氣候因子對(duì)烤煙香氣物質(zhì)含量的影響

苗春雨++許自成++黃凱++劉山++王勇++師利艷

摘要 本文選擇我國(guó)典型的中間香型烤煙種植區(qū)貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū)作為試驗(yàn)地點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置不同的移栽期，研究不同移栽期氣候條件變化對(duì)烤煙香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明，降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，旺長(zhǎng)期降水量對(duì)質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累；不同生育期相對(duì)濕度與香氣物質(zhì)基本無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系；旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)對(duì)β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進(jìn)作用，成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 烤煙；氣候因子；香氣物質(zhì)；相關(guān)性

中圖分類號(hào) S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）23-0143-05

煙葉作為卷煙工業(yè)的基礎(chǔ)，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)于卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量具有決定性影響。優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)作為一項(xiàng)嚴(yán)密的系統(tǒng)工程，不僅是天、地、人的巧妙結(jié)合，更是人主觀利用自然資源的體現(xiàn)。因此，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煙葉需要充分考慮烤煙生長(zhǎng)所需的生態(tài)條件，趨利避害[1]。在種植過(guò)程中煙草對(duì)環(huán)境條件的反應(yīng)非常敏感，生態(tài)條件變化對(duì)煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量有很大影響，尤其對(duì)煙葉質(zhì)量有明顯的影響[2]。煙葉的香氣物質(zhì)是煙草香氣評(píng)價(jià)的重要化學(xué)組分，是評(píng)定煙葉及卷煙質(zhì)量的重要指標(biāo)[3-4]。

我國(guó)烤煙種植區(qū)域廣泛、種植面積大，烤煙產(chǎn)區(qū)東西海拔落差大，且南北氣候跨度大，生態(tài)環(huán)境及光溫條件差異較大，在不同的生態(tài)區(qū)，其烤煙香氣成分的組成、比例和含量不盡相同[5-7]。因此，研究不同生態(tài)區(qū)煙葉中香氣成分，對(duì)煙葉品質(zhì)及等級(jí)劃分具有重要的意義。質(zhì)體色素的合成與降解、煙草品種、生態(tài)條件、醇化方法等因素密切相關(guān)[8-9]，質(zhì)體色素嚴(yán)重影響著煙葉的外觀質(zhì)量和香氣風(fēng)格。Weeks[10]研究表明，烤煙成熟過(guò)程中質(zhì)體色素降解產(chǎn)物在烤煙香氣物質(zhì)中的占比較大。劉鵬飛等[11]認(rèn)為西柏烷類降解物主要是茄酮，是煙葉中重要的香氣物質(zhì)，降解后可生成降茄二酮、茄醇呋喃等。董高峰等[12]認(rèn)為煙葉醇化后的香氣與棕色反應(yīng)物化具有很大的關(guān)系。苯丙氨酸類降解物是烤煙中很重要的香味成分，能夠顯著增加煙氣的果香和順感[13-14]。前人研究多為單個(gè)生態(tài)區(qū)的香氣物質(zhì)或生態(tài)因素對(duì)香氣物質(zhì)的影響，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)區(qū)氣候因子和香氣物質(zhì)的分析，從而確定不同產(chǎn)區(qū)煙葉香氣物質(zhì)含量，為不同產(chǎn)區(qū)煙葉品質(zhì)及煙葉等級(jí)劃分提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 烤煙典型特色風(fēng)格產(chǎn)區(qū)概況

1.1.1 貴州中部山區(qū)。貴州中部山區(qū)位于云貴高原東部，自然生態(tài)條件優(yōu)越，是我國(guó)最主要的烤煙生產(chǎn)基地之一。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均降水量1 100～1 300 mm，日照時(shí)數(shù)1 200～1 600 h，平均氣溫10～20 ℃。貴州中部山區(qū)各地區(qū)均適宜烤煙種植，代表性產(chǎn)區(qū)有貴定、余慶、凱里、開陽(yáng)、西秀、遵義等。

1.1.2 武陵山區(qū)。武陵山烤煙產(chǎn)區(qū)地處我國(guó)地形階梯中第一階梯向第二階梯的過(guò)渡帶，是云貴高原向東部的延伸，平均海拔1 000 m左右，氣候?qū)賮啛釒蚺瘻貛н^(guò)渡類型。武陵山區(qū)包括湖北西部、湖南西部、重慶、貴州北部4個(gè)省市交界地區(qū)的縣市，年平均氣溫13～16 ℃，降水量1 100～1 600 mm。該區(qū)代表性烤煙產(chǎn)區(qū)有咸豐、德江、利川、武陵、道真等。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

本試驗(yàn)選擇貴州產(chǎn)區(qū)的遵義市、凱里縣、開陽(yáng)縣、貴定縣和武陵產(chǎn)區(qū)的德江縣、道真縣共6個(gè)典型產(chǎn)區(qū)縣（市）為研究對(duì)象（表1），6個(gè)產(chǎn)區(qū)各選取5個(gè)點(diǎn)，共30個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)面積2 001 m2，采用同一栽培方法，盡最大可能保持栽培措施一致，以減少大田操作帶來(lái)的影響，6個(gè)地區(qū)的地貌類型主要是山地，土壤類型主要為黃壤，肥力中等或中上等，前茬作物均為玉米，具體條件見表2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，每個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)根據(jù)不同移栽期設(shè)4個(gè)處理，分別為T1：比當(dāng)?shù)卣Ｒ圃云谔崆?0 d；T2：按照當(dāng)?shù)卣Ｒ圃云谝圃裕籘3：比當(dāng)?shù)卣Ｒ圃云谕七t10 d；T4：比當(dāng)?shù)卣Ｒ圃云谕七t20 d。3次重復(fù)，小區(qū)面積為4行×15 m，株行距為50 cm×120 cm。煙田管理及煙葉采收烘烤技術(shù)均按照當(dāng)?shù)亍秲?yōu)質(zhì)烤煙綜合標(biāo)準(zhǔn)體系》進(jìn)行，并且各小區(qū)的栽培管理措施嚴(yán)格按照隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)的要求進(jìn)行。各試驗(yàn)地點(diǎn)具體移栽時(shí)期見表3。

1.4 氣象數(shù)據(jù)采集

空間插值氣象數(shù)據(jù)是基于氣象站點(diǎn)的旬平均值數(shù)據(jù)，采用ANUSPLIN軟件插值得到逐旬空間柵格數(shù)據(jù)。使用ANUSPLIN軟件進(jìn)行氣候數(shù)據(jù)插值的應(yīng)用較多，但一般局限于較小區(qū)域（流域、地區(qū)）或較大時(shí)間尺度（旬、月、年）的氣象要素插值。空間插值采用了優(yōu)化薄板平滑樣條函數(shù)，引入了取樣點(diǎn)的經(jīng)緯度等地理坐標(biāo)，并將高程作為協(xié)變量引入插值過(guò)程中，較傳統(tǒng)插值方法具有更高的精度和靈活性。空間插值氣象數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所提供，主要用于獲取2012—2013年所有取樣地點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)調(diào)查和指標(biāo)檢測(cè)

供試品種為K326。每個(gè)小區(qū)取烤后煙葉3 kg中桔三（C3F）樣品進(jìn)行煙葉香氣物質(zhì)檢測(cè)分析。

1.6 香氣物質(zhì)的提取與測(cè)定

稱取煙末樣品0.200 0 g（過(guò)60目篩）于20 mL螺口試管，加5 mL正己烷，成分為叔丁基甲醚（1∶1）提取溶劑和200 μL α-紫羅蘭酮內(nèi)標(biāo)溶液（11.2 μg α-紫羅蘭酮/1 mL正己烷），于渦旋振蕩1 min，靜置過(guò)夜后再次渦旋振蕩，3 000 r/min離心5 min后取上清液1.0～1.5 mL至色譜樣品瓶待測(cè)，香氣物質(zhì)檢測(cè)分析方法由上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心提供。全部香氣物質(zhì)的測(cè)定分析工作均在上海煙草集團(tuán)技術(shù)中心完成。采用高效液相色譜/氣相色譜/質(zhì)譜在線聯(lián)用儀分析煙葉香氣成分；方法采用CAI的測(cè)量方法。endprint

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件SAS 9.2和Excel 2007進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣候條件的變化

2.1.1 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期降雨量的變化。從圖1可以看出，烤煙伸根期的降水量大體上都是隨著時(shí)間的推移而逐漸增多，故推遲烤煙移栽期時(shí)間過(guò)久會(huì)導(dǎo)致伸根期內(nèi)降水增多，對(duì)煙葉根系發(fā)育不利。遵義產(chǎn)區(qū)在烤煙旺長(zhǎng)期隨著移栽期的推遲降雨量呈明顯的下降趨勢(shì)，這對(duì)移栽較晚的煙葉生長(zhǎng)很不利；其他各個(gè)產(chǎn)區(qū)的旺長(zhǎng)期降雨量呈平穩(wěn)趨勢(shì)，降水比較充足，對(duì)煙葉生長(zhǎng)起到了很好的促進(jìn)作用。成熟期道真產(chǎn)區(qū)的降雨量隨著移栽期的推遲而減少；其他地區(qū)沒(méi)有明顯的變化，但是降雨量都比較少，容易發(fā)生干旱，這對(duì)煙葉后期的烘烤不利。

2.1.2 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期相對(duì)濕度的變化。從圖2可以看出，德江、凱里、貴定各個(gè)時(shí)期的空氣濕度隨著移栽期的提前或推遲變化比較平穩(wěn)，且這3個(gè)產(chǎn)區(qū)烤煙旺長(zhǎng)期空氣相對(duì)濕度明顯高于伸根期和成熟期。道真和遵義烤煙旺長(zhǎng)期的相對(duì)濕度隨著移栽期的推遲而逐漸下降，伸根期的相對(duì)濕度隨著移栽期的延后而逐漸升高。

2.1.3 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期日照時(shí)數(shù)的變化。從圖3可以看出，各產(chǎn)區(qū)烤煙不同生育期日照時(shí)數(shù)差別較大，且隨著移栽期的變化日照時(shí)數(shù)波動(dòng)較大。伸根期日照時(shí)數(shù)以貴定高，平均日照時(shí)數(shù)達(dá)7 h以上；以遵義和道真較低，且隨著移栽期的推遲日照時(shí)數(shù)明顯減少，這對(duì)煙葉前期光合作用不利，嚴(yán)重影響煙葉后期的生長(zhǎng)發(fā)育。旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)以遵義和道真較高，德江、開陽(yáng)和凱里較低，平均日照時(shí)數(shù)不足4 h。成熟期道真產(chǎn)區(qū)隨著移栽期的延遲光照顯著下降，其他產(chǎn)區(qū)光照都很充足且隨著移栽期的提前和延遲無(wú)明顯變化。各產(chǎn)區(qū)在生育前期日照時(shí)數(shù)差異較大，生育后期差異較小。

2.1.4 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫的變化。從圖4可以看出，不同煙區(qū)烤煙各個(gè)生育期的溫度逐漸升高，但伸根期溫度隨著移栽期的推遲變化不大，可能受海拔較高因素的影響較大，且5月降雨過(guò)多導(dǎo)致氣溫未隨著移栽期的推遲而升高，故氣溫前期變化不明顯，旺長(zhǎng)期各個(gè)產(chǎn)區(qū)平均氣溫均隨著移栽期的推遲逐漸上升，到了成熟期，各產(chǎn)區(qū)的平均氣溫隨著移栽期的推遲有下降趨勢(shì)。道真移栽期為5月5日、5月15日、5月25日和遵義移栽期為5月8日、5月18日、5月28日的成熟期平均氣溫低于旺長(zhǎng)期的平均氣溫。遵義和貴定這2個(gè)移栽期較晚的處理旺長(zhǎng)期、成熟期溫度差異較小。

2.1.5 各產(chǎn)區(qū)不同移栽期氣溫日較差的變化。從圖5可以看出，德江、凱里、開陽(yáng)、貴定烤煙伸根期的氣溫日較差明顯高于旺長(zhǎng)期和成熟期，氣溫日較差最大值可達(dá)11 ℃。各產(chǎn)區(qū)旺長(zhǎng)期的氣溫日較差都是較小的，基本穩(wěn)定在7～8 ℃之間，不利于有效積溫的累積。隨著移栽期的推遲，道真、遵義2個(gè)產(chǎn)區(qū)伸根期的氣溫日較差有明顯的下降趨勢(shì)。

2.2 不同產(chǎn)區(qū)香氣物質(zhì)含量的結(jié)果與分析

從表4可以看出，6個(gè)產(chǎn)區(qū)烤煙的β-大馬酮含量差異性不顯著，貴定產(chǎn)區(qū)含量最高，開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)含量最低。貴定產(chǎn)區(qū)烤煙的β-二氫大馬酮含量最高，德江產(chǎn)區(qū)含量最低，兩者相比差異性顯著。道真產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最高，其與德江產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，德江產(chǎn)區(qū)烤煙的香葉基丙酮含量最低，僅為0.047 3 μg/g。開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與其他產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著；開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最高，德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量最低。不同產(chǎn)區(qū)煙葉中的4種巨豆三烯酮含量均為貴定產(chǎn)區(qū)最高，道真產(chǎn)區(qū)次之，其后分別為遵義產(chǎn)區(qū)、凱里產(chǎn)區(qū)、德江產(chǎn)區(qū)，開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-羥基大馬酮含量高于其他產(chǎn)區(qū)，與遵義、開陽(yáng)、德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其中德江產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉中的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量與德江、凱里、開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其含量高于其他產(chǎn)區(qū)，道真產(chǎn)區(qū)與貴定產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著，兩者的3-氧代-α-紫羅蘭醇含量接近，德江產(chǎn)區(qū)煙葉中3-氧代-α-紫羅蘭醇含量最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的新植二烯含量最高，與德江、凱里、開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)最低。道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最高，與德江、凱里、開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，其中德江產(chǎn)區(qū)煙葉中的法尼基丙酮含量最低。

不同生態(tài)區(qū)的西柏烷類降解產(chǎn)物含量有較大的差異性。遵義產(chǎn)區(qū)、道真產(chǎn)區(qū)煙葉的茄酮含量與德江產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與其余產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著，但其含量高于其他產(chǎn)區(qū)。道真產(chǎn)區(qū)的降茄二酮含量較其他產(chǎn)區(qū)高，其含量與德江、遵義、開陽(yáng)、貴定4個(gè)產(chǎn)區(qū)相比差異性顯著，與凱里產(chǎn)區(qū)相比差異性不顯著。道真產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最高，德江產(chǎn)區(qū)煙葉最低，表明道真產(chǎn)區(qū)煙葉中的香氣物質(zhì)含量較高，煙葉品質(zhì)較高。

2.3 氣候因子與香氣物質(zhì)含量的相關(guān)分析

從表5可以看出，伸根期降水量與香氣物質(zhì)含量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系；旺長(zhǎng)期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系，成熟期降水與香葉基丙酮、巨豆三烯酮1存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。降水主要影響的是質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，這說(shuō)明旺長(zhǎng)期降水量對(duì)質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。

不同生育期相對(duì)濕度與香氣物質(zhì)基本無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，這說(shuō)明在貴州中部山區(qū)和武陵山區(qū)，相對(duì)空氣濕度對(duì)促進(jìn)香氣物質(zhì)生成的作用較小。主要是由于6個(gè)產(chǎn)區(qū)均受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，相對(duì)濕度均較大，差異不顯著。

旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)對(duì)β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1均有一定的促進(jìn)作用。成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

各生育期的平均氣溫與β-大馬酮均成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與法尼基丙酮均成極顯著正相關(guān)關(guān)系。endprint

各生育期的氣溫日較差均對(duì)β-大馬酮、β-二氫大馬酮有促進(jìn)作用；與香葉基丙酮均呈顯著負(fù)效應(yīng)；旺長(zhǎng)期氣溫日較差與法尼基丙酮成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討論

試驗(yàn)研究表明，道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)煙葉的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量顯著高于其他產(chǎn)區(qū)，而凱里、德江、開陽(yáng)產(chǎn)區(qū)的質(zhì)體色素降解產(chǎn)物含量較低，說(shuō)明了道真、遵義、貴定產(chǎn)區(qū)的煙葉在美拉德反應(yīng)后能夠產(chǎn)生較多的香氣物質(zhì)，有助于煙葉香氣的提升。這與趙銘欽等[15]的研究一致；與詹 軍等[16]的研究不一致，這可能與年份不同降水量、溫度等生態(tài)條件迥異相關(guān)。

西柏烷類通過(guò)調(diào)制、發(fā)酵降解產(chǎn)生香氣成分，西柏烷類主要降解及轉(zhuǎn)化產(chǎn)物茄酮有較好的香氣，能顯著改善煙草的香吃味[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量存在較大的差異性，道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量高于其他產(chǎn)區(qū)，德江產(chǎn)區(qū)煙葉的西柏烷類降解產(chǎn)物含量最低，表明了道真、遵義產(chǎn)區(qū)煙葉中的降解產(chǎn)物含有較多的香氣物質(zhì)，顯著改善了煙葉的香吃味。這與楊虹琦等[18]研究一致。

李玲燕等[19]認(rèn)為相對(duì)濕度對(duì)香氣物質(zhì)的含量影響不大，這與本研究結(jié)果一致；葉協(xié)鋒等[20]和于建軍等[21]對(duì)煙葉巨豆三烯酮含量與氣候因子的研究認(rèn)為，巨豆三烯酮含量與積溫有關(guān)，而本研究認(rèn)為巨豆三烯酮含量主要與旺長(zhǎng)期和成熟期的降水量和日照時(shí)數(shù)有關(guān)；旺長(zhǎng)期降水與β-大馬酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇含量均有顯著正相關(guān)關(guān)系，成熟期降水量對(duì)煙葉中β-大馬酮、3-羥基大馬酮、3-氧代-α-紫羅蘭醇、法尼基丙酮有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。張永安等[22]研究認(rèn)為茄酮和降茄二酮在高海拔、高溫度條件下更容易合成和積累，這與本研究不一致，本研究認(rèn)為氣候因子對(duì)茄酮和降茄二酮的影響較小，可能由于不同生態(tài)區(qū)海拔等生態(tài)因素導(dǎo)致的結(jié)果差異。

4 結(jié)論

降水主要影響質(zhì)體色素降解產(chǎn)物，烤煙旺長(zhǎng)期降水量對(duì)質(zhì)體色素降解產(chǎn)物的積累有利，而成熟期降水則不利于質(zhì)體色素降解產(chǎn)物中大部分香氣物質(zhì)的積累。不同生育期相對(duì)濕度與香氣物質(zhì)基本無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。旺長(zhǎng)期日照時(shí)數(shù)對(duì)β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮1都有一定的促進(jìn)作用；成熟期日照時(shí)數(shù)與β-大馬酮、香葉基丙酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。氣候因子對(duì)β-大馬酮、香葉基丙酮、巨豆三烯酮1、3-羥基大馬酮、法尼基丙酮有較顯著的影響，對(duì)茄酮和降茄二酮的影響較小。

5 參考文獻(xiàn)

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