海拔对不同基因型烤烟烟叶化学成分和致香成分含量的影响

侯冰清，刘中威，刘永新

(1.山东中烟工业有限责任公司 济南卷烟厂，山东 济南 250000；2.山东中烟工业有限责任公司 物质采购中心，山东 济南 250000；3.山东中烟工业有限责任公司 技术中心，山东 青岛 266001)

前人研究表明，生态条件和基因型共同决定了烤烟烟叶内在质量的优劣[1-4]。海拔作为一项重要的生态条件，直接或者间接地影响着烟叶生长所必需的光、温、水、土，对烟叶质量有着重要的影响[5-9]。优良的烤烟品种是提高烟叶产质量的重要保证，而基因型受到生态条件影响较大，只有将品种特性与生态条件结合起来，才能充分发挥优质品种的特色和潜力，生产出受卷烟工业和消费者欢迎的优质烟叶[10]。一个适宜于当地生态条件的烤烟品种可以表现出更高的工业可用性和商业价值[11]。

我国烟叶种植范围较大，生态条件千差万别，尤其在烟叶种植面积较大的西南烟区，更是属于多山地区，海拔变化大，对于烟叶的生长有着重要的影响。笔者以烟叶化学成分和中性致香成分为指标，对两个不同海拔地区的7个基因型烟叶品种进行了评价，旨在探索海拔对烟叶内在质量的影响，以及为烤烟种植的科学布局提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与设计

试验设计两个海拔高度，分别在贵州省毕节市七星关区田坝桥乡和威宁县黑石头镇进行。七星关区田坝桥乡，海拔1500 m；威宁县黑石头镇，海拔2214 m。两试点前作均为烟草，烟田类别为旱田，土壤肥力中等。两地均施用烟草专用复合肥(N∶P2O5∶K2O=11∶12∶23)，每公顷施用纯氮97.5 kg，有机肥施用2017年堆制秸秆，每公顷施用3000 kg，施肥方式为条施。采用单因子完全随机区组设计，重复3次，每个小区面积66.67 m2，行株距1.2 m×0.6 m。

1.2 供试材料

两地供试烤烟品种均为韭菜坪2号、黔西1号、毕纳1号、红花大金元、云烟85、云烟87和K326。各品种取烤后烟叶C3F等级各2 kg用于化学成分及中性致香成分检测分析。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 常规化学成分 按照王瑞新[12]的方法进行烟叶常规化学成分的测定。

1.3.2 中性致香成分 前处理采用同时蒸馏萃取法在蒸馏萃取装置一侧1000 mL的圆底烧瓶中先加入20.00 g烟叶样品和90 g氯化钠，再加入350 mL饱和食盐水，电热套加热；另一侧加入45 mL二氯甲烷于100 mL平底烧瓶中，水浴60 ℃加热。待样品开始沸腾，蒸馏萃取装置中开始出现分层时开始计时加热20.5 h，后停止加热，收集100 mL烧瓶中的有机相，加入约10 g无水硫酸钠摇匀至溶液澄清，转移有机相到浓缩瓶，水浴浓缩有机相至1 mL左右，加入10 μL内标(乙酸苯乙酯)，再用二氯甲烷定容至1 mL待测。所得样品由GC/MS分析，由NIST库检索定性。

采用美国HP5890 II-5972气质联用仪对烟叶样品进行定性分析。GC/MS分析条件：色谱柱：HP-5(60 m×0.25 mm.i.d×0.25 μmd.f)；载气及流速：He，0.8 mL/min；进样口温度：250 ℃；传输线温度：280 ℃；离子源温度：177 ℃；升温程序：50 ℃保持5 min；以5 ℃/min升温至120 ℃保持5 min；以5 ℃/min升温至180 ℃保持5 min；以6 ℃/min升温至250 ℃保持15 min；分流比：1∶15；进样量：2 μL；电离能：70 eV；电离方式：EI；质量数范围：50～500 amu。采用NIST02谱库检索定性。假定相对校正因子为1，采用内标法定量。

1.4 数据分析

使用SPSS 23.0进行数据分析，用Excel 2016进行表格制作。

2 结果与分析

2.1 海拔对不同基因型烤烟化学成分含量的影响

化学成分是评价烟叶内在质量的基础指标，通过对两个试点不同基因型烤后烟化学成分的检测(表1)可知，两个试点烤后烟叶化学成分均处于较为适宜的范围之内。两个试点化学成分含量有所差异，其中低海拔试点云烟85和云烟87糖含量较高海拔试点略高，其余品种在高海拔试点表现出更高的糖含量；低海拔试点烤烟总氮含量较高海拔试点低；除云烟85和云烟87外，低海拔试点烤后烟烟碱和钾离子含量较高海拔试点略高；低海拔试点烤后烟氯含量较高海拔试点高。就海拔对化学成分含量的影响而言，高海拔试点烤烟糖含量较高，烟碱含量较低，表现出较强的清香型烤烟特点。

表1 海拔对不同基因型烤烟化学成分含量的影响

就单个品种而言，在低海拔试点，毕纳1号、云烟87和K326表现出较为适宜的糖含量、氮含量和烟碱含量；在高海拔试点，云烟87、红大和K326的化学成分表现较协调。说明烤烟化学成分的协调性与基因型的生态适应性有关。

2.2 海拔对不同基因型烤烟中性致香成分含量的影响

烤烟的香气成分是烤烟风格特色和质量的重要内容，构成香气的物质成分多样而复杂，有些成分含量较低却对香气质量贡献很大[13]。对供试材料烤后烟烟叶的中性致香成分进行定量分析(表2、表3)，结果表明，在检测出的32种中性致香成分中，酮类物质14种，呋喃类6种，醛类5种，醇类4种，酚类、酯类和萜烯类各1种，其中含量较高的中性致香成分有新植二烯、茄酮、β-大马酮、糠醛等。

表2 低海拔试点不同基因型烤烟中性致香成分含量 μg/g

续表2：

表3 高海拔试点不同基因型烤烟中性致香成分含量 μg/g

香气成分合计(除新植二烯外)相比较，除了红大外，其余基因型的中性致香物质含量在高海拔试点略高于低海拔试点；新植二烯含量在低海拔试点高于高海拔试点。在低海拔试点，红大的呋喃类、醇类、酚类、酯类、萜烯类香气成含量均最高，醛类物质含量仅次于黔西1号；在高海拔试点，黔西1号的醛类、酯类和萜烯类，K326的呋喃类，云烟85的酮类，韭菜坪2号的酚类香气成分含量最高。

按照香气前体物分类，高海拔试点各基因型棕色化反应产物、苯丙氨酸类和类西柏烷类产物含量大部分高于低海拔试点，而类胡萝卜素类产物含量较低海拔试点低。

2.3 主成分分析

使用SPSS 23.0对化学成分和香气成分含量进行主成分综合分析，得到综合得分并进行排序(表4)，低海拔试点的综合得分高于高海拔试点，其中低海拔试点的红大、黔西1号和高海拔试点的黔西1号表现较优；低海拔试点的红大、黔西1号和云烟87得分较高，高海拔试点的黔西1号、毕纳1号和云烟85得分较高。

表4 毕节地区不同海拔对不同基因型烤烟影响主成分分析得分

3 结论与讨论

试验结果表明，海拔对烤烟化学成分和中性致香成分含量影响明显。高海拔试点大部分基因型烤烟糖含量更高，具有更高的糖碱比；高海拔试点中性致香成分总量(除新植二烯)，除红大外，各基因型均略高于低海拔试点。这与低海拔试点有效积温更多、日照时间更长有关，烤烟在低海拔试点光合作用更强，色素积累更多，导致烤后烟类胡萝卜素类降解产物含量较高；在低海拔试点温度较高，烟叶呼吸作用更强，糖类物质分解更多，所以低海拔试点烤后烟糖类物质含量较低。

前人研究认为，水溶性总糖决定烟气甜度和醇和程度，而总氮和烟碱反映烟气的刺激性和劲头，糖碱比和氮碱比通常作为烟气柔和及细腻程度的评价指标[13，14]。烤后烟化学成分和中性致香成分同时也是烤烟风格特色形成的基础[15]。低海拔试点烤烟糖含量较低，醛类、酮类、酯类、萜烯类中性致香成分含量较高，这些物质使低海拔试点烤烟表现出更多坚果香的香气，并且具有烟气浓度较大、劲头足和满足感强的特征；高海拔试点烤烟具有高糖碱比，较高的呋喃类、醇类、酚类含量和低的新植二烯含量，说明当地烤烟香气更为醇和，这些物质赋予烤烟较好的玫瑰花香、清甜香的香韵，是高海拔试点烤烟清香型风格更为突出的物质基础。

低海拔试点毕纳1号、云烟85和K326的化学成分较为协调，高海拔试点云烟85、红大和K326的化学成分表现较为协调。在低海拔试点，红大除了酮类物质含量一般外，其余中性致香成分含量均高于其余基因型；韭菜坪2号各种中性致香成分含量均较低。在高海拔试点，云烟85的总香气成分含量(除新植二烯)最高，其次为云烟87和毕纳1号。此外，黔西1号由于5-甲基糠醛、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯和新植二烯含量较高，在高海拔试点表现出偏向于低海拔烤烟的特点。主成分分析表明低海拔试点红大、黔西1号、云烟87，高海拔试点黔西1号、毕纳1号和云烟85表现较好。

本试验结果表明：低海拔试点烤烟烟气浓度较大，刺激性强，能给人更强的满足感；高海拔试点烤烟烟气甜感更强，烟气较为醇和柔顺。综合考虑各因素，云烟85、K326、毕纳1号在低海拔试点种植，云烟85、云烟87和黔西1号在高海拔试点种植，表现出较为协调的化学成分以及较好的香吃味质量；其他品种均有一定的缺陷，如红大，虽然在低海拔试点中性致香成分优异，但是由于其过高的烟碱含量，影响到综合评价，建议通过栽培或施肥措施对其化学成分进行调整。