农艺措施对‘翠碧1号’烟叶中NNK的影响

陈笃建，黄朝章，张颖璞，叶仲力，张鼎方，罗 靖

（1福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建厦门361022；2厦门烟草工业有限责任公司，福建厦门361012）

农艺措施对‘翠碧1号’烟叶中NNK的影响

陈笃建1，黄朝章1，张颖璞1，叶仲力1，张鼎方1，罗 靖2

（1福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建厦门361022；2厦门烟草工业有限责任公司，福建厦门361012）

为给低NNK烟叶的选育提供线索，通过大田试验，研究肥料种类、打顶处理、覆盖方式、采收成熟度和烘烤方式5种农艺措施对‘翠碧1号’烟叶中NNK的影响。结果表明：施加鸡粪的烟叶NNK含量较低；合适的打顶方式可以一定程度降低烟叶中NNK含量；前期覆膜方式下烟株各部位烟叶NNK含量最低；提高采收成熟度可降低烟碱和NNK；常规烘烤方式烟叶NNK含量较散叶烘烤方式低。

农艺措施；烟叶；NNK

0 引言

卷烟“降焦减害”是一项涉及多学科的系统工程，降低烟叶和卷烟烟气中NNK的研究工作在工艺和农业的许多研究领域都有一定的研究基础[1-2]，农业方面尤为突出，主要研究领域是烟草品种选育、调制技术和生物技术等方面[3-6]。

农艺措施是烟叶生产中的主要要素之一，对烟叶的产量和内在质量有很大的影响[7-9]，如打顶可阻断烟株的生殖生长，促进烟株的营养生长，对烟叶品质有利；留叶数对叶片的生长发育、腺毛密度等都有直接影响；地膜覆盖可提高地温，保持土壤水分、减小肥料流失，从而促进根系发育，增加根深烟碱含量[10-14]。目前关于农艺措施变化对NNK影响规律的极少，只涉及到了调制方式[15]，笔者探索不同肥料种类、打顶处理、覆盖方式、采收成熟度和烘烤方式对‘翠碧1号’烟叶中NNK的影响规律，旨在为低NNK烟叶的选育提供线索。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试烟叶品种为‘翠碧1号’。

1.2 试验地点

试验地点选在宁化县石壁乡杨边村，土壤质地为砂壤土，肥力中等，地势较平坦，前作为水稻。试验地的土壤基本状况为pH 5.21，有机质含量2.8%，有效氮含量105.0 mg/kg，速效磷含量16.0 mg/kg，速效钾含量100.0 mg/kg，阳离子交换量10.1 cmol/kg。

1.3 试验设计

总氮控制在82.5 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1:0.8:3.0；每个处理模块设2次重复；每处理模块种植烟苗102株，行株距为120 cm×5 cm．采用随机区组设计，四周设保护行；各处理模块组设计参数或要求如下：

试验1：各处理组除基肥氮肥种类不同外，栽培和施肥水平均相同；成熟后采收中部烟叶。

试验2：打顶采用4种处理方式。处理A，扣心打顶，留叶15～17片；处理B，现蕾打顶，留叶18～20片；处理C，初花打顶，留叶20～22片；处理D，盛花打顶，留叶20～22片。栽培和施肥水平均相同，成熟后采收上部烟叶。

试验3：烟叶覆盖方式设3个处理，处理A为旺长期揭膜后中耕培土（前期覆膜）；处理B为全生育期覆盖地膜（全期覆膜）；处理C为全生育期覆盖稻草（全期覆草），稻草用量为8000 kg/hm2。成熟后采收上、中和下部烟叶。

试验4：上、中、下部烟叶采用下述的试验设计成熟度进行采收。下部烟叶分2级：成熟1级（移栽后65天）、成熟2级（移栽后70天）；中部烟叶分3级：成熟1级（移栽后75天）、成熟2级（移栽后80天）、成熟3级（移栽后85天）；上部烟叶分3级：成熟1级（移栽后90天）、成熟2级（移栽后95天）、成熟3级（移栽后100天）。

试验5：以上、中和下部烟叶为研究目标，设2个烘烤处理方式。处理A，散叶插扦烘烤；处理B，挂杆式密集烘烤。散叶烘烤承担烘烤面积2 hm2/座，挂杆烘烤承担烘烤面积1.33 hm2/座，均为气流上升式密集烤房。

试验1～4各处理模块除上述农艺参数变化外，其他大田管理按优质烟叶生产技术方案进行，烟叶采收（上、中、下部烟叶均按成熟2级）后按照常规三段式烘烤；试验5大田管理按优质烟叶生产技术方案进行，烟叶采收后采用2种方式烘烤。上述烘后烟叶样品各取500 g烟叶样品装入封口袋。

1.4 检测仪器和方法

API5500 QTRAP质谱仪（美国应用生物系统公司）；安捷伦LC1200高效液相系统（美国安捷伦公司）；Milli-Q50超纯水仪（美国Millipore公司）；KQ-700DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；AG204型电子天平（感量0.1 mg，瑞士梅特勒-托利多公司）；旋转粉碎机（中国长征高科）；SIGMA 3-15离心机（德国Sigma公司）；恒温箱（日本ESPEC）；除特别要求外，均使用色谱纯试剂，水应符合GB/T 6682中一级水的规定。

将上述烟叶样品放入烘箱内，40℃排气烘烤6 h，然后磨碎过40目筛，控制含水率在5%～10%。分别称取相应1.0 g（精确至0.1 mg）烟样于100 mL的锥形瓶中，加入30 mL含10 ng/mL内标的0.1 mol/L的乙酸铵水溶液，在超声清洗仪上超声萃取40 min,静置5 min后取2 mL萃取液置于离心机上离心（5 min，10000 r/min），取1 mL离心后上层清液经0.22 μm水相滤膜过滤，采用LC-MS/MS分析NNK含量。液相色谱条件：色谱柱为Waters Acquity UPLC BEH C18(1.7 μm，2.1 mm× 100 mm)分析柱；流速0.4 mL/min；柱温40℃；进样量5 μL；流动相A为甲醇，流动相B为0.2%(V/V)的乙酸水溶液，梯度洗脱条件如表1所示；质谱参数列于表2。烟叶中烟碱含量测试采用YC/T 161—2002[16]测定。

表1 高效液相色谱梯度洗脱条件

表2 质谱检测参数表

2 结果与分析

2.1 肥料种类

土壤有机质含量是评判土壤肥沃的标志，而肥料是影响土壤有机质的重要因素。国内烟区土壤有机质逐年下降，导致土壤贫瘠化，单纯施加化肥情况下烟株难以达到吸收协调平衡的矿物质，因此开始重视有机肥的施用[17]。不同有机肥对土壤及烟叶内在质量的作用是有差异的，研究表明某些有机肥料对降低烟叶有害成分前体物是有积极意义的。为此研究了3种常见的有机肥对NNK含量的影响。从表3可以看出，同比常规施肥（纯氮肥）方式下的烟叶，3种肥料的施加对烟叶烟碱无显著影响，但鸡粪的施加，烟叶NNK含量较低。

表3 不同肥料对中部烟叶NNK含量的影响

表4 不同打顶对上部烟叶NNK含量的影响

表5 覆盖方式对烟叶NNK含量的影响

2.2 打顶处理

打顶是烤烟生产过程中一项关键的农艺措施，对烤烟的产量和质量有很大影响。打顶可阻断烟株的生殖生长，促进烟株的营养生长，对烟叶品质有利；但由于打顶还促进了根部的发育，上部叶又得不到足够的营养物质，这会导致上部烟叶发育受限，烟碱含量提升，可用性降低；打顶时间和方式与烟叶产量、内在品质关系密切，还可以提高烟株对水分和养分的利用能力，改变烟叶特别是上部叶内在成分及谐调性。打顶后的单株留叶数对提高烟叶成熟度和内在品质有关键作用[18]。

打顶处理会改变烤后烟叶中烟碱含量，刺激根部烟碱的大量合成并向有效叶中转移积累，特别导致上部烟叶烟碱含量提升，因此会间接影响上部烟叶中NNK的含量，为此对比了2个产地4种打顶处理后的烟叶NNK的含量差异。从表4可以看出，相比扣心处理方式的样品，其他3种处理后烟叶中的烟碱和NNK含量有一定程度下降，说明采用合适的打顶方式可以一定程度降低烟叶中NNK含量。

2.3 覆盖方式

烤烟作为卷烟工业的主要原料，其生产目标是优质适产。烤烟的产量、品质受多种因素的影响，栽培措施是实现优质适产的有效措施。其中覆盖方式可改变烟区生态条件的时间分配问题，调节烤烟生长过程中水、光、温、肥供应，能克服自然条件的限制，协调水、肥、气、热等栽培环境因素，对烟苗根系建立与烟株中后期生长发育都有良好的促进作用，提高烟叶产质量，进而影响烟叶的产质量[19]。

烤烟覆盖栽培技术使用广泛。其中地膜覆盖在提高烟田地温，保蓄水土，保持和提高土壤肥力，减少养分流失，促进烟株早发，提高产量和质量等方面起着积极作用；作物秸秆覆盖具有改良土壤、培肥地力、提高烤烟产量及品质等作用。

试验对比了3种覆盖方式烟叶NNK的含量差异。从表5可以看出：前期覆膜方式下，烟株各部位烟叶烟碱的含量最低；NNK含量亦是最低。采用全期覆膜或全期覆草，有利于烟株的生长发育和叶片干物质的形成、积累，提高了烟碱含量，一定程度上提高了其NNK的含量。

2.4 采收成熟度

鲜烟叶的成熟度不同，其化学成分及其协调状况就存在差异，这将影响到烟叶的内在质量。不同部位烟叶的内在化学成分随成熟度的变化也不相同[20]。烟叶常规成分的变化势必影响其NNK的生成，为此探讨了不同采收成熟度下烟叶NNK的变化情况，结果列于表6。成熟度提高，对于上部烟叶，烟碱呈下降趋势，NNK总体呈下降趋势；对于中部烟叶，烟碱和NNK含量则呈先下降后上升趋势；对于下部烟叶，烟碱和NNK含量呈下降趋势。

2.5 烘烤方式

烤烟散叶烘烤，不用编烟，直接装烟，烤后无需解烟，比常规烘烤工效要提高1倍以上，大大降低了烘烤成本和劳动强度，已在行业广泛使用[21]。笔者研究了常规烘烤方式和散叶烘烤方式下烟叶NNK、烟碱含量的变化，列于表7。从结果可以看出，相比常规烘烤，散叶烘烤后的烟叶烟碱含量水平基本相当，但散叶烘烤后的烟叶NNK含量高，特别是上部烟叶，其原因可能是散叶烘烤烟叶水分充足，失水率要小于常规烘烤，这有利于烟叶充分变黄，不易产生青烟。然而根据Bush等的研究结果：在调制过程中，凡有利于促进烟叶失水，有利于抑制微生物活动，有利于清除亚硝酸的措施都可以降低NNK的形成和积累。因此常规烘烤方式烟叶NNK含量较低。

表6 采收成熟度对烟叶NNK含量的影响

表7 烘烤方式对烟叶NNK含量的影响

3 结论

不同农艺措施对NNK及其前体物质的生成有影响。同比常规、牛粪和饼肥，施加鸡粪后烟叶中NNK含量较低；改变打顶处理方式，会改变烤后烟叶中烟碱含量，从而影响NNK含量；采用全期覆膜或全期覆草，提高了烟碱含量，进而一定程度上提高了其NNK的含量；提高采收成熟度可降低上部和下部烟叶的烟碱和NNK；散叶烘烤后的烟叶失水率要小于常规烘烤，提高了NNK的形成和积累。

4 讨论

烟碱被认为是NNK的前体物质。在微生物作用下，烟草中烟碱与亚硝酸盐反应直接生成NNK。相关研究表明从烟草直接转移到烟气中NNK的量占烟草中NNK总量的6.9%～11.0%，这约为主流烟气中NNK总量的30%，其余部分是在吸烟过程中形成和输送的。因此，有效抑制烟叶烟碱含量，可以间接降低烟气NNK的释放量。

适宜的栽培农艺措施无疑是调节烟叶烟碱的有效手段，但前人的研究更多是侧重于调控烟叶的品质，忽略了烟叶中有害物质的优化措施。因此在稳定烟叶品质的前提下，通过肥料种类、打顶处理、覆盖方式、采收成熟度和烘烤方式的合理优化，适当降低烟叶中烟碱和NNK，形成一套降低NNK的原料配套技术，将可为烟草行业减害专项工作提供新的途径或选择。

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Effect of Agronomic Measures on NNK of Flue-cured Tobacco‘Cuibi No.1’

Chen Dujian1,Huang Chaozhang1,Zhang Yingpu1,Ye Zhongli1,Zhang Dingfang1,Luo Jing2
(1Technology Center of China Tobacco Fujian Industrial Co.,Ltd,Xiamen 361022,Fujian,China;2Xiamen Tobacco Industrial Co.,Ltd,Xiamen 361012,Fujian,China)

This study aims to provide clues for the selection of low NNK tobacco leaves.The effects of fertilizer type,topping treatment,bestrow method,harvest maturity and baking method on NNK of flue-cured tobacco‘Cuibi No.1’were investigated through a field experiment.The results showed that the addition of fowl dung, suitable topping treatment and pre-bestrow could decrease the content of NNK of tobacco,while increasing the harvest maturity also could decrease the nicotine and NNK of tobacco,the NNK content of tobacco under conventional baking was less than that under loose leaf baking.

Agronomic Measures;Tobacco;NNK

TS411.2

B论文编号：cjas16110005

福建中烟工业有限责任公司科技项目“近红外模型预测烟叶NNK含量的技术研究”(FJZYJH2013031)。

陈笃建，男，1975年出生，福建厦门人，工程师，大专，主要从事烟草配方研究。通信地址：361022厦门市集美区滨水路298号技术中心，Tel：0592-3170725，E-mail：lfl489@163.com。

罗靖，男，1981年出生，福建龙岩人，工程师，本科，主要从事烟草质检研究。通信地址：361012厦门市海沧区新阳路1号，Tel：0592-3170725，E-mail：life2000_0@163.com。

2016-11-04，

2016-12-19。