移栽期對(duì)烤煙品質(zhì)及香氣前體物含量的影響

曾文龍，陳愛國，周道金，周東新，林天然，蔣代兵，吳樹松，劉光亮*

(1.福建省煙草公司 龍巖市公司，福建 龍巖 364000；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 煙草研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266101)

煙葉是“中式卷煙”產(chǎn)品品質(zhì)的原料基礎(chǔ)，而協(xié)調(diào)的內(nèi)在化學(xué)成分及特征性香氣物質(zhì)是優(yōu)質(zhì)特色煙葉的物質(zhì)基礎(chǔ)。一直以來，關(guān)于煙葉常規(guī)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的研究很多，而關(guān)于香氣成分的研究也隨著近年來色譜技術(shù)的快速發(fā)展而走到“前臺(tái)”[1]。香氣成分主要為次生代謝產(chǎn)物的降解產(chǎn)物，是進(jìn)一步打造從“優(yōu)質(zhì)煙葉”向“優(yōu)質(zhì)特色煙葉”發(fā)展的關(guān)鍵。目前，關(guān)于香氣成分研究主要集中在不同香型和不同生態(tài)區(qū)域煙葉之間的差異比較等方面，而未見對(duì)特征香氣成分的前體物積累及其生態(tài)資源優(yōu)化配置系統(tǒng)的研究，這嚴(yán)重阻礙了優(yōu)質(zhì)特色煙葉的進(jìn)一步研究與開發(fā)。因此，研究生態(tài)資源配置對(duì)特征香氣成分前體物積累的影響，能為優(yōu)質(zhì)特色煙葉定向開發(fā)提供理論依據(jù)。

隨著國家煙草專賣局特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項(xiàng)的實(shí)施，區(qū)域特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)已成為進(jìn)一步挖掘區(qū)域煙草優(yōu)質(zhì)特色和提高市場(chǎng)競(jìng)爭力的重要方向。煙葉品質(zhì)主要由生態(tài)決定、品種彰顯、栽培調(diào)制保障。龍巖煙區(qū)是東南清香型優(yōu)質(zhì)煙葉主產(chǎn)地之一，本課題組前期研究表明，β-大馬酮、β-二氫大馬酮和氧化異佛爾酮是龍巖烤煙重要的特征香氣成分，而影響龍巖煙葉質(zhì)量特色的關(guān)鍵生態(tài)因子，首先是降雨的時(shí)空分布，其次是溫度的影響[2]，并通過烤前和烤后煙葉代謝組學(xué)分析，勾勒出了龍巖特征香氣成分前體物的主要代謝路徑[3]，為龍巖特色優(yōu)質(zhì)煙葉定向調(diào)控提供了參考。關(guān)于移栽期對(duì)烤煙品質(zhì)的影響研究較多[4-8]，然而，研究結(jié)果缺乏對(duì)特征香氣成分及其前體物積累的研究基礎(chǔ)，不利于龍巖優(yōu)質(zhì)特色煙葉的定向調(diào)控和開發(fā)。為此，本試驗(yàn)在龍巖煙區(qū)開展了不同移栽期對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量及香氣前體物含量影響的研究，以期為龍巖優(yōu)質(zhì)特色煙葉適宜移栽期提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2017年試驗(yàn)安排在龍巖市連城羅坊鄉(xiāng)(25.73° N，116.67° E)，以“閩煙312”為試驗(yàn)材料。土壤養(yǎng)分基本狀況為速效氮124.96 mg/kg、速效磷17.75 mg/kg、速效鉀36.67 mg/kg、pH值5.97、有機(jī)質(zhì)33.81 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置1月13日移栽(T1)、1月23日移栽(CK)和2月2日移栽(T2)3個(gè)處理，3次重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植120株。田塊施氮量127.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶3，常規(guī)施肥方案，其他操作按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)要求進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

各小區(qū)分別于移栽后10 d分別選取6株長勢(shì)比較一致的煙株，取第4葉位完全展開的功能葉；于移栽后120 d(中部葉成熟采收期)，分別選取3株長勢(shì)比較一致的煙株，取第10葉位煙葉，立即去除主脈，并用錫箔紙包裹，迅速置于液氮中，隨后取出保存到-80 ℃冰箱，用于檢測(cè)總多酚、類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和葉黃素含量。總多酚含量采用Folin-Ciocalteu法測(cè)定[9]，取2 g鮮樣(粉碎)，浸泡在10 mL 70%乙醇+1%的鹽酸乙醇溶液中2 h，然后在4 ℃條件下10000 r/min離心20 min，取上清液稀釋至25 mL備用，測(cè)定波長765 nm處的吸光值。類胡蘿卜素含量采用Arnon法測(cè)定[10]：95%乙醇避光浸提48 h，測(cè)定波長665、649、470 nm處的吸光值。β-胡蘿卜素含量采用比色法測(cè)定[11]：取1 g鮮樣(粉碎)，加3 mL丙酮-石油醚(1∶4)混合液研磨，加水分層，提取醚相，測(cè)定波長448 nm處的吸光值，參照標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算其含量。葉黃素含量采用比色法測(cè)定[12]，測(cè)定波長665、642.5、485、470、448 nm處的吸光值。采用全波長酶標(biāo)儀(Multiskan Go，美國Thermo公司)檢測(cè)。

生育期調(diào)查參照YC/T 142─2010標(biāo)準(zhǔn)；每個(gè)小區(qū)調(diào)查實(shí)際煙株數(shù)，掛牌烘烤，烤后煙按GB 2635─1992烤煙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)和計(jì)產(chǎn)計(jì)值，折算成小區(qū)的經(jīng)濟(jì)性狀。每個(gè)小區(qū)分別取中部葉混合樣2.0～2.5 kg進(jìn)行化學(xué)成分分析和感官質(zhì)量評(píng)吸。還原糖和總糖測(cè)定參照YC/T 159─2002標(biāo)準(zhǔn)，總植物堿測(cè)定參照YC/T 160─2002標(biāo)準(zhǔn)，鉀測(cè)定參照YC/T 217─2007標(biāo)準(zhǔn)，氯測(cè)定參照YC/T 153─2001標(biāo)準(zhǔn)，總氮測(cè)定參照YC/T 161─2002標(biāo)準(zhǔn)。感官評(píng)價(jià)方法參照YC/T 138─1998標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)采用Excel 2016軟件整理，數(shù)據(jù)分析采用SAS 9.1軟件，方差分析采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 多酚

多酚類物質(zhì)是清香型煙葉的特征物質(zhì)之一[13]。烤煙煙苗移栽后10 d的煙葉多酚類物質(zhì)含量高于移栽后120 d(圖1)，這與楊銀菊等[14]的結(jié)論一致。煙苗移栽后10 d，T1和T2的煙葉多酚類物質(zhì)含量顯著高于CK，分別比CK增加了10.62%和25.80%，同時(shí)T2顯著高于T1；煙苗移栽后120 d，T1與CK的煙葉多酚類物質(zhì)含量差異不顯著，但均顯著高于T2。

圖1 移栽后10 d和120 d不同處理間多酚含量比較

2.2 萜類物質(zhì)

2.2.1 類胡蘿卜素 龍巖烤煙特征香氣成分前體物均為萜類類胡蘿卜素類物質(zhì)。烤煙煙苗移栽后120 d，煙葉的類胡蘿卜素含量與移栽后10 d相比，T1降低，CK和T2升高(圖2)，其中T2的增幅較大。煙苗移栽后10 d，T1與CK的煙葉類胡蘿卜素含量無顯著差異，均顯著高于T2；煙苗移栽后120 d，煙葉類胡蘿卜素含量以CK處理最高，顯著高于T1和T2，T1與T2無顯著差異。

圖2 移栽后10 d和120 d不同處理間類胡蘿卜素含量比較

2.2.2 β-胡蘿卜素 烤煙煙苗移栽后10 d，煙葉β-胡蘿卜素含量高于烤煙成熟期(圖3)。煙苗移栽后10 d，各處理間的煙葉β-胡蘿卜素含量無顯著差異；煙苗移栽后120 d，T1的煙葉β-胡蘿卜素含量顯著高于CK，T1較CK增加11.21%，T2與CK、T1均無顯著差異。

圖3 移栽后10 d和120 d不同處理間β-胡蘿卜素含量比較

2.2.3 葉黃素 烤煙煙苗移栽后120 d與移栽后10 d的煙葉葉黃素含量相比，T1升高，而CK和T2降低(圖4)。煙苗移栽后10 d，CK和T2的煙葉葉黃素含量顯著高于T1。煙苗移栽后120 d，各處理間的煙葉葉黃素含量差異顯著，以T1最高，較CK、T2分別增加了67.78%、48.96%。

圖4 移栽后10 d和120 d不同處理間葉黃素含量比較

2.3 煙葉內(nèi)在質(zhì)量

由表1可以看出，在烤后C3F煙葉的化學(xué)成分中，總植物堿、氯和總氮含量在各處理間差異不顯著，總糖、還原糖和鉀含量在各處理間差異顯著。T1與CK差異不顯著，兩者均與T2差異顯著。因此，與當(dāng)前移栽期相比，提前移栽的C3F煙葉化學(xué)成分指標(biāo)沒有變化，而推遲移栽，則總糖和還原糖含量降低(分別降低4.07和3.07個(gè)百分點(diǎn))，而鉀含量增加(增加1.25個(gè)百分點(diǎn))。

表1 不同處理烤后C3F煙葉化學(xué)成分比較 %

由表2可知，C3F煙葉的感官評(píng)吸質(zhì)量以T1最高，評(píng)吸得分較CK高1.5分，主要表現(xiàn)在余味和雜氣的改善方面，質(zhì)量檔次為較好-；T2和CK的評(píng)吸得分較低，質(zhì)量檔次為中等+。

表2 不同處理C3F煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量

2.4 經(jīng)濟(jì)性狀

由表3可知，在各經(jīng)濟(jì)性狀中，上等煙比例、中上等煙比例和均價(jià)在各處理間無顯著差異，產(chǎn)量和產(chǎn)值在各處理間差異顯著。產(chǎn)量CK顯著高于T1，與T2差異不顯著；而產(chǎn)值隨著移栽期提前而顯著增加，與CK相比，T1增加了945元/hm2，T2降低了1426.5元/hm2。因此，與當(dāng)前移栽期相比，提前移栽，則產(chǎn)量降低，但產(chǎn)值增加，中上等煙比例和均價(jià)表現(xiàn)出上升趨勢(shì)；推遲移栽，產(chǎn)量無顯著差異，但產(chǎn)值降低，上等煙比例、中上等煙比例和均價(jià)表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。

表3 不同處理的煙葉經(jīng)濟(jì)性狀比較

2.5 原煙外觀質(zhì)量

從表4可知，各處理煙葉烘烤得當(dāng)，煙葉成熟度均表現(xiàn)為成熟、中下部煙葉結(jié)構(gòu)疏松，上部煙葉結(jié)構(gòu)尚疏松。T2和CK的原煙外觀質(zhì)量無差別，T1下部葉和上部葉在色度方面優(yōu)于CK，T1的中部葉在顏色和油分方面優(yōu)于CK。因此，與當(dāng)前移栽期相比，提前移栽的處理在顏色、色度和油分方面對(duì)原煙外觀質(zhì)量有所改善。

表4 不同處理煙葉外觀質(zhì)量

2.6 生育期

從表5可以看出，與當(dāng)前移栽期(CK)相比，提前移栽(T1)的煙株生育期進(jìn)程和大田生育期沒有變化；推遲移栽，則現(xiàn)蕾期、腳葉成熟期推遲，而頂葉成熟期與當(dāng)前移栽一致，大田生育期減少10 d。

表5 不同處理主要生育期比較

3 討論

目前，龍巖烤煙一般在2月上旬移栽，6月中旬頂葉采烤。根據(jù)龍巖市氣象局提供的30年氣象數(shù)據(jù)(1987～2016年)，筆者發(fā)現(xiàn)龍巖煙區(qū)6月中旬的降雨較多，日照時(shí)數(shù)縮短，因此，優(yōu)化龍巖優(yōu)質(zhì)特色烤煙生長的氣候資源配置只可能適度提早，而不能推遲。進(jìn)一步分析1月中旬至2月上旬的旬均氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)可知，旬降雨量由1月下旬的25.18 mm降至1月中旬的17.25 mm，旬平均氣溫反而由1月下旬的9.96 ℃提高至1月中旬的10.36 ℃，結(jié)合煙苗出葉速度和7葉期是煙苗感受低溫最敏感時(shí)期[15]，因此，移栽不宜過早，適度提早移栽有利于移栽后煙苗素質(zhì)的提高，頂葉采烤期提前至6月上旬，可以有效避開6月中旬的降雨峰值期。值得注意的是，通過進(jìn)一步比較1月中旬至2月上旬的旬極端氣溫變化，盡管極端低溫的時(shí)間一般只有1～2 d，但早栽仍面臨倒春寒等低溫問題[15]。

楊紅旗研究表明，氧化異佛爾酮主要是葉黃素的降解產(chǎn)物，β-大馬酮和β-二氫大馬酮是β-胡蘿卜素和葉黃素的降解產(chǎn)物[16]。綠色植物中類胡蘿卜素種類幾乎不變，但其比例受環(huán)境的影響有很大變化[17]。新鮮煙葉中類胡蘿卜素的組成主要為β-胡蘿卜素(約68%)、葉黃素(約19%)、新葉黃素(約7%)和紫黃質(zhì)(約6%)[18]。萜類香氣成分前體物主要在煙株生長過程中合成積累，而移栽期的調(diào)整是煙株生長環(huán)境優(yōu)化配置的重要手段[19]。筆者進(jìn)一步研究了苗期低溫脅迫的影響，煙苗可以耐受48 h以內(nèi)的低溫脅迫[15]，相對(duì)于成熟期改善的煙株生長環(huán)境，適度提早移栽仍是有價(jià)值的優(yōu)化龍巖烤煙生長氣候資源配置方式。

植物體內(nèi)異戊二烯代謝、苯丙烷代謝分別與萜類物質(zhì)和多酚類物質(zhì)生物合成、積累密切相關(guān)[20]。煙草的初生代謝產(chǎn)物如氨基酸、糖類，次生代謝物如生物堿、萜類、酚類、醇類、酮類、酯類等，都與煙草的品質(zhì)密切相關(guān)[21]。次生代謝中香氣前體物分為類胡蘿卜素類、苯丙氨酸降解物、類西柏烷類降解物、美拉德反應(yīng)物4大類[22]。烤煙香氣物質(zhì)主要為成熟和烘烤過程中香氣前體物降解所產(chǎn)生[23]，受不同生態(tài)條件和栽培條件的影響，早栽對(duì)烤后煙葉萜類物質(zhì)中類胡蘿卜素及其組分含量的影響不盡一致[24-25]。龍巖烤煙特征香氣成分前體物均為類胡蘿卜素類物質(zhì)，在前期龍巖烤煙特征香氣成分及其代謝通路研究的基礎(chǔ)上，本研究發(fā)現(xiàn)：β-胡蘿卜素含量的變化趨勢(shì)上與葉黃素一致，兩者變化趨勢(shì)與類胡蘿卜素含量的變化趨勢(shì)相反。隨著移栽期的提前，成熟期煙葉β-胡蘿卜素和葉黃素含量先降后升，尤其葉黃素含量則急劇增加，這可能是適度提前移栽導(dǎo)致龍巖烤煙特征香氣成分含量較高的重要原因。

齊飛等研究表明，不同移栽期對(duì)煙堿和香氣成分的影響較大，而對(duì)其他常規(guī)化學(xué)成分的影響較小[25]，而本研究發(fā)現(xiàn)，在龍巖煙區(qū)煙葉鉀含量隨移栽期提前而下降，這與李文卿等[4]的結(jié)論一致，這可能與區(qū)域生態(tài)條件的不同有關(guān)。前人研究表明，隨著移栽期的提前，1月中旬移栽煙葉的感官質(zhì)量較好[4-8]，本研究結(jié)果與其一致。筆者進(jìn)一步分析了經(jīng)濟(jì)性狀、外觀質(zhì)量的變化，隨著生育期的提前，產(chǎn)值、中上等煙比例和均價(jià)都表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，中部葉顏色更趨于橘黃，油分趨多。本研究結(jié)果為龍巖煙區(qū)1月中旬適宜移栽期提供了有力的技術(shù)支撐，對(duì)龍巖優(yōu)質(zhì)特色煙葉開發(fā)具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。同時(shí)，本試驗(yàn)研究僅是在龍巖煙區(qū)的連城縣實(shí)施，盡管龍巖煙區(qū)內(nèi)生態(tài)差異不大，有一定的生態(tài)局限性，因此，有必要在龍巖煙區(qū)其他植煙生態(tài)區(qū)進(jìn)一步開展多點(diǎn)試驗(yàn)，以便為整個(gè)龍巖煙區(qū)適宜移栽期提供全面的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐，從而更好地指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)。

4 結(jié)論

提前10 d移栽，可顯著促進(jìn)龍巖特征香氣成分前體物葉黃素的積累，提高中部葉感官評(píng)吸質(zhì)量，原煙外觀質(zhì)量改善，產(chǎn)值顯著增加，中上等煙比例和均價(jià)最高，建議在龍巖煙區(qū)開展多點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證后推廣。