不同土壤類型烤煙非發揮性有機酸含量的差異

尹光庭 ，周冀衡 ，匡 勇 ，何 軼 ，彭 艷 ，毛振萍 ，肖 遂

（1.湖南農業大學煙草工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；2.湖南農業大學科學技術處，湖南 長沙 410128；3.貴州省煙草公司煙葉管理處，貴州 貴陽 550000）

土壤是影響煙葉品質的重要生態條件之一，適宜的土壤條件是生產優質烤煙的重要基礎，植煙土壤的養分水平將直接影響煙葉的產質量[1-2]。煙草化學成分中的有機酸及其衍生物是煙草香味的主要成分，直接影響煙葉及其制品的質量[3]。一般認為；煙葉中有機酸可分為揮發性和非揮發性（除氨基酸外）以及部分高級脂肪酸，相對含量較高的多為非揮發性有機酸中的多元有機酸，如草酸、蘋果酸和檸檬酸等。在卷煙燃吸過程中，非揮發有機酸通過平衡煙氣的酸堿度，進而影響煙氣的吸味和香氣質量[4]。因而煙草有機酸對判斷烤煙的煙氣是否醇和，評定煙葉香氣品質及可用性指標具有重要的作用[5]。目前，對于煙草非揮發性有機酸和高級脂肪酸的研究主要集中在農藝措施調控、不同生態地區的差異比較以及調制處理等方面，而對不同土壤類型與有機酸的關系研究尚未見報道，因此研究不同土壤類型與烤煙中有機酸及香氣品質間的關系顯得尤為重要。為探明不同土壤類型烤煙中的多元有機酸和高級脂肪酸含量的差異及其對烤煙香氣風格的影響，以3個不同土壤類型其他生態條件相近的K326的C3F烤煙葉為材料，分析了云南施甸煙區烤煙中多元有機酸和高級脂肪酸含量的差異，為選擇適宜的土壤種植優質烤煙提供理論依據，同時為煙草農業生產中根據各種不同土壤類型合理安排煙草種植和烤煙原料進行葉組配方研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

施甸煙區作為云南省最具發展潛力的新興煙區之一，2008年烤煙收購任務1.05萬t。煙區地處東經 98°54′～99°21′，北緯 24°16′～25°，年降雨量1 008.5 mm，平均氣溫17℃，年日照時數2 193.1 h，地形屬低緯度內陸、高原山區，平均海拔1 738.5 m。地形變化復雜造成了土壤類型的多樣性，其土壤類型主要為紅壤、黃壤、黃紅壤、紫色土。

1.2 試驗材料

于2008年在云南新興煙區保山施甸縣酒房鄉擺田點、姚關鎮瓦窯等9個規范大田試驗的鄉區，采用GPS定位，每個取樣點分別取煙樣、土樣3份，多點采集混合樣品，共采得煙樣、土樣各9份。土樣采樣深度20 cm，風干后過2 mm篩保存。將所取煙樣去除主脈后，置于46℃恒溫干燥箱中烘干，然后用粉碎機粉碎，裝入密封塑料袋中，編號保存備測。煙樣為K326的C3F。

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤基本理化性質測定 土壤pH值、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀均參考文獻[6]測定。

1.3.2 還原糖的測定 稱取0.50 g粉碎烤煙樣品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加50 mL濃度為5%的乙酸溶液，蓋緊瓶塞，振蕩30 min后，用Whatman No.40的過濾紙過濾溶液，棄去最初的濾液，收集剩下的濾液，采用意大利Systea PULSE 3000連續流動注射分析儀分析。

1.3.3 有機酸的測定 稱取0.50 g粉碎烤煙樣品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加入25 mL 10%硫酸－甲醇溶液和0.5 mL戊二酸－甲醇溶液，搖勻后放在28℃恒溫箱中恒溫振蕩22 h。然后過濾至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取。萃取液加無水硫酸鈉去除水分后，取1 μL注入氣相色譜進行分析，采用內標法進行定量分析。分析儀器為GC-TRACE ULTRA（美國Finingen）；FID檢測器，AI3000自動液體進樣器；DB25彈性石英毛細管柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）；載氣為高純N2，氣化室和FID檢測器溫度均為280℃，分流比 10∶1；程序升溫：初溫 40℃，保持 1 min，10℃/min升溫到 220℃，再以 8℃/min升到250℃，保留 10 min。

1.4 統計分析

對各鄉點烤煙中各種多元有機酸和高級脂肪酸的含量進行單因素方差分析；不同土壤類型間的平均值采用鄧肯氏（Duncan）新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同土壤類型烤煙中多元有機酸含量的差異

不同土壤類型烤煙多元有機酸含量方差分析結果表明：3種土壤類型煙葉中的草酸、蘋果酸和檸檬酸含量存在極顯著差異。其中以黃壤土類型煙葉中的草酸和蘋果酸含量最高，其余依次是紅壤土和黃紅土。而檸檬酸含量在3種土壤類型煙葉中分別是：紅壤土＞黃壤土＞黃紅土。烤煙中還原糖與多元有機酸總量的比值一定程度上可反映不同烤煙的香氣風格和香氣品質。與糖堿比一樣，糖酸比也可用來衡量烤煙中和堿性化合物的強度。糖酸比在1～2之間，烤煙內在化學成分較為協調，煙氣柔和，刺激性小，香氣質和香氣量均較好。糖酸比小于1或大于2，都會對烤煙的香氣質和香氣量產生不利的影響。由表1可知：不同土壤類型所產煙葉中的總有機酸、還原糖和糖酸比都存在極顯著差異。其總有機酸含量表現為黃壤土最高，紅壤土次之，黃紅土最低；而還原糖和糖酸比卻以黃紅土煙葉最高，其次為紅壤土，黃壤土煙葉最低，且黃紅土中的糖酸比大于2，一定程度上不利于烤煙的香氣質和量的形成。可見，不同土壤類型及其理化性狀對烤煙中的多元有機酸含量、還原糖及糖酸比都有一定的影響作用。

2.2 不同土壤類型烤煙中高級脂肪酸含量的差異

高級脂肪酸可分為飽和脂肪酸（月桂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸和硬脂酸等）和不飽和脂肪酸（油酸和亞油酸等）兩類。大部分高級飽和脂肪酸賦予煙氣一種臘味、脂味和柔和的香味，而高級不飽和脂肪酸含量高會增加煙氣的粗糙感和刺激性。不同土壤類型烤煙高級脂肪酸含量方差分析結果表明：除飽和脂肪酸中的月桂酸和肉豆蔻酸有顯著差異外，其他高級脂肪酸差異不明顯。黃壤土、黃紅土、紅壤土3種土壤類型烤煙中高級脂肪酸含量并無很明顯的差異。

表1 不同土壤類型烤煙多元有機酸含量差異及方差分析

表2 不同土壤類型烤煙高級脂肪酸含量的差異及方差分析結果 （mg/g）

2.3 不同土壤類型理化性質的差異

土壤養分含量受施肥狀況、耕種條件、土壤類型等多方面因素的影響。從表3中可知，3種土壤類型的pH值、有機質、堿解氮和速效磷存在極顯著差異，速效鉀差異達到顯著水平。其表現為紅壤土的pH值最高，其次為黃壤土，最低為黃紅土；有機質和堿解氮的含量順序為黃紅土＞紅壤土＞黃壤土；速效磷的含量也以黃紅土最高，其次為黃壤土，最低為紅壤土；速效鉀含量以黃壤土最高，其次為紅壤土，最低的是黃紅土。不同土壤類型的養分含量差異規律性并不是很明顯，這可能與土壤養分含量受多因素影響有關，還需進一步的分析研究。

表3 不同土壤類型養分含量差異及方差分析結果

3 討論

3.1 不同土壤類型對烤煙香氣品質的影響

優質煙葉的生產與土壤類型及土壤養分狀況有著密切的聯系。不同類型的土壤其機械組成、結構、質地、孔隙度、含水率、吸附性、pH值等物理特性，無機元素含量及存在的形態，土壤微生物種群及數量，土壤養分等都存在較大差異[7-10]。相同的煙草品種種植在不同的土壤條件下，煙葉產量和品質存在著差異，有的甚至差異顯著。一般認為黃壤土、紅壤土和黃紅土適宜種植烤煙，這些土壤能為烤煙生長提供最佳的水、肥、氣、熱環境[11]。本研究結果中，3種土壤類型煙葉中多元有機酸含量存在極顯著差異，其高低順序依次為：黃壤土＜紅壤土＜黃紅土。多元有機酸中蘋果酸可降低煙草中游離態煙堿的含量和勁頭，改進香氣特征，使煙味柔和，而檸檬酸卻使烤煙吃味變差，與烤煙吸燃品質呈負相關[4]。與紅壤土和黃紅壤相比，黃壤土所產煙葉中蘋果酸含量最高，而檸檬酸含量居兩者之間。因而在香氣量和質上黃壤土所產煙葉優于其他兩種類型土壤。這可能與黃壤土中養分含量有密切的關系。黃壤土中的有機質和氮素含量雖極顯著低于紅壤土與黃紅土，卻含量適中。一般認為，煙區的土壤有機質含量最好在1.5%～2.0%左右[11]。而紅壤和黃紅土的有機質含量卻在3.0%以上，甚至接近4.0%，且土壤中的堿解氮含量也遠高于黃壤土，這些取點土壤中的紅壤和黃紅土肥力過高，有機質含量過多，又加上這些土壤都屬于壤土，土壤質地黏性較重，排水通氣能力較差。這類土壤上種植的烤煙易貪青晚熟，落黃差，葉片偏厚，水分含量高，不易調制，色澤差，刺激性過重，降低煙葉品質。有效磷、鉀含量較高的土壤上生產的煙葉品質較優[12-17]。取點試樣中的黃壤土速效鉀含量顯著高于其他兩種土壤，而速效磷含量高于取點試樣中的紅壤，含量中等偏上。因而在這些取樣煙區煙葉生產中應注意控制氮肥的用量，適當提高鉀和磷肥的用量。與糖堿比一樣，糖酸比也可用來衡量烤煙中和堿性化合物的強度。一般糖酸比在1～2之間，烤煙內在化學成分較為協調，煙氣柔和，刺激性小，香氣質和香氣量均較好。糖酸比小于1或大于2，都會對烤煙的香氣質和香氣量產生不利的影響[18]。與試驗地點黃壤和紅壤所產煙葉相比，過渡型的黃紅土壤類型烤煙中的糖酸比高于2，在這三者中，黃紅土壤可能最不利于煙葉香味品質的形成。這與黃紅土壤半成熟性及質地有著密切的關系，但機理還需進一步的研究分析。

3.2 不同土壤類型烤煙中高級脂肪酸含量對烤煙香氣品質的影響

高級脂肪酸與煙葉香吃味的形成有關，是烤煙中重要的酸性、潛香性成分，它們能改善煙氣酸堿度，使煙氣吃味醇和、芳香。黃壤土、黃紅土和紅壤土類型烤煙中的飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸和總脂肪酸含量差異不大。這3種土壤類型及其理化性質對烤煙中的高級脂肪酸含量影響作用不明顯，這一研究結果與楊虹琦等[19]的湖南不同烤煙中非揮發性有機酸含量的差異的研究結果一致。

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