配施不同形態(tài)菜籽餅肥對烤煙揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的影響

黎 娟，周清明，劉 遜

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128)

煙葉香氣是評價煙葉質(zhì)量的重要因素之一。煙葉的香吃味是由各種致香成分的比例是否協(xié)調(diào)決定的，各種致香成分的組成、含量和比例綜合影響煙葉和煙氣的香氣質(zhì)及香氣量。目前普遍認為，施用有機肥能顯著改善煙葉品質(zhì)。有機肥不但能增加土壤有機質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)和日益惡化的土壤理化性質(zhì)，也有利于煙葉優(yōu)良品質(zhì)的形成，關(guān)于這方面研究較多。劉衛(wèi)群[1]、張曉海[2]分別研究了芝麻餅和菜籽餅肥對根際微生物活性的影響，表明施用餅肥能增加根際微生物數(shù)量，特別是解磷和解鉀菌的數(shù)量，能增強烤煙生育中后期的磷鉀供應(yīng)能力；郭群召[3]、付利波[4]、王毅[5]、楊躍[6]等針對施用油菜籽餅肥對烤煙的生長發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì)量等進行了研究，表明施用菜籽餅肥對促進煙葉的生長發(fā)育，產(chǎn)量、質(zhì)量提高具有明顯的作用。但是有關(guān)餅肥和無機肥配合施用對煙葉香氣物質(zhì)成分的影響研究報道較少，且前人的研究基本是研究餅肥和無機肥的配施，很少涉及究竟是菜籽餅浸提液還是菜籽餅濾渣起到主要作用。本研究對施用不同形態(tài)菜籽餅肥形態(tài)與無機肥配施對烤煙的中性香氣物質(zhì)含量的影響進行了研究，以期為研究菜籽餅肥的關(guān)鍵功能性成分提供參考依據(jù)并為提高烤煙的香氣品質(zhì)提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)中南煙草農(nóng)業(yè)試驗站基地進行大田試驗。供試烤煙品種為K326和云煙87。供試土壤質(zhì)地均為紅壤，土壤養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)25.29 g/kg，堿解氮99.8mg/kg，速效鉀811.5mg/kg，速效磷80.9mg/kg，pH值5.18。選取地面平整、肥力中等、無嚴(yán)重病史、無旱、澇災(zāi)害，前茬作物為水稻的地塊作為試驗地，每公頃施純氮90kg，氮磷鉀肥的施用比例為1∶1.5∶2；所用無機肥為硝酸鉀、磷肥、硫酸銨、硫酸鉀、氯化銨、磷胺。餅肥為腐熟的菜籽餅肥，含氮 5.81%，含碳 40%。餅肥和硝酸鉀、磷肥、硫酸銨、硫酸鉀、氯化銨、磷胺都作基肥一次施用，氮肥為 60%基施，剩余肥料分別在移栽后的15 d和25 d各追施20%，追肥肥料為硝酸鉀水溶液。保持各小區(qū)N、P、K無機肥用量完全一致，其它栽培措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)操作。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置兩個品種，每個品種設(shè)計4個不同形態(tài)菜籽餅肥與無機肥的配施處理，試驗設(shè)計見表1。大田共設(shè)24個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，每小區(qū)面積33 m2；行距1.1 m、株距0.55 m，設(shè)2行保護行。每處理 3次重復(fù)。于4月 8日移栽，6月4日待中心花開放10%左右統(tǒng)一打頂，留葉數(shù)20片。于煙葉適熟期掛牌采收中部葉11～12片(從上往下數(shù))，掛于標(biāo)準(zhǔn)化烤房中臺，與其它煙葉一起進行三段式烘烤。取烤后煙葉分析檢測中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量。

表1 試驗設(shè)計

1.3 分析檢測方法

中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的測定依據(jù)郭紫明[7]的方法。煙樣于45℃的烘箱中烘干，粉碎過40目篩。準(zhǔn)確稱取10.00 g干烤煙樣粉末，置于500 mL圓底燒瓶中，加入500 μL的內(nèi)標(biāo)，350 mL蒸餾水和100 g無水硫酸鈉。加熱蒸餾，當(dāng)餾分到170 mL時停止加熱，加入20 mL10%酒石酸溶液混勻，然后用60 mL二氯甲烷萃取 3次，萃取液經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，50℃濃縮至1 mL，取1μL進樣分析。氣相色譜為Trace ultra(意大利Finnigan)，F(xiàn)ID檢測器，N2作載氣；DB-5石英毛細管柱(60 m×0.32 mm i.d.×0.25 μm d.f.)；氣相色譜條件：進樣口溫度250℃，檢測器基座溫度300℃，分流比為10：1，程序升溫：60℃保溫2 min后以3 ℃/min升到150℃，再以2℃/min升到250℃，保溫10 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 菜籽餅肥與無機肥配施對煙葉新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響

由表2可見，新植二烯是烤煙中揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量最高的化合物。從新植二烯含量來看，K326新植二烯含量要高于云煙87，且處理間影響略有不同。K326不同形態(tài)菜籽餅肥處理間新植二烯含量從高到低依次為：施菜籽餅肥濾渣＞施未浸提菜籽餅肥＞施菜籽餅肥浸提液，各處理值均高于施無機肥處理，差值在50～60 μg/g之間，但處理間影響差異不明顯；云煙 87不同形態(tài)菜籽餅肥處理間，含量變化與K326相同，但其差值低于K326，在30～40μg/g之間。

類胡蘿卜素的降解物是烤煙中除新植二烯以外含量較高的揮發(fā)性香氣物質(zhì)組分，是形成烤煙細膩、高雅和清新香氣的主要成分。類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的香氣域值較低，對烤煙的香氣貢獻率大。由表2可知，K326和云煙87類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量均較高，且K326的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量高于云煙87。兩個烤煙品種不同形態(tài)菜籽餅肥處理中均以施菜籽餅肥濾渣處理類胡蘿卜素降解物含量最高，其次是施菜籽餅肥和菜籽餅肥浸提液處理，含量最低的是對照(純施無機肥)。定性定量分析結(jié)果顯示，在檢測的8種類胡蘿卜素降解物中，以巨豆三烯酮含量最高，其次為3-羥基大馬酮和β-大馬酮，各種類胡蘿卜素降解產(chǎn)物在處理間均有一定的差異。

表2 K326和云煙87各處理間新植二烯和主要類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量(μg/g)Tab.2 The contain of degrading products of major carotene in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.2 菜籽餅肥與無機肥配施對西柏烷類化合物含量的影響

西柏烷類萜類物質(zhì)主要存在于煙葉的角質(zhì)層上，是煙葉腺毛分泌物的主要成分，由腺毛的腺頭細胞合成，可以作為衡量煙葉表面分泌物形成致香物質(zhì)量多少的重要指標(biāo)。茄酮是煙草中含量豐富的中性香味物質(zhì)之一，它不但本身具有很好的香氣，而且由茄酮轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮等也是很重要的煙草香味物質(zhì)。由表 3可見，K326與云煙87主要西柏烷降解物含量較接近，但各處理間則各有不同。在K326煙葉中，施菜籽餅肥濾渣處理的西柏烷類化合物含量最高，對照的西柏烷類化合物含量最低；不同形態(tài)餅菜籽肥處理與施無機肥處理相比較，增幅最大的是施菜籽餅肥濾渣處理，增加了 6.3 μg/g，其次是施菜籽餅肥處理和施菜籽餅肥浸提液，分別增加了1.9 μg/g和0.4 μ g/g。在云煙87煙葉中，仍是施菜籽餅肥濾渣處理的西柏烷類化合物含量最高，對照的西柏烷類化合物含量最低；不同形態(tài)菜籽餅肥處理與施未浸提菜籽餅肥處理相比較，增幅最大的仍是施菜籽餅肥濾渣處理，但增幅要小于 K326，為 3.27 μg/g，其次是施菜籽餅肥和施菜籽餅肥浸提液處理，增幅分別為3.03 μg/g和1.57 μg/g。雖然K326與云煙87主要西柏烷類化合物含量較接近，但其含量均較低。

表3 K326和云煙87各處理間主要西柏烷降解物含量 (μg/g)Tab.3 The content of major cembraneiods in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.3 菜籽餅肥與無機肥配施對美拉德反應(yīng)物含量的影響

不同形態(tài)菜籽餅肥與無機肥配施對美拉德反應(yīng)物含量的影響見表4。由表可見，K326的美拉德反應(yīng)物含量略高于云煙87，兩烤煙品種的各處理間均有不同。K326施用不同形態(tài)菜籽餅肥后，對施菜籽餅肥濾渣處理影響最明顯，其主要美拉德反應(yīng)物高于施無機肥處理，達 23.8 μg/g，其次為施菜籽餅肥和施菜籽餅肥浸提液處理，但增加幅度不大，在6～7 μg/g之間；云煙87不同形態(tài)菜籽餅肥各處理間增幅最大仍是施菜籽餅肥濾渣處理，為7.73 μ g/g，其次是施未浸提菜籽餅肥處理，增幅為7.31 μ g/g，增幅最小的施菜籽餅肥浸提液只增加了 1.21 μg/g。檢測到7種美拉德反應(yīng)物，以糠醇、苯并呋喃酮、2-乙酰基吡咯含量較高，兩品種各處理間的含量有不同程度的差異。

表4 K326和云煙87主要美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量(μg/g)Tab.4 The content of major Maillard in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.4 菜籽餅肥與無機肥配施對芳香族化合物含量的影響

煙草中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物中的苯甲醇(醇香)、苯甲醛(杏仁香、櫻桃香、天香)、苯乙醛(玫瑰花香)、苯乙醇(醇香)等也是煙草中含量較豐富的香味成分。由表5可見，K326芳香族氨基酸降解物含量高于云煙87，兩個烤煙品種處理與對照的差異顯著，但施用菜籽餅肥浸提液與施用菜籽餅肥差異不明顯。在5種芳香族氨基酸降解物中，以苯甲醇含量最高。施用不同量的菜籽餅肥后，K326以施菜籽餅肥濾渣處理效果最明顯，芳香族氨基酸降解物含量最高，其次是施菜籽餅肥和菜籽餅肥浸提液處理，施無機肥處理仍然處于較低水平。云煙 87各處理的變化與K326相同。

表5 K326和云煙87主要芳香族氨基酸降解物含量(μg/g)Tab.5 The content of major degrading product aromatic amino acid in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.5 菜籽餅肥與無機肥配施對中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量的影響

K326與云煙87中各類揮發(fā)性香氣物質(zhì)的總量見表6。K326揮發(fā)性香氣物質(zhì)的總量高于云煙87，兩個烤煙品種的各處理揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量從高到底依次為：施菜籽餅肥濾渣>施菜籽餅>肥菜籽餅浸提液>純施無機肥。新植二烯除外，烤煙其他中性揮發(fā)性香氣物含量大小依次為類胡蘿卜素降解物，美拉德反應(yīng)物，非新植二烯中性香氣物和芳香族氨基酸降解物，最低的是西柏烷類降解物；在兩個品種各處理間，施菜籽餅肥浸提濾渣處理除總中性揮發(fā)香氣物最高以外，其他各類揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量也是最高。

表6 K326和云煙87各處理間主要各類揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量(μg/g)Tab.6 The content of major volatile aromatic materials in K326 and Yunyan87 (μg/g)

3 結(jié)論與討論

菜籽餅肥是油菜籽實榨油后剩余的殘渣，含有N、P、K等多種營養(yǎng)元素，是較好的N、P有機肥。餅肥C/N比小，施入土壤中能迅速分解，易于被作物吸收。本試驗表明，不同菜籽餅肥形態(tài)和無機肥的配施和施純無機肥的K326和云煙87的煙葉揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量從高到底依次為：施菜籽餅肥濾渣>施菜籽餅>肥菜籽餅浸提液>純施無機肥；在施用不同菜籽餅肥形態(tài)和無機肥的配施處理中，以施菜籽餅肥濾渣的處理在增加烤煙主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)方面效果明顯，其新植二烯、類胡蘿卜素降解物、西柏烷類化合物、美拉德反應(yīng)物、芳香族氨基酸降解物以及非新植二烯中性香氣物的含量都最高；K326和云煙87的相同處理具有相似的變化趨勢，菜籽餅對烤煙揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量的影響與品種無直接相關(guān)性，與餅肥的施用形態(tài)密切相關(guān)。

腐熟的菜籽餅肥、餅肥濾渣、餅肥浸提液都能夠提高烤煙的揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量，雖本試驗未進行評吸，但各類揮發(fā)性香氣物質(zhì)與評吸質(zhì)量直接相關(guān)，這與郭群召[3]的研究結(jié)果施用餅肥的比未施用餅肥的烤煙評吸質(zhì)量要高相符，與付利波[4]的施用25%熟餅肥+75%的復(fù)合肥比單施復(fù)合肥評吸得分高也一致。餅肥中一般富含有機質(zhì)、氮和相當(dāng)數(shù)量的磷鉀與中、微量元素，其中鉀素可被作物直接利用，而氮、磷分別存在于蛋白質(zhì)和卵磷脂中，不能直接被農(nóng)作物吸收和利用，但餅肥中C/N比小，氮、磷易分解。因此，本文施菜籽餅肥浸提液處理其養(yǎng)分可能為可溶性鉀、中微量元素等，在煙葉生長前期被吸收消耗，故其主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)均低于施菜籽餅肥濾渣和未浸提菜籽餅肥處理；施未浸提菜籽餅肥處理，其主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)均低于施菜籽餅肥濾渣處理，但略高于施菜籽餅肥浸提液處理，這可能與菜籽餅肥通過發(fā)酵浸提后促進了某些利于煙株吸收的香氣組分合成代謝水溶性化合物的生成有關(guān)，由于菜籽餅肥中富含大量營養(yǎng)物質(zhì)，故施用未浸提菜籽餅肥要比單施無機肥效果要明顯。

另外，在對兩個烤煙品種不同形態(tài)菜籽餅肥施用的研究過程中發(fā)現(xiàn)，將腐熟好的菜籽餅肥浸泡48h后分別取濾渣和浸提液施用，濾渣對初烤煙葉中性揮發(fā)性香氣物質(zhì)的影響要大于未浸提的菜籽餅肥。菜籽餅肥中除了含有N、P、K等大量元素外，還含有大量的微生物、核苷酸、小肽及氨基酸等物質(zhì)，故菜籽餅肥中何種功能成分對煙葉香氣量和香氣質(zhì)的貢獻最大還有待于進一步深入研究。

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