豫中不同叶位和成熟度烟叶化学成分的叶片区域分布

李亚伟,孙榅淑,许东亚,段卫东,王维超,吕建国,李洪亮,史宏志*

(1.河南农业大学 国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室,河南 郑州 450002;2.河南中烟工业有限责任公司,河南 郑州 450000;3.河南省许昌市襄县烟草公司,河南 襄县 461700)



豫中不同叶位和成熟度烟叶化学成分的叶片区域分布

李亚伟1,孙榅淑1,许东亚1,段卫东2,王维超3,吕建国2,李洪亮3,史宏志1*

(1.河南农业大学 国家烟草栽培生理生化研究基地/烟草行业烟草栽培重点实验室,河南 郑州 450002;2.河南中烟工业有限责任公司,河南 郑州 450000;3.河南省许昌市襄县烟草公司,河南 襄县 461700)

以烤烟品种中烟100为材料,研究了烟株不同部位和不同成熟度叶片常规化学成分含量在叶片不同区域的分布规律。结果表明：总氮、烟碱、还原糖含量在叶尖、叶缘区域最高,在叶基部最低;糖碱比在叶中部、叶缘区域较高,在叶尖区域最低;钾含量在上二棚以下各部位烟叶中由叶基向叶尖逐渐降低；常规化学物质含量在下二棚叶片中各区域间的变异性较大,总氮含量和糖碱比在顶叶中各区域间的变异系数最小,而还原糖含量在腰叶中各区域间的变异系数最小；随着烟叶成熟度的提高，总氮、钾含量逐渐降低，而烟碱、还原糖含量和糖碱比逐渐升高；钾、还原糖含量在尚熟叶片中分布变异性较小,烟碱、总氮含量在完熟叶片中分布变异性较小。

烤烟；叶位；叶片区域；成熟度；化学成分；分布

烤烟中的常规化学成分包括还原糖、烟碱、总氮、淀粉等[1]。化学成分含量与烟叶品质密切相关。在不同的烤烟品种之间,烟叶内在化学成分含量均存在显著差异[2-3]；同一株烤烟不同部位烟叶和不同成熟度烟叶内在化学成分和感官质量也表现迥异[4]。王建安等[5]将烤烟叶片划成48个位点并取样,分析了不同位点叶片之间烟碱、糖、钾和氯含量的差异性和相关性。Jenkins等[6]从烟叶中裁取36个圆片,明确了叶片不同位点中常见矿质元素的分布规律。邸慧慧等[7]分析了烤烟叶片中性香气成分含量的分布。Burton等[8]将白肋烟叶分成41个位点,测定了不同叶片位点中生物碱、亚硝酸盐、硝酸盐等的含量,并分析了上述物质之间的相关性。长期以来,国内外学者对不同等级[9]、不同成熟度[10]烟叶的常规化学物质含量差异进行了研究,但有关不同部位和不同成熟度烟叶不同区域化学物质的含量、分布规律及差异性的研究鲜有报道。同一株烤烟不同部位烟叶所受光照条件不同,叶片不同区域的外观特征、内在化学成分含量也存在较大差异,从而对烟叶的精细加工、特色彰显和卷烟配方的配伍性都产生较大影响[11-12]。笔者选择河南中烟工业有限公司许昌襄县原料基地优质烤烟标准烟株,系统分析了不同部位和不同成熟度烟叶不同叶片区域常规化学物质的含量及分布规律,旨在为卷烟企业有效和充分利用烤烟叶片提供科学依据。

1　材料与方法

1.1试验地点

试验于2012年在许昌襄县河南中烟工业有限责任公司特色烟基地单元进行。供试烤烟品种为中烟100,施氮量为30 kg/hm2,留叶数为20片(从底部到顶部以1、2、3、…、20依次编号),行株距为1.20 m×0.55 m,其它栽培管理措施及病虫害防治均按照当地优质烟生产技术方案。

1.2试验设计

选择标准优质烟株60株,每20株为1个重复。分5个部位进行取样,分别为:顶叶(17～20叶位)、上二棚(13～16叶位)、腰叶(9～12叶位)、下二棚(5～8叶位)，均达到工艺成熟时采收。其中上二棚(13～16叶位)又分为3个成熟度采收,分别为:工艺成熟前7 d采收、工艺成熟期采收和工艺成熟后7 d采收。编竿后采用三段式烘烤工艺进行调制,烘烤按照Q/GZYC 28—2010《烤烟密集烘烤技术规程》操作。之后取样分析。

1.3叶片区域划分

每个处理分别选取叶片完整、大小相似的优质烟叶40片,每片叶先以主脉为界分为两半,每半叶沿垂直于主脉方向平均分为5部分(从叶尖到叶基分别编号为1、2、3、4、5)；另半叶沿与主脉平行方向分为3部分(从叶缘到主脉分别编号为a、b、c)。将不同叶片相同位点的叶组织混合,在50 ℃条件下烘干粉碎,过60目筛,用于常规化学成分含量测定。

1.4烟叶常规化学成分含量测定

称取0.259 g样品,放入50 mL磨口三角瓶中,加入25 mL 5%醋酸溶液,盖上盖子,在振荡器上震荡萃取30 min。用定性滤纸过滤,弃去前几毫升滤液,收集后续滤液,进AA3型连续流动分析仪(德国BRAN&LU—EBBE公司生产)按《烟草及烟草制品》标准测定烟叶总氮、总糖、烟碱、还原糖和钾含量。

采用Excel进行数据处理,用SPSS统计软件进行差异显著性分析。

2　结果与分析

2.1不同部位烟叶不同区域化学成分的差异

2.1.1烤烟叶片中还原糖含量纵向和横向的变化规律由表1可以看出：还原糖含量在叶片各区域间的差异较大,尤其从叶基部到叶尖端增加趋势十分明显,中部叶的前半部(靠近叶尖部位)含量最高；还原糖含量的横向分布表现为叶缘、主脉区域较高,中间区域最低；下二棚叶片中还原糖含量在不同区域间变异最大,腰叶中最小,说明腰叶受光更均匀,还原糖含量分布差异较小。

表1　不同部位叶片中不同区域还原糖含量的分布

2.1.2烤烟叶片中钾含量纵向和横向的变化规律从表2可以看出：烤烟叶片中钾含量最高的区域随着叶位的上升由叶基部向叶尖推进,从主脉到叶缘含量逐渐降低；下二棚叶片中钾含量最低且不同区域间变异程度最大,钾含量分布最不均匀。

表2　不同部位叶片中不同区域钾含量的分布

2.1.3烤烟叶片中烟碱含量纵向和横向的变化规律由表3可知：烟碱含量从叶基到叶尖总体上呈增加趋势，且由主脉到叶缘逐渐增加；顶叶中烟碱含量最高,不同区域间变异性最小,烟碱分布较均匀,而其他部位叶片中烟碱含量的变异程度较大。

表3　不同部位叶片中不同区域烟碱含量的分布

2.1.4烤烟叶片中总氮含量纵向和横向的变化规律 结果(表4)表明:烤烟叶片中的总氮含量从叶基到叶尖总体上呈增加趋势,顶叶中以叶中区域含量最高,从主脉到叶缘呈增加趋势；腰叶总氮含量在不同区域间变异性较大,而在其他部位叶片中不同区域间总氮含量变异性较小,分布较均匀。

表4　不同部位叶片中不同区域总氮含量的分布

2.1.5烤烟叶片中糖碱比纵向和横向的变化规律结果(表5)表明:糖碱比总体表现为叶中区域较高并且从主脉到叶缘逐渐降低。糖碱比在顶叶中最低,区域间变异性最小；下二棚叶片中糖碱比最高,是顶叶的4.2倍。

2.2不同成熟度上二棚烟叶不同叶片区域化学成分的差异

2.2.1还原糖含量纵向和横向的变化规律如表6所示：还原糖含量随成熟度的提高而逐渐增加；还原糖含量在纵向上从叶基到叶尖逐渐增加,且以成熟叶差异较大,随着成熟度的增加,叶尖部还原糖含量增加幅度增大；还原糖含量在横向上从主脉到叶缘逐渐增加,高成熟度烟叶间差异较小。

表5　不同部位叶片中不同区域糖碱比的分布

表6　不同成熟度上二棚烟叶不同区域还原糖含量的分布

2.2.2钾含量纵向和横向的变化规律钾含量随成熟进程的推进而逐渐降低。烤烟叶片中钾含量最高的区域随着成熟度的增加由叶基部向叶尖推进,且以完熟叶中的差异较大；随着成熟度的增加,叶基部钾含量减小幅度增大,使纵向分布差异增加。钾含量横向分布表现为自叶缘到主脉逐渐增加(表7)。

2.2.3烟碱含量纵向和横向的变化规律烟碱含量随成熟进程的推进而逐渐增加,尚熟期叶片中烟碱含量显著低于成熟和完熟期的。烟碱含量从叶基到叶尖逐渐增加,且以尚熟叶中的差异较大；随着成熟度的增加,叶基部烟碱含量增加幅度增大,使纵向分布差异减小。烟碱含量横向分布表现为自叶缘到主脉逐渐降低,高成熟度烟叶间差异有减小趋势(表8)。

2.2.4总氮含量纵向和横向的变化规律如表9所示,总氮含量随成熟进程的推进而逐渐降低。总氮含量在纵向上从叶基到叶尖逐渐增加,且以尚熟叶中的差异较大；随着成熟度的增加,叶尖部总氮含量减小幅度增大,使纵向分布差异减小。总氮含量在横向上自叶缘到主脉逐渐降低,高成熟度烟叶间差异较小。

表7　不同成熟度上二棚烟叶不同区域钾含量的分布

表8　不同成熟度上二棚烟叶不同区域烟碱含量的分布

表9　不同成熟度上二棚烟叶不同区域总氮含量的分布

2.2.5糖碱比纵向和横向的变化规律如表10所示,糖碱比随成熟进程的推进而逐渐增加。叶片中间区域糖碱比较大并且从主脉到叶缘逐渐减小。成熟叶中各区域间糖碱比差异较大；随着成熟度的增加,叶片中间区域糖碱比增加幅度增大,使纵向分布差异增大。

表10　不同成熟度上二棚烟叶不同区域糖碱比的分布

3　结论与讨论

烟叶不同叶片区域化学成分含量有显著差异,这对卷烟企业根据不同烤烟叶片组织特征特性进行原料精细加工和配方应用有重要意义。本研究分析表明：烤烟叶片中还原糖、总氮、烟碱含量在叶尖、叶缘区域含量最高,在主脉区域次之,在叶基部最低;糖碱比以叶中部最高，叶基部次之,叶尖区域最低,其中主脉两侧区域高于叶缘部分;钾含量较高的区域一般在叶基部,而在叶尖部较低,以下部叶和过熟叶更为明显。这些结果与以往相关研究的结果[13]较为一致。此外，化学物质在不同部位烤烟叶片间的变异性有一定差异,如还原糖、钾、烟碱、总氮含量和糖碱比在下二棚叶中各区域间的变异系数较大,钾、烟碱、总氮含量和糖碱比在顶叶中各区域间的变异系数最小,还原糖含量在腰叶中各区域间的变异系数最小。烤烟叶片在田间生长发育过程中光照时数和光照强弱影响其物质积累,使同一叶片不同区域间化学物质含量存在差异[14]。单个烤烟叶片中还原糖、钾、烟碱、总氮含量在不同区域间的分布差异还需要在烘烤过程中进行试验验证。

烟叶质量的形成与烟叶的成熟度密切相关[15]。研究表明,中上部烟叶总氮含量随成熟度的提高而下降,总糖和还原糖含量随成熟度的提高而上升[16]。本研究发现：烟叶中总氮、钾含量随成熟进程的推进而逐渐降低;烟碱、还原糖含量和糖碱比随成熟进程的推进而逐渐增加；钾、还原糖含量的分布差异随成熟度的增加而增大；烟碱、总氮含量的分布差异随成熟度的增加而减小。这与前人的研究结果相符。郝春玲等[17]研究得出烟叶随着成熟进程的推进钾含量经根、茎秆、主脉向烟株末端转移。这一结果在本文得到了佐证。有关其它化学物质含量和质量特征在不同叶片区域的分布规律有待进一步研究。

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(责任编辑:黄荣华)

Regional Distribution of Chemical Components within Different Stem-positions and Maturities of Leaves of Flue-cured Tobacco in Central Henan

LI Ya-wei1, SUN Wen-shu1, XU Dong-ya1, DUAN Wei-dong2, WANG Wei-chao3,LV Jian-guo2, LI Hong-liang3, SHI Hong-zhi1*

(1. National Tobacco Cultivation & Physiology & Biochemistry Research Center, Henan Agricultural University / Key Laboratory of Tobacco Cultivation of China Tobacco, Zhengzhou 450002, China; 2. China Tobacco Henan Industrial Limited Company, Zhengzhou 450000, China; 3. Xiangxian Tobacco Company of Xuchang City in Henan Province, Xiangxian 461700, China)

Field experiment was carried out to study the regional distribution rule of conventional chemical components within different stem-positions and maturities of leaves of flue-cured tobacco variety Zhongyan 100 in central Henan. The results indicated that the contents of total nitrogen, nicotine and reducing sugar were higher in leaf apex and leaf margin, and were the lowest in leaf base. The reducing sugar-nicotine ratio was higher in the middle and edge of leaf, and was the lowest in leaf apex. The potassium content within the leaves in middle or lower stem-positions decreased gradually from leaf base to leaf apex. The contents of conventional chemical components within the leaves in middle or lower stem-positions had large variability among different leaf regions. The total nitrogen content and reducing sugar-nicotine ratio within top leaf had the least variability among different leaf regions. The reducing sugar content within the leaves in middle stem-position had the least variability among different leaf regions. Along with the advance of maturity of tobacco leaf, the contents of total nitrogen and potassium decreased gradually, while the contents of nicotine, reducing sugar and reducing sugar-nicotine ratio increased gradually. The distribution of potassium and reducing sugar in moderately-mature leaf had relatively small variability, while the variation in the distribution of nicotine and total nitrogen content in fully-mature leaf was relatively small.

Flue-cured tobacco; Stem-position; Leaf region; Maturity; Chemical component; Distribution

2016-02-26

河南中烟有限责任公司特色烟叶基地单元开发项目(2012-03)。

李亚伟,女,硕士研究生,主要从事烟草栽培和生理研究。*通讯作者:史宏志。

S572.01

A

1001-8581(2016)10-0041-05