不同種植模式對烤煙葉片內在質量和致香物質的影響

張 迪，李 冬，李俊營，曾三軍，徐放達，馬文輝，谷潔潔

（1. 河南省煙草公司平頂山市公司，河南 平頂山 467000；2. 貴州省煙草公司黔東南州公司，貴州 凱里 556000；3. 河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471000）

豫中煙區的生態條件適宜優質煙葉生產，是我國濃香型優質煙葉的主要產區之一，該地區所產煙葉特色突出，難以替代。然而由于長年不合理的連作，導致土壤生物化學反應受到抑制，理化性質惡化，微生物種群結構發生改變，煙株病蟲害加劇，煙葉產量和品質嚴重降低[1-4]。煙葉香氣是衡量煙葉質量和可用性的重要因素，直接決定著煙葉品質的優劣，但其形成是由多種致香物質相互作用共同決定的[5-6]。烤煙合理套作能夠改善煙株根系生態環境，提高土壤肥力，減輕花葉病等田間病害，改善煙葉質量[7-8]。祖朝龍等[9]研究表明，煙草套種甘薯可消耗烤煙生長后期殘余的肥料，有利于烤煙的成熟落黃。李廷軒等[10]研究發現，籽粒莧與烤煙間作能顯著增強煙草對鉀元素的吸收利用能力，提高煙葉鉀離子的含量。然而楊承等[11]研究表明，烤煙與馬鈴薯套作雖明顯提高了煙葉質量，但同時也增加了普通花葉病毒病、馬鈴薯Y 病毒病、黃瓜花葉病毒病、青枯病等病害的發病率。因此，選擇科學合理的種植模式對減輕煙草病害、提高煙葉品質和保障農業生產可持續發展具有重要的意義。結合當地生產實際情況，選取3 種具有代表性的種植模式，研究了不同種植模式對煙葉鉀氯離子、致香物質和感官質量的影響，旨在確定平頂山煙區科學合理的煙草種植模式，為現代煙草農業可持續發展提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

試驗在平頂山市郟縣李口鄉王辛莊進行，供試烤煙品種為中煙100，由平頂山市煙草公司煙葉育苗基地提供。供試土壤有機質14.30 g/kg，全磷0.27 g/kg，全氮0.79 g/kg，全鉀19.81 g/kg，速效氮55.22 mg/kg，速效磷5.43 mg/kg，速效鉀178.35 mg/kg，pH 值為7.8。

1.2 試驗設計

試驗共設3 個處理，分別為烤煙連作（CK）、煙麥套種（T1）和煙薯套種（T2），每個處理重復3 次，共設9 個小區，各小區隨機區組排列，小區面積為15 m×12 m，煙苗于5 月15 日左右移栽，行距120 cm，株距50 cm。所用肥料為煙草專用肥（15-15-15）、硫酸鉀和硝酸鉀，其中硝酸鉀全部基施，硫酸鉀和氮肥70%基施、15%窩施、15%于移栽30 d 后追施，其他田間管理措施均統一按當地優質煙葉生產標準執行，50%的煙株中心花開放后打頂。

煙麥套種：小麥于10 月30 日播種，播種前先起好煙壟，在兩壟間插播小麥，于次年6 月15 日收割，煙苗移栽時間同其他處理，煙麥共生期有30 d。煙薯套種：在煙苗移栽30 d 后栽插甘薯苗，將甘薯苗插秧于煙壟兩側。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 致香物質成分測定 各處理煙葉烘烤結束后，分別取中橘三（C3F）和上橘二（B2F）的煙葉各5 kg，帶回試驗室，采用氣相色譜-質譜（GS-MS）進行苯丙氨酸類降解產物、類西柏烷類降解產物、類胡蘿卜素類降解產物和新植二烯測定。采用同時蒸餾萃取裝置進行中性致香物質的提取，GS-MS 進行定性定量分析。在500 mL 圓底燒瓶中加入10.00 g 煙樣、1.00 g 檸檬酸、500 μL 內標硝基苯以及350 mL 蒸餾水，另加40 mL 二氯甲烷于250 mL 圓底燒瓶中。將250 mL 圓底燒瓶在60℃水浴中加熱，同時用蒸餾萃取儀蒸餾萃取。2.5 h 后用無水硫酸鈉干燥有機相，用旋轉蒸發儀在60℃水浴條件下濃縮至1 mL 左右，即得煙葉精油。經前處理制得的分析樣品由GC-MS 鑒定結果和NIST02 庫檢索定性，采用內標法定量。

1.3.2 鉀、氯離子含量測定 氯離子含量參照羅華云等[12]的方法測定，鉀離子含量采用浸提-火焰光度法測定[13]。

1.3.3 感官質量評吸 烤煙感官質量評價參照YC/T 138—1998 煙草及煙草制品感官評吸方法，組織工業評吸專家在河南中煙工業有限公司技術中心對烤煙樣品進行感官評吸，各項指標均按9 分制打分。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2016 進行數據處理和分析，采用SPSS 22.0 軟件進行方差分析，并運用Duncan's法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對烤煙中致香物質含量的影響

由表1 可知，就中部葉而言，與CK 相比，T1處理的苯丙氨酸類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產物和新植二烯含量分別顯著降低了13.25%、25.24%、18.26%和7.39%，T2 處理的苯丙氨酸類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產物含量分別顯著增加了12.82%、12.70%和9.73%，新植二烯含量無明顯變化。

就上部葉而言，與CK 相比，T1 處理的苯丙氨酸類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產物和新植二烯含量分別顯著降低了15.63%、13.49%、11.15%和6.74%，T2 處理的苯丙氨酸類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產物含量分別顯著增加了7.42%、14.26%和11.80%，新植二烯含量無明顯變化。

表1 不同種植模式烤煙的致香物質成分 （μg/g）

2.2 不同種植模式對煙葉氯離子的影響

由圖1 可知，與CK 相比，T1 處理中部葉和上部葉氯離子的含量分別顯著增加了40.34%和41.67%，T2 處理中部葉和上部葉氯離子的含量分別顯著降低了27.19%和25.17%。結果說明，煙麥套種會促進煙葉對氯離子的吸收，煙薯套種能有效抑制煙葉對氯離子的吸收。

圖1 不同種植模式煙葉的氯離子含量

2.3 不同種植模式對煙葉鉀離子的影響

由圖2 可知，與CK 相比，T1 處理中部葉和上部葉的鉀離子含量分別顯著降低了23.37%和18.28%，T2 處理中部葉和上部葉的鉀離子含量分別顯著增加了26.17%和20.77%。結果說明，煙麥套種會抑制煙葉對鉀離子的吸收，煙薯套種能夠明顯促進煙葉對氯離子的吸收。

圖2 不同種植模式煙葉的鉀離子含量

2.4 不同種植模式對烤后煙葉感官質量的影響

感官品質評價是衡量煙葉品質最直接和客觀的指標，優質煙葉一般表現為香氣質較好、香氣量中等、勁頭適中、余味舒適、雜氣和刺激性較小[6]。由表2可知，與CK 相比，T1 處理的香氣質、香氣量、濃度、柔細度、余味、雜氣和刺激性均有所降低，T2 處理的香氣質、香氣量、濃度、柔細度、余味、雜氣和刺激性均明顯增加。這表明，煙麥套種會降低烤后煙葉的感官評吸質量，煙薯套種對提高烤后煙葉的感官質量有促進作用。

表2 不同種植模式烤后煙葉的感官質量

3 結論與討論

致香物質是衡量煙葉質量風格特色的重要因素，也是評價煙葉香氣質、香氣量及香型風格的核心內容和重要指標[14-16]。苯丙氨酸類降解物是煙草中含量較豐富的香味成分，對烤煙的香氣具有良好的影響[6]。類西柏烷類物質是單環二萜類化合物，在煙葉調制和醇化過程中大部分發生降解并且產生煙葉煙氣中多種有價值的香氣物[17]。類胡蘿卜素類物質是煙葉香氣的重要組成成分，其降解和熱裂解產物是烤煙的主要香氣成分[18]。新植二烯是煙葉中重要的萜烯類化合物，可直接大量轉移到煙氣中，減輕刺激并柔和煙氣，同時還具有促使煙葉中其他致香物質和香氣成分進入煙氣的作用[19-20]。試驗結果表明，與烤煙連作相比，煙麥套種降低了烤煙中苯丙氨酸類、類西柏烷類、類胡蘿卜素類降解產物和新植二烯的含量，煙薯套種則能顯著提高煙葉苯丙氨酸類、類西柏烷類和類胡蘿卜素類降解產物的含量。這與賈健等[21]的研究結論基本一致。

煙草屬于需鉀忌氯型作物，鉀離子參與作物體內物質運轉，促進煙株光合能力增強，同時鉀離子還能促進煙葉的燃燒性，有效提高煙葉品質。煙葉氯含量決定了煙葉的工業可用性和經濟效益，煙葉氯含量過高會直接影響煙葉的質量，且煙葉燃燒時會出現黑灰截火現象[22]。煙葉鉀含量偏低、氯含量偏高的問題是河南煙區煙葉品質提高的主要限制因子。研究發現，與烤煙連作相比，煙麥套種模式下煙葉的氯離子含量顯著提高，鉀離子含量明顯下降，煙薯套種模式下煙葉氯離子含量顯著下降，鉀離子含量明顯增加。這可能是因為煙麥套種中小麥施加肥料中過多施用氯肥，導致烤煙生長過程中過多吸收氯離子，抑制對鉀離子的吸收利用，對烤煙的內在品質造成了不良的影響。

感官質量是評價煙葉香味品質和內在質量最直接、最客觀、最核心的內容[23]。試驗結果表明，與烤煙連作相比，煙麥套種明顯降低烤后煙葉的感官質量，煙薯套種能顯著提高烤后煙葉的感官質量。

綜上所述，與烤煙連作相比，煙麥套種會降低煙葉的致香物質含量、鉀離子含量和感官評吸質量，提高氯離子含量，煙薯套種能夠顯著提交煙葉的致香物質含量、鉀離子含量和感官評吸質量，降低氯離子含量。因此，為保證優質煙葉有效供給，滿足卷煙工業原料需求，在平頂山煙區應嚴格限制煙麥套種，對煙薯套種模式加以推廣應用。