魯黎明,朱靚,雷強,葉利華,杜衛民
(1.四川農業大學農學院,四川 成都611130;2.四川省煙草公司,四川 成都610000)
煙葉是卷煙工業的重要原料,其質量的高低,直接影響了卷煙的質量[1-3]。煙葉質量的好壞,由煙葉的感官質量決定,而其與煙葉的主要化學成分如糖、總氮、煙堿、氯、鉀、有機酸以及石油醚提取物等的含量密切相關[4-6]。因此,煙葉化學成分是進行煙葉品質鑒定的重要指標。煙葉化學成分受諸多因素的影響,其中,遺傳因素[7-10]、生態環境[11,12]和栽培調制技術[4,13-15]等起主要的作用。在基因型及栽培調制措施相同的情況下,煙區的生態地理環境對煙葉品質的形成至關重要[16]。張永安等[17]對生態因子與烤煙部分化學成分的關系進行的研究顯示,烤煙化學成分與緯度、海拔及日照時數關系密切。張婷等[18]及何結望等[19]對湖北省主產煙區煙葉化學成分含量進行的分析表明,產區間煙堿及石油醚提取物含量差異達到顯著水平,總糖、總氮和鉀含量差異達極顯著水平。左安建[20]對廣東省主產煙區煙葉化學成分進行了分析及質量綜合評價,結果證明,不但煙葉化學成分含量煙區間差異明顯,煙葉質量綜合得分在煙區間也明顯不同。楊坤等[21]以麗江4個植煙區氣候、土壤等生態因素和烤煙化學成分的數據資料為基礎,分析了各煙區的生態條件及煙葉化學成分。結果表明,麗江特有的光、溫、水匹配方式是麗江煙葉風格特色形成的主要因素。周翔等[22]采用聚類分析方法,對山東22個植煙縣3年初烤煙葉的化學成分進行了聚類分析和評價。結果表明,山東煙區可分為5類,即中糖中堿中氯區、低糖高堿中氯區、高糖中堿中氯區、高糖低堿中氯區、高糖中堿低氯區,且各類間差異明顯。在煙葉中性致香物質研究方面,周冀衡等[23]的研究表明,烤煙產區間含量有明顯差異,并且各產區有自身特有的致香成分。徐照麗[24]的研究表明,云南烤煙所處的高原生態條件,如海拔、光照等有利于其香氣物質的形成,是云南烤煙香氣風格形成的重要基礎。溫永琴等[25]連續3年對云南7個煙區烤煙石油醚提取物含量和多酚類香氣物質與氣候要素的關系進行了研究,結果表明,影響云南烤煙脂溶性香氣物質含量的主要氣候要素是烤煙大田期的總降水量和大田期的旬均光照強度。
四川省處于亞熱帶地區,光、熱、水資源豐富,為煙葉生長、特色風格質量形成奠定了良好的基礎。同時,由于受大氣環流、地貌輪廓與季風等綜合因素影響,該區域的氣候特征差異較為明顯。然而,目前對四川不同區域煙葉化學成分及感官質量特點認識尚不充分。因此,本研究深入認識四川各煙區特色煙葉的質量風格及其內在化學成分的組成特點,為四川省特色煙葉評價標準的制定、生態宜栽區的區劃奠定基礎。
供試烤煙品種為云煙85,試驗于2009年4月至10月在四川省鹽邊縣新九鄉、達縣米城鄉、德昌縣巴洞鄉、敘永縣后山鄉、屏山縣中都鎮、廣元元壩區普賢鄉進行。試驗地肥力中等,地面平整連塊,排灌方便。試驗設置3次重復,每小區面積666.7m2,行株距1.2m×0.5m。田間管理按當地優質煙葉生產要求進行。
1.2.1 采樣方法 在采收期,每個小區按照上部、中部、下部3個部位進行采收,并利用密集烤房按“三段式”烘烤工藝進行烘烤。初烤樣品的采集,按照國家標準《烤煙》(GB/T 2635-92)[26]進行。上部葉采樣等級為B2F,中部葉采樣等級為C3F,下部葉采樣等級為X2F[26]。
1.2.2 煙葉質量評價方法 煙葉樣品外觀質量的評價(評分),按照國家標準《烤煙》(GB/T 2635-92)[26]進行。煙葉感官評吸質量評價按照標準《YC/T138-1998煙草及煙草制品》[27]進行。
1.2.3 化學指標測定方法 樣品前處理:將煙葉樣品放在恒溫干燥箱中烘干(40℃,24h),粉碎機粉碎,過40目篩(直徑0.45mm),混合均勻后置于干燥、封閉容器中保存待用。
化學指標的測定:煙葉樣品總植物堿含量的測定,采用紫外分光光度法[28];總氮含量的測定,采用過氧化氫-硫酸消化法[28];總糖及還原糖含量的測定,采用斐林比色法[28];鉀含量的測定,采用火焰光度法[28];石油醚提取物的測定,采用殘余法[28];有機酸含量的測定,采用酸堿中和法[28]。
試驗所獲得的數據,采用SPSS及Excel 2003軟件進行分析與制圖。
2.1.1 上部葉外觀質量比較 對各試驗點上部葉的外觀質量進行了評判,結果表明(表1),總體得分來看,各試驗點之間存在著差異。元壩點最高,為73.1分,與其他點有極顯著的差異。鹽邊與屏山、達州與敘永之間上部煙葉的外觀質量無顯著差異。評判結果表明,地域對上部煙葉的外觀質量有明顯影響,元壩、達州點上部煙葉的外觀總體質量較好。

表1 各試驗點上部葉外觀質量的比較Table 1 Comparison of leaf surface quality from different experiment sites
2.1.2 中部葉外觀質量比較 對中部葉外觀質量評判的結果表明(表2),中部煙葉的外觀質量明顯不同于上部葉。各個試驗點之間表現出更廣泛的變異。就總體得分而言,德昌得分最高,為81.7分,其中部煙葉的外觀總體質量最好,與其他試驗點之間的差異達極顯著水平。除達州與敘永之間差異不顯著外,其余各試驗點之間中部煙葉的外觀質量的差異均達顯著水平。由此說明,烤煙中部葉的外觀質量更易受地理因素的影響。
2.1.3 下部葉外觀質量的比較 對下部葉外觀質量評判的結果表明(表3),總體來看,下部煙葉的外觀總體質量在各個試驗點之間表現出較大的差異,同時,與上中部煙葉的外觀質量地域分布特點不盡相同。其中,德昌點下部煙葉的外觀總體質量最好,得分為76.9分,極顯著高于其他各點,達州與屏山、元壩與敘永之間差異不顯著。

表2 各試驗點中部葉外觀質量的比較Table 2 Comparison of cutters surface quality from different experiment sites

表3 各試驗點下部葉外觀質量的比較Table 3 Comparison of lugs surface quality from different experiment sites
煙葉的外觀質量由顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分以及色度等6個方面加以評判。煙葉外觀質量的形成是由煙葉在大田中的生長發育狀況決定的,而煙葉的生長發育則與其所處的地理生態環境密切相關。因此,地域的不同,就造成了煙葉外觀質量的差異。從上部、中部及下部葉的綜合情況來分析,以德昌、元壩、鹽邊點的為好,達州、敘永中等,而以屏山的質量次之。
2.2.1 上部葉感官評吸質量的比較 對各點上部葉樣品進行感官評吸鑒定的結果表明(表4),各試驗點上部煙葉的感官評吸質量之間均存在著顯著的差異,其中,以鹽邊綜合得分最高(66.3分),與其他點(除德昌外)有極顯著的差異。由此說明,地域因素依然對煙葉的評吸質量有顯著的影響。總體而言,上部煙葉的內在質量以鹽邊及德昌點為好,而以敘永、屏山點質量稍遜。
2.2.2 中部葉感官評吸質量的比較 對各點中部葉樣品進行感官評吸鑒定的結果表明(表5),所有中部煙葉樣品感官評吸質量得分都超過了60分,表明各點中部葉感官評吸質量均較好。綜合得分以德昌最高,為71.0分,極顯著高于其他各試驗點。其余各點之間沒有顯著差異。由此說明,各試驗點的地理生態條件均能夠對煙葉生長發育產生較好的影響,從而使其內在質量達到較好的水平。德昌由于其獨特的氣候條件,如光照、熱量較為充足,使得其中部葉的內在質量最好。
2.2.3 下部葉感官評吸質量的比較 各點下部葉樣品感官評吸鑒定的結果表明(表6),在所有樣品中,綜合得分只有德昌(64.4分)、鹽邊(60.9分)2個點超過了60分,表明下部煙葉的內在質量以德昌及鹽邊點稍好。其中,德昌與其余4個點得分差異達極顯著水平,這4個試驗點之間的得分差異也達到顯著水平(敘永與元壩之間差異不顯著)。本結果說明,地理因素對下部葉的內在質量的形成有著決定性的作用。
煙葉感官評吸質量的好壞,是由煙葉在生長發育過程中所積累的各類化學成分如糖、氮、堿的構成及含量高低所決定,同時,也受葉肉組織發育的程度影響。這些因素都與煙草的初生代謝與次生代謝密切相關,也同樣受到光照、降水等氣候條件的制約。因此,煙葉感官評吸質量表現出受地理因素的影響。總體來看,由于鹽邊、德昌地區的光熱較為充足,能夠較好地滿足煙草生長發育的需求,所以,這2個試驗點的煙葉感官評吸質量較好。

表4 各試驗點上部葉感官評吸質量的比較Table 4 Comparison of leaf sense quality from different experiment sites

表6 各試驗點下部葉感官評吸質量的比較Table 6 Comparison of luggs sense quality from different experiment sites
2.3.1 煙葉總糖含量的比較 從總體上看,不同煙區不同部位的煙葉在總糖含量上表現出了廣泛的變異(圖1)。含量最低的為屏山下部葉(19.6%),最高的為鹽邊中部葉(37.7%)。就上部葉而言,含量最低的為屏山(22.4%),最高的為鹽邊(33.0%)。就中部葉而言,含量最低的為屏山(22.4%),最高的為鹽邊(37.7%)。就下部葉而言,含量最低的為屏山(19.6%),最高的為德昌(35.4%)。同時,同一部位不同煙區之間,煙葉的總糖含量差異顯著,其中,屏山各部位煙葉的總糖含量低于其余試驗點。
總糖包括葡萄糖、果糖等單糖和蔗糖、麥芽糖等二糖,以及低聚度的棉子糖等。總糖含量的多少與煙葉的品質密切相關。總糖的含量一般來說,在13%~22%[20]。本試驗中,幾乎所有樣品的總糖含量均在22%以上,超出了適宜的范圍。此外,各點均表現出中部煙葉總糖含量較高的特點。
2.3.2 煙葉還原糖含量的比較 分析結果顯示(圖2),供試煙葉樣品的還原糖含量變異較大。屏山下部葉含量最低(18.1%),德昌及鹽邊中部葉最高(30.3%)。就部位而言,上部葉含量最低的為達州(19.9%),最高的為元壩(27.5%);中部葉含量最低的為屏山(20.2%),最高的為德昌、鹽邊(30.3%);下部葉含量最低的為屏山(18.1%),最高的為德昌(30.2%)。同時,對不同煙區而言,同一部位煙葉的還原糖含量差異顯著,其中,達州、屏山各部位煙葉的還原糖含量低于其余試驗點。
還原糖包括全部的單糖及大多數的二糖,其含量的多少對煙葉的品質也有著重要的影響。一般來說,還原糖的含量在10%~18%,占總糖含量的90%左右。在不同部位中,還原糖的含量以中部葉最高,其次是上部葉,含量最低的為下部葉。本試驗的結果中,所有樣品的還原糖含量均在18%以上,表現出了還原糖含量較高的特點。

圖1 不同煙區煙葉總糖含量的比較Fig.1 Comparison of tobacco leaf total sugar content from different areas

圖2 不同煙區煙葉還原糖含量的比較Fig.2 Comparison of tobacco leaf reduction sugar content from different areas
2.3.3 煙葉總植物堿含量的比較 測定結果表明(圖3),在總植物堿含量上,不同煙區不同部位的煙葉變化較大。鹽邊下部葉總植物堿含量最低(1.37%),最高的為屏山上部葉(3.33%)。同一煙區煙葉總植物堿含量表現出上部葉>中部葉>下部葉的特點。同部位不同煙區煙葉總植物堿含量差異明顯,上部葉含量最低的為元壩(2.31%),最高的為屏山(3.33%);中部葉含量最低的為鹽邊(1.83%),最高的為達州(2.89%);下部葉含量最低的為鹽邊(1.37%),最高的為屏山(1.97%)。
煙草中的植物堿主要有4種,即煙堿、降煙堿、新煙草堿及假木賊堿。其中,以煙堿含量最高,約占94%。煙堿的主要作用是構成煙葉特殊的生理強度和影響煙葉的吃味和勁頭。一般來說,烤煙中的總植物堿含量在2.00%~3.64%,煙堿含量在1.50%~3.45%[19]。在不同部位中,總植物堿的含量以上部葉最高,其次是中部葉,含量最低的為下部葉。本結果中,所有樣品總植物堿的含量基本高于1.5%,最高含量為3.33%,在適宜的含量范圍之內。只有鹽邊與德昌下部葉總植物堿的含量低于1.37%,略低于適宜的含量范圍。
2.3.4 煙葉總氮含量的比較 在總氮含量方面,各樣品煙葉也存在著較大的差異(圖4)。德昌下部葉含量最低(1.55%),最高的為屏山上部葉(2.49%)。上部葉含量最低的為元壩(1.79%),最高的為屏山(2.49%);中部葉含量最低的為元壩(1.65%),最高的為屏山(2.26%);下部葉含量最低的為德昌(1.55%),最高的為屏山(2.01%),均呈現出煙區間差異顯著的特點。就不同部位而言,各點均表現出上部煙葉總氮含量最高,中部葉次之,下部葉最低的特點。
氮是植物的主要營養元素[29]。對煙草而言,煙葉中的含氮化合物在一定范圍內是有利因素,可以中和糖類化合物燃燒后產生的酸性物質;但其過高時熱解產生的堿性物質過多,煙氣辛辣,刺激性強,雜氣重,味苦;含量過低時吃味雖然順和,但缺乏香味,煙氣濃度低,不能給消費者一定的生理滿足。一般來說,優質烤煙中的總氮含量在1.50%~3.50%[30]。本結果中,總氮的最高含量為2.49%,最低含量為1.55%,均在適宜含量范圍之內,因而品質較好。

圖3 不同煙區煙葉總植物堿含量的比較Fig.3 Comparison of tobacco leaf total nicotine content from different areas

圖4 不同煙區煙葉總氮含量的比較Fig.4 Comparison of tobacco leaf total nitrogen content from different areas
2.3.5 煙葉氯含量的比較 在煙葉氯含量上,各煙葉樣品的表現不同(圖5)。達州中部葉含量最低(0.09%),最高的為元壩下部葉(0.42%)。上部葉含量最低的為達州(0.13%),最高的為敘永(0.34%)。中部葉含量最低的為達州(0.09%),最高的為元壩(0.34%)。下部葉含量最低的為達州(0.10%),最高的為元壩(0.42%)。
煙草的燃燒性受各種礦質元素含量及其比例關系的影響較大,一般來說,氯是一種抑制燃燒的元素,氯含量過高,則容易造成煙葉的熄火。因此,優質烤煙中的氯含量應在1.0%以下[12]。本結果中,所有樣品的氯含量最高為0.42%,最低含量為0.09%,均低于1.0%,因而燃燒品質均較好。
2.3.6 煙葉鉀含量的比較 各煙葉樣品的鉀含量,存在著一定程度的變異(圖6)。元壩上部葉的鉀含量最低(1.50%),最高的為達州下部葉(2.87%)。就煙區而言,中、下部葉鉀含量差異明顯。上部葉含量最低的為元壩(1.50%),最高的為屏山(1.97%)。就中部葉而言,含量最低的為元壩(1.53%),最高的為達州(2.46%)。就下部葉而言,含量最低的為元壩(1.64%),最高的為達州(2.87%)。此外,各點均表現出下部煙葉鉀含量較高、中部葉次之、上部葉較低的特點。
在影響煙草燃燒性的礦質元素中,鉀的作用最大。鉀是一種能夠促進燃燒的元素,鉀含量高,煙葉的燃燒性好,同時,煙葉其他方面的特性也好,如色澤、身份、油分等。一般來說,優質烤煙中的鉀含量應在2.0%以上[12,13]。本結果中,鉀的最高含量為2.46%,最低含量為1.50%。煙葉鉀含量超過2.0%的樣品有鹽邊、德昌的下部葉,達州、敘永以及屏山的中、下部葉,元壩3個部位的煙葉鉀含量均低于2%。
2.3.7 煙葉糖堿比的比較 為了評判各點煙葉的內在品質,對煙葉的糖堿比進行了計算,結果顯示(表7),各煙葉樣品在糖堿比方面差異很大。屏山上部葉的糖堿比最低(6.5),最高的為德昌下部葉(21.8)。同部位不同煙區間煙葉的糖堿比有明顯的差異,上部葉糖堿比最低的為屏山(6.5),最高的為元壩(14.4)。中部葉糖堿比最低的為屏山(7.7),最高的為鹽邊(18.3)。下部葉糖堿比最低的為達州(11.1),最高的為德昌(21.8)。
糖堿比即水溶性總糖含量與煙堿含量的比值。糖堿比例協調能夠使煙氣在醇和的同時又具有香氣、吃味及適宜的濃度與勁頭,使吸煙者得到生理與心理上的滿足。一般來說,優質烤煙中的糖堿比應在8~12為宜[3]。對于本次測定的所有樣品而言,糖堿比在此范圍的有鹽邊、達州、敘永及德昌的上部葉,達州、屏山的中、下部葉,表明這些煙葉的吸食品質較好。

圖5 不同煙區煙葉氯含量的比較Fig.5 Comparison of tobacco leaf total Cl content from different areas

圖6 不同煙區煙葉鉀含量的比較Fig.6 Comparison of tobacco leaf total K content from different areas
2.3.8 煙葉鉀氯比的比較 為了評判各煙葉樣品的燃燒品質,對各樣品的鉀氯比進行了計算,結果表明(表8),總體而言,不同煙區不同部位的煙葉在鉀氯比上表現不一。鉀氯比最低的為元壩下部葉(3.91),最高的為達州下部葉(28.70)。同一煙區不同部位煙葉的鉀氯比表現為下部煙葉>中部葉>上部葉的趨勢。同一部位不同煙區煙葉的鉀氯比差異明顯,上部葉鉀氯比最低的為元壩(4.55),最高的為達州(14.23)。中部葉鉀氯比最低的為元壩(4.50),最高的為達州(27.30)。下部葉鉀氯比最低的為元壩(3.91),最高的為達州(28.70)。鉀氯比值是表示煙葉燃燒性的簡單又可靠的指標,其比值>1時,煙葉不熄火,比值>2時燃燒性好[3]。本試驗的結果中,所有煙葉樣品的鉀氯比均超過了2,因而這些煙葉的燃燒品質均較好。
煙草中的香味物質很多,主要包括有機酸、酚類、脂質類、甾醇類和萜類化合物。這些物質不僅本身對煙草香味有重要影響,而且它們的降解產物也多為致香成分[31]。因此,這些物質含量的高低,與煙草的香氣量的多少密切相關。
2.4.1 石油醚提取物含量的比較 各煙葉樣品的石油醚提取物含量,在地區之間及部位之間存在較大的差異(圖7),其中,元壩下部葉的石油醚提取物含量最低(4.04%),最高的為屏山上部葉(8.20%)。在同一煙區,下部煙葉石油醚提取物含量較低,中、上部葉較高。在同一部位,上部葉含量最低的為元壩(4.44%),最高的為屏山(8.20%);中部葉含量最低的為達州(4.19%),最高的為敘永(7.45%);下部葉含量最低的為元壩(4.04%),最高的為德昌(5.11%)。

表7 不同煙區煙葉糖堿比的比較Table 7 Comparison of tobacco leaf sugar to nicotine ratio from different areas

表8 不同煙區煙葉鉀氯比的比較Table 8 Comparison of tobacco leaf K to Cl ratio from different areas
石油醚提取物指在高溫或常溫下可散發出芳香氣味或產生煙草香味的物質,使煙味醇和、協調和增加煙香。它是評定煙葉中致香物質的一項重要指標,其含量的差異是造成各產區煙葉香氣質量不同的原因之一[9,23]。一般來說,優質烤煙中的石油醚提取物含量應在2.0%以上。本試驗的結果中,測定樣品石油醚提取物的最低含量為4.04%,最高含量為8.20%,均超過了2.0%,表明煙葉樣品的香氣量較足。
2.4.2 有機酸含量的比較 對各個點煙葉有機酸含量的測定結果表明(圖8),不同煙區不同部位煙葉的有機酸含量變異較大。在各點中,德昌各部位煙葉有機酸的含量均表現出較高的水平。含量最低的為敘永下部葉(6.59%),最高的為德昌上部葉(22.84%)。在部位方面,上部葉含量最低的為元壩(10.43%),最高的為德昌(22.84%);中部葉含量最低的為達州(10.09%),最高的為德昌(16.06%);下部葉含量最低的為敘永(6.59%),最高的為元壩(15.5%)。各點基本上表現出上部葉有機酸含量較高、中部葉次之、下部煙葉較低的特點。

圖7 不同煙區煙葉石油醚提取物含量的比較Fig.7 Comparison of tobacco leaf petroleum ether extract content from different areas

圖8 不同煙區煙葉有機酸含量的比較Fig.8 Comparison of tobacco leaf organic acid content from different areas
有機酸是生物有機小分子物質中的一類[32]。在煙草生長發育過程中,有機酸是碳水化合物代謝的中間產物,同時又是氨基酸物質合成的前體物質。煙草中的有機酸種類較多,含量一般為干物重的12%~16%。許多有機酸及其衍生物是煙草香味的主要成分,直接影響了煙葉及其制品的質量[7]。本試驗的結果中,上部葉除元壩煙葉外,有機酸的含量均超過12.0%;中部葉只有鹽邊、德昌、元壩煙葉有機酸的含量超過12.0%,敘永、屏山煙葉接近12.0%;下部葉只有德昌、元壩煙葉有機酸含量超過12.0%。煙葉有機酸含量均超過16.0%的有德昌的上部葉(22.84%)、中部葉(16.06%)以及敘永的上部葉(21.12%)。總體來看,德昌及元壩煙葉的有機酸含量較高,品質較好。
煙葉的質量是煙葉在生長發育過程中所積累的化學物質以及葉片的發育程度所決定的。而化學成分的積累與煙株生長的環境條件,如品種、煙區的生態條件以及栽培措施[10,14,16,17,32-36]等息息相關。在栽培模式不變的情況下,生態因子就是決定煙葉質量的重要因素[24]。四川省是全國優質煙葉的主產區,而且是國家煙草專賣局確定的全國重要的、戰略性的優質煙葉基地。然而,對四川烤煙主產區煙葉的外觀質量、內在質量及化學成分尚缺乏系統綜合研究。本研究綜合分析的結果表明,外觀質量總體上以德昌、元壩、鹽邊點的為好,達州、敘永中等,而以屏山的質量稍遜。從各個點煙葉樣品感官評吸鑒定的結果來看,以德昌、鹽邊點較好;元壩、達州、敘永點中等或偏下;而屏山點質量稍遜。總體來看,鹽邊與德昌烤煙質量在所有試驗點中表現最好。
鹽邊與德昌點煙葉質量較好,是與其自然生態條件分不開的。這2個煙區的共同特點是,氣候溫和,日照充足,無霜期長,冬無嚴寒,夏無酷暑,日照強,晝夜溫差大,是優質煙葉形成的生態前提。從生產實際看,鹽邊與德昌處于“金攀西”優質烤煙產區,該煙區所產煙葉歷來有品質優良的美譽,本研究的結論與此吻合。因此,攀枝花與涼山地區是四川省最適宜發展優質煙葉生產的區域,敘永、達州、元壩屬于適宜發展區,四川的優質煙葉生產應當首先向攀枝花與涼山地區發展。
從煙葉化學成分的測定結果來看,所有點的煙葉總糖與還原糖的含量均比較高,這也是近年來四川煙區煙葉所表現出來的共同特點。在總植物堿含量方面,所有點上部煙葉的含量仍然偏高,而中下部葉表現適宜。總氮及氯的含量,各點的所有樣品均處于比較適宜的范圍之內。煙葉鉀含量超過2.0%的樣品較少,與進口優質煙相比,鉀的含量仍然偏低。因此,在優質煙葉生產中,如何降低上部煙葉植物堿的含量,提高煙葉中鉀的含量,仍然是四川優質煙葉生產所應著力解決的問題。
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