施用不同木本泥炭肥料对烤烟品质及中性香气物质的影响

蒋 杰，周冀衡，张 毅，李 强，王承伟

(1.湖南农业大学烟草研究院,湖南 长沙 410128; 2.湖南农业大学生科院,湖南 长沙 410128)

施用不同木本泥炭肥料对烤烟品质及中性香气物质的影响

蒋 杰1,2，周冀衡1*，张 毅2，李 强1，王承伟1,2

(1.湖南农业大学烟草研究院,湖南 长沙 410128; 2.湖南农业大学生科院,湖南 长沙 410128)

【目的】为研究施用不同木本泥炭对烤烟品质及中性香气物质的影响。【方法】通过田间试验，设置木本泥炭腐殖酸钾、200 kg/667m2木本泥炭原料和500 kg/667m2木本泥炭原料3个处理，以不施肥处理、常规施肥处理为对照。【结果】与不施肥、常规施肥相比，木本泥炭3个处理可以提高烟叶氧化钾、还原糖和总糖含量，降低初烤烟叶中淀粉含量。在木本泥炭施用量相同时，木本泥炭腐殖酸钾处理是提高中性致香物质较合适的选择。与不施肥处理比较，提高了98.47 %棕色化产物类产物含量、430.32 %苯丙氨酸类产物含量、238.31 %类胡萝卜素类产物含量、71.01 %类西柏烷类产物含量。【结论】在提高木本泥炭施用量的基础上，500 kg/667m2木本泥炭处理取得的效果最好。

木本泥炭；烤烟；品质；香气

烤烟作为我国重要的经济作物之一， 在经济发展中占有重要的战略地位。香气是衡量烤烟质量和可用性的核心内容和重要指标之一[1-3]。香气量不足是我国烟叶存在的主要问题之一，因此，提高我国烟叶香气量是亟待解决的问题。造成烟草香气差异的因素主要有遗传因素、环境条件、土壤状况、农艺措施、成熟度、调制方法、养分管理等[4]。

遗传因素是影响烟叶香吃味的第一因子。马常力和韩锦峰[5]等研究表明，不同品种烟叶的香气物质含量不同。王彪[6]等研究表明，品种对香吃味的最大贡献率达50 %，是影响烟叶香吃味的第一因子。据研究，同一烟草品种在不同生态条件下形成的烟叶化学成分、评吸品质、致香物质含量的差异，大于同一生态条件下不同品种问的差异，烟叶品质和致香物质含量有明显的地域性特征[7]。任永浩[8]试验结果表明，不同根际土壤pH值下烟叶的香气成分有明显差异。定量测出15种香气物质成分含量，在根际pH值为6.5～7.5时最高，pH值>7.5或<6.5时普遍降低。土壤肥力对烤烟香气影响极大。成熟度极大影响着烟叶的色、香、味以及吸食质量和使用价值等。研究[9]表明，采摘时间是降低烟碱含量，增加香气量和香气质的重要措施之一。赵铭钦[10-11]等试验结果表明，烟叶采收时的成熟度不同，烤后烟叶化学成分和质量特性明显不同。研究指出，烟叶成熟和调制过程是香气前体物降解、香气物质形成和转化的主要时期。

增施腐殖酸肥可以提高烟叶总致香物质含量、主要致香物质含量和评吸质量[12]。腐植酸的原料主要来源于泥炭、褐煤和风化煤(腐植酸含量从10 %到80 %)，其中泥炭可分为木本泥炭、草本泥炭、藓类泥炭3种类型，其中以木本泥炭腐植酸含量最高，草本泥炭次之、藓类泥炭最低[13]。我国泥炭丰富，但多数为草本泥炭，其储量约占泥炭总储量的70 %，这使得目前国内研究多集中于草本泥炭，较少关注到木本泥炭。因此在有必要对木本泥炭在烤烟生产中的应用效果进行系统的研究，以期为改善烤烟品质，提高烟叶香味提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验条件

试验于2014年在湖南省长沙市宁乡县黄材镇(北纬28°9′33″，东经112°7′1″)进行，供试土壤为水稻土，中等肥力水平。土壤pH值为5.95，土壤有机质含量为24.2 g/kg，碱解氮含量为122.5 mg/kg，速效钾含量为187.3 mg/kg，速效磷含量为16.2 mg/kg。

1.2 试验材料与方法

试验共设5个处理：①T1：不施任何肥料(CK)。②T2：农民常规施肥。③T3：木本泥炭腐殖酸钾做基肥+ T2处理(去除腐殖酸钾中的投入的钾素)。④T4：200 kg/667m2木本泥炭原料做基肥+T2处理。⑤T5：500 kg/667m2木本泥炭原料做基肥+T2处理。试验共设3次重复，共计15个小区，小区面积约37 m2，随机区组设计。

肥料施用如下：70 %氮肥(烟草专用肥15-5-25)和全部磷肥作为基肥在移栽前穴施，木本泥炭及其衍生的新型肥料产品撒施(氮：硝铵磷肥(N 32 %、P2O54.4 %；磷：过磷酸钙P2O516 %、钾：硫酸钾 K2O 50 %)；追施时间在移栽后7～10、20～25 d分2次追施(表1)。各小区烟叶采收后按三段式烘烤法烘烤，按烤烟42级国家标准(GB 2635-92)分级，选取烟样等级为中桔三(C3F)1.5 kg。

1.3 试验样品采集和测定

1.3.1 各小区烟叶采收后按三段式烘烤法烘烤 按烤烟42级国家标准(GB 2635-92)分级，每个小区取C3F等级的烟叶1.5 kg，分别测定常规化学指标(氮、钾、氯、烟碱、淀粉、总糖、还原糖)。

1.3.2 将采集的样品粉碎 过60目筛备用。淀粉采用碘显色法[14]测定； 总糖、还原糖、烟碱含量采用Pulse-3000 连续流动分析仪测定[15]；总氮采用高氯酸-硫酸消化法测定15[15]；钾采用原子吸收火焰光度法[15]；氯离子采用戴安ICS-1500测定[15]；致香物质参照王超的方法[16]测定。

表1 木本泥炭物理化学指标Table 1 Physical and chemical indicators of woody peat

表2 不同处理肥料施用量Table 2 Contents of different treatment fertilizer (kg/667 m2)

2 结果与分析

2.1 不同试验处理对初烤烟常规化学成分的影响

表3显示，各处理均可提高叶水溶性总糖、和氧化钾含量；降低氯含量，而对各部位其它化学成分的影响不尽一致。在钾含量方面，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3和200 kg/667m2木本泥炭原料处理T4、500 kg/667m2木本泥炭原料处理T5均可提高烟叶中氧化钾的含量，分别为2.71 %、3.08 %、2.51 %。与不施肥T1相比，提高了0.67～1.24个百分点，与常规施肥T2比较，提高了0.21～0.78个百分点，呈现出显著性差异水平。呈现T5>T3>T4趋势。与不施肥和常规施肥比较，配施木本泥炭腐殖酸钾和200 kg/667m2木本泥炭原料、500 kg/667m2木本泥炭原料处理均可提高烟叶中总糖和还原糖的含量，差异达到了显著水平。总糖比不施肥处理高出3.90～9.33个百分点，比常规施肥高出3.34～8.77个百分点；还原糖比不施肥处理高出2.66～5.74个百分点，比常规施肥高出1.72～4.80个百分点。一般认为优质烟叶水溶性总糖与烟碱的比值为6以上，接近于10，总氮与烟碱的比值接近1较好[17]。从上述两者的比值来看，T3、T4、T5接近于优质烟叶化学成分品质指标。综合分析认为，配施木本泥炭腐殖酸钾和木本泥炭原料的处理可使烟叶化学成分协调、钾素含量有所提高，氯含量有所降低。这说明该处理可能有利于烟株生长期间各部位烟叶碳氮代谢更趋协调，促进了烟叶碳氮化合物(糖、碱、总氮)之间比例的平衡，对钾素的吸收利用也相对较好。

2.2 致香物质测定结果

2.2.1 不同试验处理对烤烟棕色化产物含量的影响 棕色化产物类致香物质包括吡嗪类、吡咯类、呋喃类、吡喃类。如糠醛、糠醇、3-甲基-2(5H)-呋喃酮、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛等成分。其中有许多都具有让人愉悦的吸味和香气，对烟气的香吃味有较好的贡献[19]。烟叶醇化后的坚果香、甜香等优美香气与这些化合物有密切的关系，尤其是其中的吡咯、呋喃类物质，虽然含量低微，但对可可香味的形成至关重要[20]。由表4可以看出，不同处理烟叶中棕色化产物类致香物质含量具有一定的变化。其中以配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3和500 kg/667m2木本泥炭处理T5含量较高，分别为28.52、33.65 μg/g。其中糠醛、糠醇、2-乙酰基吡咯、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛含量在配施500 kg/667m2木本泥炭原料中处理T5最高，3-甲基-2(5H)-呋喃酮在配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3中最高。在总量方面，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3比TI、T2分别提升了98.47 %、46.78 %；配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5比TI、T2分别提升了134.17 %、73.19 %。表明配施木本泥炭对提高棕色化产物类致香物质含量有一定的促进作用。

表3 不同处理对烟叶化学成分的影响Table 3 Contents of chemical components in tobacco leaves with different treatment

表4 不同处理烤烟类棕色化产物的含量Table 4 Contents of degraded products of browning reaction in tobacco leaves with different treatment (μg/g)

2.2.2 不同试验处理对烤烟苯丙氨酸降解物含量的影响 苯丙氨酸类致香物质包括苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、苯乙醛等成分，对烤烟的香气具有良好的促进作用，尤其对烤烟的清香、果香具有一定的影响。如表5所示，施用木本泥炭类肥料可以不同程度影响烟叶中苯丙氨酸类中性香气成分的含量，其中对苯乙醛含量的影响较大，以配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3含量最高，为13.26 μg/g。就不同处理比较，木本泥炭腐殖酸钾配施处理T3烟叶中苯丙氨酸类致香物质含量明显高于其它处理，配施500 kg/667m2木本泥炭原料处理T5次之，而不施肥、农民常规施肥处理的含量都较低。在总量方面，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3比TI、T2分别提升了430.32 %、127.09 %；配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5比TI、T2分别提升了382.22 %、106.49 %。表明木本泥炭腐殖酸钾配施可以提高烟叶苯丙氨酸类致香物质含量，但配施200 kg/667m2木本泥炭处理T4和农民常规施肥相比差别不大。

2.2.3 不同试验处理对烤烟类胡萝卜素降解物含量的影响 对烟叶中所含有的中性香气物质，有很多化合物是类胡萝卜素的降解产物，其中有较高比例的化合物是关键致香物质，其产生香味的阈值相对较低，对烟叶中性香气成分量的贡献较大[21]，如巨豆三烯酮(1、2、3)、β-大马酮等。烟叶在醇化过程中，类胡萝卜素降解后可生成一类挥发性芳香化合物，对卷烟吸食品质有重要影响[20]。由表6可知，木本泥炭处理可不同程度地提高烟叶中类胡萝卜素类致香物质的含最，且以配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5的效果最好，达到61.76 μg/g，比TI、T2分别提升了267.40 %、145.86 %。配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3的效果次之，达到了56.87 μg/g，比TI、T2分别提升了238.37 %、126.39 %。

2.2.4 不同试验处理对烤烟西柏烷降解物含量的影响 对于类西柏烷类降解物，主要包括茄酮及其衍生物，是烟叶中重要的致香前体物，通过一定的降解途径可形成多种醛、酮等致香成分[22]。与不施肥处理T1及农民常规施肥处理T2相比，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3、200 kg/667m2木本泥炭原料处理T4、500 kg/667m2木本泥炭原料处理T5均能提高烟叶中类西柏烷类致香物质含量，分别为15.22、 14.38、16.75 μg/g。但3个处理之间的差距不大，500 kg/667m2木本泥炭原料>施木本泥炭腐殖酸钾>200 kg/667m2木本泥炭原料。在总量方面，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3比TI、T2分别提升了71.01 %、58.54 %；配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5比TI、T2分别提升了88.2 %、74.48 %。表明配施木本泥炭肥料能明显提高烟叶中类西柏烷类致香物质的含量(图1)。

表5 不同处理烤烟类苯丙氨酸降解物的含量Table 5 Contents of degraded products of phenylanoids degradation in tobacco leaves with different treatments (μg/g)

表6 不同处理烤烟类胡萝卜素类降解产物的含量Table 6 Contents of degraded products of carotenoid in tobacco leaves with different treatments (μg/g)

2.2.5 不同试验处理对烤烟新植二烯含量和中性致香物质总量的影响 新植二烯是烤烟中性致香物质中含量最高的成分，对烟叶香气的阈值较高，含量低时难于奏效。新植二烯本身不仅具有一定的香气，而且可分解转化形成低分子香味成分，其可直接转移到烟气中，并具有减轻刺激和柔和烟气的作用，因而与烟气的品质密切相关。

相比于不施肥处理T1与农民常规处理T2，以配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5最高，为617.10 μg/g，配施木本泥炭腐殖酸钾处理T3再次之，为542.30 μg/g(图2)。总的中性香气物质含量以及扣除新植二烯后中性香气物质后含量均以配施500 kg/667m2木本泥炭处理T5含量最高，不施肥处理T1与农民常规处理T2最低，这反应出木本泥炭类肥料的施用可以提高烟叶的中性香气物质，尤其的500 kg/667m2木本泥炭原料的投入，有利于烟叶品质的提升。

图1 不同处理烤烟类西柏烷类降解产物的含量Fig.1 Contents of degraded products of cembrane aroma components in tobacco leaves with different treatments

3 讨 论

烟叶内在品质由烟叶内含物及其协调性决定。有研究认为，还原糖是体现烟草优良品质的指标之一[23]，烟叶香气风格特征与总糖、还原糖、糖碱比、氮碱比含量或比值呈极显著相关或负相关，当这些化学指标较高时，有助于凸显烟叶清香型风格特征[24]。在试验中，配施木本泥炭腐殖酸钾、适量木本泥炭和高量木本泥炭原料的处理的糖碱比更接近于10，但是在氮碱比方面的比较不施肥处理和常规施肥处理更接近于1。与常规施肥比较，配施木本泥炭腐殖酸钾、200 kg/m2木本泥炭和500 kg/m2木本泥炭原料的处理可不同程度降低烟碱含量。这与敖金成[25]的研究结果一致。

图2 不同处理烤烟新植二烯含量和中性致香物质总量的含量Fig.2 Contents of degraded products of neophytadiene and total aroma substances in tobacco leaves with different treatments

薛超群[26]研究表明，施用腐殖酸提高了烟叶香气品质，随着腐殖酸用量的增加，烟叶美拉德反应产物、总香味物质含量显著提高，腐殖酸用量120和180 kg/hm2的烟叶香气品质得分较高。本试验研究结果表明，施用不同种类木本泥炭肥料对烤烟各类中性致香物质含量和中性致香物质总量均有明显影响。棕色化产物类、类胡萝卜素和西柏烷降解物含量均为施用500 kg/667m2木本泥炭原料肥料最高。苯丙氨酸类为施用木本泥炭腐殖酸钾肥料最高。与不施肥和常规处理相比，木本泥炭类肥料的施用可显著提高苯丙氨酸类、棕色化产物类、类胡萝卜素和西柏烷降解物含量。

李强[27]研究表明，烟叶钾含量与 7 类致香物质含量呈线性关系；说明钾素营养对烤烟致香物质含量影响显著，改善钾素营养可提高烟叶致香物质含量。叶协锋等[28]研究认为硫酸钾增施生物钾肥可以提高中性致香物质总量。刘国顺[29]研究表明,烤后烟叶钾含量随钾肥施用量的增加而增加。施用钾肥提高了烟叶的酸性和中性香气成分含量。随着钾肥施用量的增加,烟叶中亚油酸和亚麻酸的含量在降低，同时提高了棕色化产物、西柏烷类等物质的含量。比较木本泥炭腐殖酸钾和木本泥炭原料，在提高棕色化产物类、类胡萝卜素和西柏烷降解物方面，500 kg/667m2木本泥炭原料优于木本泥炭腐殖酸钾。在提高苯丙氨酸类、棕色化产物类、类胡萝卜素和西柏烷降解物方面，施用木本泥炭腐殖酸钾优于施用200 kg/667m2木本泥炭原料。

4 讨 论

综上所述，配施木本泥炭腐殖酸钾肥能明显提高烟叶醇和度及协调性，有效降低烟叶烟碱含量，改善烟叶香气质和提高烟叶香气量。在施用量相同时，施用木本泥炭腐殖酸钾是提高中性致香物质最优的选择。在提高木本泥炭施用量的基础上，木本泥炭原料取得的效果较好，较合适施用量为500 kg/667m2。

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EffectsofDifferentWoodyPeatFertilizersonQualityandNeutralAromaComponentsofFlue-curedTobacco

JIANG Jie1,2,ZHOU Ji-heng1*,ZHANG Yi2,LI Qiang1,WANG Cheng-wei1,2

(1.Institute of Tobacco,Hunan Agricultural University,Hunan Changsha 410128,China;2.College of Life Sciences，Hunan Agricultural University,Hunan Changsha 410128,China)

【Objective】The present experiment was conducted to study the effects of different woody peat on the quality and neutral aroma components of flue cured tobacco.【Method】By field experiment,three treatments of woody peat humic acid potassium,200 kg/667m2woody peat raw material and 500 kg/667m2woody peat raw material,were designed,with no fertilization treatment and conventional fertilization treatment as control.【Result】Compared with no fertilization,conventional fertilization and three woody peat treatment could improve tobacco potassium,reduce sugar and total sugar content and reduce starch content in tobacco first baking.At the same time,the application of peat humic acid potassium treatment was a more suitable choice to improve the neutral aroma substances.Compared with non-fertilization treatment,the content of product of brown product 98.47 %,phenylalanine product of 430.32 %,carotenoid content of 238.31 % and 71.01 % of cephalosporin product were increased.【Conclusion】On the basis of increasing the amount of woody peat,the effect of 500 kg/667m2in the treatment of peat peat was the best.

Woody peat; Flue-cured tobacco; Quality; Aroma

1001-4829(2017)4-0830-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.4.020

2016-10-20

广西中烟工业有限责任公司“烟叶增钾关键技术研究与集成示范”项目；湖南省研究生科研创新项目(CX2016B273)

蒋 杰(1993-)，土家族，男，湖南凤凰人，在读研究生，硕士，研究方向为烟草生理生化，E-mail:jiangjie7476@163.com，Tel：13027317476，*为通讯作者：周冀衡，E-mail:jhzhou2005@163.com。

S572

A

(责任编辑 李山云)