移栽期對冬季烤煙上部煙葉致香成分和質量評價的影響

陳小龍，段衛東，張 展，申洪濤，封幸兵，張留臣，鄧小鵬，蔡永占，楊 敏，黃飛燕，余 磊，童文杰，尹光庭

（1河南中煙工業有限責任公司原料采購中心，鄭州450000；2河南中煙工業有限責任公司技術中心，鄭州450000；3中國煙草總公司云南省公司，昆明650011；4云南省煙草農業科學研究院，昆明650201；5云南省煙草公司曲靖市公司，云南曲靖655002；6昆明學院/云南省都市特色農業工程技術研究中心，昆明650214）

0 引言

煙草致香成分組成及相對含量與煙葉質量和特色密切相關，直接影響煙葉的感官質量[1]。生態環境條件對烤煙生長發育及煙葉風格特征的形成具有重要的作用，優質烤煙生產需要良好的生態環境以及適宜的栽培措施[2-3]。國內烤煙種植地域分布廣闊，氣候條件和生態環境豐富多樣，不同生態煙區烤煙營養代謝和栽培措施存在較大差異[4-5]。烤煙按種植節令主要可分為春煙、夏煙、秋煙和冬煙4種類型。國內大部分地區主要種植春煙[5]。而在部分熱帶地區（如云南、廣東、廣西和福建等省份南部）因獨特的地理環境、氣候條件和農事生產特點，烤煙的移栽期會集中在冬至以前，稱作冬煙[6-7]。該類煙區冬季氣候溫暖，熱量條件豐富，年無霜期在300天以上，烤煙的移栽期在1月—2月上旬，翌年4—5月收烤，這與大多數煙區的烤煙生產氣候和栽培措施有很大差異[5]。冬季烤煙種植能夠充分利用區域光熱條件、冬閑耕地和勞動力等資源，植煙區生態條件的獨特性可能造就其煙葉品質不可替代的特征，有助于彰顯冬煙葉原料的差異化和風格特色，具有巨大的發展潛力，可為優質煙葉原料保障能力進一步提高做出貢獻。對于冬煙栽培技術及風格特征的認識和了解不足，導致關于冬煙研究進度相對比較緩慢，因此，本研究以國內典型冬煙產區云南德宏為代表，采用SDEGC/MS法對4個不同移栽期，相同栽培及初烤條件下的煙葉致香成分及其相對含量進行檢測分析，旨在探求冬季烤煙煙葉生長后期致香成分的生成規律，為冬煙優質栽培技術優化和香氣品質提升提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗于2018年12月—2019年6月在德宏盈江縣（北緯24°32′、東經97°36′，海拔957.6 m）進行。試驗田塊地勢平坦，灌排便利，土壤類型為水稻土，前作為水稻，土壤肥力中等。該地區種植的烤煙主要為冬煙。試驗地年平均氣溫18～ 20℃，年均極端最低氣溫2.2℃、極端最高氣溫33.8℃，全年>10℃的活動積溫為7283℃，年平均日照時數2364 h，年平均降水量為1464 mm，主要集中在6—8月。

1.2 試驗設計及材料

烤煙供試品種為‘KRK26’，該品種為云南德宏烤煙主栽品種。試驗設4個移栽期處理，各處理移栽時間分別為12月25日(K1)、次年1月5日(K2)、次年1月15日(K3)、次年1月22日(K4)。每個處理設3個重復，每個重復1000株，行株距為120 cm×50 cm，試驗田最外圍種植保護行。各處理間除移栽期不同外，其余田間管理及水肥一致。分別選取3份符合煙草行業GB 2635—1992標準的上部葉B2F等級把煙葉各2 kg作為試驗分析材料。各處理均參照三段式烘烤工藝進行烘烤，烘烤結束待煙葉自然回潮后按烤煙國家標準(GB 2635—1992)對標記煙葉分級，取各處理的上部煙葉(B2F)2.0 kg用于煙葉致香成分物質分析和感官評吸。

1.3 儀器設備

美國安捷倫Agilent 7890B-5977A，GC/MSD氣質聯用儀，包括微量離子檢測(TID)、Extractor EI離子源、MS四極桿、NIST14譜庫。

1.4 測定方法

香氣物質測定的前處理采用水蒸氣蒸餾-二氯甲烷溶劑萃取法。稱取樣品25.00 g，將樣品放于1000 mL的圓底燒瓶中，然后在圓底燒瓶中加入20 g固體NaCl和400 mL去離子水，以及1 mL內標溶液（乙酸苯乙酯），混合均勻后，將圓底燒瓶接到同時蒸餾萃取裝置的一端，在另一端接一盛有40 mL二氯甲烷的平底小燒瓶(100 mL)，然后將小燒瓶端置于65℃水浴中加熱，大燒瓶端放到電熱套中加熱，利用同時蒸餾方法經過萃取3 h后，將提取液和二氯甲烷混合物經無水硫酸鈉干燥，然后在旋轉蒸發儀40℃水浴中濃縮至1 mL，過0.45 μm濾膜后用于GC-MS分析。

1.5 色譜條件

色譜柱為 HP-5MS[Agilent 19091S-433UI，-60～ 325℃(350℃)，30 m×250 μm×0.25 μm]；載氣(He)的流速為0.8 mL/min；進樣口溫度為260℃，進樣量為10 μL，分流比為5:1，傳輸線溫度為250℃；升溫程序為在60℃停留2 min，以2℃/min的升溫速度升至200℃停留5 min，再以2℃/min的升溫速度升至220℃停留0 min，然后以10℃/min的升溫速度升至260℃停留15 min；離子源溫度為230℃，MS四極桿溫度150℃，電離能為70 eV；電離方式為EI；質量掃描范圍(m/z)為30～ 550 aum，溶劑延遲3 min。采用NIST14譜庫檢索定性。假定相對校正因子為1，采用內標法定量。

1.6 煙葉感官質量評吸

參照《煙草及煙草制品感官評吸方法》(YC/T 138—1998)對烤煙香氣質、香氣量、刺激性、余味、雜氣、濃度等感官質量指標進行評價。對煙氣濃度進行定性描述，以9分制對香氣質、香氣量、刺激性、余味、雜氣等指標進行賦值量化，計算總分并對烤煙感官質量總體狀況進行綜合評價。

1.7 統計分析

經GC-MS NIST14標準圖譜數據庫檢索，對各烤煙致香成分進行鑒定，運用離子流峰面積歸一化法計算各成分的相對含量，用SPSS 22.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 煙葉感官質量

根據感官質量評價結果（表1），K3處理香氣質、香氣量、雜氣指標得分高于其他處理，綜合評分顯著高于其他3個處理。K1、K2和K4處理各指標評分之間均無顯著性差異，但K4處理綜合評分高于K1和K2處理。4個處理中的余味和刺激性2項指標得分無顯著性差異。

表1 不同移栽期處理烤后煙葉感官質量評價

2.2 不同移栽期煙葉烤后主要致香成分含量

2.2.1 不同移栽期煙葉烤后新植二烯含量 新植二烯作為煙葉中已知含量最高的一種致香物質，在葉綠素降解產物中占絕對比例。由圖1可知，4個處理中K3的新植二烯含量最高達386.911 mg/kg，顯著高于其他處理；而K2和K4處理含量差異不明顯，分別為319.356、320.640 mg/kg；K1移栽期處理含量最低，為257.262 mg/kg，與感官評吸結果吻合度高。

圖1 不同移栽期處理烤后煙葉新植二烯含量

2.2.2 類胡蘿卜素降解產物類致香物質含量 由表2可見，類胡蘿卜素降解產物類致香物質總量隨移栽期的延后表現出先升高而后逐漸降低，4個處理間存在顯著性差異。其中K3處理總含量最高達32.192mg/kg，其次為K2和K4處理，最低的K1處理為18.485mg/kg。在各致香成分中，大馬士酮、香葉基丙酮、3-羥基大馬酮及芳樟醇含量以K3處理顯著高于其他3個處理，其中3-羥基大馬酮K2處理含量(0.748 mg/kg)與K4處理含量(0.759 mg/kg)間無顯著性差異，大馬士酮和香葉基丙酮均表現出K3>K2>K4>K1的趨勢；巨豆三烯酮表現為K3>K4>K2>K1，K3處理含量顯著高于K1和K2處理，K4與其余3個處理均無顯著性差異；K3和K4處理螺巖蘭草酮含量無顯著性差異，但均顯著高于K2和K1處理；此外，K2和K4處理α-大馬酮含量顯著高于K1處理。

類胡蘿卜素降解產物類致香成分總量與感官評吸吻合度較高，K3處理總量顯著高于K2、K4和K1處理。其中K3中重要香味成分大馬士酮、香葉基丙酮、3-羥基大馬酮及芳樟醇均高于其他處理，說明這4種致香成分可能對提高K3感官質量貢獻較大。

2.2.3 類西柏烷類致香物質含量 如圖2所示，類西柏烷類致香物質主要為茄酮。4個處理茄酮含量總體表現為K3>K4>K2>K1，不同處理之間均呈現顯著差異，總體看來，隨移栽期的延后茄酮含量表現為先升高而后逐漸降低。茄酮是調制后煙葉中非常關鍵的致香物質，由煙草中西柏三烯類物質的生化降解產生，在其一級降解產物中，茄酮是最重要的香味成分。茄酮在煙草的調制、陳化過程中能進一步降解，產生對卷煙吃味有重要影響的茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮及其酯類。類西柏烷類致香物質中茄酮致香成分可能對提高K3感官質量貢獻較大。

圖2 類西柏烷類致香物質含量

2.2.4 美拉德反應產物類致香物質含量 如表3所示，烤后煙葉美拉德反應產物類致香物質總量中4個處理間存在一定顯著差異，其中K3處理總量(9.086 mg/kg)顯著高于其他3個處理，K1和K2處理間差異不顯著，分別為6.539、6.359 mg/kg，但均顯著高于K4處理。K3處理中的糠醛、2,3-二氫呋喃、5-甲基-2-糠醛、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量均顯著高于處理K1、K2和K4；K1處理糠醇含量較高為0.951 mg/kg，K4和K3處理間差異不顯著分別為0.821、0.718 mg/kg，最低為K2處理含量為0.435 mg/kg。

表3 美拉德反應產物類致香物質含量 mg/kg

2.2.5 苯丙氨酸類降解產物致香物質含量 如表4所示，苯丙氨酸類降解產物致香物質總量總體表現為K3>K2>K1>K4。其中K3處理的苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇、吲哚含量均高于其他3個處理，差異達顯著水平，同時K1、K2、K4處理之間以上5種成分含量也存在一定顯著差異，說明這5種致香成分可能對冬煙不同移栽期烤后煙葉香氣質量影響較大。此外，2,6-二叔丁基對甲基苯酚含量為K1處理最高，2,5-二叔丁基苯酚含量為K2處理最高，而鄰苯二甲酸二丁酯含量則K4處理最高。

表4 苯丙氨酸類降解產物致香物質含量 mg/kg

2.2.6 其他類致香物質 如表5所示，各處理中含有較多的其他類致香物質，且不同處理之間其他類致香物質含量差異較大，就總量而言，K3處理含量為65.563 mg/kg，顯著高于其他3個處理，總體表現為K3>K4>K2>K1，隨移栽期的延后呈現出先升高而后逐漸降低的趨勢。此外，2-乙酰呋喃、杜烯、棕櫚酸甲酯、香葉基香葉基焦磷酸、棕櫚酸等含量均以K3處理為最高；黏蒿三烯、(+)-香柏酮、異瑟膜環烯醇、亞麻酸甲酯含量K3處理與K4處理間無顯著差異，但均顯著高于K1和K2處理。以上結果顯示，不同處理烤煙烤后煙葉各類致香物質含量差異明顯，說明不同移栽期可能對烤后煙葉香氣質量起到重要影響。

表5 其他類致香物質含量 mg/kg

續表5

3 結論

不同移栽期烤后煙葉中新植二烯含量均與感官評吸結果吻合度較好，可能對冬煙整體香氣質量起基礎主導作用。烤煙新植二烯、類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類致香物質、苯丙氨酸類降解產物以及其他類致香物質等致香物質含量均隨移栽期推移，呈先增高后降低趨勢，次年1月15日移栽含量達最高，是當地最適移栽期，有利于烤煙香氣物質積累。本研究可為云南德宏地區冬煙優質栽培技術優化，改善冬煙煙葉香氣品質及提高上部煙葉可利用性提供科學依據。

4 討論

在煙葉的品質評價與管理中，衡量烤煙煙葉品質的核心內容之一是香氣，而煙草燃燒時的香氣主要來源是煙葉中的致香成分[8]，其對煙草品質有重要影響[9-14]。煙葉的香氣成分較為復雜，其由多種化合物組成，煙葉香氣物質的種類、含量及各組分間的協調，綜合性地對煙葉香氣特征產生影響[15-18]。本研究結果認為，致香成分總量與感官評吸結果吻合度較好，其總量可能對冬煙煙葉整體香氣質量起基礎作用。

煙葉品質和質量風格特色形成是遺傳因素、生態因子和栽培技術共同影響的結果，其中栽培技術決定了煙葉香氣風格特色的彰顯度，而生態因子決定了煙葉香氣風格的類型和潛力[19]。移栽是烤煙種植栽培過程中的關鍵環節，直接影響煙葉產量和品質形成。適宜的移栽期本質是煙草整個生長發育過程都處在最佳氣候條件下，對優質煙葉風格特色形成至關重要[20]。本研究結果表明，烤煙新植二烯、類胡蘿卜素降解產物、類西柏烷類致香物質、苯丙氨酸類降解產物以及其他類致香物質等致香物質含量均隨移栽期推后呈先增高后降低趨勢，均以K3處理（次年1月15日移栽）含量最高，是當地最適移栽期。張志高等[21]研究表明，根據當地植煙生態環境條件，最佳節令移栽能顯著增加煙葉香氣總量和新植二烯、類胡蘿卜素類、苯丙氨酸類、類西柏烷類致香物質含量，這與本研究結果基本一致。

云南、廣東、廣西和福建等省份部分熱帶地區冬煙移栽期集中在1月—2月上旬。部分地區根據不同海拔梯度形成不同移栽節令，如云南梁河地區海拔≤1100 m 1月1—10日移栽，海拔1100～ 1200 m 1月10—20日移栽，海拔1300～ 1400 m 1月15—25日移栽[22]，這都是特定區域氣候環境條件下，光照、溫度、降雨量、空氣濕度和熱量等因素綜合影響結果。前人研究表明，不同冬煙種植區域，1月中旬移栽煙葉的感官質量較好[23-27]，本研究結果與其一致。氧化異佛爾酮、β-大馬酮和β-二氫大馬酮等萜類香氣成分是β-胡蘿卜素和葉黃素的降解產物[28]，主要在煙株生長過程中合成積累，而移栽期的調整是煙株生長環境優化配置的重要手段。曾文龍等[29]研究表明，福建龍巖地區冬煙1月中旬移栽顯著促進了烤煙的特征香氣成分前體物葉黃素的積累，分別較1月下旬和2月上旬增加了67.78%和48.96%。這與本研究在1月中旬移栽大幅度提升類胡蘿卜素降解產物含量結果一致。

本研究確立了云南德宏冬煙種植區適宜移栽期在1月中旬，對德宏優質特色煙葉開發具有重要的生產指導意義。同時，本研究僅是從煙葉品質和風格特色角度篩選最佳節令，具有一定局限性和片面性，可以適當增加烤煙生長發育、農藝特性、產量和經濟性狀的綜合評價分析，從而為確定當地最佳移栽期提供有力的技術支撐。另外，煙葉質量風格特色彰顯程度與降雨量、日均溫、日溫差等氣候因子顯著相關[30]，是影響烤煙生長的主要生態因素，且本身尚難改變，只能通過合理安排茬口，趨利避害。因此，有必要對烤煙整個生長過程的氣候環境因子進行跟蹤記錄和深入剖析，找到影響煙葉產值量和質量風格特色的關鍵因子，優化德宏煙區優質特色烤煙生長的氣候資源配置，為適當調整烤煙移栽期提供全面的技術和數據支撐，從而更好地指導煙葉生產。