不同气象条件对高香气烤烟品种中性香气成分含量的影响

张小全，张鋆鋆，刘冰洋，王一凡，武兆云，彭玉富，李富欣，杨铁钊

(1.河南农业大学烟草学院， 河南 郑州 450002； 2.河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000； 3.河南省烟草公司济源市公司，河南 济源 454650)

不同气象条件对高香气烤烟品种中性香气成分含量的影响

张小全1，张鋆鋆1，刘冰洋1，王一凡1，武兆云1，彭玉富2，李富欣3，杨铁钊1

(1.河南农业大学烟草学院， 河南 郑州 450002； 2.河南中烟工业有限责任公司技术中心，河南 郑州 450000； 3.河南省烟草公司济源市公司，河南 济源 454650)

为研究不同气象条件对高香气烤烟品种烟叶中性香气成分含量的影响，以云烟87为对照，对高香气烤烟品种豫烟11号在5个不同海拔地点的烟叶中性香气成分含量进行了比较，并分别对豫烟11号和云烟87的中性香气成分含量与气象因子进行了关联度分析。结果表明，气象条件和品种对各降解产物含量的影响各不相同，高香气品种豫烟11号的中性致香物质总量在每个地点均高于云烟87，地点间差异明显。豫烟11号具有类胡萝卜素降解物和棕色化反应产物含量较高的特点。2个品种叶绿素降解产物与气象因子的关联度相对一致，豫烟11号苯丙氨酸类降解产物含量受大田生长期的相对湿度和降雨量影响较大，类西柏烷类降解产物含量受大田生长期的日照时数和平均气温影响较大，棕色化产物含量受相对湿度和云量影响较大，类胡萝卜素类降解产物含量受大田生长期的蒸发量影响较大。高香气烤烟品种豫烟11号在选择种植区域时，应综合考虑大田生长期的相对湿度、降雨量、日照时数、蒸发量对中性致香物质含量以及烟叶品质的影响。

烤烟；气象条件；中性香气成分; 灰色关联

烟草对生态环境的变化十分敏感。生态环境的差异及栽培措施的不同，不仅影响烟株形态和农艺性状，还可能导致烟叶内在化学成分的变化，进而影响烟叶品质[1]。长期以来，人们从生态环境[2-4]、品种[5]、栽培措施[6]、调制[7-8]等与烟叶质量的关系方面开展了大量研究。生态因素中，气候因子对烟叶质量的影响较大[9-11]，人们围绕气候因子与烟叶香气物质的关系开展了系列研究。乔新荣等[12]研究认为，这与类胡萝卜素降解产物对光的响应比较复杂有关，强光可以增加香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮A 等的含量；中强光可以增加巨豆三烯酮B，C，D 的含量。韩锦峰等[13]研究发现，全生育期或中、后期干旱条件下，巨豆三烯酮等类胡萝卜素降解产物含量显著下降。烤烟生育期内的相对湿度、云量及平均气温是与美拉德反应物相关性较大的气候因子，而日照时数、降水量与美拉德反应产物的形成没有直接关系[14]。西柏烷类化合物含量较高与烤烟大田生长期热量丰沛和降雨充足等生态条件有关[15]。也有研究认为，较高的温度有利于西柏烷类物降解产物积累，光照强弱对其影响不大[14]。但也有研究认为，随光照的减弱，西柏烷类降解产物占香气物质的比例下降[12]。然而，这些大多局限在某一特定地区的单一气候因子与烤烟香气物质之间关系研究。豫烟11号是河南农业大学选育的一个烤烟杂交种。同等生长条件下，豫烟11号具有较高的叶面分泌物和西柏三烯二醇含量，烤后烟叶茄酮含量高；香气质较好、香气量足、香味特殊，无明显缺点，可在低焦油卷烟中起到增加香气的作用[16-17]，因而被称为高香气品种。本研究以豫烟11号和云烟87为材料，研究了2个品种在5个不同海拔地点的烟叶中性香气成分含量差异，分析了气象条件与烟叶中性香气成分含量的灰色关联度，以期为高香气烤烟品种豫烟11号生产的良种、良态、良法配套提供依据。

1 材料与方法

1.1试验材料

供试烤烟品种为豫烟11号和云烟87。豫烟11号于2013年通过全国烟草品种审定委员会审定。云烟87是目前中国烟区的主栽烤烟品种。

1.2试验设计

试验于2011年在气象条件差异较大、海拔不同的5个植烟县进行。用手持式GPS测定各试验点的海拔与经纬度。各试验点地理信息分别为贵州毕节威宁县(海拔2 119 m，103°59′E，26°45′N)、贵州黔东南施秉县(海拔823 m，108°09′E，27°09′N)、河南三门峡卢氏县(海拔799 m，111°09′E，4°09′N)、河南南阳内乡县(海拔356 m，111°94′E，33°03′N)、河南许昌禹州市(海拔140 m，113°46′E，34°20′N)。

田间采用大区对比试验，各试验点每个品种种植面积不少于667 m2，栽植密度16 530株·hm-2。施纯氮90 kg·hm-2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶ 1.5∶ 3，全部施用无机肥(烟草专用复合肥、过磷酸钙和硫酸钾)，用过磷酸钙与硫酸钾分别补充磷和钾的不足，70%作底肥，30%作追肥。

5个试验点成熟采收后，均按常规三段式烘烤工艺烘烤。烘烤后各点每个品种分别取C3F等级烟叶2 kg，用于中性香气成分分析。

1.3气象数据收集

试验所选用的气象因子包括平均气温、相对湿度、日照时数、降雨量、蒸发量、云量等6项。生态因子相关数据由5个试验点所在县(市)气象局提供(表1)。贵州黔东南施秉县、贵州毕节威宁县、河南三门峡卢氏县、河南许昌禹州市与河南南阳内乡县试验点烤烟伸根期的气象要素统计时段分别为4月下旬-5月中旬、5月中旬-6月上旬、5月中旬-6月上旬、5月上旬-5月下旬、5月上旬-5月下旬；旺长期的气象要素值分别为5月下旬-6月中旬、6月中旬-7月上旬、6月中旬-7月上旬、6月上旬-6月下旬、6月上旬-6月下旬；中部烟叶成熟期的气象要素值分别为6月下旬-7月中旬、7月中旬-8月上旬、7月中旬-8月上旬、7月上旬-7月下旬、7月上旬-7月下旬。

1.4测定方法

中性致香物质含量的测定采用内标法，即通过蒸馏萃取仪和美国HP 5890Ⅱ-5972气质联用仪对烟叶样品进行定性和分析，内标使用硝基苯。称量10.00 mg烟样、1.00 g柠檬酸、500 μL内标(0.359 5 g·L-1硝基苯溶液)于1 000 mL平底烧瓶内，再加入350 mL蒸馏水；在另一个250 mL圆底烧瓶加入40 mL二氯甲烷；安装同时蒸馏萃取装置。待样品开始沸腾，同时蒸馏萃取装置中开始出现分层时开始计时。2.5 h后收集250 mL烧瓶中的有机相，加入10 g无水Na2SO4，振荡摇匀，静置至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶中，然后用旋转蒸发仪浓缩至1 mL，进行GC/MS测定分析和NIST库检索定性。GC/MS分析条件：色谱柱HP-5(60 m×0.25 mm.i.d.×0125 μm d.f.)；载气和流速：He，恒流0.8 mL·min-1；进样口温度250 ℃；检测器温度280 ℃；离子源温度177 ℃。升温程序是起始温度50 ℃(5 min)，以5 ℃·min-1的速度升至120 ℃(5 min)，以5 ℃·min-1的速度升至180 ℃(5 min)，再6 ℃·min-1的速度升至250 ℃(15 min)。分流比1∶ 15；进样量2 μL；电离能70 eV；电离方式EI；质量数范围50～500 amu。使用NIST02谱库检索定性。

1.5数据分析

根据邓聚龙灰色系统理论[18]，分别将18个气象因子(表1)与主要香味前体物质含量指标视为同一灰色系统。气象因子伸根期平均气温(X1)、相对湿度(X2)、日照时数(X3)、降雨量(X4)、蒸发量(X5)、云量(X6)，旺长期平均气温(X7)、相对湿度(X8)、日照时数(X9)、降雨量(X10)、蒸发量(X11)、云量(X12)，成熟期平均气温(X13)、相对湿度(X14)、日照时数(X15)、降雨量(X16)、蒸发量(X18)、云量(X18)作为比较数列，各个主要香味前体物质含量指标作为参考数列，然后数据转换方式选择标准化，按分辨系数为0.5进行灰色关联度分析，具体的计算采用DPS 软件[19]进行。

2 结果与分析

2.1不同试验点烤烟生长期间气象要素差异

不同试验点烤烟生长期间气象要素见表1。烟草生长的伸根期、旺长期和成熟期的平均气温和日照时数表现出随着海拔的降低而升高，降雨量和云量随着海拔的降低而降低的趋势；威宁和施秉旺长期平均气温低于24 ℃，卢氏、内乡和禹州高于24 ℃；成熟期平均气温除威宁为17.63 ℃外，其他4个试验点都高于26 ℃。5个试验点烤烟生长期间气象要素随海拔和纬度呈现规律性变化。

表1 各试验点烤烟不同生育时期气象要素值Table 1 Meteorological elements at different tobacco development stages at each test point

2.2不同气象条件对2个烤烟品种烟叶中性香气成分含量的影响

中性致香物质的含量高低决定着烟叶的香气品质和风格[20]。对烤后中部叶进行气相色谱/质谱(GC/MS) 定量和定性分析，结果共检测到29种中性香气成分( 表2)。从中性致香物质总量来看，豫烟11号的总量在每个地点均高于云烟87，地点间的差异以施秉最高，其次分别为卢氏、威宁和内乡，禹州的含量最低。除叶绿素降解产物外，其他中性致香物质总量，在威宁和施秉的豫烟11号的含量明显高于云烟87，在卢氏、内乡和禹州，两个品种则差异不明显。

表2 不同气象条件下烟叶中性香气成分含量Table 2 The contents of neutral aroma components in different meteorological conditions μg·g-1

2.2.1 不同气象条件对烤后烟叶苯丙氨酸类香气物质含量的影响 烟草中苯丙氨酸的代谢转化是影响香味的重要过程之一，其代谢产物如苯甲醇、苯乙醇可增加烟气的花香香味，苯甲醛、苯乙醛可增加烟气的樱桃香、杏仁香及皂香香味[20]。在海拔高的地点豫烟11号和云烟87苯丙氨酸类降解产物的差异较大，豫烟11号在施秉点的含量最高达到22.34 μg·g-1，云烟87在卢氏点的含量最高达到15.81。豫烟11号在威宁和施秉的含量明显高于云烟87，而在卢氏和内乡则是云烟87的含量明显高于豫烟11号，2个品种在禹州的含量相当。

2.2.2 不同气象条件对烤后烟叶类西伯烷类降解产物含量的影响 类西柏烷类化合物是烟草中一类重要萜烯类化合物，存在于青烟叶的角质层中，调制后大部分发生降解，主要产物是具有氧杂双环化合物的茄酮及其衍生物，茄酮本身具有很好的香气，其转化产物如茄醇等也是很重要的烟草香味物质[20]。类西柏烷类降解产物南方烟区威宁和施秉的含量明显低于北方烟区的3个试点。在威宁、施秉和内乡，云烟87的含量明显高于豫烟11号。在卢氏，豫烟11号的含量明显高于云烟87。

2.2.3 不同气象条件对烤后烟叶棕色化反应产物含量的影响 棕色化反应产物主要有糠醛、糠醇、2-乙酰呋喃、呋喃酮及吡咯类等，可使烟叶具有如面包香、坚果香、甜香等特殊的香味，也是重要的香气形成物质[20]。豫烟11号在威宁和施秉的棕色化反应产物含量是云烟87的2倍左右，在卢氏和禹州2个品种的含量相当，豫烟11号在内乡的含量则只有云烟87的一半。

2.2.4 不同气象条件对烤后烟叶类胡萝卜素类降解产物含量的影响 类胡萝卜素降解物含量仅次于叶绿素降解物，是烟叶总挥发性香气成分的重要组成部分。因降解时双键断裂位置不同，可产生不同碳原子数化合物，进而形成许多重要香气物质，如β-大马酮、法尼基丙酮、β-紫罗兰酮、巨豆三烯酮等，它们可消去烟气中的刺激感，增加烤烟中的花木香、甜味[18]。类胡萝卜素降解物含量整体上随着海拔的降低而升高。在威宁和施秉，豫烟11号的含量明显高于云烟87。在卢氏、内乡和禹州，2个品种则差异不明显。

2.2.5 不同气象条件对烤后烟叶叶绿素降解产物含量的影响 叶绿素降解产物新植二烯是烟叶中性挥发性物中含量最为丰富的成分。它能增进烟的吃味和香气，不仅本身具有清香气，刺激性较小，而且在烟叶燃烧过程中作为载体可捕集烟气气溶胶内的香气物质并将之带入烟气中[20]。中海拔试点施秉和卢氏的新植二烯含量较高。5个试点中，豫烟11号的含量均明显高于云烟87，其中，威宁试点2个品种的差异最大。

2.3烟叶中性香气成分含量与气象因子的关联度分析

豫烟11号和云烟87烟叶中性香气成分总量以及叶绿素降解产物与气象因子的关联度相对一致(表3)。与中性香气成分总量相关的气象因子依灰色关联度大小主要有成熟期云量、旺长期云量、旺长期相对湿度、成熟期相对湿度、伸根期相对湿度、伸根期云量等。与叶绿素降解产物含量相关的气象因子依灰色关联度大小主要有成熟期云量、旺长期云量、旺长期相对湿度、伸根期云量、成熟期相对湿度、伸根期相对湿度等。云量多，相对湿度较高时不利于烟叶叶绿素降解，导致叶绿素降解产物含量高。叶绿素降解产物含量高低决定了中性香气成分总量的高低。

表3 叶绿素降解产物和中性香气物质总量与气象因子的灰色关联度Table 3 Grey correlation degree between meteorological elements and chlorophylldegradation products and total neutral aroma

豫烟11号和云烟87除叶绿素降解产物外的其他中性致香物质含量与气象因子的关联度差异较大。与豫烟11号苯丙氨酸类降解产物含量关联关系较大的气象因子主要有伸根期相对湿度、成熟期相对湿度、旺长期相对湿度、伸根期降雨量、伸根期云量、成熟期降雨量等，云烟87则主要为伸根期日照时数、旺长期日照时数、旺长期蒸发量、成熟期日照时数、旺长期平均气温等。与豫烟11号类西柏烷类降解产物含量关联关系较大的气象因子主要有伸根期日照时数、成熟期日照时数、旺长期日照时数、旺长期平均气温、旺长期蒸发量、伸根期平均气温等，云烟87则主要为成熟期日照时数、旺长期蒸发量、伸根期蒸发量、旺长期平均气温、成熟期蒸发量、旺长期日照时数等(表4)。与豫烟11号棕色化产物含量关联关系较大的气象因子主要有旺长期相对湿度、旺长期云量、伸根期云量、成熟期相对湿度、伸根期相对湿度、伸根期降雨量等，云烟87则主要为成熟期平均气温、伸根期平均气温、旺长期平均气温、成熟期蒸发量、成熟期日照时数等。与豫烟11号类胡萝卜素类降解产物含量关联关系较大的气象因子主要伸根期蒸发量、成熟期蒸发量、旺长期蒸发量、旺长期平均气温等，云烟87则主要为成熟期日照时数、旺长期日照时数、伸根期日照时数、旺长期蒸发量、旺长期平均气温等(表5)。

表4 苯丙氨酸类降解产物和类西柏烷类降解产物与气象因子的灰色关联度Table 4 Grey correlation degree between meteorological elements and phenylalanine andcembratriendiol degradation products

表5 棕色化反应产物和类胡萝卜素类降解产物与气象因子的灰色关联度Table 5 Grey correlation degree between meteorological elements and maillardreaction and carotenoid degradation products

续表Continuing table

3 结论和讨论

本研究分析了豫烟11号和云烟87在5个不同海拔地点的烤后中部叶中性香气成分含量的差异。5个试验点烤烟生长期间气象要素随海拔和纬度呈规律性变化。高香气品种豫烟11号的中性致香物质总量在每个地点均高于云烟87，地点间的差异明显。除叶绿素降解产物外，在威宁和施秉，豫烟11号其他中性致香物质总量的含量明显高于云烟87，在卢氏、内乡和禹州则差异不明显。四大类降解产物含量在不同气象条件下、不同品种间有着不同的变化规律。本研究结果与卢秀萍等[21]、周冀衡等[22]的研究结果基本一致。基因型不同是造成烤烟香气物质的性质、组成、含量差异的根本原因，决定了不同品种的香气特征及不同部位间致香物质的含量，各项栽培技术及生态因子都要通过品种而发挥作用。高香气品种豫烟11号类胡萝卜素降解物含量在威宁和施秉明显高于云烟87，棕色化反应产物在威宁和施秉的含量是云烟87的2倍左右。豫烟11号类胡萝卜素降解物含量和棕色化反应产物含量较高可能是其高香气特征的物质基础之一。

对气候因子与烟叶品质的关系，前人开展了大量研究，使用了相关分析[9,11]、回归分析[9,12]等分析方法，这些分析多数都是基于概率论的随机过程，强调因素间数组的比较，需要足够的数据量，且多以静态研究为主。灰色关联度分析法是一种多因素统计分析方法，它是以各因素的样本数据为依据用灰色关联度来描述因素间关系的强弱、大小和次序。此方法的优点在于思路明晰，可以在很大程度上减少由于信息不对称带来的数据损失，并且对数据要求较低，工作量较少。灰色关联度分析法能理清系统中各因素的主要关系，找出影响最大的因素，把握矛盾的主要方面[19]。古战朝等[23]对云南烟区气象因子与烤烟化学成分的灰色关联度分析表明，大田期的平均气温、团棵期的平均相对湿度和成熟期平均日照时数是影响烤烟化学成分积累的关键气象因子。

分别对豫烟11号和云烟87的中性香气成分含量与气象因子进行关联度分析发现，2个品种叶绿素降解产物与气象因子的关联度相对一致，而除叶绿素降解产物外的其他中性致香物质含量与气象因子的关联度差异较大。豫烟11号苯丙氨酸类降解产物含量受大田生长期的相对湿度和降雨量影响较大，类西柏烷类降解产物含量受大田生长期的日照时数和平均气温影响较大，棕色化产物含量受相对湿度和云量影响较大，类胡萝卜素类降解产物含量受大田生长期的蒸发量影响较大。云烟87的苯丙氨酸类降解产物含量和类胡萝卜素类降解产物含量受大田生长期的日照时数影响较大，西柏烷类降解产物含量受成熟期日照时数影响较大，棕色化产物含量受大田生长期的平均气温影响较大。说明2个品种对不同气候因子的反应不同，特别是对光照因素和水分因素的反应存在着明显的差异。

高香气品种豫烟11号具有中性致香物质总量高、胡萝卜素降解物含量和棕色化反应产物含量较高的特点。在选择种植区域时，应综合考虑大田生长期的相对湿度、降雨量、日照时数、蒸发量对中性致香物质含量以及烟叶品质的影响。

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(责任编辑：常思敏)

Effectofmeteorologicalconditionsoncontentsofneutralaromacomponentsinhigharomaflue-curedtobaccovariety

ZHANG Xiaoquan1, ZHANG Yunyun1, LIU Bingyang1, WANG Yifan1, WU Zhaoyun1, PENG Yufu2, LI Fuxin3, YANG Tiezhao1

(1.College of Tobacco Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China； 2.Technology Center of China Tobacco Henan Industrial Co.Ltd., Zhengzhou 450000 , China； 3.Jiyuan Tobacco Company of Henan Province， Jiyuan 454650，China)

In order to reveal the effect of meteorological conditions on contents of neutral aroma components in high aroma flue-cured tobacco variety, the contents of neutral aroma components in high aroma flue-cured tobacco variety “Yuyan 11” and “Yunyan 87” in 5 different altitudes sites were analyzed, and the correlation between the neutral aroma components content and meteorological conditions for “Yuyan 11” and “Yunyan 87” was analyzed by using grey relational degree method respectively. The results indicated that the effects of meteorological conditions and varieties on the content of various degradation products were different. The total neutral aroma components of high aroma varieties “Yuyan 11” at each location were higher than those of “Yunyan 87” and there were the obvious differences among locations. “Yuyan 11” had the characteristics of higher content of carotenoid degradation products and maillard reaction products. The correlation of chlorophyll degradation products and meteorological factors in “Yuyan 11” and “Yunyan 87” was relatively consistent. The content of various degradation products of “Yuyan 11” was greatly influenced by different meteorological factors, phenylalanine degradation products by the relative humidity and rainfall during the field growing period, cembranoids degraded products by sunshine time and average temperature during the field growing period, maillard reaction products by the relative humidity and cloudiness, and carotenoids degradation products by evaporation during the field growing period. The effect of the relative humidity, rainfall, sunshine time and evaporation during the field growing period on the neutral aroma components and quality of high aroma flue-cured tobacco variety “Yuyan 11” should be fully considered when choosing a planting area.

flue-cured tobacco；meteorological conditions; neutral aroma components; grey correlation

2015-12-30

河南中烟工业有限责任公司项目(HNZY102013002; HNZY102015004)；中国烟草总公司资助项目(TS-01-201103)

张小全(1980-)，男，河南博爱人，副教授，博士，主要从事烟草品种改良和推广研究。

杨铁钊(1955-)，男，河南临颍人，教授，硕士。

1000-2340(2016)04-0460-08

S 572

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