混合有機肥用量對烤煙石油醚提取物和中性致香物質的影響

李艷平，劉國順，丁松爽，郭超超，李靜靜，任威威

(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)

混合有機肥用量對烤煙石油醚提取物和中性致香物質的影響

李艷平，劉國順*，丁松爽，郭超超，李靜靜，任威威

(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)

以云煙87為試驗材料，通過盆栽試驗，研究了混合有機肥用量對烤煙石油醚提取物和中性致香物質含量的影響，試驗結果表明：(1)與單施化肥相比，混合有機肥對烤煙石油醚提取物含量有提高效應，且提高效應因煙葉部位的不同而差異很大，對上部葉的提高效應最明顯，中部葉和下部葉次之，其中T4(常規施肥+600 g/盆混合有機肥)的提高效應最為顯著，其上、中、下部葉的石油醚提取物含量最大，分別為8.7958%、8.0628%、7.1797%。(2)混合有機肥處理的烤煙中性致香物質含量較CK增幅很大，其中T4的致香物質總量最大，T3(常規施肥+450 g/盆混合有機肥)除新植二烯總量低于T4外，其他中性致香物質含量多數成分均高于T4。因此，在該試驗條件下，混合有機肥用量以450～600 g/盆為宜。

烤煙；混合有機肥；石油醚提取物；中性致香物質

近年來，由于過量施用化肥，植煙土壤環境急劇惡化，嚴重降低了煙葉的品質，使煙葉表現出化學成分不協調、油分少、香氣差等問題。而煙田增施有機肥可以提高煙葉香氣物質含量、增加煙葉油分、提高煙葉內在品質。已有研究表明，煙田施用有機肥能夠增加煙葉香氣、改善煙葉吃味、有利于糖分和芳香物的積累，從而賦予煙葉優良的品質[1-4]。劉典三等[5]研究了不同類型有機肥對石油醚提取物及香氣物質含量的影響，結果表明：增施有機肥能增加煙葉石油醚提取物的含量、提高煙葉的增香效果。這些多是針對單一有機肥的研究，單一有機肥施用時，有機肥肥效的潛力尚未被充分挖掘，多種有機肥料混合施用應該可以發揮每種有機肥料的特點，產生互作效應，平衡煙葉營養，這在煙草方面的研究鮮見報道。本試驗通過設置不同用量的混合有機肥處理，研究其對烤煙石油醚提取物和中性致香物質的影響，旨在為烤煙合理施用有機肥，提高煙葉品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2013～2014年在河南省南陽市方城縣金葉園科技園區進行。采用盆栽方式，供試烤煙品種為云煙87，設置5個處理，具體見表1。

混合有機肥成分為草炭45%、芝麻餅肥30%、腐殖酸11%、礦質肥14%，常規施肥均為定量分析純硝酸銨、磷酸二氫鉀、硫酸鉀(N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶3，N用量為5.4 g/盆)。取上述肥料與25 kg土壤充分混勻后裝盆，每盆栽入1株烤煙，以常規施肥作對照(CK)，每個處理栽煙20盆，重復3次，室外培養，按照優質烤煙的栽培方式進行管理。

表1 各處理施肥量

1.2 取樣與測定方法

1.2.1 煙葉樣品采集方法 在煙葉成熟采收前，每試驗小區隨機選擇20株煙(按上部葉14～17葉位，中部葉取8～11葉位，下部葉1～6葉位)標記煙葉。煙葉烘烤后，取各施肥處理烤后煙葉B3F、C3F、X3F干樣各2.0 kg。

1.2.2 石油醚提取物 石油醚提取物測定采用YC/T 176─2003的方法[6]。

1.2.3 致香物質分析 中性香味成分分析：采用內標法進行測定，同時用蒸餾萃取儀和HP580Ⅱ-5972氣質聯用儀(GC/MS)進行分析[7]。

2 結果與分析

2.1 混合有機肥對烤煙石油醚提取物的影響

煙葉石油醚提取物是用石油醚作溶劑，對煙葉樣品進行萃取后得到的混合物[7]，其含量與烤煙的品質呈正相關，石油醚提取物含量高的煙葉，其整體品質也較高[8-9]。由圖1可知，混合有機肥能提高煙葉的石油醚提取物含量。以上部葉為例，CK、T1、T2、T3、T4的石油醚提取物含量依次為6.4817%、7.4528%、7.1711%、8.2264%、8.7958%，各處理之間的差異均達到極顯著水平(P<0.001)。經分析發現，混合有機肥施用量越大，對煙葉石油醚提取物含量的提高效果越明顯，施入600 g/盆混合有機肥(T4)時，上、中、下部葉片的石油醚提取物含量依次是8.7958%、8.0628%、7.1797%，均極顯著高于其他處理(P<0.001)。進一步分析發現，混合有機肥對石油醚提取物含量的提高效應因煙葉部位的不同而差異很大，提高效果最明顯的是上部葉，中部葉和下部葉次之。如T1處理(施入600 g/盆有機肥)上、中、下部位葉片的石油醚提取物含量依次為7.4528%、6.0487%、6.0938%，分別比CK相應部位高14.98%、2.18%和11.04%。

2.2 混合有機肥對烤煙中性致香物質的影響

煙葉香味是由多種微量致香物質共同作用的結果[7]，其化學成分對煙葉品質的提高和卷煙質量的監控意義重大。煙葉的中性致香物質成分復雜，經氣相色譜/質譜(GC/MS)對烤后煙葉樣品進行定性和定量分析，把所測定的致香物質按煙葉香氣前體物進行分類，共分為六大類：類胡蘿卜素類、芳香族氨基酸降解產物、棕色化反應產物、類西柏烷類、其他類和新植二烯[7]。

圖1 不同處理對石油醚提取物含量的影響

2.2.1 對烤煙中部葉類胡蘿卜素降解形成香氣物質含量的影響 煙葉中性揮發性香氣成分中有一大部分化合物是類胡蘿卜素降解產物，是煙草的重要致香成分[10]。

由表2可知，混合有機肥能提高煙葉類胡蘿卜素類降解產物含量，提高效應隨著混合有機肥用量的增加而更加明顯。CK、T1、T2、T3、T4的類胡蘿卜素降解產物總量依次為56.5285、59.6051、62.3244、70.231、72.7721 μg/g，T2、T3、T4與CK之間的差異達到顯著水平。經分析發現，β-大馬酮含量在類胡蘿卜素15種降解產物總量所占比值最高，為30.87%～36.04%，平均占33.46%；其次是法尼基丙酮和β-二氫大馬酮，分別占類胡蘿卜素降解物總量的9.33%～12.60%和7.94%～16.79%，平均分別為10.96%和12.36%。

2.2.2 對烤煙中部葉苯丙氨酸類降解產物含量的影響 苯丙氨酸的降解產物，如苯甲醇和苯乙醇是煙草中含量較豐富的香味成分之一，對烤煙的增香效果作用較大，可提高煙氣的香味[7]。

由表3可知，混合有機肥能提高煙葉苯丙氨酸類降解產物總量，提高效應與混合有機肥用量呈正比(T4除外)。CK、T1、T2、T3、T4的苯丙氨酸類降解產物總量依次為5.4665、5.4922、8.7354、15.4684、5.7553 μg/g，施入450 g/盆混合有機肥(T3)的苯丙氨酸類降解產物總量增幅最大，較CK提高182.96%。經分析發現，T3對苯丙氨酸類降解產物各成分的提高作用最顯著，苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇分別較CK提高46.93%、246.01%、144.94%、277.72%。

2.2.3 對烤后煙葉棕色化反應產物含量的影響 棕色化降解產物類香氣物質包括糠醇、糠醛、乙酰基吡咯、5-甲基糠醛和乙酰呋喃等成分，其中多種物質與卷煙香氣的關系密切[7]，尤其是吡咯、呋喃類物質，雖然含量低微，但對煙氣香味的形成至關重要[11-12]。

表2 不同處理對類胡蘿卜素降解產物含量的影響

μg/g

注：同行小寫字母表示5%的顯著水平，字母相同則差異不顯著，不同則差異顯著。下同。

表3 不同處理對苯丙氨酸類降解

產物含量的影響

μg/g

由表4可知，混合有機肥能提高煙葉棕色化反應產物總量，各處理的煙葉棕色化反應產物總量大小表現為T2>T4>T3>T1>CK，施入300 g/盆混合有機肥(T2)對棕色化產物總量的提高效應最明顯，增幅達26.28%。進一步分析發現，在測定的5種棕色化產物中，各處理糠醛含量均最高，占棕色化產物類香氣物質總量的83.1%～88.2%，平均85.65%。煙葉棕色化產物的積累程度明顯不同，除T1的糠醛、5-甲基糠醛，以及T2的2-乙酰基吡咯含量低于CK外，混合有機肥對棕色化反應產物各成分含量均有提升作用。

表4 不同處理對棕色化反應產物含量的影響

μg/g

2.2.4 對烤后煙葉類西柏烷類致香物質含量的影響 類西柏烷類致香物質主要包括茄酮和氧化茄酮，是煙葉的重要致香成分，具有一定的甜香味，能調和卷煙的吃味[7]，它不但本身具有很好的香氣，而且可降解轉化為茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等，這些也是煙草中很重要的致香物質[13]。分析混合有機肥對類西柏烷類致香物質的影響發現，混合有機肥能提高煙葉類西柏烷類致香物質總量(表5)。CK、T1、T2、T3、T4的類西柏烷類致香物質總量依次為43.8676、49.7852、56.5532、54.5772、51.6841 μg/g，各處理之間的差異達到顯著水平，施入300 g/盆混合有機肥(T2)對類西柏烷類致香物質總量的提高效應最明顯，增幅達28.92%，施入450 g/盆有機肥(T3)處理次之，增幅為24.3%。

表5 不同處理對類西柏烷類致香物質含量的影響

μg/g

2.2.5 對烤后煙葉其他類香氣成分含量的影響 由表6可知，混合有機肥對其他類香氣成分的作用不明顯，且無規律性。CK未檢測出異氟爾酮、藏花醛，T2未檢測出異氟爾酮，T3未檢測出藏花醛。進一步分析發現，施入450 g/盆混合有機肥(T3)的其他類含量較其他處理有明顯的優勢。T3的β-環檸檬醛含量顯著高于CK，增幅達37%。僅T1、T3的面包酮含量高于CK，僅T2、T3的愈創木酚含量高于CK。

表6 不同處理對其他類香氣物質含量的影響

μg/g

注：/表示痕量。

2.2.6 對烤后煙葉新植二烯含量和致香物質總量的影響 新植二烯是葉綠素的主要降解產物，是烤煙致香物質中含量最豐富的中性香氣成分[14-15]，它在煙草燃燒時可直接或間接轉化為致香物質而進入煙氣，具有調和煙氣和減輕刺激性的能力[7]。

由表7可知，混合有機肥對新植二烯含量的提高效應很顯著，CK、T1、T2、T3、T4的新植二烯含量依次為542.4914、602.2490、638.9147、731.3734、854.4288 μg/g，有機肥處理較CK的提高幅度很大。從中性致香物質的總量來看，表現為T4>T3>T2>T1>CK，這說明隨著混合有機肥用量的增加，致香物質的總量也隨之增加。

表7 不同處理對新植二烯含量及致香物質總量的影響

μg/g

3 小結與討論

石油醚提取物含量高的煙葉，其內在化學成分較協調、色澤飽滿、油分足、彈性好、顆粒感強，綜合質量較好[16-17]。本試驗結果表明，混合有機肥對烤煙石油醚提取物含量的提高效應因煙葉部位不同而差異很大，提高效應最明顯的是上部葉，中部葉和下部葉次之；各部位煙葉石油醚提取物總量以上部葉最高，中部葉次之，下部葉最低。這可能是由于混合有機肥在烤煙旺長期開始全面供應營養，保證了中上部葉的營養供應；煙株打頂后，刺激營養物質向上運輸，而且上部葉和中部葉光照條件、通風效果較好，有利于上部葉和中部葉的開片發育，導致上部葉油分最多，中部葉次之，下部葉較少，這與劉典三等[5]的研究結果一致。進一步研究發現，隨著混合有機肥用量的增大，烤煙的石油醚提取物含量增多，且增施有機肥處理的石油醚提取物含量顯著高于單施化肥的處理，這可能是由于混合有機肥中肥料種類較多，草炭、芝麻餅肥、腐殖酸均含有豐富的養分，它們配合施用可產生互作效應，增強各自的優勢，對提高煙葉品質的效果較好。各處理的石油醚提取物含量均以施入600 g/盆混合有機肥(T4)的最高，分別為8.7958%、8.0628%、7.1797%，這說明施入600 g/盆混合有機肥對烤煙石油醚提取物含量的提高效果最好。

烤煙致香物質含量是衡量煙葉品質的關鍵因素，煙葉的香氣質和香氣量與致香物質含量呈正相關性[18]。本研究結果表明，混合有機肥對煙葉各類致香物質和致香物質總量均有提高效應。在混合有機肥的作用下，類胡蘿卜素類降解產物中各香氣成分含量變化規律不一致，但混合有機肥對類胡蘿卜素降解產物總量的提高效應，隨著混合有機肥用量的增加而更加明顯；苯丙氨酸類降解產物各成分含量的變化規律也不同，但混合有機肥對苯甲醇、苯乙醇有顯著提高效應，且以施入450 g/盆混合有機肥(T3)的芳香族氨基酸降解產物各成分及總量均最高；類西柏烷類致香物質的提高幅度較大，其中T2、T3的增幅均超過20%；對棕色化反應產物含量的影響各有不同，T3的棕色化反應產物各組分含量均高于CK。從各處理中性致香物質總量來看，以T4的含量最高，其次是T3，CK的最低。由此說明，混合有機肥用量對各類致香物質的作用效果不同，增施混合有機肥處理的致香物質含量高于單施化肥的處理，這可能是混合有機肥產生了互作效應，草炭、餅肥、腐殖酸中均含有豐富的有機質，在煙株生育中后期大量礦化，使土壤釋放養分，土壤營養供應更加全面，為煙株整個生育期的葉片發育提供全面、均衡的營養，協調煙株碳氮代謝，從而增加葉面分泌物、提高香氣物質含量，這些香氣物質賦予了煙葉優良的香吃味，有效地改善了煙葉的品質。

4 結論

烤煙的石油醚提取物和中性致香物質含量是影響烤煙品質的重要因素[19-20]。本試驗結果表明，混合有機肥對石油醚提取物含量的提高效應因煙葉部位不同而差異較大，其中對上部葉的提高效應最為顯著，中部葉和下部葉次之。T4上部葉的石油醚提取物含量分別比中部葉和下部葉高23.21%和22.30%。從混合有機肥用量對烤煙石油醚提取物的提高效應上來看，T3(常規施肥+450 g/盆混合有機肥)、T4(常規施肥+600 g/盆混合有機肥)均顯著高于單施化肥的處理；混合有機肥對烤煙中性致香物質各成分含量也有顯著影響，中性致香物質總量以T4最高，T3除新植二烯總量低于T4外，其他中性致香物質多數成分的含量均高于T4，為各處理的最高水平。因此，本試驗條件下，為提高煙葉香氣，改善煙葉內在品質，以施用混合有機肥450～600 g/盆為宜。

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Effects of Mixed Organic Fertilizer Application Rate on Petroleum Ether Extracts and Neutral Aroma Constituents in Flue-cured Tobacco

LI Yan-ping, LIU Guo-shun*, DING Song-shuang, GUO Chao-chao, LI Jing-jing, REN Wei-wei

(Henan Agricultural University/National Tobacco Cultivation and Physiological and Biochemical Center，Zhengzhou 450002, China)

Pot experiment was carried out to investigate effect of mixed organic fertilizer on petroleum ether extracts and neutral aroma constituents in Yunyan 87. Results showed that: (1)Compared with the commonly used fertilizing treatment, the treatment of applying organic fertilizer all increased the contents of petroleum ether extracts，the contents of petroleum ether extracts in the upper and the middle and the lower leaves were the highest in T4treatment，reached 8.7958%, 8.0628% and 7.1797%，respectively. (2)The total contents of neutral aroma components in the treatment of applying organic fertilizer all were higher than CK and that of in T4treatment was the highest, the T3treatment was higher than T4treatment in respective neutral aroma component excepted neophytadiene. It was concluded that 450～600 g/pot was the optimum treatment.

Flue-cured tobacco; Mixed organic fertilizer; Petroleum ether extracts; Neutral aroma constituents

2015-08-30

中國煙草總公司特色優質煙葉開發重大專項(NO.110201101001)。

李艷平(1989─)，女，河南許昌人，碩士研究生，主要從事煙草栽培研究。*通訊作者：劉國順。

S572

A

1001-8581(2016)03-0011-05

曾小軍)