不同發育時期來鳳雪茄煙根部的三維熒光特征變化研究

甘申奧王 瑞 陳紅華 毛玉梅王 粵宋 杰 鐘明月 卜貴軍

（1.湖北民族大學林學園藝學院 湖北恩施 445000；2.湖北省煙草公司恩施州公司 湖北恩施 445000）

雪茄（Cigar）是一種煙草制品，由干燥及經過發酵的煙草卷制而成。近年來，隨著經濟水平的提升和人民生活水平的提高，國內對雪茄煙的需求在不斷增加。中國雪茄煙葉種植較晚，整體質量偏低[1]。有研究表明煙葉有機溶劑提取物是煙草香味的重要來源，與煙葉的香味和協調密切相關[2]。

根系是作物的重要組成部分，目前我國對雪茄煙根系的研究較少，導致在實際生產中制訂的調控措施并不完善。三維熒光光譜解決了平面譜圖中熒光峰相互重疊、遮蔽等問題，可清晰地顯示譜圖的詳細結構、表達完整的熒光信息，具有指紋特性[3]。

本試驗從不同生長時期的雪茄煙根系的乙醇提取物和純水提取物入手,采用熒光分析法,從三維熒光角度研究雪茄煙,對雪茄煙根部不同位置進行分析。研究這些熒光性質與物質積累的關系，對比雪茄煙根系中物質的三維熒光光譜的光譜特征與普通煙葉中的光譜特征，探究雪茄煙葉中的香氣物質與根部物質的關系，以對生產實踐起到一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 取樣地點概況

試驗地點位于恩施土家族苗族自治州來鳳縣巖峰窩村（北緯29°37′，東經109°27′）。供試土壤pH 6.16，有機質含量為25.03 g/kg，堿解氮含量為151.30 mg/kg，有效磷含量為42.67 mg/kg，速效鉀含量為226.00 mg/kg，交換性鈣含量為950.61 mg/kg，交換性鎂含量為110.92 mg/kg，有效鋅含量為3.78 mg/kg，有效硼含量為0.31 mg/kg，氯含量為10.61 mg/kg。

1.2 供試材料

恩施土家族苗族自治州來鳳縣巖峰窩村種植的CX-80品種雪茄煙。

1.3 取樣與指標測定

2021年4月16日條施基肥并起壟覆膜，4月29日移栽，2次追肥日期分別是5月27日和6月8日。從移栽日開始及移栽后不同的日期采集煙株，每次采集具有代表性的煙株3株并編號，分別用于獲取雪茄煙根尖的乙醇提取物（移栽后43 d、51 d、55 d、59 d、64 d、69 d、76 d、84 d、98 d）、根皮層的乙醇提取物（移栽后29 d、43 d、47 d、51 d、55 d、59 d、64 d、69 d、76 d、98 d）和根皮層的純水提取物（移栽后29 d、43 d、51 d、55 d、59 d、76 d、98 d）。

1.4 樣品預處理

測量的部位來自煙葉相同部位的根尖、根皮層，稱取樣品后加95%乙醇溶劑混合,研磨后固液混合比為1∶400，放在暗處靜置24 h后取上層清液進行熒光測定。另取一組同樣部位的根皮層組織，同樣稱取樣品后加入純水混合，研磨后固液混合比為1∶400，放在暗處靜置24 h后取上層清液進行熒光測定。

1.5 熒光光譜條件

熒光測試條件：電壓400V，激發波長λEX200~310 nm，發射波長λEM200~410 nm，激發波長到發射波長的間隙為5 nm，掃描速度為30 000 nm/min（熒光分光光度計）。

1.6 數據處理

用FL Solution for F-4600軟件對光譜進行數據的提取，再用Excel進行數據的分析、用Origin 2019b制圖軟件等作圖。

2 結果與分析

2.1 乙醇提取物的熒光光譜規律

乙醇提取的根尖和根皮層物質的熒光光譜都有3個明顯的特征峰，但兩者之間又有所異同。乙醇提取的根尖物質的3個特征峰的范圍分別為峰Ⅰ：E XⅠ（270,275）,E MⅠ（300，306）；峰Ⅱ：E XⅡ（273，276）,E MⅡ（335，339）；峰Ⅲ：E XⅢ（225,229）,E MⅢ（303,305）（表1）。

表1 雪茄煙根尖乙醇提取熒光物質物的各特征峰位置及峰值

乙醇提取的根皮層物質的3個特征峰的范圍分別為峰Ⅰ：E XⅠ（274，278），E MⅠ（303，305）；峰Ⅱ：E XⅡ（248,253）,E MⅡ（303，306）；峰Ⅲ：E XⅢ（223,227）,E MⅢ（300,308）（表2）。

表2 雪茄煙根皮層乙醇提取熒光物質的各特征峰位置及峰值

乙醇提取物都有3個近似的熒光特征峰，根尖物質和根皮層物質的峰Ⅰ和峰Ⅲ處于幾乎相同的位置，但峰Ⅱ的位置略有不同（圖1）。

圖1 乙醇提取根尖物質熒光光譜

2.2 純水提取物的熒光光譜規律

純水提取根皮層的物質的光譜特征與乙醇提取根皮層的物質的光譜特征有所不同，純水提取物的熒光光譜只觀察到2個明顯的特征峰（表3）。這2個峰的范圍分別為峰Ⅰ：E XⅠ（279，280）,E MⅠ（335，360）；峰Ⅱ：E XⅡ（220,230）,E MⅡ（330，340）。乙醇提取根皮層物質的3個特征峰與純水提取根皮層物質的2個特征峰有部分重合（圖2、圖3）。

圖2 乙醇提取根皮層物質熒光光譜

圖3 純水提取根皮層物質熒光光譜

表3 雪茄煙根尖純水提取熒光物質的各特征峰位置及峰值

2.3 移栽后天數與提取物熒光強度的關系

圖1為雪茄煙移栽后43 d、76 d、84 d的乙醇根尖提取物樣品熒光光譜的3個特征峰。結合表1中這3 d的峰值數據可發現，峰Ⅰ的峰值以平穩的趨勢小幅度上升，峰Ⅱ的峰值呈現先上升后下降的變化趨勢，峰Ⅲ的峰值平穩上升與峰Ⅰ的變化趨勢相類似。將試驗中不同移栽天數的雪茄煙的乙醇根尖提取物的熒光強度的峰值進行比較（圖4），乙醇根尖提取物的熒光特征峰Ⅰ和峰Ⅲ的峰值隨著雪茄煙植株的生長發育出現一個先下降后上升再下降的變化趨勢，而峰Ⅱ的峰值大小隨雪茄煙植株生長發育而變化。

圖2為雪茄煙移栽后43 d、76 d、98 d的乙醇根皮層提取物樣品熒光光譜的3個特征峰。結合表2中這3 d的峰值數據可發現，峰Ⅰ、峰Ⅱ、峰Ⅲ這3個峰值都呈現出先上升后下降的變化趨勢。將試驗中不同移栽天數的雪茄煙的乙醇根皮層提取物的熒光強度的峰值進行比較（圖4），前后共55 d的時間跨度中3個峰值的變化趨勢總體呈現上升→下降→上升→下降→上升→下降的周期性變化規律，并且在移栽后69 d為3個特征峰的峰值最小值。

圖3為雪茄煙移栽后43 d、76 d、98 d的純水根皮層提取物樣品熒光光譜的2個特征峰。結合表3中這3 d的峰值數據可發現，峰Ⅰ、峰Ⅱ這2個峰值都呈現出上升的變化趨勢。將試驗中不同移栽天數后的雪茄煙的純水根皮層提取物的熒光強度的峰值進行比較（圖4），峰Ⅰ和峰Ⅱ2個峰值的變化對應著移栽后相同的天數有著相同的變化，呈現上升→下降→上升→下降→上升的周期性變化規律，但不同的是峰Ⅰ的最高值是在移栽后43 d，而峰Ⅱ的最高值是在移栽后59 d。

圖4 各特征峰的峰值隨日期的變化

3 討論與結論

3.1 雪茄煙根部提取物熒光光譜的共同特征及與烤煙煙葉的熒光峰位置關系

該試驗表明，雪茄煙根系的物質都具有較強的熒光特性，不論是用無機溶劑提取還是用有機溶劑提取，不論是對根尖物質的提取還是根皮層物質的提取，其三維熒光光譜的范圍都處于λEX/λEM=220~280 nm/300~360 nm的范圍內。乙醇根尖3個熒光峰位置為λEX/λEM=225~276 nm/300~335 nm，乙醇根皮層3個熒光峰的位置為λEX/λEM=223~278 nm/300~308 nm，純水根皮層2個熒光峰的位置為λEX/λEM=220~280 nm/330~360 nm。這些峰的位置與已報道的烤煙煙葉的特征峰的位置相接近，而烤煙的這些熒光特征可以在一定程度上反映出煙草吃味與香氣的關系[4]。因此，雪茄煙根部的這些熒光物質的特征可能也與煙草香氣物質存在一定關系。

3.2 雪茄煙根系物質的累積規律

該試驗與徐祥玉的試驗煙田為同一煙田，煙苗于4月29日移栽大田。隨著移栽日期的推移，熒光強度增加，物質的濃度也在增加。與雪茄煙田間生長期的研究內容對比發現，乙醇根皮層和純水根皮層移栽后36 d（6月4日）之前的熒光峰值以緩慢的速度增長，對應同一時期干物質及氮、磷、鉀元素的緩慢積累。從移栽后的55 d（6月23日）起，純水根皮層提取物的熒光峰值開始呈反彈式上升，此時干物質及氮、磷、鉀元素積累量迅速增加，到移栽69 d（7月7日）后氮、磷、鉀各元素再次趨于平穩[1]。

3.3 結論

雪茄煙CX-80的根部三維熒光光譜的變化規律與根部的氮、磷、鉀元素及干物質的積累有著一定的聯系。此外，雪茄煙根部皮層與煙葉的三維熒光光譜特征類似，而煙葉這些三維熒光所代表的化學成分可以反映出煙草的吃味與香型。探究雪茄煙根部的三維熒光特征可以為后續研究雪茄煙地下、地上部分的物質的共同性質和運輸規律做好鋪墊，也在生產實踐上提供一定的理論支持。