打顶后喷施钾肥对烤烟化学成分的影响

景延秋，袁秀秀，王卫峰，孙明辉，刘英杰，鲁 平，张月华，徐 敏

（1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.广西壮族自治区烟草公司，广西 南宁 530023；3.河南省烟草公司漯河市公司，河南 漯河 462000；4.河南省烟草公司郑州市公司，河南 郑州 450001；5.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450016；6.中国烟草总公司河南省公司，河南 郑州 450008）

烟草是一种喜钾作物，同时钾也是烟草最重要的品质元素[1-2]。卷烟工业将含钾量作为评价烟叶品质的重要指标之一，钾含量髙的烟叶可降低烟气中的一氧化碳和焦油的释放量[3]。通过增加烟叶中钾的含量是提高烟叶品质的一项重要措施。我国烟叶与其他国家相比，劣势是烟叶中钾含量较低，平均含量未达到2%，烟叶品质的提高受到严重制约[4]。烟叶中钾含量低给我国优质烟叶的生产带来很大困扰[5]。提高烟叶钾含量进而提高烟叶品质成为行业内的研究热点之一。有研究表明[6]：可以通过打顶措施改变烟叶生长的库源关系，打顶后生长中心转移到烟草顶部，促进了生长物质的向上运输，增加烟叶中钾素的积累量。因此，为促进烟叶对钾的吸收，可在烟叶生长后期或打顶后施用含量较高的钾素，从而使更多钾素运输到烟叶中，增加烟叶钾的积累，达到烟叶钾含量的增加。目前市场上钾肥种类众多，笔者以不同钾肥为研究对象，在打顶当天分别对烟株喷施浓度为0.5%的钾肥硝酸钾、磷酸二氢钾、硫酸钾、草酸钾和酒石酸钾，探究打顶当天喷施钾肥对烤烟烟叶化学成分的影响，以期找到最适合在打顶期间喷施的钾肥，即最大限度地提高烟叶的含钾量进而提高烟叶品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2014年在河南省漯河市郾城区李集镇试验示范田进行试验，以中烟100 为供试品种。试验田土壤肥力中等，土壤有机质含量30.86 g/kg，施纯氮43.8 kg/hm2，碱解速效氮、磷、钾分别为234.15、47.29 和368.42 mg/kg，土壤pH 值6.79，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）= 1 ∶1 ∶1.5。烟苗于2014年5月3日移栽，烟株间行株距为120 cm×50 cm，留叶数为18～22 片/株。烟田地势平坦方便排灌，大田种植管理严格按照优质烟叶生产技术规范要求进行，取烤后中部叶为测试样品。

1.2 试验设计

采取随机区组试验，设置6个处理，每个处理3次重复，采用田间种植常规管理方法。在打顶当天喷施浓度为0.5%的钾肥，分别为：T1（硝酸钾）、T2（磷酸二氢钾）、T3（硫酸钾）、T4（草酸钾）、T5（酒石酸钾）、T6（清水）为对照，分别在烟叶正反面喷施，以叶面湿露不滴水为准。烟叶成熟采收后，采用三段式烘烤工艺。取烤后烟样在45℃条件下烘干磨碎，过0.38 mm（孔径）筛子，筛出烟样用于化学成分的测定。

1.3 检测指标及方法

1.3.1 烟叶常规成分和质体色素含量的测定 对烟叶样品进行常规化学成分分析（总糖、还原糖、总氮、烟碱、蛋白质、钾、氯），按照烟草行业测定标准，测定方法如下：水溶性总糖YC/T 59-2002、还原糖YC/T 160-2002、总氮YC/T 161-2002、烟碱YC/T 166-2002、蛋白质YC/T 162-2002 和钾和氯含量YC/T 173-2003。烟叶中质体色素含量的测定采用高效液相色谱法（YC/T 382-2010）。

1.3.2 中性致香物质的测定 香味物质前处理：采用同时蒸馏萃取装置提取烟样中的中性致香物质，使用二氯甲烷萃取剂萃取。称取烤后烟样20 g，放入1 000 mL 圆底烧瓶中，再加入2 g 柠檬酸，再加入600 m L 水，加热至300℃萃取2.5 h，再用250 m L 圆底烧瓶中加入40 m L 二氯甲烷和1 m L 中性内标，放入60℃水浴锅中。萃取后向250 m L 烧瓶中加入无水硫酸钠，充分吸收水分，至无分层。然后将上层液转入鸡心瓶中，然后用旋转蒸发仪将萃取液浓缩至1.0 m L，转入色谱瓶中，供气相色谱-质谱（美国HP6890-5972 气质联用仪）进行定性分析。

气相色谱-质谱（GC/MS）分析条件：采用HP-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 µm）为色谱柱，流速0.8 m L/min 的He 为载气，进样口的温度为250℃；50℃（2 min） 2 ℃/min，120 ℃（5 min） 2 ℃/min，240 ℃（30 min），分流比1 ∶15 和进样量2 µL，进行质谱检测。离子源温度177℃，传输线温度280℃，电离能70 eV，载气He，流速为0.8 m L/min，质量数范围35～500 amu，MS 谱库为NIST 0.5 aL。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟叶常规化学成分的影响

由表1 可知，喷施钾肥后各处理与对照相比，烟叶中的蛋白质和烟碱含量均减少，但在处理间烟叶中蛋白质含量差异不显著，烟碱含量以T4 处理含量最低，且与各处理差异极显著，其他处理之间未达到极显著差异水平；总氮含量以T3 最高、T4 最低，且与其他处理差异显著；还原糖和总糖含量均以T1 最高，与其他处理差异极显著，T5 含量最低，且还原糖含量与各处理之间差异极显著，但总糖含量除T1 外其他处理间未达到极显著差异；钾含量与对照相比，各处理含量均增加，以T1 含量最高，但各处理间未达到极显著差异水平；氯含量以T3 最高、T1 最低，T1与各处理差异极显著；糖碱比T2、T5 含量降低，但与对照差异不显著，T4 最高，且与各处理差异极显著；氮碱比T4 最高，且与各处理差异极显著，其他各处理与对照未达到极显著差异水平；与对照相比，钾氯比中T3 降低，其他处理均增加，除T1 与各处理差异极显著外，其他处理间差异不显著。

2.2 不同处理对烟叶质体色素的影响

表1 不同处理对烟叶常规化学成分的影响 （%）

由表2 可知，打顶后喷施钾肥，各处理叶绿素a含量为：T5>T2>T6>T4>T3>T1，但各处理与对照差异不显著；各处理中叶绿素b 含量均减少，其含量大小为：T6>T2>T5>T1>T3>T4，且与对照差异显著；各处理中叶绿素总量均减少，其含量大小为：T6>T2>T5>T3>T1>T4，T1、T3 与T4 之 间 以 及T2、T5 与T6 之间差异不显著；类胡萝卜素含量大小为：T5>T3>T2>T1>T4>T6，T5 与T6 差异极显著，其他处理与T6 未达到极显著差异水平；质体色素总量为：T5>T2>T3>T1>T6>T4，且T5 与各处理差异显著，T1和T4 与对照差异不显著。降低叶绿素含量，提高类胡萝卜素含量有利于烟叶品质的提高[7]。打顶后喷施钾肥有利于烟叶叶绿素的降解和类胡萝卜素的增加。

表2 不同处理对烟叶质体色素的影响 （μg/g）

2.3 不同处理对烟叶中性致香物质的影响

通过GC/MS 测定分析，各处理烤后烟叶中共检测出29种中性致香物质。按烟叶香气前体物进行分类，可分为类胡萝卜素类降解产物、棕色化产物类、苯丙氨酸类、类西柏烷类等[8]。其中，类胡萝卜素类14种、棕色化产物类5种、苯丙氨酸类4种、类西柏烷类（茄酮）1种、其他类别5种。

2.3.1 不同处理对烟叶类胡萝卜素类降解产物的影响表3表明，烟叶中的类胡萝素类降解产物总量T4最高，T1最低；与对照相比，T2、T3、T4和T5分别增加4.20%、0.25%、6.99%和2.00%，T1 减少6.38%。在测定出的14种类胡萝卜素类降解产物中，β-大马酮、法尼基丙酮、巨豆三烯酮Ⅴ和β-二氢大马酮含量相对较高，氧化异佛尔酮、巨豆三烯酮Ⅲ含量相对较低。

表3 不同处理对烟叶类胡萝卜素类降解产物香气物质含量的影响 （μg/g）

2.3.2 不同处理对烟叶棕色化反应物类香气物质含量的影响 由表4 可知，打顶后喷施不同钾肥，各处理中只有T2 棕色化反应物类香气物质含量增加，其他处理均减少，其含量大小为：T2>T6>T4>T1>T5>T3，T2增加量为2.21%，T1、T3、T4和T5分别减少了3.20%、33.86%、0.78%和13.80%；喷施磷酸二氢钾有利于棕色化反应物类香气物质的形成。

表4 不同处理对烟叶棕色化反应物类香气物质含量的影响（μg/g）

2.3.3 不同处理对烟叶苯丙氨酸类致香物质含量的影响 表5 表明，各处理烟叶中苯丙氨酸类香气物质含量与对照相比T1、T2 和T5 含量增加，增加量分别为7.69%、3.08%和4.81%；T3 和T4 含量减少，减少量分别为11.84%和4.73%。苯乙醛含量除T3 减少和苯乙醇含量除T4、T5 减少外，其他处理均增加。

2.3.4 不同处理对烟叶类西柏烷类致香物质含量的影响 类西柏烷类降解产物致香物质主要包括茄酮及其衍生物，茄酮是其中含量较丰富的物质之一，赋予烟草醛酮的烟味香气，还可降解为烟草中重要的致香物质如茄醇、降茄二酮、茄呢呋喃等。表6 表明，类西柏烷类降解产物茄酮在各处理中，T3 含量最低为10.93 μg/g，与对照相比，减少了18.10%；T4 最大为16.58μg/g，增加了6.54%；T1、T2 和T5 变化幅度较小。

表5 不同处理对烟叶苯丙氨酸类致香物质含量的影响（μg/g）

2.3.5 不同处理对烟叶中性致香成分总量的影响 由表7 看出，与对照T6 相比，除新植二烯外，打顶后喷施硝酸钾和硫酸钾烟叶中各类中性香味物质含量均降低，不利于烟叶中性香味物质的形成；喷施磷酸二氢钾烟叶中各类中性香味物质含量均增加，有利于烟叶中性香味物质的形成；喷施草酸钾和酒石酸钾后烟叶中各类中性香味物质含量有所不同，但除新植二烯外中性香味物质总量均增加；除新植二烯外中性香味物质总量的大小为：T2>T4>T5>T6>T1>T3。与对照相比，打顶后喷施各种钾肥后新植二烯含量均减少，新植二烯含量大小为：T6>T4>T3>T1>T2>T5。由于新植二烯减少量较大，烟叶中性香味物质总量与对照相比均减少，其含量大小为：T1>T4>T3>T1>T2>T5。

表6 不同处理对烟叶类西柏烷类致香物质含量的影响（μg/g）

表7 不同处理对烤后烟叶中性致香物质总量的影响 （μg/g）

3 结论与讨论

烟叶化学成分及其协调性决定了烟叶的内在品质[9-11]，根据致香物质类型及含量可以评价烟叶的香气质和香气量[12-13]。试验表明，打顶当天喷施不同钾肥，烟叶中钾含量增高，但各处理之间差异均不显著；喷施硝酸钾烟叶的钾含量较对照处理有增加量最大，且更接近优质烟叶的适宜含量2%，其钾氯比提高，与其他处理显著差异，烟碱含量适中，糖碱比等各项常规化学成分含量更加接近优质烤烟的标准。

烤后烟中质体色素含量影响烟叶品质和可用性[14]，叶绿素在烟叶成熟和调制过程中变化幅度较大，打顶后喷施钾肥，烟叶中叶绿素含量减少，类胡萝卜素含量增加；即喷施钾肥有利于叶绿素降解，有利于烟叶变黄。类胡萝卜素降解产物是烟草很重要的一部分中性致香物质，与烟叶外观和品质有直接关系[14-16]，喷施磷酸二氢钾、硫酸钾、草酸钾和酒石酸钾有利于类胡萝卜素降解产物的产生。棕色化产物对烟草香吃味的形成有重要影响，具有令人愉快的香气和吸味[17]，喷施磷酸二氢钾有利于棕色化产物的增加。在烟草中芳香族氨基酸降解产物也是含量较丰富的致香物质，苯甲醛具有杏仁香、樱桃香、甜香，苯乙醛具有玫瑰花香，苯甲醇和苯乙醇具有醇香[18]，喷施硝酸钾、磷酸二氢钾和硫酸钾有利于芳香族氨基酸降解产物的产生。类西柏烷类降解产物（茄酮）是烟叶腺毛分泌物的重要成分[19]，喷施磷酸二氢钾、草酸钾和酒石酸钾有利于类西柏烷类降解产物的产生。新植二烯是烟叶中重要的萜烯类化合物，具有一定香气，同时还可分解转化成低分子香味成分[20-22]。该试验表明，烤烟打顶当天喷施不同钾肥，有利于叶绿素的降解，类胡萝卜素含量增加；喷施磷酸二氢钾和草酸钾有利中性致香物质（除新植二烯）含量增加，且效果显著；喷施硝酸钾、硫酸钾和酒石酸钾不利于中性致香物质的生成，其原因可能是磷酸二氢钾有利于烟叶成熟落黄。

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