不同鉀肥對烤煙中性香氣物質的影響

不同鉀肥對烤煙中性香氣物質的影響

何永秋1，劉國順2*，范才銀1

(1.湖南省煙草公司衡陽市公司常寧市分公司，湖南常寧 421500；2.河南農業大學國家煙草栽培生理生化研究基地，河南鄭州 450002)

摘要[目的]為探討緩控釋肥對烤煙品質的影響。[方法]采用田間試驗，研究不同緩釋鉀肥對烤后煙葉中性香氣物質含量的影響。[結果]相比CK(普通鉀肥)，緩釋鉀1和緩釋鉀2都可以在不同程度上提高烤后煙葉中性香氣物質含量。[結論]添加生物質炭的緩釋鉀1的效果要明顯優于添加腐殖酸的緩釋鉀2。

關鍵詞緩釋鉀肥；烤煙；中性致香物質

中圖分類號S143.3

作者簡介何永秋(1987- )，男，湖南益陽人，碩士研究生，研究方向：煙草栽培生理生化研究。*

收稿日期2015-07-29

Effects of Different Combinations of Potassium Fertilizers on Neutral Aroma Constituents in Flue-cured Tobacco Leaves

HE Yong-qiu1，LIU Guo-shun2*，FAN Cai-yin1(1.Changning Branch of Hengyang Municipal Tobacco Company，Changning，Hunan 421500；2.National Tobacco Physiology & Biochemistry Research Centre，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002)

Abstract[Objective]The research aimed to study the effects of slow controlled release fertilizer on the quality of flue-cured tobacco.[Method]A field experiment was conducted to investigate the effects of different potassium fertilizer on the content of neutral aroma components in flue-cured tobacco.[Result]Compared to ordinary fertilizer，slow-release potassium 1 and slow release potassium 2 increased flue-cured tobacco neutral aroma components content in different extent.[Conclusion] The effects of slow-release potassium 1 adding biomass charcoal were significantly better than those of slow release potassium 2 adding humic acid.

Key words Slow-release potassium fertilizer (SRPF); Fue-cured tobacco; Neutral aroma constituent

在烤煙的整個生育過程中，鉀元素為需求量最大的一種。它對于烤煙的生長發育和品質有重要影響[1]。為了保證煙株在生長發育過程中有足夠的鉀素吸收，生產上普遍采用增施鉀肥、分層施鉀、分次施鉀等方式，結果卻收效甚微。然而，近年來緩控釋肥的出現是解決這一問題的有效途徑。由于緩控釋肥能夠一次性安全施入而不出現燒苗現象，具有養分釋放與煙株鉀素營養需求相同步的特點，保證烤煙在整個生育時期對鉀素營養的需求，從而顯著提高肥料利用率[2-3]。目前關于緩控釋肥在煙草上的研究已有少量報道[4-10]，然而關于緩控釋肥對煙草中性香氣物質的影響還較少[11]。筆者采用田間試驗探討不同鉀肥對中性致香物質含量的影響，旨在為緩釋鉀肥的研制與推廣應用提供理論依據和技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗在河南農大許昌校區進行。供試品種為當地主栽品種中煙100，煙苗于5月7日移栽。供試土壤基礎肥力為：堿解氮50.0 mg/kg，速效磷9.5 mg/kg，速效鉀114.8 mg/kg，有機質13.5 mg/kg，pH 7.55。

1.2試驗設計試驗設3個處理：CK，普通鉀肥；T1，緩釋鉀1；T2，緩釋鉀2。所用緩釋鉀肥均為自行研制，其生產方案為：緩釋鉀1，由硫酸鉀與生物質炭造粒而成，K2O含量為20%；緩釋鉀2，由硫酸鉀與腐殖酸造粒而成，K2O含量為20%。試驗中所用普通鉀肥為K2SO4與復合肥。各處理氮、磷、鉀肥總用量分別控制為52.5、90.0、157.5 kg/hm2。氮肥用量的10%作窩肥穴施，其他肥料全部作基肥條施。

試驗采用隨機區組設計，各處理重復3次。小區面積70 m2，植煙行距1.20 m，株距0.55 m，試驗地設有保護行。煙株留葉數22片。田間管理措施均按當地優質煙葉栽培技術規范進行。

1.3取樣與測試

1.3.1煙樣采集。取各處理烤后煙葉上橘二( B2F) 和中橘三( C3F)各1 kg。

1.3.2中性香氣物質測定。對煙葉樣品用同時蒸餾萃取儀進行前處理。在500 ml圓底燒瓶中加入10.000 g煙樣、1.0 g檸檬酸，500 μl內標，再加入300 ml蒸餾水，充分搖勻，再加50 ml蒸餾水沖洗瓶塞和燒瓶口；同時，安裝蒸餾萃取裝置，然后從冷凝管上方加入40 ml二氯甲烷于250 ml燒瓶中，打開電熱套，待樣品開始沸騰，在蒸餾萃取裝置中出現分層時開始計時；2.5 h后，收集有機相即250 ml燒瓶中的溶液，同時收集蒸餾萃取裝置中的有機相；加入10 g左右無水硫酸鈉，搖勻至溶液澄清，轉移有機相到雞心瓶；用二氯甲烷清洗無水硫酸鈉2次，每次15 ml左右，再轉移至雞心瓶中；在轉移有機相的過程中，不讓無水硫酸鈉進入雞心瓶中，水浴濃縮雞心瓶中的溶液至1 ml左右。

GC/MS分析條件如下：色譜柱HP-5(60.00 m×0.25 mm，0.25 μm)；載氣He，流速0.8 ml/min；進樣口溫度250 ℃，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度177 ℃。升溫程序:初溫50 ℃，恒溫2 min后以2 ℃/min升至120 ℃，保持5 min后以2 ℃/min升至240 ℃，保持30 min。分流比為1∶15,進樣量為2 μl。電離能70 eV。質量數范圍50～500 amu。MS譜庫:NIST02。

1.4數據處理采用Excel 2003和dps7.05軟件進行數據的統計處理。

2結果與分析

2.1中性香氣物質總量經氣相色譜/質譜(GC/MS)對烤后煙葉樣品進行定性分析和定量分析，共檢測出31種香氣物質(表1)。把所檢測出的香氣物質按照煙葉香氣前體物進行分類，可分為質體色素類和非質體色素類。其中，質體色素類包括類胡蘿卜素類和新植二烯類，而非質體色素類包括類西柏烷類、苯丙氨酸類、糖和氨基酸非酶棕色化產物類[12]。

由表1可知，在B2F中，除了T2處理的類胡蘿卜素降解物含量略低于CK外，其他型香氣物質含量都是T1處理、T2處理明顯高于CK。類胡蘿卜素降解物、新植二烯、棕色化產物、類西柏烷類物質均以T1處理含量最高，苯丙氨酸類降解物以T2處理含量最高。與CK相比，T1處理、T2處理的香氣物質總量分別提高了47.6%、15.4%，除新植二烯外香氣物質總量分別提高了47.1%、39.2%。

在C3F中，除了T2處理的棕色化產物類和類西柏烷類降解物含量略低于CK外，其他類型香氣物質含量都是T1處理、T2處理處理明顯高于對照T0。新植二烯、類西柏烷類物質、棕色化產物、類胡蘿卜素降解物含量均以T1處理最高，苯丙氨酸類降解物含量以T2處理最高。與CK相比，T1處理、T2處理的香氣物質總量分別提高了57.2%、11.1%，除新植二烯外香氣物質總量分別提高了23.0%、3.2%。

表1　不同施鉀處理對中性香氣物質總量的影響　μg/g

2.2烤后煙葉質體色素降解形成的香氣物質含量有研究表明，在煙葉的總揮發性香氣成分中，類胡蘿卜素降解物的含量僅低于葉綠素降解物(占8%～12%)。類胡蘿卜素降解時因雙鍵斷裂的部位不同，產生不同碳原子數的化合物，進一步形成煙草中許多關鍵的香氣成分如大馬酮、巨豆三烯酮、紫羅蘭酮和異佛爾酮等。其中，巨豆三烯酮能增加烤煙中的花香和木香；β-紫羅蘭酮和大馬酮可增加煙草的花香味；氧化異佛爾酮目前是國內外廣泛使用的煙草香原料；少量二氫獼猴桃內酯能除去煙氣中的刺激感[12]。

由表2可知，B2F中共檢測出14種類胡蘿素降解物，其中有6種香氣物質的含量以T1處理最高，有5種香氣物質以T2處理中含量最高，類胡蘿素降解物總量以T1處理含量最高，與CK相比，T1處理的類胡蘿素降解物總量提高8.8%，而T2處理的含量幾乎與CK相當。在C3F中，共檢測出15種類胡蘿素降解物，其中有11種香氣物質的含量以T1處理最高，有2種香氣物質以T2處理中含量最高，類胡蘿素降解物總量以T1處理最高。與CK相比，T1處理、T2處理類胡蘿素降解物總量分別比CK提高了41.1%、10.8%。

新植二烯為煙葉中性揮發性物質中含量最為豐富的成分。當煙草燃燒時，它可直接進入煙氣，具有減輕刺激性和使煙氣變醇和的能力。它作為捕集煙氣氣溶膠內香氣物質的載體，具有攜帶煙葉中其他揮發性香氣物質和致香物質、添加的香氣成分進入煙氣的作用。另外，新植二烯可進一步分解轉化為具有清香的植物呋喃。這對提高烤煙的香氣具有積極影響[12-13]。在B2F中，與CK相比，T1處理、T2處理分別提高了47.7%、11.0%。在C3F中，與CK相比，T1處理、T2處理分別提高了62.9%、12.5%。

表2　不同施鉀處理對質體色素類降解物質含量的影響　μg/g

2.3烤后煙葉非質體色素類物質降解形成的香氣物質含量糠醛、5-甲基糠醛、二氫呋喃酮、乙?；量┖涂反嫉瘸煞纸M成棕色化產物類香氣物質，其中多種物質具有特殊的香味，如煙葉醇化后的堅果香、甜香等優美香氣與這些化合物有密切的關系，尤其是其中的吡咯、呋喃類物質，雖然含量低，是對可可香味的形成至關重要[12-13]。在B2F中檢測出5種棕色化產物類香氣物質，有3種以T1處理含量最高，另外兩種以T2處理含量最高，T1處理、T2處理的棕色化產物類香氣物質總量分別比CK高63.8%和62.1%。在C3F的5種棕色化產物類香氣物質中，有2種以T1處理含量最高，2種以CK含量最高，1種以T2處理含量最高。T1處理的棕色化產物類香氣物質總量比CK高7.6%，T2處理卻比CK低5.0%。

苯丙氨酸類香氣物質對烤煙香氣有良好的影響，尤其是對烤煙的清香、果香貢獻最大。在烤煙的揮發油中，最重要的化合物是苯甲醇和苯乙醇。它們可使煙氣增加花香的香味[12-13]。由表3可知，在B2F檢測出的4種苯丙氨酸類香氣物質中，苯乙醛以T1處理含量最高，其余3種以T2處理含量最高，相比CK，T1處理、T2處理的苯丙氨酸類香氣物質總量分別提高了86.2%和131.6%。在C3F的4種苯丙氨酸類香氣物質中，有2種以CK含量最高，1種以T1處理含量最高，1種以T2處理含量最高。相比CK，T1處理、T2處理的苯丙氨酸類香氣物質總量分別提高了3.3%和6.2%。

類西柏烷類致香物質主要包括氧化茄酮和茄酮，是煙葉中重要的致香成分，具有一定的甜香，能調和卷煙的吃味[12]。茄酮也是煙草中含量最豐富的中性致香物質之一。它不但本身具有很好的香氣，而且其降解轉化產物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是煙草中很重要的致香物質[12]。該試驗只檢測出一種類西柏烷類致香物質——茄酮。在B2F中，以T1處理含量最高，T1處理、T2處理分別比CK高出97.3%、20.7%；在C3F中，也以T1處理含量最高，T1處理比CK高出21.8%，而T2處理比CK降低了19.0%。

共檢測出5種其他類香氣物質。在B2F中，有3種以T1處理含量最高，1種以T2處理含量最高，另一種以CK含量最高。T1處理、T2處理的其他類香氣物質總量分別比CK提高了26.3%、20%。在C3F中，有2種以T1處理含量最高，2種以T2處理含量最高，另一種以CK含量最高。T1處理、T2處理的其他類香氣物質總量分別比CK提高了29.6%、28.1%。

表3　不同施鉀處理對非質體色素類降解物質含量的影響　μg/g

3結論與討論

香氣是評定煙葉及其制品品質的重要指標。各種香氣成分的組成、含量和平衡比例綜合影響煙葉煙氣香氣量和香氣質[12]。鉀素作為公認的品質元素，與烤煙體內的許多代謝過程如光合作用、呼吸作用、碳水化合物、脂肪和蛋白質的合成密切相關[14]，所以合理的鉀素供用能提高煙葉的香氣質量，改善煙葉品質。研究表明，緩釋鉀1和緩釋鉀2都可以在不同程度上提高烤后煙葉中性香氣物質含量。這與何永秋等[11，15]研究結論相同。

這可能是由于緩釋鉀1中含有生物質炭。生物質炭能夠提高土壤有機碳含量，改善土壤保水、保肥性能，減少養分損失，有利于土壤微生物棲息和活動，是良好的土壤改良劑。它富含微孔，吸附性強，能使肥料養分實現緩釋效果，從而滿足煙株在整個生育期對鉀素的需求[16-18]。腐殖酸是一類有良好生物活性的有機高分子物質，在促進作物生長、增產增收、改善品質、提高土壤生物活性質量和肥料利用率等方面具有明顯效果，是在農業生產上具有較大推廣應用價值的有機生態肥料[19-22]。緩釋鉀2中含有腐殖酸，可提高肥料的利用率，改良土壤，促進煙株生理代謝的進行，從而提高烤后煙葉的中性香氣物質含量。相比普通鉀肥，緩釋鉀1和緩釋鉀2都可以在不同程度上提高烤后煙葉中性香氣物質含量，但緩釋鉀1的效果要明顯優于緩釋鉀2。

參考文獻

[1] 劉國順.煙草栽培學[M].北京:中國農業出版社,2003:154-155.

[2] 古慧娟,石元亮,于閣杰.我國緩/控釋肥料的應用效應研究進展[J].土壤通報,2011,42(1):220-223.

[3] 何永秋，劉國順，高傳奇.緩/控釋肥在煙草上的應用與展望[J].中國農學通報，2012,28(28):109-113.

[4] 陳劍秋,萬連步,解玉洪.包膜控釋肥對烤煙煙葉鉀含量的影響[J].中國煙草學報,2008,14(3):40-45.

[5] 杜志勇.包膜控釋鉀肥對烤煙鉀營養狀況的影響[J].山東農業大學學報(自然科學版),2004,35(2):201-204.

[6] 孫吉,王樹聲,李玉輝.改型顆粒鉀肥對烤煙煙葉含鉀量及品質的影響[J].中國煙草科學,2005,26(4):40-42.

[7] 王少先,匡逢春,夏石頭.高效 BD 肥對煙草農藝和經濟性狀的影響[J].湖南農業大學學報(自然科學版),2009,35(6):618-622.

[8] 張雪芹,彭克勤,王少先.緩釋鉀肥鉀素釋放特征及其在烤煙上的應用[J].中國煙草學報,2009,15(3):39-43.

[9] 王鵬，何躍興，林紹武.不同緩釋肥對烤煙生長的影響[J].江西農業學報，2012，24(3):119-121.

[10] 劉國順，何永秋，楊永鋒.不同鉀肥配施對烤煙質體色素和碳氮代謝及品質的影響[J].中國煙草科學，2013，34(6)：49-55.

[11] 何永秋，劉國順，楊永鋒.不同鉀肥配施對烤煙石油醚提取物和中性致香物質的影響[J].中國煙草學報,2013,19(1):10-20.

[12] 史宏志，劉國順，楊慧娟.煙草香味學[M].北京：中國農業出版社，2011.

[13] 張永安，王瑞強，楊述元.生態因子與烤煙中性揮發性香氣物質的關系研究[J].安徽農業科學，2006，34(18)：4652-4654.

[14] 胡國松，鄭偉，王震東.烤煙營養原理[M].北京：科學出版社，2000.

[15] 何永秋，劉國順，母海勇.不同鉀肥組合對烤煙質體色素及降解產物的影響[J].土壤，2013，45(3)：495-500.

[16] 何緒生,張樹清,余雕.生物炭對土壤肥料的作用及未來研究[J].中國農學通報,2011,27(15)：16-25.

[17] 張文玲,李桂花,高衛東.生物質炭對土壤性狀和作物產量的影響[J].中國農學通報，2009,25(17)：153-157.

[18] 袁金華,徐仁扣.生物質炭的性質及其對土壤環境功能影響的研究進展[J].生態環境學報,2011，20(4):779-785.

[19]秦萬德.腐殖酸的綜合利用[M].北京:科學出版社,1987.

[20] 楊正申,史國安,荊家海,等.干旱條件下黃腐酸對煙草成苗葉片水分關系的影響[J].干旱地區農業研究,1992,10(1):81-86.

[21] 陸欣,王申貴.應用腐植酸改善石灰性土壤磷素供應狀況的研究[J].土壤通報,1996,27(6):265-267.

[22] 劉茜,馬飛躍,于建軍，等.腐殖酸對植煙土壤和煙草影響的研究進展[J].中國農學通報,2010,26(4)：132-136.