四川地方晾曬煙4種金屬元素含量分析

向歡，王俊，鐘秋，雷云康，鄒宇航，張華述，陳勇，劉雷

(1.四川省煙草公司德陽市公司，四川 德陽 618400； 2.四川農業大學 農學院，四川 成都 611130)

“十二五”期間，煙草行業首次提出“降焦減害，提高安全性”的原則，明確了中式卷煙的發展方向，混合型卷煙具有香氣量足焦油含量低的特點，因此，晾曬煙的優勢得到充分體現。四川晾曬煙具有悠久的種植歷史，自明末、清初傳入后，在川內各地廣為種植，距今已有300多年的歷史，四川地區所產晾曬煙風格獨特、吃味醇和、勁頭足、雜氣少[1]。晾曬煙屬于易吸收和富集金屬的植物，在煙株生長發育過程中，通過煙葉表面和煙株根系可吸收和富集大量金屬元素[2]。鋅、銅、鐵、錳等金屬元素均為人體必需的微量元素，這些元素在人體內發揮著重要的作用，但是人體吸收過多的金屬元素可能會引起生理功能障礙進而導致疾病[3]。因此，合理調控晾曬煙煙葉的金屬元素，提高煙葉安全性，是促使晾曬煙葉可持續發展的必然要求。然而，國內關于晾曬煙的金屬元素含量的研究鮮見報道，關于四川優質晾曬煙的金屬元素分布特點尚不清楚，金屬元素富集能力低的晾曬煙品種更有待于挖掘研究。本研究測定了49個四川晾曬煙品種調制完成煙葉中的Zn、Cu、Fe、Mn等4種金屬元素含量，旨在選出金屬元素含量相對低的晾曬煙品種，為四川晾曬煙的擇優種植提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年在四川省德陽市和什邡市進行，供試的49個四川地方晾曬煙品種由中國農業科學院煙草研究所提供(表1)。試驗地土壤質地為壤土，有機質19.03 g·kg-1，全氮1.40 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，速效氮117.20 mg·kg-1，速效磷15.49 mg·kg-1，速效鉀104.70 mg·kg-1，按傳統方式進行栽培和調制。

表1 供試材料名稱及編號

1.2 方法

取49個晾曬煙品種調制完成的中部葉片作為測定樣品，Zn、Mn、Cu含量測定采用石墨爐火焰原子吸收光譜法[4]，Fe含量測定采用空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法[5]。

1.3 數據處理

使用Microsoft Excel 2007、DPSV 7.05和IBM SPSS Statistics 25對數據進行整理和分析。

2 結果與分析

2.1 總體分布特征

對49個晾曬煙品種煙葉中的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量進行測定，發現4種金屬元素含量差異較大，煙葉中金屬元素平均含量依次為Fe>Mn>Zn>Cu，其中，晾曬煙中Fe含量最高，平均含量為930.48 μg·g-1；Mn、Zn含量中等，Mn平均含量為584.9 μg·g-1，Zn平均含量為124.86 μg·g-1；Cu含量最低，平均含量為16.69 μg·g-1；Fe∶Mn∶Zn∶Cu為50∶30∶8∶1.2。調制完成的不同晾曬煙煙葉中的同種金屬元素含量差異較大，Fe含量范圍為353～2 078 μg·g-1，Mn含量范圍為305～965 μg·g-1，Zn含量范圍為60～195 μg·g-1，Cu含量范圍為6.1～33.97 μg·g-1，表明不同晾曬煙品種對同種金屬元素的吸收存在較大區別(表2)。

表2 不同晾曬煙品種煙葉中4種金屬含量

2.2 聚類分析

2.2.1 49個晾曬煙品種聚為5類

對49個晾曬煙品種煙葉測得的4種金屬離子含量進行中心化變換處理后，按歐式距離類平均法聚為5類(圖1)。第1類包括了最多的樣品數量，共計23個樣品，其編號分別為9、13、16、8、19、2、29、20、44、14、23、15、1、5、17、22、6、45、31、38、35、30、40，品種名分別為廟子毛煙、綿竹柳煙、樂山小柳葉、黃溪毛煙、錦江柳葉4號、黃毛子-1、江油煙、四川柳葉、草壩毛煙、郫縣柳葉、基地煙CW3、宜賓大柳葉、青毛籽、蒼龍毛煙、黑蠻柳、什邡柳煙、仁河白毛煙、五星柳葉煙、宣漢白花鐵桿子、正午曬煙、資陽土煙、蓋三皮、南川大柳條；第2類包括12個樣品，編號分別為4、28、24、26、25、27、46、47、49、42、43、32，品種名分別為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿柳、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣枇杷煙、硬膀子；第3類包括3個樣品，編號分別為10、21、11，品種名分別為半鐵泡、樂山毛毛葉、黑牛皮；第4類包括9個樣品，編號分別為37、41、36、48、3、7、33、18、34，品種名分別為仍爾土煙、沿山柳葉煙、大海柳葉煙、大烏煙、大澗槽、紅峰毛煙、資陽曬煙、眉山小柳葉、上田葉子煙；第5類樣品數量最少，共計2個樣品，編號分別為12、39，品種名分別為靈杰柳葉、拉洛葉子煙。

圖1 不同晾曬煙品種的聚類樹

2.2.2 5類晾曬煙煙葉中Zn、Mn、Cu含量差異

對聚類所獲得的5類晾曬煙類型進行統計分析發現，各類晾曬煙煙葉中的Zn、Mn、Cu含量差異不顯著(表3)，其中，Zn含量均值范圍在115.00～140.00 μg·g-1，Cu含量均值范圍在15.83～19.02 μg·g-1，變化程度均較小，表明5類晾曬煙對Zn、Cu的吸收沒有明顯區別，各類晾曬煙煙葉中的Zn、Cu含量較為一致。Mn含量在368.33～707.50 μg·g-1，第3類晾曬煙，即品種名為半鐵泡、樂山毛毛葉、黑牛皮的3個品種，其Mn含量低于其他4類，Mn含量均值僅為368.33 μg·g-1，但類別間差異不顯著。

表3 各類樣品的金屬元素含量

2.2.3 5類晾曬煙煙葉中Fe含量差異

各類晾曬煙煙葉中Fe含量差異較大，均值范圍在468.08～2 031.50 μg·g-1，除第3類與第4類之間Fe含量無顯著差異，其他各類之間均存在顯著差異；Fe平均含量最高是第5類，包含2個品種，品種名為靈杰柳葉、拉洛葉子煙，其均值為2 031.5 μg·g-1。Fe平均含量依次降低的分別是第4類、第3類、第1類，均值分別為1 350.78、1 172.00和822.22 μg·g-1。Fe平均含量最少是第2類，包含12個品種，品種名分別為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿煙、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣琵琶煙、硬膀子，均值僅為468.08 μg·g-1(表3)。

3 小結與討論

通過對四川49個晾曬煙品種調制完成煙葉的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量進行測定，參照袁有波等[6]的煙葉中微量元素標準，發現5類晾曬煙煙葉中的Zn、Fe含量均處于“高”含量范圍內，Mn含量處于“較高～高”含量范圍內，Cu處于“較高”含量范圍內。在標準中煙葉Zn含量>70 μg·g-1，即為“高”含量，第1類Zn含量在5類晾曬煙種類中最低，均值為117.39 μg·g-1，已超出了“高”含量標準的68%。四川晾曬煙煙葉中的Fe含量相對于其他3種金屬元素含量更高，Fe含量>200 μg·g-1，即為“高”含量，5類晾曬煙煙葉中Fe含量均>200 μg·g-1，屬于“高”含量范圍；第5類晾曬煙煙葉中Fe含量為2 031.50 μg·g-1，超過“高”含量標準的916%，第2類晾曬煙煙葉中Fe含量最低，均值為468.08 μg·g-1，也超過了“高”含量標準的134%。Mn含量>500 μg·g-1，即為“高”含量，除第3類晾曬煙煙葉Mn含量為368.33 μg·g-1，處于“較高”范圍內外，第1、2、4、5類晾曬煙煙葉Mn含量均>500 μg·g-1，屬于“高”含量范圍。5類晾曬煙煙葉中Cu含量范圍為15.83～19.02 μg·g-1，均處于“較高”范圍內。四川晾曬煙煙葉中的Zn、Mn、Fe、Cu等4種金屬元素含量相對于烤煙均偏高[6]，主要原因是由于農藥及化肥的濫用和大氣污染，導致土壤中Zn、Mn、Fe、Cu等金屬元素沉積過量，通過施用土壤改良劑降低煙株對金屬元素的吸收率，采取選用金屬富集能力低的品種、增施有機肥、合理施用農藥等農藝措施，能夠減少煙株對金屬元素的吸收[7]。

煙葉中Fe含量過高可能會影響身體健康[8]。四川省晾曬煙種植歷史悠久，晾曬煙品種質量參差不齊，為了響應國家對煙草制品“降焦減害，提高安全性”的號召，篩選出金屬元素相對較低的晾曬煙品種，更好地促進四川晾曬煙業可持續發展，建議在合理施用農藥、化肥的前提下，今后不再種植Fe含量較高的第5類晾曬煙品種，即品種名為靈杰柳葉、拉洛葉子煙的2個晾曬煙品種，建議種植Fe含量相對低的第2類晾曬煙品種，即品種名為小絲毛煙、付耳子、金堂煙、泉煙、鐵桿子、白花鐵桿、黑毛子、黃桿柳、柳葉(綠毛毛)、竹園柳葉煙、毛灣枇杷煙、硬膀子12個晾曬煙品種。