不同時期葉面噴施鉬肥對烤煙香味成分的影響

劉春奎,李紫琳,韋小玲,賈 琳,夏 陽,龍李進,賀 遠,李 波,閆洪洋,張博瑩

(1.鄭州輕工業大學 煙草科學與工程學院,煙草行業煙草工業生物技術重點實驗室,河南 鄭州 450001; 2.廣西中煙工業有限責任公司 柳州卷煙廠,廣西 柳州 545006; 3.河南農業大學 農學院,河南 鄭州 450046; 4.平頂山市煙草公司 葉縣分公司,河南 平頂山 467200; 5.貴州黃果樹金葉科技有限公司,貴州 安順 561000; 6.浙江中煙工業有限責任公司,浙江 杭州 310004; 7.中國煙草總公司職工進修學院,河南 鄭州 450008)

煙草是一種特殊的經濟作物,其生長受到多種因素的影響。施肥是煙草生產中比較重要的一環,對煙草生長和養分吸收的影響很大[1]。鉬作為植物生長所必需的一種微量元素[2],對植物的生長發育起著重要作用[3-4]。缺鉬時,煙株矮小且生長緩慢,煙葉產量和品質也會降低[5]。

鉬肥的用量與施用時期對烤煙的常規化學成分、香味物質含量,以及煙葉品質均有重要影響。李春光等[6]研究了烤煙團棵期葉面噴施不同濃度鉬肥對C3F(中橘三)等級煙葉化學成分的影響,結果表明,鉬肥能提高煙葉的還原糖、總糖含量和香味物質總量,降低煙葉的總氮和煙堿含量,葉面噴施0.10%鉬肥在提高烤煙質量方面效果較好。李余湘等[7]研究了打頂后15 d葉面噴施鉬肥對烤煙上部葉香味物質含量的影響,結果表明,烤煙香味物質總量隨著施鉬量的增加呈現出先升高后降低的趨勢。黃泰松等[8]研究了施鉬量對烤煙香味物質含量的影響,結果表明,與對照相比,團棵期和現蕾前同時噴施鉬肥能顯著增加烤煙的香味物質總量。周芳芳等[9]研究了不同生育期葉面噴施0.10%鉬肥對烤煙中部葉品質的影響,結果表明,采烤前噴施鉬肥的烤煙綜合得分較高。劉曉迪等[10]研究了團棵期、打頂期葉面配施鉬硒肥對C3F等級煙葉香味成分含量的影響,結果表明,同時噴施低濃度鉬肥和低濃度硒肥能顯著增加烤煙的香味物質總量。

目前,有關鉬對烤煙香味物質影響的研究大多集中在不同鉬濃度以及施鉬量對烤煙香味物質含量的影響[6-8]、不同生育期葉面噴施鉬肥對烤煙品質的影響[9]、鉬與其他元素配施對烤煙香味物質含量的影響[10-11]等方面,多數研究僅限于采用葉面噴施鉬肥的方式探究其對某一部位或某一等級烤煙香味物質含量的影響,關于不同時期葉面噴施鉬肥對烤煙B2F(上橘二)、C3F(中橘三)、X2F(下橘二)葉片香味成分含量影響方面的研究較少。為此,本文特開展試驗,探究不同時期葉面噴施鉬肥對烤煙不同等級葉片香味成分含量的影響,以期為烤煙生產和提高煙葉可用性提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

2020年4—9月在河南省葉縣洪莊楊鄉洪東村煙草試驗基地(33.74°N,113.53°E)進行葉面噴施試驗,以當地主栽烤煙品種中煙100作為試驗材料。供試土壤類型為黃棕壤,土壤質地為砂壤,土壤基本理化性狀如下:pH值4.89,有機質含量11.26 g·kg-1,速效磷含量24.73 mg·kg-1,速效鉀含量119.20 mg·kg-1,堿解氮含量50.46 mg·kg-1,有效鉬含量0.11 mg·kg-1。分別在烤煙旺長期(移栽后50 d)、打頂期(移栽后70 d)進行葉面噴施試驗,采用隨機試驗設計,設置如下4個處理:T1,對照,旺長期、打頂期噴施清水;T2,旺長期噴施0.10%鉬肥,打頂期噴施清水;T3:打頂期噴施0.10%鉬肥,旺長期噴施清水;T4,旺長期、打頂期均噴施0.10%鉬肥。鉬肥的主要成分為鉬酸銨,進行葉面噴施時,以0.01%(體積分數)吐溫-20(Tween-20)作為表面活性劑。每個處理重復3次,共設12個小區,每個小區面積66.67 m2。在小區四周設保護行,行距1.20 m,株距0.50 m。各處理在施用基肥、病蟲害防治、打頂、抹杈、采收、調制等環節均參照當地煙葉生產標準進行。

1.2 烤后煙葉取樣

由煙葉生產技術人員參照GB 2635—1992《烤煙》的規定進行煙葉分級。每個小區選取調制后的B2F、C3F、X2F等級煙葉用于試驗,每份樣品2.0 kg,煙葉等級合格率在85%以上。

1.3 煙葉香味成分測定

采用同時蒸餾萃取法對煙葉樣品進行前處理,簡述如下:以二氯甲烷作為萃取劑,準確稱量30 g煙末樣品(精確至0.000 1 g),置于1 000 mL圓底燒瓶中。準確量取30 g NaCl,置于圓底燒瓶中,量取350 mL蒸餾水加入圓底燒瓶中,用電熱套加熱,同時蒸餾萃取裝置的另一接口連接盛有60 mL二氯甲烷的濃縮瓶,加入少量沸石防止暴沸,水浴加熱,水蒸氣第一次回流時,開始計時。同時蒸餾萃取2.5 h,結束后,加入1.0 mL乙酸苯乙酯內標溶液,濃縮至1.0 mL后轉移至色譜瓶中,使用7890B/5977A型氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS,美國Agilent)測定煙葉香味成分[12]。

1.4 數據分析

采用SPSS 22.0軟件進行數據分析,對有顯著(P<0.05)差異的,采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同時期葉面施鉬對烤煙B2F香味成分的影響

測定不同處理烤煙B2F的香味成分含量,將結果整理于表1。分別從T1～T4處理的烤煙B2F鑒定到84、89、87、94種香味成分。煙葉中新植二烯、棕櫚酸、巨豆三烯酮、棕櫚酸甲酯、突厥酮的含量相對較高,其中,新植二烯的占比最高。各處理相比,T2處理煙葉的新植二烯、棕櫚酸、棕櫚酸甲酯、亞麻酸甲酯及葉綠醇含量較高,其中,棕櫚酸、亞麻酸甲酯和葉綠醇的含量顯著高于其他處理;T4處理煙葉的巨豆三烯酮含量較高。不同處理烤煙B2F的新植二烯含量相比,T2與T3處理顯著高于T1和T4處理。與對照(T1)相比,T2、T3處理烤煙B2F的新植二烯含量分別增加了4.78%、3.50%。不同處理烤煙B2F香味物質總量(除新植二烯)以T2處理最高,T3和T4處理次之,三者均顯著高于T1,增幅分別為27.76%、5.88%、7.76%。不同處理烤煙B2F香味物質總量(含新植二烯)同樣以T2處理最高,T3和T4處理次之,且三者均顯著高于T1,增幅分別為11.13%、4.16%、2.67%。

表1 不同處理烤煙B2F的香味成分含量Table 1 Contents of aroma components in B2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

不同處理烤煙B2F的香味成分主要可歸為烯類、酮類、酸類、醇類、酯類、醛類、酚類、吡咯類、呋喃類、吡啶類等(表2),其中,烯類物質含量最高,其次是酮類、酸類、醇類、酯類和醛類,而酚類、吡咯類、呋喃類、吡啶類物質的含量相對較低。在烯類物質含量上,T2和T3處理顯著高于T1和T4處理;在酮類物質含量上,以T4處理最高,T3處理最低,且二者均顯著異于其他處理;在酸類物質含量上,以T2處理最高,T3、T4處理次之,三者均顯著高于T1處理;在醇類物質含量上,以T2處理最高,且顯著高于其他處理,與T1處理相比,T3、T4處理無顯著差異;在酯類物質含量上,T2處理最高,T3處理最低,二者均與T1處理差異顯著;在醛類物質含量上,各處理差異顯著,從高到低依次為T4>T1>T3>T2。

表2 不同處理烤煙B2F香味成分的種類與含量Table 2 Classifications and contents of aroma components in B2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

2.2 不同時期葉面施鉬對烤煙C3F香味成分的影響

分別從T1～T4處理的烤煙C3F鑒定到88、102、108、95種香味成分。不同處理烤煙C3F香味物質總量以T2和T3處理最高(表3),T4處理次之,且三者均顯著高于T1,增幅分別為44.85%、42.54%、23.80%。鑒定到的香味成分中,新植二烯、鄰苯二甲酸二丁酯、巨豆三烯酮、葉綠醇、突厥酮、糠醛含量相對較高,其中,尤以新植二烯占比最高。不同處理烤煙C3F的香味物質總量(除新植二烯)相比,以T3和T4處理最高,T2處理次之,且三者均顯著高于T1,增幅分別為73.73%、71.64%、62.17%。

表3 不同處理烤煙C3F的香味成分含量Table 3 Contents of aroma components in C3F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

各處理相比,T2處理C3F煙葉的新植二烯、巨豆三烯酮、葉綠醇含量最高,顯著高于其他處理;T3處理C3F煙葉的糠醛含量較高;T4處理C3F煙葉的鄰苯二甲酸二丁酯含量最高,顯著高于其他處理。各處理C3F煙葉的新植二烯含量相比,以T2處理最高,T3處理次之,二者均顯著高于T1和T4處理,與對照相比,T2、T3處理C3F煙葉的新植二烯含量分別增加了36.13%、26.82%。各處理C3F煙葉的巨豆三烯酮含量差異顯著,從高到低依次為T2>T3>T1>T4。

不同處理烤煙C3F的香味成分同樣可歸為烯類、酮類、酸類、醇類、酯類、醛類、酚類、吡咯類、呋喃類、吡啶類等(表4),其中,烯類物質含量最高,其次是酮類、酸類、醇類、酯類和醛類。在烯類物質含量上,T2處理最高,T3處理次之,二者均顯著高于T1和T4處理;在酮類物質含量上,以T2、T3處理最高,T4處理次之,三者均顯著高于T1處理;在酸類物質含量上,各處理差異顯著,從高到低依次為T4>T3>T2>T1;在醇類物質含量上,各處理差異顯著,從高到低依次為T3>T4>T2>T1;在酯類物質含量上,各處理差異顯著,從高到低依次為T2>T3>T4>T1;在醛類物質含量上,各施鉬處理均顯著高于對照。

表4 不同處理烤煙C3F香味成分的種類與含量Table 4 Classifications and contents of aroma components in C3F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

2.3 不同時期葉面施鉬對烤煙X2F香味成分的影響

分別從T1～T4處理的烤煙X2F鑒定到70、84、67、81種香味成分。不同處理烤煙X2F香味物質總量以T2和T4處理最高(表5),T3處理次之,且三者均顯著高于T1,增幅分別為33.11%、31.34%、15.39%。鑒定到的香味成分中,新植二烯、巨豆三烯酮、突厥酮、棕櫚酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、糠醛、苯乙醛含量相對較高,其中,尤以新植二烯占比最高。各處理烤煙X2F的香味物質總量(除新植二烯)差異顯著,從高到低依次為T2>T4>T1>T3,T2、T4處理的烤煙X2F香味物質總量(除新植二烯)分別比對照增加了35.72%、30.61%。

表5 不同處理烤煙X2F的香味成分含量Table 5 Contents of aroma components in X2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

各處理相比,T2處理X2F煙葉的新植二烯、棕櫚酸甲酯及突厥酮含量較高,其中,棕櫚酸甲酯的含量顯著高于其他處理;T4處理X2F煙葉的鄰苯二甲酸二丁酯、巨豆三烯酮和苯乙醛含量最高,顯著高于其他處理。各處理X2F煙葉的新植二烯含量相比,以T2和T4處理最高,T3處理次之,三者均顯著高于T1處理,增幅分別為32.00%、31.64%、26.12%。

不同處理烤煙X2F的香味成分可歸為烯類、酮類、酸類、醇類、酯類、醛類、酚類、吡咯類、呋喃類等(表6),其中,烯類物質含量最高,其次是酮類、醇類、酯類和醛類。在烯類物質含量上,T2和T4處理最高,T3處理次之,三者均顯著高于T1處理;在酮類物質含量上,以T2處理最高,T4處理次之,二者均顯著高于T1和T3處理;在醇類物質含量上,T2和T4處理最高,顯著高于T1和T3處理,T3處理最低,顯著低于T1處理;在酯類物質含量上,T2和T4處理顯著高于T1和T3處理;在醛類物質含量上,以T3處理最低,且顯著低于其他處理。

表6 不同處理烤煙X2F香味成分的種類與含量Table 6 Classifications and contents of aroma components in X2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

3 討論

閆新甫[13]研究表明,我國橘黃色(代號F)烤煙的收購比例為66.9%,2級、3級烤煙的收購率分別為31.4%、46.0%。已有研究表明,烤煙B2F、C3F和X2F香氣質較好,香氣量為充足-尚充足,濃度為濃-中等,余味尚純凈,感官質量檔次為好-較好,是卷煙制品基本原料的重要組成,質量上中等并且相對穩定,在卷煙葉組配方中具有重要意義[14]。因此,本研究選取B2F、C3F和X2F作為研究對象,并測定烤煙香味成分的種類與含量。

新植二烯是煙葉香味成分中含量最為豐富的成分,能增進卷煙的吃味和香氣[15]。新植二烯具有清香氣,燃燒時可直接進入煙氣,可以減少刺激性、醇和煙氣,增加煙氣豐滿度[16]。二氫獼猴桃二酯可以起到消除卷煙刺激性的作用,在改善煙葉品質方面具有重要作用[17]。巨豆三烯酮是煙草天然香氣的重要成分,其含量與煙葉香氣量一般呈正相關關系,對煙葉感官質量有積極貢獻,可使煙氣濃度增加,在卷煙增香、去除雜氣方面有明顯作用[15,18]。本研究結果表明,相較于CK,旺長期葉面噴施0.10%鉬肥能顯著增加烤煙C3F和X2F的巨豆三烯酮含量。也有研究表明,團棵期葉面噴施0.10%、0.15%鉬肥均能提高烤煙C3F的巨豆三烯酮含量[6]。本研究中,適宜時期葉面噴施鉬肥顯著增加了烤煙的新植二烯含量,與對照相比,T2、T3處理煙葉B2F的新植二烯含量分別增加了4.78%、3.50%,C3F新植二烯含量分別增加了36.13%、26.82%,T2、T3、T4處理煙葉X2F的新植二烯含量分別增加了32.00%、26.12%、31.64%。武麗等[19]研究結果表明,與對照相比,團棵期和現蕾期同時噴施鉬肥使烤煙中部葉的新植二烯含量增加了14.06%。趙佳佳等[11]研究表明,與對照相比,葉面單獨施鉬使烤煙上部葉的新植二烯含量增加了38.24%。已有研究表明,新植二烯是葉綠素降解的產物,施用鉬肥能有效提高烤煙葉片葉綠素含量[8]。本研究中施鉬處理下烤煙的新植二烯含量增加,可能由于施鉬增加了烤煙葉片的葉綠素含量,從而使得烤后煙葉的新植二烯含量提高。總的來看,B2F、C3F和X2F的新植二烯含量均以T2處理較高。

與對照相比,本試驗的3個施鉬處理均能顯著增加B2F、C3F煙葉香味物質總量(除新植二烯),而且T2、T3、T4處理中煙葉的香味物質種類有所增加。這可能是由于鉬能有效提高煙葉的光合速率,促進物質合成[20]。與對照相比,T2、T4、T3處理烤煙B2F的香味物質總量(除新植二烯)分別增加了27.76%、7.76%、5.88%,以T2處理的增幅最大,效果較好;T2、T4處理烤煙X2F的香味成分種類較多,香味物質總量(除新植二烯)分別增加了35.72%、30.61%,同樣以T2處理的增幅較大;T3、T4、T2處理烤煙C3F的香味物質總量(除新植二烯)分別增加了73.73%、71.64%、62.17%,各施鉬處理的增幅均較大。李春光等[6]研究表明,葉面噴施0.05%鉬肥不能增加烤煙C3F的香味物質總量(除新植二烯),而葉面噴施0.10%、0.15%鉬肥能提高烤煙C3F的香味物質總量(除新植二烯),與本研究葉面噴施鉬肥對烤煙C3F香味物質總量(除新植二烯)的影響結果相似。

施肥時期對烤煙生長發育、香味成分和煙葉品質有重要影響。一般地,在煙草移栽前施用基肥,在煙草生長過程中也可以根據實際情況于不同時期(如團棵期、旺長期、現蕾期、打頂期)追肥。已有研究表明,團棵期葉面噴施0.10%鉬肥使烤煙品種中煙100的C3F香味物質總量(除新植二烯)增加7.57%[6];打頂后15 d葉面噴施鉬肥使烤煙品種南江3號上部葉的香味物質總量(除新植二烯)增加5.32%～7.93%[7]。本研究結果表明,旺長期噴施0.10%鉬肥能使烤煙B2F、C3F、X2F的香味物質總量(除新植二烯)分別增加27.76%、62.17%、35.72%,在增加烤煙香味物質總量(除新植二烯)方面效果較好。已有研究表明,煙苗移栽后50～80 d是煙草由旺長期向成熟期轉變的關鍵時期,也是煙草由營養生長到生殖生長的過渡時期[21]。因此,在旺長期進行葉面噴施鉬肥能有效增加烤煙的香味物質種類、香味物質總量(除新植二烯)和香味物質總量,過早或過晚進行葉面噴施鉬肥對提高烤煙香味品質的效果都不及旺長期葉面噴施鉬肥。

本研究結果表明,不同時期葉面噴施鉬肥在增加烤煙香味物質種類、提高烤煙新植二烯和香味物質總量(除新植二烯)方面有明顯效果。T4處理分別于旺長期與打頂期2次噴施鉬肥,施鉬量相對較大,然而T4烤煙B2F、C3F、X2F的新植二烯含量、香味物質總量(除新植二烯)和香味物質總量并不都是最高的。其原因可能包括:1)在T4處理的施鉬量下,烤煙葉片的某些生理代謝受到抑制,影響了香味前體物質的轉化降解[10],從而減少了烤煙中某些香味物質的合成;2)隨著施鉬量增加,烤煙葉片的氮代謝過程延長[22],可能影響烤煙葉片的碳氮代謝平衡,從而影響烤煙中某些香味成分的合成;3)施鉬量的增加在促進烤煙葉片生長的同時,對烤煙的化學成分含量有一定的稀釋作用[23]。有研究表明,隨著葉面施鉬量的增加,烤煙香味物質總量(除新植二烯)呈現出先升高后降低的趨勢[7]。適宜量的鉬可以促進烤煙光合產物的合成、代謝和運轉,有助于改善烤煙的化學成分[16]。關于不同處理條件下葉面施鉬對烤煙香味成分的影響及其作用機制,還有待進一步研究。