斷根和葉面施鉀對煙葉有機鉀指數(shù)和中性致香物質(zhì)含量的影響

王 政，徐天養(yǎng)，黃崇峻，蒙 剛，郭智勇，王加春，敖金成

（1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001；2.云南省煙草公司文山州公司，云南 文山 663000；3.云南綠盎生物科技有限公司，昆明 650212）

煙草香味成分是煙葉工業(yè)可用性的重要指標(biāo)之一。胡建軍等［1］研究指出，中性香味成分、酸性香味成分和香味成分總量與香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、濃度和余味均呈較顯著正相關(guān)。煙草是典型的喜鉀植物，鉀對改善煙葉品質(zhì)作用顯著，有利于煙葉香氣的形成［2］，然而中國煙葉的含鉀量普遍偏低（1%～2%）［3］，已嚴(yán)重制約著中國煙葉品質(zhì)的提升［4］。因此，探索適宜的鉀素調(diào)控技術(shù)，對實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)提鉀增香具有重要意義。

近年來，圍繞煙葉提鉀增香，眾多科研工作者進行了深入研究，肯定了施肥［5-7］、農(nóng)藝措施［8，9］對煙葉提鉀增香的作用，但大田中鉀利用效率只有9.7%～22.9%［10］，打頂后煙株內(nèi)源生長調(diào)節(jié)劑水平變化直接影響煙株體內(nèi)鉀素積累和分配［11］，因而僅依靠增施鉀肥并不能明顯提高煙葉鉀含量，而且增加成本，造成資源的浪費。毛家偉等［12］研究認(rèn)為，豫南煙區(qū)起壟帶下原位條狀深耕模式有利于提高中上部位煙葉鉀含量。趙正雄等［13］研究認(rèn)為，打頂時斷根并追施鉀肥能提高煙葉鉀含量。沈方科等［14］研究結(jié)果表明，斷根+環(huán)割處理對提高煙葉鉀積累量的效果最好。吳彥輝等［15］研究指出，打頂時斷根結(jié)合噴施IAA并追施鉀肥能促進煙葉中干物質(zhì)的積累、降低糖堿比、提高有機鉀指數(shù)。但關(guān)于打頂時斷根、噴施鉀肥對煙葉有機鉀指數(shù)動態(tài)變化及中性致香物質(zhì)含量的影響鮮見報道。基于此，本研究探索了不同農(nóng)藝措施對煙葉有機鉀指數(shù)及中性致香物質(zhì)組分及含量的影響，為高香優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

試驗于2017—2018年在云南省文山州丘北縣錦屏鎮(zhèn)進行。供試區(qū)域概況與文獻［16］一致。

1.2 供試材料

供試烤煙品種為云煙87。供試紅牛速溶硫酸鉀（K2O≥50%）由德國鉀鹽（中國）公司生產(chǎn)。供試土壤類型為紅壤，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀的含量分別為21.1 g/kg、159.6 mg/kg、13.3 mg/kg、215.8 mg/kg，pH 5.5。

1.3 試驗設(shè)計及檢測

1.3.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)4個處理，即：對照（CK），僅打頂；C，打頂當(dāng)天斷根；K，打頂當(dāng)天葉面噴施鉀肥（75.0 kg/hm2）；C+K，打頂當(dāng)天斷根并葉面噴施鉀肥（75.0 kg/hm2）。試驗采用隨機區(qū)組排列，每個處理設(shè)3次重復(fù)，共12個小區(qū)，每個小區(qū)植煙100株，行株距120 cm×55 cm。于4月20日移栽，7月3日打頂。常規(guī)施肥，移栽時施基肥（N∶P2O5∶K2O=8∶16∶22）675.0 kg/hm2。追肥為煙草專用追肥（N∶P2O5∶K2O=15∶0∶33）375.0 kg/hm2。斷根方法參照文獻［15］進行，鉀肥葉面噴施選擇在早晨9：00—11：00，或午后16：00—18：00進行，施肥后2 h內(nèi)遇降雨，則需重施。

1.3.2 測定指標(biāo)與方法

1）有機鉀指數(shù)。于處理第2、7、12、17、22天隨機取中部煙葉，在鼓風(fēng)干燥箱105℃條件下殺青15 min，然后在60℃條件下烘干至恒重。分別采用《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續(xù)流動法》YC/T 217—2007、《煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動法》YC/T 162—2011、《煙草及煙草制品 無機陰離子的測定離子色譜法》YC/T 248-2008方法分別測定煙葉鉀離子、氯離子和SO42-含量。有機鉀指數(shù)計算參考文獻［17］。

2）中性致香物質(zhì)。試驗煙株掛牌烘烤，烤后隨機選取中桔三（C3F）等級煙葉1.0 kg用于中性致香成分的檢測。采用《煙草及煙草制品致香成分的測定同時蒸餾萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法》TCJC-ZY-Ⅳ-014—2012方法測定煙葉中性致香物質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同農(nóng)藝措施對煙葉鉀含量及有機鉀指數(shù)的影響

從圖1a中可以看出，烤煙打頂后，各處理煙葉鉀含量持續(xù)降低，但C、K、C+K處理整體降低趨勢較緩，到第17天開始，C、C+K處理煙葉鉀含量有所上升，說明烤煙打頂后生產(chǎn)上可通過一定的農(nóng)藝措施減緩鉀流失和促進后期鉀素積累?？緹煷蝽敽蟛煌{(diào)控方式處理煙葉有機鉀指數(shù)動態(tài)變化幅度及趨勢存在差異（圖1b）。試驗中，CK和K處理煙葉有機鉀指數(shù)持續(xù)下降，但CK處理下降幅度整體較大，且處理第22天時，其有機鉀指數(shù)為負(fù)數(shù)，而C、C+K處理煙葉有機鉀指數(shù)呈先降后升趨勢，于處理第17天起呈上升趨勢?？傮w來看，以斷根并結(jié)合葉面施鉀較有利于減緩煙葉鉀素流失，并促進后期積累。

圖1 不同農(nóng)藝措施對煙葉鉀含量及有機鉀指數(shù)的影響

2.2 不同農(nóng)藝措施對煙葉中性致香物質(zhì)組分及含量的影響

2.2.1 不同農(nóng)藝措施對煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響 在所檢測的18種美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中，以糠醛含量最高，處理間關(guān)系表現(xiàn)為處理K＞C+K＞C＞CK，糠醇含量次之（表1）。與CK相比，C、K、C+K處理的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總和依次增加17.6%、13.7%、10.7%，其增加的原因可能與斷根處理有利于該類潛香物質(zhì)前體物的形成有關(guān)。由于糠醛具有焦甜香和類咖啡香氣，糠醇具有改良煙葉內(nèi)在品質(zhì)和感官特性，說明斷根、噴施鉀有利于豐富煙葉焦甜香。

表1 不同農(nóng)藝措施對煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響（單位：μg/g）

2.2.2 不同農(nóng)藝措施對煙葉苯丙氨酸類降解產(chǎn)物的影響 苯丙氨酸類降解產(chǎn)物中的苯甲酸、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇等是煙草中含量較豐富的香味成分［18］。試驗中，以處理C煙葉苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量、苯甲醇、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、領(lǐng)苯二甲酸二丁酯含量均高于其他處理，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量處理間關(guān)系表現(xiàn)為處理C＞C+K＞K＞CK（表2）。與CK相比，處理C、K、C+K苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量依次提高14.1%、9.7%、12.4%。在所檢測的8種苯丙氨酸類降解產(chǎn)物中，以苯甲醇含量最高，苯乙醇含量次之，且均以處理C含量最高，說明斷根處理有利于苯丙氨酸類香味物質(zhì)前體物的積累。

表2 不同農(nóng)藝措施對煙葉苯丙氨酸類降解產(chǎn)物的影響（單位：μg/g）

2.2.3 不同農(nóng)藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的影響 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是煙葉中揮發(fā)性香氣成分的主要來源［19］。從表3看出，不同農(nóng)藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量的影響存在差異，其處理間煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總和的大小關(guān)系表現(xiàn)為C＞C+K＞K＞CK。與CK相比，C、K、C+K處理煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總和分別提高13.3%、0.1%、2.4%?？傮w來看，斷根處理較有利于金合歡基丙酮A和金合歡基丙酮B前體物的積累，而斷根結(jié)合鉀肥不利于煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的形成。

表3 不同農(nóng)藝措施對煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的影響（單位：μg/g）

2.2.4 不同農(nóng)藝措施對煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物的影響 不同農(nóng)藝措施可明顯提高煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物含量（表4）。結(jié)果表明，C、K、C+K處理煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物總和依次較CK處理提高149.7%、56.51%、31.19%。在所檢測的6種類西柏烷類降解產(chǎn)物中，以西柏三烯二醇含量最高，且各處理均明顯高于對照，尤其以C處理效果最佳，說明幾種農(nóng)藝措施更有利于西柏三烯二醇和植醇降解產(chǎn)物前體物的積累?？傮w以斷根處理效果最佳，葉面噴施鉀肥處理次之。

表4 不同農(nóng)藝措施對煙葉類西柏烷類降解產(chǎn)物的影響（單位：μg/g）

2.2.5 不同農(nóng)藝措施對煙葉類脂類降解產(chǎn)物的影響 不同農(nóng)藝措施均有利于提高煙葉類脂類降解產(chǎn)物含量（表5）。試驗中，C、K、C+K處理類脂類降解產(chǎn)物總和依次較CK處理提高了84.0%、17.4%、2.5%。在所檢出的9種類脂類降解產(chǎn)物中，斷根對煙葉亞麻酸甲酯和寸拜醇的影響較為明顯，棕櫚酸含量次之，說明斷根處理對提高煙葉類脂類降解產(chǎn)物含量的效果較優(yōu)。

表5 不同農(nóng)藝措施對煙葉類脂類降解產(chǎn)物的影響（單位：μg/g）

2.2.6 不同農(nóng)藝措施對煙葉其他中性致香物質(zhì)及總中性致香物質(zhì)的影響 由表6可知，檢測到的煙葉其他中性致香物質(zhì)包括3-羥基-2-丁酮、面包酮、去氫去甲基煙堿、蒽，總含量以C處理最高，但總含量整體較少。葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯是煙葉中主要的中性致香物質(zhì)，占總中性致香物質(zhì)80%以上。對煙葉的香吃味及刺激性具有重要的調(diào)節(jié)作用［20］。結(jié)果表明，與對照CK相比，C、K、C+K處理煙葉新植二烯含量分別提高24.6%、19.0%、3.4%，總中性致香物質(zhì)含量分別提高29.2%、18.3%、4.5%，說明一定的農(nóng)藝措施可以促進煙葉中性致香物質(zhì)關(guān)鍵組分前體物的積累，進而提高總中性致香物質(zhì)的含量。

表6 不同農(nóng)藝措施對煙葉其他中性致香物質(zhì)及新植二烯的影響 （單位：μg/g）

3 討論與結(jié)論

鉀、氯是影響煙葉燃燒性的重要元素，常以鉀氯比來表示煙葉的燃燒性［15］。有機鉀與煙葉燃燒性及感官質(zhì)量密切相關(guān)，有機鉀可作為煙葉品質(zhì)評價的重要指標(biāo)［21］，因為有機鉀指數(shù)綜合考慮去除氯離子和硫酸根離子結(jié)合的鉀。一般情況下，有機鉀指數(shù)為2%～3%時，煙葉燃燒速率較快［17］。本試驗中，打頂后，CK、K處理煙葉鉀含量持續(xù)下降，但除對照外其他處理下降幅度較小，且第22天時煙葉有機鉀指數(shù)為負(fù)數(shù)，C、C+K處理煙葉鉀及有機鉀指數(shù)呈先降后升的趨勢?？赡苁且驗榇蝽敽鬅熤陜?nèi)源生長調(diào)節(jié)劑水平變化，打頂有利于K+從根系細(xì)胞質(zhì)膜中流出，導(dǎo)致由根系向地上部運輸?shù)腒+減少，從而使煙葉中鉀量積累降低［11］。而斷根、環(huán)割通過改變烤煙根系、傷流液、葉片中不同內(nèi)源生長調(diào)節(jié)劑的含量和內(nèi)源生長調(diào)節(jié)劑間的比值，從而調(diào)控鉀由根系通過傷流液往上運輸［14］，這也說明烤煙封頂后煙葉鉀流失是普遍現(xiàn)象，但通過一定的調(diào)控措施可以減緩鉀流失，并隨著生長調(diào)節(jié)劑水平的回升，又促進鉀素的吸收和積累。

中性致香物質(zhì)與煙葉評吸質(zhì)量密切相關(guān)［20］，是影響煙葉品質(zhì)的重要因子之一，其含量受生態(tài)條件［22］、烘烤工藝［23，24］、農(nóng)藝措施［8，25］等因素的影響。與對照相比，試驗中煙葉中性致香物質(zhì)總量均不同程度提高，但以斷根處理最高，斷根結(jié)合噴施外源生長調(diào)節(jié)劑和單獨噴施鉀肥對提高中性致香物質(zhì)含量有利，且各處理對中性致香物質(zhì)組分（包括棕色化反應(yīng)、類胡羅素、苯丙氨酸、類脂類、西柏烷類降解產(chǎn)物及其新植二烯含量）的影響不同。前人研究認(rèn)為不同香味組分對煙葉的抽吸品質(zhì)影響不同。于建軍等［26］研究認(rèn)為，對香氣質(zhì)、香氣量直接正面影響較大的是胡蘿卜素降解產(chǎn)物和棕色化反應(yīng)產(chǎn)物。質(zhì)體色素包括葉綠素和類胡蘿卜素，葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯與煙葉香型風(fēng)格密切相關(guān)，是香氣物質(zhì)中的關(guān)鍵致香成分，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物包括二氫獼猴桃內(nèi)酯、β-紫羅蘭酮、β-大馬酮、巨豆三烯酮等，對煙葉香氣質(zhì)和香氣量均有正面影響，對烤煙香氣的貢獻最大，可促使特色煙葉的形成［27，28］。茄酮及其衍生物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是煙草中重要的致香物質(zhì)［29］。因此，斷根處理有利于提高煙葉香味物質(zhì)量，但綜合考慮農(nóng)事操作各環(huán)節(jié)及提質(zhì)增效方面，葉面噴施活性鉀肥技術(shù)更容易被接受。