾曬煙業(yè)可持續(xù)發(fā)展，建議在合理施用農(nóng)藥、化肥的前提下，今后不再種植Fe含量較高的第5類晾曬煙品種，即品種名為靈杰柳葉、拉洛葉子煙的2個(gè)晾曬煙品種，建議種植Fe含量相對低的第2類晾曬煙品種，即品種名為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿柳、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣枇杷煙、硬膀子12個(gè)晾曬煙品種。