配施不同形态菜籽饼肥对烤烟挥发性香气物质含量的影响

黎 娟，周清明，刘 逊

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

烟叶香气是评价烟叶质量的重要因素之一。烟叶的香吃味是由各种致香成分的比例是否协调决定的，各种致香成分的组成、含量和比例综合影响烟叶和烟气的香气质及香气量。目前普遍认为，施用有机肥能显著改善烟叶品质。有机肥不但能增加土壤有机质，改善土壤结构和日益恶化的土壤理化性质，也有利于烟叶优良品质的形成，关于这方面研究较多。刘卫群[1]、张晓海[2]分别研究了芝麻饼和菜籽饼肥对根际微生物活性的影响，表明施用饼肥能增加根际微生物数量，特别是解磷和解钾菌的数量，能增强烤烟生育中后期的磷钾供应能力；郭群召[3]、付利波[4]、王毅[5]、杨跃[6]等针对施用油菜籽饼肥对烤烟的生长发育、产量和质量等进行了研究，表明施用菜籽饼肥对促进烟叶的生长发育，产量、质量提高具有明显的作用。但是有关饼肥和无机肥配合施用对烟叶香气物质成分的影响研究报道较少，且前人的研究基本是研究饼肥和无机肥的配施，很少涉及究竟是菜籽饼浸提液还是菜籽饼滤渣起到主要作用。本研究对施用不同形态菜籽饼肥形态与无机肥配施对烤烟的中性香气物质含量的影响进行了研究，以期为研究菜籽饼肥的关键功能性成分提供参考依据并为提高烤烟的香气品质提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

在湖南农业大学中南烟草农业试验站基地进行大田试验。供试烤烟品种为K326和云烟87。供试土壤质地均为红壤，土壤养分含量为：有机质25.29 g/kg，碱解氮99.8mg/kg，速效钾811.5mg/kg，速效磷80.9mg/kg，pH值5.18。选取地面平整、肥力中等、无严重病史、无旱、涝灾害，前茬作物为水稻的地块作为试验地，每公顷施纯氮90kg，氮磷钾肥的施用比例为1∶1.5∶2；所用无机肥为硝酸钾、磷肥、硫酸铵、硫酸钾、氯化铵、磷胺。饼肥为腐熟的菜籽饼肥，含氮 5.81%，含碳 40%。饼肥和硝酸钾、磷肥、硫酸铵、硫酸钾、氯化铵、磷胺都作基肥一次施用，氮肥为 60%基施，剩余肥料分别在移栽后的15 d和25 d各追施20%，追肥肥料为硝酸钾水溶液。保持各小区N、P、K无机肥用量完全一致，其它栽培措施按当地优质烟叶栽培技术操作。

1.2 试验设计

试验设置两个品种，每个品种设计4个不同形态菜籽饼肥与无机肥的配施处理，试验设计见表1。大田共设24个小区，随机区组排列，每小区面积33 m2；行距1.1 m、株距0.55 m，设2行保护行。每处理 3次重复。于4月 8日移栽，6月4日待中心花开放10%左右统一打顶，留叶数20片。于烟叶适熟期挂牌采收中部叶11～12片(从上往下数)，挂于标准化烤房中台，与其它烟叶一起进行三段式烘烤。取烤后烟叶分析检测中性挥发性香气物质含量。

表1 试验设计

1.3 分析检测方法

中性挥发性香气物质含量的测定依据郭紫明[7]的方法。烟样于45℃的烘箱中烘干，粉碎过40目筛。准确称取10.00 g干烤烟样粉末，置于500 mL圆底烧瓶中，加入500 μL的内标，350 mL蒸馏水和100 g无水硫酸钠。加热蒸馏，当馏分到170 mL时停止加热，加入20 mL10%酒石酸溶液混匀，然后用60 mL二氯甲烷萃取 3次，萃取液经无水硫酸钠干燥后，50℃浓缩至1 mL，取1μL进样分析。气相色谱为Trace ultra(意大利Finnigan)，FID检测器，N2作载气；DB-5石英毛细管柱(60 m×0.32 mm i.d.×0.25 μm d.f.)；气相色谱条件：进样口温度250℃，检测器基座温度300℃，分流比为10：1，程序升温：60℃保温2 min后以3 ℃/min升到150℃，再以2℃/min升到250℃，保温10 min。

2 结果与分析

2.1 菜籽饼肥与无机肥配施对烟叶新植二烯、类胡萝卜素降解产物含量的影响

由表2可见，新植二烯是烤烟中挥发性香气物质含量最高的化合物。从新植二烯含量来看，K326新植二烯含量要高于云烟87，且处理间影响略有不同。K326不同形态菜籽饼肥处理间新植二烯含量从高到低依次为：施菜籽饼肥滤渣＞施未浸提菜籽饼肥＞施菜籽饼肥浸提液，各处理值均高于施无机肥处理，差值在50～60 μg/g之间，但处理间影响差异不明显；云烟 87不同形态菜籽饼肥处理间，含量变化与K326相同，但其差值低于K326，在30～40μg/g之间。

类胡萝卜素的降解物是烤烟中除新植二烯以外含量较高的挥发性香气物质组分，是形成烤烟细腻、高雅和清新香气的主要成分。类胡萝卜素降解产物的香气域值较低，对烤烟的香气贡献率大。由表2可知，K326和云烟87类胡萝卜素降解产物含量均较高，且K326的类胡萝卜素降解产物含量高于云烟87。两个烤烟品种不同形态菜籽饼肥处理中均以施菜籽饼肥滤渣处理类胡萝卜素降解物含量最高，其次是施菜籽饼肥和菜籽饼肥浸提液处理，含量最低的是对照(纯施无机肥)。定性定量分析结果显示，在检测的8种类胡萝卜素降解物中，以巨豆三烯酮含量最高，其次为3-羟基大马酮和β-大马酮，各种类胡萝卜素降解产物在处理间均有一定的差异。

表2 K326和云烟87各处理间新植二烯和主要类胡萝卜素降解产物含量(μg/g)Tab.2 The contain of degrading products of major carotene in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.2 菜籽饼肥与无机肥配施对西柏烷类化合物含量的影响

西柏烷类萜类物质主要存在于烟叶的角质层上，是烟叶腺毛分泌物的主要成分，由腺毛的腺头细胞合成，可以作为衡量烟叶表面分泌物形成致香物质量多少的重要指标。茄酮是烟草中含量丰富的中性香味物质之一，它不但本身具有很好的香气，而且由茄酮转化的产物，如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮等也是很重要的烟草香味物质。由表 3可见，K326与云烟87主要西柏烷降解物含量较接近，但各处理间则各有不同。在K326烟叶中，施菜籽饼肥滤渣处理的西柏烷类化合物含量最高，对照的西柏烷类化合物含量最低；不同形态饼菜籽肥处理与施无机肥处理相比较，增幅最大的是施菜籽饼肥滤渣处理，增加了 6.3 μg/g，其次是施菜籽饼肥处理和施菜籽饼肥浸提液，分别增加了1.9 μg/g和0.4 μ g/g。在云烟87烟叶中，仍是施菜籽饼肥滤渣处理的西柏烷类化合物含量最高，对照的西柏烷类化合物含量最低；不同形态菜籽饼肥处理与施未浸提菜籽饼肥处理相比较，增幅最大的仍是施菜籽饼肥滤渣处理，但增幅要小于 K326，为 3.27 μg/g，其次是施菜籽饼肥和施菜籽饼肥浸提液处理，增幅分别为3.03 μg/g和1.57 μg/g。虽然K326与云烟87主要西柏烷类化合物含量较接近，但其含量均较低。

表3 K326和云烟87各处理间主要西柏烷降解物含量 (μg/g)Tab.3 The content of major cembraneiods in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.3 菜籽饼肥与无机肥配施对美拉德反应物含量的影响

不同形态菜籽饼肥与无机肥配施对美拉德反应物含量的影响见表4。由表可见，K326的美拉德反应物含量略高于云烟87，两烤烟品种的各处理间均有不同。K326施用不同形态菜籽饼肥后，对施菜籽饼肥滤渣处理影响最明显，其主要美拉德反应物高于施无机肥处理，达 23.8 μg/g，其次为施菜籽饼肥和施菜籽饼肥浸提液处理，但增加幅度不大，在6～7 μg/g之间；云烟87不同形态菜籽饼肥各处理间增幅最大仍是施菜籽饼肥滤渣处理，为7.73 μ g/g，其次是施未浸提菜籽饼肥处理，增幅为7.31 μ g/g，增幅最小的施菜籽饼肥浸提液只增加了 1.21 μg/g。检测到7种美拉德反应物，以糠醇、苯并呋喃酮、2-乙酰基吡咯含量较高，两品种各处理间的含量有不同程度的差异。

表4 K326和云烟87主要美拉德反应产物含量(μg/g)Tab.4 The content of major Maillard in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.4 菜籽饼肥与无机肥配施对芳香族化合物含量的影响

烟草中芳香族氨基酸降解产物中的苯甲醇(醇香)、苯甲醛(杏仁香、樱桃香、天香)、苯乙醛(玫瑰花香)、苯乙醇(醇香)等也是烟草中含量较丰富的香味成分。由表5可见，K326芳香族氨基酸降解物含量高于云烟87，两个烤烟品种处理与对照的差异显著，但施用菜籽饼肥浸提液与施用菜籽饼肥差异不明显。在5种芳香族氨基酸降解物中，以苯甲醇含量最高。施用不同量的菜籽饼肥后，K326以施菜籽饼肥滤渣处理效果最明显，芳香族氨基酸降解物含量最高，其次是施菜籽饼肥和菜籽饼肥浸提液处理，施无机肥处理仍然处于较低水平。云烟 87各处理的变化与K326相同。

表5 K326和云烟87主要芳香族氨基酸降解物含量(μg/g)Tab.5 The content of major degrading product aromatic amino acid in K326 and Yunyan87 (μg/g)

2.5 菜籽饼肥与无机肥配施对中性挥发性香气物质总量的影响

K326与云烟87中各类挥发性香气物质的总量见表6。K326挥发性香气物质的总量高于云烟87，两个烤烟品种的各处理挥发性香气物质总量从高到底依次为：施菜籽饼肥滤渣>施菜籽饼>肥菜籽饼浸提液>纯施无机肥。新植二烯除外，烤烟其他中性挥发性香气物含量大小依次为类胡萝卜素降解物，美拉德反应物，非新植二烯中性香气物和芳香族氨基酸降解物，最低的是西柏烷类降解物；在两个品种各处理间，施菜籽饼肥浸提滤渣处理除总中性挥发香气物最高以外，其他各类挥发性香气物质含量也是最高。

表6 K326和云烟87各处理间主要各类挥发性香气物质含量(μg/g)Tab.6 The content of major volatile aromatic materials in K326 and Yunyan87 (μg/g)

3 结论与讨论

菜籽饼肥是油菜籽实榨油后剩余的残渣，含有N、P、K等多种营养元素，是较好的N、P有机肥。饼肥C/N比小，施入土壤中能迅速分解，易于被作物吸收。本试验表明，不同菜籽饼肥形态和无机肥的配施和施纯无机肥的K326和云烟87的烟叶挥发性香气物质总量从高到底依次为：施菜籽饼肥滤渣>施菜籽饼>肥菜籽饼浸提液>纯施无机肥；在施用不同菜籽饼肥形态和无机肥的配施处理中，以施菜籽饼肥滤渣的处理在增加烤烟主要挥发性香气物质方面效果明显，其新植二烯、类胡萝卜素降解物、西柏烷类化合物、美拉德反应物、芳香族氨基酸降解物以及非新植二烯中性香气物的含量都最高；K326和云烟87的相同处理具有相似的变化趋势，菜籽饼对烤烟挥发性香气物质含量的影响与品种无直接相关性，与饼肥的施用形态密切相关。

腐熟的菜籽饼肥、饼肥滤渣、饼肥浸提液都能够提高烤烟的挥发性香气物质含量，虽本试验未进行评吸，但各类挥发性香气物质与评吸质量直接相关，这与郭群召[3]的研究结果施用饼肥的比未施用饼肥的烤烟评吸质量要高相符，与付利波[4]的施用25%熟饼肥+75%的复合肥比单施复合肥评吸得分高也一致。饼肥中一般富含有机质、氮和相当数量的磷钾与中、微量元素，其中钾素可被作物直接利用，而氮、磷分别存在于蛋白质和卵磷脂中，不能直接被农作物吸收和利用，但饼肥中C/N比小，氮、磷易分解。因此，本文施菜籽饼肥浸提液处理其养分可能为可溶性钾、中微量元素等，在烟叶生长前期被吸收消耗，故其主要挥发性香气物质均低于施菜籽饼肥滤渣和未浸提菜籽饼肥处理；施未浸提菜籽饼肥处理，其主要挥发性香气物质均低于施菜籽饼肥滤渣处理，但略高于施菜籽饼肥浸提液处理，这可能与菜籽饼肥通过发酵浸提后促进了某些利于烟株吸收的香气组分合成代谢水溶性化合物的生成有关，由于菜籽饼肥中富含大量营养物质，故施用未浸提菜籽饼肥要比单施无机肥效果要明显。

另外，在对两个烤烟品种不同形态菜籽饼肥施用的研究过程中发现，将腐熟好的菜籽饼肥浸泡48h后分别取滤渣和浸提液施用，滤渣对初烤烟叶中性挥发性香气物质的影响要大于未浸提的菜籽饼肥。菜籽饼肥中除了含有N、P、K等大量元素外，还含有大量的微生物、核苷酸、小肽及氨基酸等物质，故菜籽饼肥中何种功能成分对烟叶香气量和香气质的贡献最大还有待于进一步深入研究。

[1]刘卫群，姜占省，郭红祥，等．芝麻饼肥用量对烤烟根际土壤生物活性的影响[J]．烟草科技，2003，(6)：31-34．

[2]张晓海，杨春江，王绍坤，等．烤烟施用菜籽饼后根际微生物数量变化研究[J]．云南农业大学学报，2003，18(1)：14-18．

[3]郭群召，吴学巧，黄平俊．饼肥对土壤性状、烤烟生长及烟叶品质的影响[J]．中国土壤与肥料，2007，(6)：68-70．

[4]付利波，苏 帆，陈 华，等．菜籽饼肥不同用量对烤烟产量及质量的影响[J]．中国生态农业学报，2007，15(6)：77-80．

[5]王 毅，瞿 兴，杨 跃，等．菜籽饼肥与化肥配合施用对烤烟生长及土壤养分的影响[J]．华中农业大学学报，2006，25(1)：50-54．

[6]杨 跃，王 毅，瞿 兴，等．烤烟对菜籽饼肥中氮素的吸收与分配研究[J]．烟草农业科学，2005，1(2)：131-136．

[7]郭紫明，毛建华，李鹏飞，等．洗刷烟叶表面对烤烟致香物质的影响[J]．湖南农业大学学报：自然科学版，2006，32(4)：382-384．