不同钾肥对烤烟中性香气物质的影响

不同钾肥对烤烟中性香气物质的影响

何永秋1，刘国顺2*，范才银1

(1.湖南省烟草公司衡阳市公司常宁市分公司，湖南常宁 421500；2.河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，河南郑州 450002)

摘要[目的]为探讨缓控释肥对烤烟品质的影响。[方法]采用田间试验，研究不同缓释钾肥对烤后烟叶中性香气物质含量的影响。[结果]相比CK(普通钾肥)，缓释钾1和缓释钾2都可以在不同程度上提高烤后烟叶中性香气物质含量。[结论]添加生物质炭的缓释钾1的效果要明显优于添加腐殖酸的缓释钾2。

关键词缓释钾肥；烤烟；中性致香物质

中图分类号S143.3

作者简介何永秋(1987- )，男，湖南益阳人，硕士研究生，研究方向：烟草栽培生理生化研究。*

收稿日期2015-07-29

Effects of Different Combinations of Potassium Fertilizers on Neutral Aroma Constituents in Flue-cured Tobacco Leaves

HE Yong-qiu1，LIU Guo-shun2*，FAN Cai-yin1(1.Changning Branch of Hengyang Municipal Tobacco Company，Changning，Hunan 421500；2.National Tobacco Physiology & Biochemistry Research Centre，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002)

Abstract[Objective]The research aimed to study the effects of slow controlled release fertilizer on the quality of flue-cured tobacco.[Method]A field experiment was conducted to investigate the effects of different potassium fertilizer on the content of neutral aroma components in flue-cured tobacco.[Result]Compared to ordinary fertilizer，slow-release potassium 1 and slow release potassium 2 increased flue-cured tobacco neutral aroma components content in different extent.[Conclusion] The effects of slow-release potassium 1 adding biomass charcoal were significantly better than those of slow release potassium 2 adding humic acid.

Key words Slow-release potassium fertilizer (SRPF); Fue-cured tobacco; Neutral aroma constituent

在烤烟的整个生育过程中，钾元素为需求量最大的一种。它对于烤烟的生长发育和品质有重要影响[1]。为了保证烟株在生长发育过程中有足够的钾素吸收，生产上普遍采用增施钾肥、分层施钾、分次施钾等方式，结果却收效甚微。然而，近年来缓控释肥的出现是解决这一问题的有效途径。由于缓控释肥能够一次性安全施入而不出现烧苗现象，具有养分释放与烟株钾素营养需求相同步的特点，保证烤烟在整个生育时期对钾素营养的需求，从而显著提高肥料利用率[2-3]。目前关于缓控释肥在烟草上的研究已有少量报道[4-10]，然而关于缓控释肥对烟草中性香气物质的影响还较少[11]。笔者采用田间试验探讨不同钾肥对中性致香物质含量的影响，旨在为缓释钾肥的研制与推广应用提供理论依据和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验材料试验在河南农大许昌校区进行。供试品种为当地主栽品种中烟100，烟苗于5月7日移栽。供试土壤基础肥力为：碱解氮50.0 mg/kg，速效磷9.5 mg/kg，速效钾114.8 mg/kg，有机质13.5 mg/kg，pH 7.55。

1.2试验设计试验设3个处理：CK，普通钾肥；T1，缓释钾1；T2，缓释钾2。所用缓释钾肥均为自行研制，其生产方案为：缓释钾1，由硫酸钾与生物质炭造粒而成，K2O含量为20%；缓释钾2，由硫酸钾与腐殖酸造粒而成，K2O含量为20%。试验中所用普通钾肥为K2SO4与复合肥。各处理氮、磷、钾肥总用量分别控制为52.5、90.0、157.5 kg/hm2。氮肥用量的10%作窝肥穴施，其他肥料全部作基肥条施。

试验采用随机区组设计，各处理重复3次。小区面积70 m2，植烟行距1.20 m，株距0.55 m，试验地设有保护行。烟株留叶数22片。田间管理措施均按当地优质烟叶栽培技术规范进行。

1.3取样与测试

1.3.1烟样采集。取各处理烤后烟叶上橘二( B2F) 和中橘三( C3F)各1 kg。

1.3.2中性香气物质测定。对烟叶样品用同时蒸馏萃取仪进行前处理。在500 ml圆底烧瓶中加入10.000 g烟样、1.0 g柠檬酸，500 μl内标，再加入300 ml蒸馏水，充分摇匀，再加50 ml蒸馏水冲洗瓶塞和烧瓶口；同时，安装蒸馏萃取装置，然后从冷凝管上方加入40 ml二氯甲烷于250 ml烧瓶中，打开电热套，待样品开始沸腾，在蒸馏萃取装置中出现分层时开始计时；2.5 h后，收集有机相即250 ml烧瓶中的溶液，同时收集蒸馏萃取装置中的有机相；加入10 g左右无水硫酸钠，摇匀至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶；用二氯甲烷清洗无水硫酸钠2次，每次15 ml左右，再转移至鸡心瓶中；在转移有机相的过程中，不让无水硫酸钠进入鸡心瓶中，水浴浓缩鸡心瓶中的溶液至1 ml左右。

GC/MS分析条件如下：色谱柱HP-5(60.00 m×0.25 mm，0.25 μm)；载气He，流速0.8 ml/min；进样口温度250 ℃，传输线温度280 ℃，离子源温度177 ℃。升温程序:初温50 ℃，恒温2 min后以2 ℃/min升至120 ℃，保持5 min后以2 ℃/min升至240 ℃，保持30 min。分流比为1∶15,进样量为2 μl。电离能70 eV。质量数范围50～500 amu。MS谱库:NIST02。

1.4数据处理采用Excel 2003和dps7.05软件进行数据的统计处理。

2结果与分析

2.1中性香气物质总量经气相色谱/质谱(GC/MS)对烤后烟叶样品进行定性分析和定量分析，共检测出31种香气物质(表1)。把所检测出的香气物质按照烟叶香气前体物进行分类，可分为质体色素类和非质体色素类。其中，质体色素类包括类胡萝卜素类和新植二烯类，而非质体色素类包括类西柏烷类、苯丙氨酸类、糖和氨基酸非酶棕色化产物类[12]。

由表1可知，在B2F中，除了T2处理的类胡萝卜素降解物含量略低于CK外，其他型香气物质含量都是T1处理、T2处理明显高于CK。类胡萝卜素降解物、新植二烯、棕色化产物、类西柏烷类物质均以T1处理含量最高，苯丙氨酸类降解物以T2处理含量最高。与CK相比，T1处理、T2处理的香气物质总量分别提高了47.6%、15.4%，除新植二烯外香气物质总量分别提高了47.1%、39.2%。

在C3F中，除了T2处理的棕色化产物类和类西柏烷类降解物含量略低于CK外，其他类型香气物质含量都是T1处理、T2处理处理明显高于对照T0。新植二烯、类西柏烷类物质、棕色化产物、类胡萝卜素降解物含量均以T1处理最高，苯丙氨酸类降解物含量以T2处理最高。与CK相比，T1处理、T2处理的香气物质总量分别提高了57.2%、11.1%，除新植二烯外香气物质总量分别提高了23.0%、3.2%。

表1　不同施钾处理对中性香气物质总量的影响　μg/g

2.2烤后烟叶质体色素降解形成的香气物质含量有研究表明，在烟叶的总挥发性香气成分中，类胡萝卜素降解物的含量仅低于叶绿素降解物(占8%～12%)。类胡萝卜素降解时因双键断裂的部位不同，产生不同碳原子数的化合物，进一步形成烟草中许多关键的香气成分如大马酮、巨豆三烯酮、紫罗兰酮和异佛尔酮等。其中，巨豆三烯酮能增加烤烟中的花香和木香；β-紫罗兰酮和大马酮可增加烟草的花香味；氧化异佛尔酮目前是国内外广泛使用的烟草香原料；少量二氢猕猴桃内酯能除去烟气中的刺激感[12]。

由表2可知，B2F中共检测出14种类胡萝素降解物，其中有6种香气物质的含量以T1处理最高，有5种香气物质以T2处理中含量最高，类胡萝素降解物总量以T1处理含量最高，与CK相比，T1处理的类胡萝素降解物总量提高8.8%，而T2处理的含量几乎与CK相当。在C3F中，共检测出15种类胡萝素降解物，其中有11种香气物质的含量以T1处理最高，有2种香气物质以T2处理中含量最高，类胡萝素降解物总量以T1处理最高。与CK相比，T1处理、T2处理类胡萝素降解物总量分别比CK提高了41.1%、10.8%。

新植二烯为烟叶中性挥发性物质中含量最为丰富的成分。当烟草燃烧时，它可直接进入烟气，具有减轻刺激性和使烟气变醇和的能力。它作为捕集烟气气溶胶内香气物质的载体，具有携带烟叶中其他挥发性香气物质和致香物质、添加的香气成分进入烟气的作用。另外，新植二烯可进一步分解转化为具有清香的植物呋喃。这对提高烤烟的香气具有积极影响[12-13]。在B2F中，与CK相比，T1处理、T2处理分别提高了47.7%、11.0%。在C3F中，与CK相比，T1处理、T2处理分别提高了62.9%、12.5%。

表2　不同施钾处理对质体色素类降解物质含量的影响　μg/g

2.3烤后烟叶非质体色素类物质降解形成的香气物质含量糠醛、5-甲基糠醛、二氢呋喃酮、乙酰基吡咯和糠醇等成分组成棕色化产物类香气物质，其中多种物质具有特殊的香味，如烟叶醇化后的坚果香、甜香等优美香气与这些化合物有密切的关系，尤其是其中的吡咯、呋喃类物质，虽然含量低，是对可可香味的形成至关重要[12-13]。在B2F中检测出5种棕色化产物类香气物质，有3种以T1处理含量最高，另外两种以T2处理含量最高，T1处理、T2处理的棕色化产物类香气物质总量分别比CK高63.8%和62.1%。在C3F的5种棕色化产物类香气物质中，有2种以T1处理含量最高，2种以CK含量最高，1种以T2处理含量最高。T1处理的棕色化产物类香气物质总量比CK高7.6%，T2处理却比CK低5.0%。

苯丙氨酸类香气物质对烤烟香气有良好的影响，尤其是对烤烟的清香、果香贡献最大。在烤烟的挥发油中，最重要的化合物是苯甲醇和苯乙醇。它们可使烟气增加花香的香味[12-13]。由表3可知，在B2F检测出的4种苯丙氨酸类香气物质中，苯乙醛以T1处理含量最高，其余3种以T2处理含量最高，相比CK，T1处理、T2处理的苯丙氨酸类香气物质总量分别提高了86.2%和131.6%。在C3F的4种苯丙氨酸类香气物质中，有2种以CK含量最高，1种以T1处理含量最高，1种以T2处理含量最高。相比CK，T1处理、T2处理的苯丙氨酸类香气物质总量分别提高了3.3%和6.2%。

类西柏烷类致香物质主要包括氧化茄酮和茄酮，是烟叶中重要的致香成分，具有一定的甜香，能调和卷烟的吃味[12]。茄酮也是烟草中含量最丰富的中性致香物质之一。它不但本身具有很好的香气，而且其降解转化产物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是烟草中很重要的致香物质[12]。该试验只检测出一种类西柏烷类致香物质——茄酮。在B2F中，以T1处理含量最高，T1处理、T2处理分别比CK高出97.3%、20.7%；在C3F中，也以T1处理含量最高，T1处理比CK高出21.8%，而T2处理比CK降低了19.0%。

共检测出5种其他类香气物质。在B2F中，有3种以T1处理含量最高，1种以T2处理含量最高，另一种以CK含量最高。T1处理、T2处理的其他类香气物质总量分别比CK提高了26.3%、20%。在C3F中，有2种以T1处理含量最高，2种以T2处理含量最高，另一种以CK含量最高。T1处理、T2处理的其他类香气物质总量分别比CK提高了29.6%、28.1%。

表3　不同施钾处理对非质体色素类降解物质含量的影响　μg/g

3结论与讨论

香气是评定烟叶及其制品品质的重要指标。各种香气成分的组成、含量和平衡比例综合影响烟叶烟气香气量和香气质[12]。钾素作为公认的品质元素，与烤烟体内的许多代谢过程如光合作用、呼吸作用、碳水化合物、脂肪和蛋白质的合成密切相关[14]，所以合理的钾素供用能提高烟叶的香气质量，改善烟叶品质。研究表明，缓释钾1和缓释钾2都可以在不同程度上提高烤后烟叶中性香气物质含量。这与何永秋等[11，15]研究结论相同。

这可能是由于缓释钾1中含有生物质炭。生物质炭能够提高土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有利于土壤微生物栖息和活动，是良好的土壤改良剂。它富含微孔，吸附性强，能使肥料养分实现缓释效果，从而满足烟株在整个生育期对钾素的需求[16-18]。腐殖酸是一类有良好生物活性的有机高分子物质，在促进作物生长、增产增收、改善品质、提高土壤生物活性质量和肥料利用率等方面具有明显效果，是在农业生产上具有较大推广应用价值的有机生态肥料[19-22]。缓释钾2中含有腐殖酸，可提高肥料的利用率，改良土壤，促进烟株生理代谢的进行，从而提高烤后烟叶的中性香气物质含量。相比普通钾肥，缓释钾1和缓释钾2都可以在不同程度上提高烤后烟叶中性香气物质含量，但缓释钾1的效果要明显优于缓释钾2。

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