氮肥用量对香料烟香味成分及感官质量的影响

刘建军，符云鹏*，李亚飞，肖石柱，胡建新，冯 剑，闫 伸

（1.河南农业大学，国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州 450002；2.四川省攀枝花市烟草公司，四川 攀枝花 617000；3.河南中烟工业有限责任公司郑州卷烟厂，郑州 450099）

氮素是对烟草生长发育、产量和品质影响最大的元素，施氮量、氮素形态和来源影响着烟株体内各种含氮化合物的合成与代谢，并最终影响烟叶的产量、致香物质的形成和香吃味品质[1]。烟叶的感官质量是与香吃味有关的化学成分组成和含量综合作用的结果，受氮素营养水平的显著影响。在氮代谢水平过低的条件下，香气物质含量低，香气不足；在氮用量适宜、碳氮代谢比较协调的情况下，香气物质含量丰富，因此赋予烟叶优良的香吃味；在氮代谢过旺的条件下，虽然不少香气成分含量进一步增加，但一些香气成分含量下降，特别是对烟气质量有不良影响的成分增多，含量增加，从而导致烟叶评吸质量的下降[2-3]。王新发等[4]研究表明，不同基因型烤烟对氮用量的响应不同，随施氮量的增加，类胡萝卜素降解产物含量增加。黄平俊等[5]研究表明，在氮用量相同的条件下，适当地增加硝态氮比例有助于挥发性香气物质含量的提高。符云鹏等[6]研究表明，在氮用量相同的情况下，随着有机氮用量的增加，香料烟中所定性定量的有机酸类和赖百当类香味物质的含量增加。目前关于氮肥用量与烤烟香气物质及感官质量关系的研究较多，而对香料烟氮肥用量与香气物质的关系研究比较少。四川省攀枝花市是新发展的香料烟产区，目前各项栽培技术尚不完善，本文研究了该产区氮用量对香料烟香味物质和感官质量的影响，旨在为该产区香料烟科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验基本情况

试验于 2009—2010年在四川省攀枝花市米易县进行，该地北纬 27°00′12″，东经 102°08′08″，海拔1300 m。试验地土壤为水稻土，土壤pH 5.08，有机质20.3 g/kg，速效磷2.28 mg/kg，速效钾108 mg/kg，碱解氮87.78 mg/kg。供试香料烟品种为云香巴斯玛一号，行株距为40 cm×10 cm，每公顷栽烟24万株。

1.2 试验设计

试验设3个处理，3次重复，随机区组排列，小区面积 40 m2。处理如下：N1 52.5 kg/hm2；N2 67.5 kg/hm2；N3 82.5 kg/hm2。各处理磷、钾肥用量一致，分别为123.75、206.25 kg/hm2。所用肥料为烟草复合肥（10-15-25）、硫酸钾、过磷酸钙、硝酸铵。全部的磷肥、70%的氮肥和70%的钾肥在整地起垄时条施，剩余的肥料在移栽后30 d溶于水中穴施。调制后各处理取中部叶 1 kg进行香气成分分析和感官质量鉴定。

1.3 烟叶香气物质含量的测定

烟叶香味物质成分由上海烟草（集团）公司技术中心测定。准确称取0.5000 g烟样于干燥的15 mL具塞离心管中，用定量加液器加入内标（甲基丁基苯酚10 mg/mL）溶液2 mL，无水乙醚4 mL，5%的H2SO43 mL，震荡均匀静置过夜，2 000 r/min离心15 min，取上清液测定香味物质。

采用Agilent5973气质联用仪（美国Agilent公司）对烟叶样品进行定性分析。色谱柱为db-624[60m×0.32mm(i.d.)×1.8μm (d.f.)]，中等极性；载气为H2，柱头压为100 kPa，分流比为20:1；进样口温度为250 ℃；FID检测器温度为250 ℃。升温程序为初温40 ℃保持1 min，然后以10 ℃/min升至100 ℃；再以5 ℃/min升至180 ℃；最后以2℃ /m in 升至240 ℃，保持30 min。进样量1.0 μL采用NIST02谱库检索定性，内标法定量。

1.4 烟叶感官质量鉴定

采用 YC/T138—1998烟草及烟草制品感官评价方法，由上海烟草集团北京卷烟厂、河南中烟有限责任公司、湖北中烟有限责任公司评吸专家进行评吸鉴定，评吸指标包括风格程度、香气量、浓度、杂气、劲头、刺激性、余味、燃烧性、灰色和质量档次，最大标度为9分。

2 结 果

2.1 氮用量对香料烟香味成分的影响

2.1.1 有机酸含量 试验共测定了6种有机酸（表1），β-甲基戊酸含量最高，其次是乙酸和异戊酸，其中异戊酸和 β-甲基戊酸是香料烟重要的香气成分，二者的混合物可以代替混合型卷烟中的香料烟[7]。表1表明，随着施氮量的增加，乙酸、棕榈酸的含量逐渐增加，处理间差异显著；异丁酸、β-甲基戊酸的含量呈逐渐下降的趋势，异丁酸在3个处理间差异显著；异戊酸、丙酸含量随着施氮量的增加没有规律性。所定性定量的有机酸总量随着施氮量的增加而降低，N1、N2之间差异不显著，与N3的差异达显著水平。香料烟特征香味物质异戊酸和β-甲基戊酸在有机酸总量中所占比例3个处理中分别为64.61%、60.91%、57.43 %，呈降低趋势。说明增施氮肥会降低香料烟重要有机酸含量和有机酸总量。

表1 氮用量对香料烟有机酸含量的影响 μg/gTable 1 Effects of nitrogen rates on the content of organic acids in oriental tobacco leaves

2.1.2 西柏烷类物质含量 试验共测定了7种西柏烷类化合物（表2），茄酮含量最高，其次是氧化茄酮。西柏烷类香气物质主要包括茄酮及其衍生物[7]，茄酮不但本身具有很好的香气，其降解产物也是烟草中重要的致香物质[8]，在3个处理中分别占西柏烷类总含量的 75.39%、72.83%和 75.14%。由表2可知，随氮用量的增加，茄酮、氧化茄酮呈上升趋势，其中氧化茄酮在 3个处理间差异显著，N3处理茄酮含量显著高于N1和N2；西柏戊烯2和西柏三烯二醇2以N2处理最高，与N1之间差异达显著水平；其他成分处理间差异不显著。西柏烷类化合物总含量随氮用量的增加而提高，3个处理间差异显著。

表2 氮用量对香料烟西柏烷类物质的影响 μg/gTable 2 Effects of nitrogen rates on the cembranoids content in oriental tobacco leaves

2.1.3 赖百当类含量 共测定了 15种赖百当类物质（表3）。由表3可知，赖百当类总含量以N2最高，N3最低，N1居中，3个处理间呈显著性差异。其中，龙涎醛、氧化硬尾醇、降龙涎香内酯、8,12-环氧-14-赖百当-13-醇 1、12,15-环氧-12,14-赖百当-8-醇、8,13-环氧-14-赖百当-12-醇 3个同分异构体等8种成分随着施氮量的增加呈下降的趋势；降龙涎香醚、8,12-环氧-14-赖百当-13-醇 2、8,12-环氧-14-赖百当-13-醇3等3种物质随着施氮量的增加呈上升的趋势。随着施氮量的增加，driminol[10]、8,12-环氧-14-赖百当-13-醇 4、8,12-环氧-14-赖百当-13-醇5、14,15-双去甲-8(OH)-11(E)-赖百当3种物质含量先上升后下降。在鉴定到的 15种赖百当类物质中8,12-环氧-14-赖百当-13-醇5种同分异构体所占的比例最大，3个处理中分别为54.44 %、55.54 %、57.37 %，基本不受氮用量的影响；其次是8,13-环氧-14-赖百当-12-醇3个同分异构体，在3个处理中占赖百当类总量的15.94 %、15.42 %、14.42 %，也不受氮用量的影响。

表3 氮用量对香料烟赖百当类物质的影响 μg/gTable 3 Effects of nitrogen rates on the content of labdanums in oriental tobacco leaves

2.1.4 类胡萝卜素类含量 类胡萝卜素类是烟草中重要的萜烯类化合物之一[11]，在卷烟产品开发中，类胡萝卜素及其降解产物的含量，是卷烟配方设计和烟叶原料调香形成香气风格的重要化学组分[12]。本文共定性定量鉴定出9种类胡萝卜素降解产物，其中3-氧代-α-紫罗兰酮、六氢法尼基丙酮、3-羟基-β-大马酮、大马酮的含量都在10 μg/g以上，尤其是3-氧代-α-紫罗兰酮的含量最高。随氮用量的增加，大马酮、香叶基丙酮、巨豆三烯酮2个同分异构体、六氢法尼基丙酮、3-羟基-β-大马酮、二氢猕猴桃内酯等7种成分的含量呈增加趋势，除二氢猕猴桃内酯外其他 6种成分的含量处理间差异显著；3-氧代-α-紫罗兰酮和二氢大马酮含量随氮用量的增加而降低，其中N1显著高于其他处理。类胡萝卜素降解产物总量随施氮量的增加呈上升的趋势，N1、N2之间差异不显著，与N3形成显著性差异，N1，N2的含量分别为N3的74.25%、75.45%。

表4 氮用量对香料烟类胡萝卜素降解产物含量的影响 μg/gTable 4 Effects of nitrogen rates on the content of carotenoids in oriental tobacco leaves

2.1.5 其他香味物质含量 苯甲醇和苯乙醇是芳香族氨基酸裂解产物，是烟叶重要的香气物质[7]。由表5可知，苯甲醇的含量随施氮量的增加而下降，苯乙醇含量随施氮量的增加先上升后下降，3个处理差异不显著。糠醛和5-羟甲基糠醛是非酶棕色化降解产物，糠醛在3个处理之间差异不显著，5-羟甲基糠醛的含量以N3处理最低，N3显著低于N1、N2，但N1和N2差异不显著。叶绿醇和新植二烯是叶绿素的降解产物，新植二烯能增进烟叶的吃味和香味，且有一种令人愉悦的气味，同时还可以通过降解转化形成其他致香物质[13]。叶绿醇、新植二烯和对甲基苯乙酮的含量都随着施氮量的增加而增加，在3个处理中形成显著性差异。

表5 氮用量对香料烟其他香味物质含量的影响 μg/gTable 5 Effects of nitrogen rates on the content of others components in oriental tobacco leaves

2.1.6 香气物质总量 烟叶的香气风格与其不同种类香味物质所占的比例密切相关。由图1可得，香料烟香味物质含量依次为赖百当类＞有机酸类＞其他类＞类胡萝卜素类＞西柏烷类。赖百当类和有机酸类是香料烟的主要香味物质，二者之和占香味物质总量的60%以上，但随着施氮量的增加呈下降的趋势，在 3个处理中分别为 65.76%、64.06%、60.17%。西柏烷类所占的比例最小，在3个处理中分别为4.12%、4.36%、5.57%。随着施氮量的增加，赖百当类含量先增加后减少，处理间差异显著；有机酸类呈逐渐下降的趋势，N1、N2差异不显著，与N3形成显著性差异；其他类、类胡萝卜素类、西柏烷类均呈上升的趋势，处理间呈显著性差异。

图1 施氮量对香料烟香味物质含量的影响Fig.1 Effects of nitrogen rates on the flavor components in oriental tobacco leaves

2.2 氮用量对香料烟感官评吸质量的影响

由表6可知，随氮用量的增加，香料烟的风格程度减弱，香气量足，烟气浓度增加，杂气、劲头和余味得分呈增加趋势，质量档次提高。在本试验条件下，氮用量对香料烟刺激性、燃烧性、灰色影响不大。随氮用量的增加，香料烟感官质量总分增加，N3显著高于N2和N1，但N1和N2之间差异不显著。

3 讨 论

本文通过对香料烟 44种致香成分定性定量分析和感官质量评吸得出，在一定的施氮范围内随着施氮量的增加烟叶中总的致香成分含量和调制后单料烟评吸总得分都呈增加的趋势，处理间形成显著性差异，说明施氮量对香料烟香味物质含量和感官质量评吸影响明显。在本试验条件下以氮用量为82.5 kg/hm2处理表现最优。

表6 氮用量对香料烟感官质量的影响Table 6 Effects of nitrogen rate on sensory evaluation of oriental tobacco

香料烟致香成分分析得出，对香料烟香味物质总含量贡献最大的是 8,12-环氧-14-赖百当-13-醇 5种同分异构体，其次为 3-甲基戊酸。含量超过 50 μg/g 的有：8,12-环氧-14-赖百当-13-醇、3-甲基戊酸、乙酸、5-羟甲基糠醛、新植二烯、8,13-环氧-14-赖百当-12-醇、3-氧代-α-紫罗兰酮、糠醛、异戊酸，其中 8,12-环氧-14-赖百当-13-醇、3-甲基戊酸、8,13-环氧-14-赖百当-12-醇、异戊酸是香料烟的特征香气成分[14]，其物质含量的多少与香气风格程度密切相关。

氮肥对烟叶正常的生长发育和产量品质的形成有着重要的影响，在本试验条件下烟叶致香成分总量随着施氮量的增加而增加，以82.5 kg/hm2施氮量的香气物质含量最高。有机酸含量在3个处理中呈下降的趋势，说明施用氮肥可能会降低烟叶中有机酸类香气物质含量。西柏烷类香气物质主要是指茄酮含量，其含量的高低主要受腺毛密度和腺毛分泌能力的综合影响[11,15]，在3个处理中差异显著。赖百当类物质是香料烟的特征香气物质，中氮处理含量最高，N1、N2之间差异不显著，与N3之间差异显著，这可能由于香料烟生长发育所需的气候条件所致。香料烟主要产于地中海沿岸国家，在生长期间要求干旱多日照，少雨或无雨，昼夜温差大，成熟的烟叶叶片小而厚，香吃味丰富，而攀枝花地区的金沙江及其支流区域为干热河谷气候于此相近，但随着施氮量的增加，成熟的烟叶叶片大而薄，因此香吃味变淡，降低香料烟特征香味物质含量。类胡萝卜素类含量随着施氮量的增加而增加，N1、N2之间差异不显著，与N3形成显著性差异，与王新发等[4]研究结果一致，其他类香气物质含量呈上升趋势主要是由于新植二烯含量的升高所致，这是由于随着施氮量的增加，烟叶叶片中质体色素含量上升使得类胡萝卜素降解产物和叶绿素的降解产物增加而造成的[4]，与朴世领等[16]研究的结果一致。烟叶香气物质的形成是一个漫长又复杂的过程，不仅受到栽培措施[17]、生态气候条件的影响[18]，还与烟叶的调制技术[19]密切相关。感官质量评吸表明，施氮量对烟叶的风格程度、香气量、浓度、杂气、劲头、质量档次影响较大，对刺激性、余味、燃烧性、灰色影响较小。在本试验条件下，评吸总得分随着施氮量的增加而增加，以82.5 kg/hm2的施氮量得分最高。

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