烤烟高香气特色品系化学成分和中性致香物质含量的比较分析

张景华，武云杰，侯冰清，王 林，戚 莹，张小全，杨铁钊

(河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)



烤烟高香气特色品系化学成分和中性致香物质含量的比较分析

张景华，武云杰，侯冰清，王 林，戚 莹，张小全，杨铁钊*

(河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

摘要：对烤烟高香气品种8306的11个杂交品系进行初步筛选并对化学成分和中性致香物质含量进行比较分析。结果表明：不同杂交品系间烤烟中的化学成分含量和中性致香物质含量均有显著差异；粤烟97×8306的钾氯比和中性致香物质总量最高；MS8306×K326的总糖和钾含量最高；MS8306×中烟98的烟碱含量和棕色化反应产物总量最高；MS云烟87×8306 的总氮和类胡萝卜素总量最高。综合分析认为，粤烟97×8306、MS云烟87×8306、NC628×8306和MS8306×中烟98化学成分和中性致香物质含量较协调，可进一步研究其香气风格和吸食品质。

关键词：烤烟；基因型；化学成分；致香物质

烟叶中的化学成分和香气物质含量与烟叶内在质量紧密相关[1-2]，进而决定着烟叶的经济和使用价值，其含量受许多因素影响，如基因型、栽培措施、生态条件、采收成熟度及烘烤条件等，其中基因型是遗传基础，决定了化学成分含量的差异，以及不同品种的香气特征和致香物质的含量[3]。在同一地点和同一栽培管理措施下，不同基因型的化学成分、香气质、香气量和香气型有可能存在较大的差异[4]。不同基因型烤烟间化学成分和中性致香物质含量存在较明显差异[5-7]。因此，烤烟基因型对化学成分和香气成分的含量起到关键的作用。品种8306是河南农业大学以烟草叶片腺毛分泌物入手培育出的高香气品种[8]，其特点是烟叶腺毛分泌物含量高，香型突出、香气量大[9]。目前关于8306的香味基础物质研究较多[8-12]，而关于以8306为父本或母本进行杂交的基因型烤烟研究较少。本研究对高香气材料8306杂交品系的化学成分和中性致香物质进行了比较分析，初步筛选出化学成分较协调、中性致香物质含量较高的品种，以便进一步研究它们的其他品种特性，为高香气烤烟新品种选育提供帮助。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2014年在河南省三门峡市卢氏县杜关镇郭家村进行，供试土壤类型为棕壤土，土壤肥力中等。前茬作物烤烟，5月19日移栽，种植行距120 cm，株距50 cm。施纯氮52.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶2∶4，各材料处理之间施肥和田间管理同常规措施。土壤有机质含量2.13%，碱解氮含量120.5 mg/kg，速效磷18.6 mg/kg，速效钾189.45 mg/kg，土壤pH 7.56。采用完全随机区组设计，重复3次，每小区面积66.67 m2，区组间设通道，四周设保护行。

1.2供试材料

试验所用材料及编号为V1：8306；V2：MSG28×8306；V3：韭菜坪2号×8306；V4：MS8306×毕纳1号；V5：MS云烟87×8306；V6：MS8306×宜中90；V7：MS8306×中烟98；V8：NC628×8306；V9：粤烟97×8306；V10：MSK149×8306；V11：豫烟11号(K326×8306)；V12：MS8306×K326。所选与8306杂交的品种皆具有高产量和高抗病性特征，其中对照品种V11已经定名为豫烟11号，各材料在同一烘烤条件下完成烘烤并取烤后烟叶C3F各3 kg，烘干粉碎过60目筛，用于化学成分和中性致香物质含量的测定。

1.3测定项目与方法

1.3.1烟叶化学成分测定[13]还原糖含量测定采用DNS法；总糖含量测定采用蒽酮比色法；总氮含量测定采用过氧化氢-硫酸消化法；烟碱含量测定采用紫外分光光度法；钾含量的测定采用火焰光度法；氯含量的测定采用银量法。

1.3.2中性致香物质的提取及定性定量测定采用赵铭钦等[5]的方法对烤后样品进行中性致香物质的提取及定性定量分析。

1.3.3数据处理分析采用Microsoft Excel 2007 和SPSS 19软件进行数据处理和统计分析。

2结果与分析

2.1不同杂交品系烤烟中部叶化学成分含量分析

由表1可知，各化学成分指标在8306及不同杂交品系烤烟之间的差异较显著，但均在适宜范围内[7]。其中V5和V9的还原糖和总糖含量低于V1；V2、V3、V11和V12的总氮含量比V1低；V2、V5、V8、V10和V11的烟碱含量较V1偏高；V12的钾含量比V1高，V9的钾含量接近V1，其余均低于V1；V3、V5和V9的氯含量低于V1；V3、V6、V7、V9和V12的糖碱比高于V1；V3、V5和V9的钾氯比高于V1。V3的还原糖含量最高，糖碱比最大，而总氮和烟碱含量相对最低，说明V3相对于其他基因型而言碳代谢较旺盛，而氮代谢能力较弱[14]；V4和V5的总氮含量最高，为2.02%，而还原糖含量相对较低，说明其氮代谢较旺盛，而碳代谢能力较弱；V6和V8的氯含量较高，钾氯比较低，说明这两个基因型烟草可能对土壤中的氯吸收较好；V9的钾含量较高，而氯含量最低，说明该基因型烟草对钾的吸收能力较强，而吸氯能力较弱。

注：同列中不同小写字母表示差异达P<0.05显著水平。

2.2不同杂交品系烤烟中性致香物质总量分析

不同中性致香物质具有不同的化学结构和性质，对烟叶香气的质、量、型有不同的贡献[15]。 按烟叶香气前体物分类后，由表2可知，中性致香物质总量以V9最高，为1320.68 μg/g，其中V5和V8也较高，含量分别为1208.67、1178.54 μg/g，而V4的含量相对较低。类胡萝卜素类含量以V5最高，V7和V9相对也较高，且除V4低于V1外，其余均高于V1。类西柏烷类含量以V1最高，V4次之，V3最低。苯丙氨酸类含量V4最高，V12次之，V9最低。棕色化反应产物类含量以V7最高，V9最低，V2、V6、V7、V10和V11高于V1。新植二烯含量以V9最高，V4最低，其中V5、V8和V9高于V1。与对照品种V11相比，V5、V8和V9的中性致香物质总量，V4的类西柏烷类含量，V2、V7和V10的棕色化反应产物含量，V4和V12的苯丙氨酸类含量以及V3、V5、V8和V9的新植二烯含量有所增加，而V1、V2、V4、V6和V10的类胡萝卜素类含量降低。

2.3不同杂交品系烤烟苯丙氨酸类致香物质含量分析

苯丙氨酸的代谢转化是影响烟草香味的重要过程之一[3]。由表2可知，不同杂交品系烤烟烤后苯丙氨酸类致香物质的含量间有明显差异。在测定的4种苯丙氨酸类致香物质中，苯甲醇和苯乙醛的含量较高，苯甲醛含量最低，其中V4的苯丙氨酸类总量、苯甲醇和苯乙醇含量最高；V6的苯甲醛和苯乙醛含量最高。相对于V11而言，V4和V12的苯丙氨酸类物质总量有所增加。

2.4不同杂交品系烤烟棕色化反应产物类致香物质含量分析

棕色化反应是降解产生烤烟致香物质的重要过程，包括氨基化合物与羰基化合物之间发生的一系列复杂的反应，形成烟草特殊香味[16]。由表2可知，在测定的8种棕色化产物类致香物质中，糠醛含量最高，其他均较低。其中V7中糠醛、糠醇、2-乙酰基呋喃和棕色化产物总量最高；V11中面包酮、3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮的含量较高；2-乙酰基吡咯只在V7和V8中检测到，其中V8的含量最高；愈创木酚在V10中含量较高；5-甲基糠醛在V6中含量较高。V2、V7和V10的棕色化产物总量高于对照V11。

2.5不同杂交品系烤烟类胡萝卜素类致香物质和新植二烯含量分析

由表2可知，测定出18种类胡萝卜素类致香物质，其中β-大马酮、β-二氢大马酮、法尼基丙酮、巨豆三烯酮2和巨豆三烯酮4含量较高。其中V3中β-大马酮含量、V5中β-二氢大马酮含量、V7中巨豆三烯酮4和法尼基丙酮含量、V9中巨豆三烯酮2含量较其他品系高。就类胡萝卜素类致香物质总量来说，V5较高，V4较低。除V1、V2、V4、V6和V10的类胡萝卜素总量低于V11外，其余品系均高于对照。新植二烯具有清香气且有较强的刺激性，是烟叶中叶绿素降解成叶醇并脱水形成的中性香气物质[17]，其含量的高低与烟叶的香吃味有密切联系，且对其它致香物质的形成有很大影响。由表2可知，V9的新植二烯含量最高，V5次之，而V4含量最低，V3、V5、V8和V9的新植二烯总量高于V11。

2.6不同杂交品系烤烟类西柏烷类致香物质含量分析

类西柏烷类致香物质主要指茄酮及其衍生物，具有类似胡萝卜、甘草和茶样芳香等香气，是烟草中很重要的致香物质[3]。本试验只检测到一种类西柏烷类致香物质，即茄酮。由表2可知，V1的茄酮含量最高，V4次之；V11和V12的茄酮含量也较高，而V3和V5的茄酮含量较低。

表2不同杂交品系烤烟中性致香物质含量

3讨论

烟叶的香气质量是烟叶质量的核心内容，我国烟叶的香气质量与国外的差距主要表现在香气量不足，浓度不够等方面，使得提高品种的香气品质成为国内育种的一个主攻方向，因此培育适于我国特定农业生态条件的优质高香气烟草新品种，是提升我国卷烟品牌市场竞争力的基础，也是我国卷烟拥有独立知识产权核心技术的关键。研究表明，化学成分各指标在优质范围内的烟叶，其外观质量、内在质量以及吸食品质较好[18-19,22]。也有研究认为，总糖和还原糖含量分别影响着烟气的甜度、醇和度以及烟草吃味，总氮和烟碱影响着烟叶的生理强度和烟气浓度[23-25]。糖碱比是反映烟气酸碱平衡的重要指标，也影响着烟气柔和性和细腻度[23]。本试验结果表明，还原糖、总糖、烟碱、钾、氯、钾氯比和糖碱比在各杂交品系烤烟间的差异较大，其中MSG28×8306的钾含量较低，韭菜坪2号×8306的烟碱含量和总氮含量较低，MS8306×宜中90的钾氯比较低，8306×K326、8306和粤烟97×8306的钾含量较高，表明烟叶化学成分的协调性与基因型表现和品种地域适应性有关。综合来看，MS云烟87×8306、粤烟97×8306、NC628×8306和MS8306×中烟98的化学成分较协调，可进一步研究其外观质量、经济性状和吸食品质，以期选育出化学成分协调，内外质量及吸食品质皆优良的品种。

烟叶香气质量优劣可以通过分析烟叶香气物质的含量进行客观地评价，香气物质类群的不同导致了香型风味的不同[26]。本试验结果显示，香气总量和新植二烯含量最高的是粤烟97×8306，其可能会表现出烤烟香气并具有强烈的清香气[27]；8306×毕纳1号的苯丙氨酸类物质总量最高，果香和清香表现可能会突出[3]；MS8306×中烟98的棕色化反应产物含量最高，其香气浓郁，抽吸口感较好，刺激性较低[18-19]；MS云烟87×8306的类胡萝卜素类物质含量最高，这可能跟成熟度有关，因为有研究[28]认为，不同成熟度的烟叶，类胡萝卜素降解产物存在较大差异；类西柏烷类物质中的茄酮具有一定的甜香，能调和卷烟的吃味[3]，其含量较高的是8306和8306×毕纳1号。其余杂交品系烤烟的不同种类香气物质的含量各有差异，这导致不同杂交品系间的烤烟香吃味和香型风味也不相同[29]。

综合化学成分和中性致香物质的结果来看，粤烟97×8306、MS云烟87×8306、NC628×8306和MS8306×中烟98相对于亲本8306和豫烟11号表现接近或有所提高，化学成分协调，中性致香物质总量较高，特征类香气物质含量较丰富，可进一步研究其香型和香吃味质量，并结合田间长势、烤后外观性状、经济性状、感官评价等指标，选育出香气量充足、香型突出、香吃味质量较好、产量较高的烤烟新品种。

参考文献:

[1] 吴兴富,宋春满,方敦煌,等.云南烤烟主要化学成分含量的频率分布[J].中国农学通报,2008,24(12):200-206.

[2] Weeks W W. Chemistry of tobacco constituents influencing flavor and aroma [J]. Rec Adv Tob Sci, 1985, 11(2): 175-200.

[3] 史宏志,刘国顺,杨慧娟,等.烟草香味学[M].北京:中国农业出版社,1998.

[4] 胡国松,杨林波,魏巍,等.海拔高度,品种和某些栽培措施对烤烟香吃味的影响[J].中国烟草科学,2000,21(3):9-13.

[5] 赵铭钦,赵辉,王文基,等.不同基因型烤烟化学成分和致香物质间的相关和通径分析[J].中国烟草科学,2009,30(3):7-12.

[6] 顾少龙,张国显,史宏志,等.不同基因型烤烟化学成分与中性致香物质含量的差异性研究[J].河南农业大学学报,2011,45(2):160-165.

[7] 张双双,闫铁军,刘国顺,等.不同基因型烤烟化学成分及致香物质差异研究[J].江苏农业科学,2012,40(4):286-289.

[8] 王霞,翟争光,杨铁钊,等.烤烟基因型间香味物质的差异分析[J].中国烟草科学,2007,28(6):6-8.

[9] 张广普,杨铁钊,张小全,等.不同遗传背景下烟叶基础香味物质的差异[J].江苏农业科学,2013,41(2):78-80.

[10] 殷全玉,王霞,杨铁钊,等.叶面分泌物和中性香气物质在不同烤烟品种(系)和地区间的变化及其与常规化学成分的关系[J].中国烟草学报,2010,16(3):17-23.

[11] 王新发,杨铁钊,殷全玉,等.氮用量对烟叶质体色素及中性香气基础物质的影响[J].华北农学报,2010,25(1):185-189.

[12] 张小全,王新发,杨铁钊.氮素对烤烟基因型间香味基础物质及相关性状的影响[J].中国烟草科学,2013,34(3):36-41.

[13] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2000:31-125.

[14] 董惠萍.不同施肥量对烤烟烟叶氮碳代谢的影响[J].云南农业大学学报,1992,7(4):237-243.

[15] 刘会杰,赵铭饮,闻刚,等.种植密度和施钾量对烤烟品质的影响[J].西南农业学报,2013,26(2):653-658.

[16] Fayle S E, Gerrard J A. The maillard reaction[M]. Cambridge, UK： The Royal Society of Chemistry, 2002.

[17] 胡皓月,许自成,苏永士,等.影响烟草新植二烯含量因素的研究进展[J].江西农业学报,2010,22(1):17-20.

[18] 李永富．美拉德反应产物的抗氧化功能[J].安徽农业科学,2008,36(32):13936-13937.

[19] 郭俊成,张悠金,舒俊生,等.烟用美拉德反应香料研究[J].安徽农业大学学报,2002,29(1):95-99.

[20] 李爱军,代惠娟,娄本,等.烟草类胡萝卜素研究进展[J].安徽农业科学,2008,36(6):2364-2366.

[21] 史宏志,邸慧慧,赵晓丹,等.豫中烤烟烟碱和总氮含量与中性香气成分含量的关系[J].作物学报,2009,35(7):1299-1305.

[22] 王瑞新.烟草化学[M].北京:中国农业出版社,2003:99-144.

[23] 左天觉.烟草的生产、生理和生物化学[M].上海:上海远东出版社,1993:450-451.

[24] 金闻博,戴亚.烟草化学[M].北京:清华大学出版社,1994:53-64.

[25] 林彩丽,杨铁钊,杨述元,等.不同基因型烟草生长过程中主要化学成分的变化[J].烟草科技,2003(1):30-34.

[26] 汪耀富,高华军,刘国顺,等.不同基因型烤烟叶片致香物质含量的对比分析[J].中国农学通报,2005,21(5):117-120.

[27] 任民,王日新,贾兴华,等.普通烟草种内主要栽培类型间烟叶香味成分的比较与分析[J].中国烟草科学,2008,29(6):36-41.

[28] 赵铭钦,于建春,程玉渊,等．烤烟烟叶成熟度与香气质量的关系[J].中国农业大学学报,2005,10(3):10-14.

[29] 赵铭钦,陈秋会,赵明山,等.南阳地区生态条件对不同基因型烤烟品种烟叶化学成分和香气物质含量的影响[J].中国烟草学报,2008,14(1):37-41.

(责任编辑：许晶晶)

Comparative Analysis of Chemical Components and Neutral Aroma Substance Contents in High-aroma Flue-cured Tobacco Lines

ZHANG Jing-hua, WU Yun-jie, HOU Bing-qing, WANG Lin,QI Ying, ZHANG Xiao-quan, YANG Tie-zhao*

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Abstract：The chemical components and neutral aroma substances of high aroma cultivar 8306 and 11 different hybridization cultivars of flue-cured tobacco were comparison analyzed. The results showed that chemical components and neutral aroma substances in different hybridization cultivars of flue-cured tobacco were significant difference, Yueyan 97×8306 caused by higher ratio of Kalium-chlorine and total neutral aroma substances. MS8306×K326 caused by higher content of total sugar and kalium. MS8306×Zhongyan 98 caused by higher content of nicotine and brown products of incense substance. MS Yunyan 87×8306 caused by higher content of total nitrogen and carotenoid catabolites. In summary, the chemical components and neutral aroma substances of Yueyan 97×8306, MS Yunyan 87×8306, NC628×8306 and MS8306×Zhongyan 98 exhibited better coordination and better leave qualities, so the aroma style and smoking quality of these genotypes flue-cured tobacco could be further studied.

Key words：Flue-cured tobacco; Genotypes; Chemical components; Aroma substances

收稿日期：2015-11-24

基金项目：河南省烟草公司科技项目(HYKJZD201401)；上海烟草集团有限责任公司科技项目(SZBCW201401065)。

作者简介：张景华，硕士研究生，主要从事烟草遗传育种研究。*通讯作者：杨铁钊。

中图分类号：S572

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)05-0055-05