移栽期对冬季烤烟上部烟叶致香成分和质量评价的影响

陈小龙，段卫东，张 展，申洪涛，封幸兵，张留臣，邓小鹏，蔡永占，杨 敏，黄飞燕，余 磊，童文杰，尹光庭

（1河南中烟工业有限责任公司原料采购中心，郑州450000；2河南中烟工业有限责任公司技术中心，郑州450000；3中国烟草总公司云南省公司，昆明650011；4云南省烟草农业科学研究院，昆明650201；5云南省烟草公司曲靖市公司，云南曲靖655002；6昆明学院/云南省都市特色农业工程技术研究中心，昆明650214）

0 引言

烟草致香成分组成及相对含量与烟叶质量和特色密切相关，直接影响烟叶的感官质量[1]。生态环境条件对烤烟生长发育及烟叶风格特征的形成具有重要的作用，优质烤烟生产需要良好的生态环境以及适宜的栽培措施[2-3]。国内烤烟种植地域分布广阔，气候条件和生态环境丰富多样，不同生态烟区烤烟营养代谢和栽培措施存在较大差异[4-5]。烤烟按种植节令主要可分为春烟、夏烟、秋烟和冬烟4种类型。国内大部分地区主要种植春烟[5]。而在部分热带地区（如云南、广东、广西和福建等省份南部）因独特的地理环境、气候条件和农事生产特点，烤烟的移栽期会集中在冬至以前，称作冬烟[6-7]。该类烟区冬季气候温暖，热量条件丰富，年无霜期在300天以上，烤烟的移栽期在1月—2月上旬，翌年4—5月收烤，这与大多数烟区的烤烟生产气候和栽培措施有很大差异[5]。冬季烤烟种植能够充分利用区域光热条件、冬闲耕地和劳动力等资源，植烟区生态条件的独特性可能造就其烟叶品质不可替代的特征，有助于彰显冬烟叶原料的差异化和风格特色，具有巨大的发展潜力，可为优质烟叶原料保障能力进一步提高做出贡献。对于冬烟栽培技术及风格特征的认识和了解不足，导致关于冬烟研究进度相对比较缓慢，因此，本研究以国内典型冬烟产区云南德宏为代表，采用SDEGC/MS法对4个不同移栽期，相同栽培及初烤条件下的烟叶致香成分及其相对含量进行检测分析，旨在探求冬季烤烟烟叶生长后期致香成分的生成规律，为冬烟优质栽培技术优化和香气品质提升提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验于2018年12月—2019年6月在德宏盈江县（北纬24°32′、东经97°36′，海拔957.6 m）进行。试验田块地势平坦，灌排便利，土壤类型为水稻土，前作为水稻，土壤肥力中等。该地区种植的烤烟主要为冬烟。试验地年平均气温18～ 20℃，年均极端最低气温2.2℃、极端最高气温33.8℃，全年>10℃的活动积温为7283℃，年平均日照时数2364 h，年平均降水量为1464 mm，主要集中在6—8月。

1.2 试验设计及材料

烤烟供试品种为‘KRK26’，该品种为云南德宏烤烟主栽品种。试验设4个移栽期处理，各处理移栽时间分别为12月25日(K1)、次年1月5日(K2)、次年1月15日(K3)、次年1月22日(K4)。每个处理设3个重复，每个重复1000株，行株距为120 cm×50 cm，试验田最外围种植保护行。各处理间除移栽期不同外，其余田间管理及水肥一致。分别选取3份符合烟草行业GB 2635—1992标准的上部叶B2F等级把烟叶各2 kg作为试验分析材料。各处理均参照三段式烘烤工艺进行烘烤，烘烤结束待烟叶自然回潮后按烤烟国家标准(GB 2635—1992)对标记烟叶分级，取各处理的上部烟叶(B2F)2.0 kg用于烟叶致香成分物质分析和感官评吸。

1.3 仪器设备

美国安捷伦Agilent 7890B-5977A，GC/MSD气质联用仪，包括微量离子检测(TID)、Extractor EI离子源、MS四极杆、NIST14谱库。

1.4 测定方法

香气物质测定的前处理采用水蒸气蒸馏-二氯甲烷溶剂萃取法。称取样品25.00 g，将样品放于1000 mL的圆底烧瓶中，然后在圆底烧瓶中加入20 g固体NaCl和400 mL去离子水，以及1 mL内标溶液（乙酸苯乙酯），混合均匀后，将圆底烧瓶接到同时蒸馏萃取装置的一端，在另一端接一盛有40 mL二氯甲烷的平底小烧瓶(100 mL)，然后将小烧瓶端置于65℃水浴中加热，大烧瓶端放到电热套中加热，利用同时蒸馏方法经过萃取3 h后，将提取液和二氯甲烷混合物经无水硫酸钠干燥，然后在旋转蒸发仪40℃水浴中浓缩至1 mL，过0.45 μm滤膜后用于GC-MS分析。

1.5 色谱条件

色谱柱为 HP-5MS[Agilent 19091S-433UI，-60～ 325℃(350℃)，30 m×250 μm×0.25 μm]；载气(He)的流速为0.8 mL/min；进样口温度为260℃，进样量为10 μL，分流比为5:1，传输线温度为250℃；升温程序为在60℃停留2 min，以2℃/min的升温速度升至200℃停留5 min，再以2℃/min的升温速度升至220℃停留0 min，然后以10℃/min的升温速度升至260℃停留15 min；离子源温度为230℃，MS四极杆温度150℃，电离能为70 eV；电离方式为EI；质量扫描范围(m/z)为30～ 550 aum，溶剂延迟3 min。采用NIST14谱库检索定性。假定相对校正因子为1，采用内标法定量。

1.6 烟叶感官质量评吸

参照《烟草及烟草制品感官评吸方法》(YC/T 138—1998)对烤烟香气质、香气量、刺激性、余味、杂气、浓度等感官质量指标进行评价。对烟气浓度进行定性描述，以9分制对香气质、香气量、刺激性、余味、杂气等指标进行赋值量化，计算总分并对烤烟感官质量总体状况进行综合评价。

1.7 统计分析

经GC-MS NIST14标准图谱数据库检索，对各烤烟致香成分进行鉴定，运用离子流峰面积归一化法计算各成分的相对含量，用SPSS 22.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 烟叶感官质量

根据感官质量评价结果（表1），K3处理香气质、香气量、杂气指标得分高于其他处理，综合评分显著高于其他3个处理。K1、K2和K4处理各指标评分之间均无显著性差异，但K4处理综合评分高于K1和K2处理。4个处理中的余味和刺激性2项指标得分无显著性差异。

表1 不同移栽期处理烤后烟叶感官质量评价

2.2 不同移栽期烟叶烤后主要致香成分含量

2.2.1 不同移栽期烟叶烤后新植二烯含量 新植二烯作为烟叶中已知含量最高的一种致香物质，在叶绿素降解产物中占绝对比例。由图1可知，4个处理中K3的新植二烯含量最高达386.911 mg/kg，显著高于其他处理；而K2和K4处理含量差异不明显，分别为319.356、320.640 mg/kg；K1移栽期处理含量最低，为257.262 mg/kg，与感官评吸结果吻合度高。

图1 不同移栽期处理烤后烟叶新植二烯含量

2.2.2 类胡萝卜素降解产物类致香物质含量 由表2可见，类胡萝卜素降解产物类致香物质总量随移栽期的延后表现出先升高而后逐渐降低，4个处理间存在显著性差异。其中K3处理总含量最高达32.192mg/kg，其次为K2和K4处理，最低的K1处理为18.485mg/kg。在各致香成分中，大马士酮、香叶基丙酮、3-羟基大马酮及芳樟醇含量以K3处理显著高于其他3个处理，其中3-羟基大马酮K2处理含量(0.748 mg/kg)与K4处理含量(0.759 mg/kg)间无显著性差异，大马士酮和香叶基丙酮均表现出K3>K2>K4>K1的趋势；巨豆三烯酮表现为K3>K4>K2>K1，K3处理含量显著高于K1和K2处理，K4与其余3个处理均无显著性差异；K3和K4处理螺岩兰草酮含量无显著性差异，但均显著高于K2和K1处理；此外，K2和K4处理α-大马酮含量显著高于K1处理。

类胡萝卜素降解产物类致香成分总量与感官评吸吻合度较高，K3处理总量显著高于K2、K4和K1处理。其中K3中重要香味成分大马士酮、香叶基丙酮、3-羟基大马酮及芳樟醇均高于其他处理，说明这4种致香成分可能对提高K3感官质量贡献较大。

2.2.3 类西柏烷类致香物质含量 如图2所示，类西柏烷类致香物质主要为茄酮。4个处理茄酮含量总体表现为K3>K4>K2>K1，不同处理之间均呈现显著差异，总体看来，随移栽期的延后茄酮含量表现为先升高而后逐渐降低。茄酮是调制后烟叶中非常关键的致香物质，由烟草中西柏三烯类物质的生化降解产生，在其一级降解产物中，茄酮是最重要的香味成分。茄酮在烟草的调制、陈化过程中能进一步降解，产生对卷烟吃味有重要影响的茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮及其酯类。类西柏烷类致香物质中茄酮致香成分可能对提高K3感官质量贡献较大。

图2 类西柏烷类致香物质含量

2.2.4 美拉德反应产物类致香物质含量 如表3所示，烤后烟叶美拉德反应产物类致香物质总量中4个处理间存在一定显著差异，其中K3处理总量(9.086 mg/kg)显著高于其他3个处理，K1和K2处理间差异不显著，分别为6.539、6.359 mg/kg，但均显著高于K4处理。K3处理中的糠醛、2,3-二氢呋喃、5-甲基-2-糠醛、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量均显著高于处理K1、K2和K4；K1处理糠醇含量较高为0.951 mg/kg，K4和K3处理间差异不显著分别为0.821、0.718 mg/kg，最低为K2处理含量为0.435 mg/kg。

表3 美拉德反应产物类致香物质含量 mg/kg

2.2.5 苯丙氨酸类降解产物致香物质含量 如表4所示，苯丙氨酸类降解产物致香物质总量总体表现为K3>K2>K1>K4。其中K3处理的苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇、吲哚含量均高于其他3个处理，差异达显著水平，同时K1、K2、K4处理之间以上5种成分含量也存在一定显著差异，说明这5种致香成分可能对冬烟不同移栽期烤后烟叶香气质量影响较大。此外，2,6-二叔丁基对甲基苯酚含量为K1处理最高，2,5-二叔丁基苯酚含量为K2处理最高，而邻苯二甲酸二丁酯含量则K4处理最高。

表4 苯丙氨酸类降解产物致香物质含量 mg/kg

2.2.6 其他类致香物质 如表5所示，各处理中含有较多的其他类致香物质，且不同处理之间其他类致香物质含量差异较大，就总量而言，K3处理含量为65.563 mg/kg，显著高于其他3个处理，总体表现为K3>K4>K2>K1，随移栽期的延后呈现出先升高而后逐渐降低的趋势。此外，2-乙酰呋喃、杜烯、棕榈酸甲酯、香叶基香叶基焦磷酸、棕榈酸等含量均以K3处理为最高；黏蒿三烯、(+)-香柏酮、异瑟膜环烯醇、亚麻酸甲酯含量K3处理与K4处理间无显著差异，但均显著高于K1和K2处理。以上结果显示，不同处理烤烟烤后烟叶各类致香物质含量差异明显，说明不同移栽期可能对烤后烟叶香气质量起到重要影响。

表5 其他类致香物质含量 mg/kg

续表5

3 结论

不同移栽期烤后烟叶中新植二烯含量均与感官评吸结果吻合度较好，可能对冬烟整体香气质量起基础主导作用。烤烟新植二烯、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类致香物质、苯丙氨酸类降解产物以及其他类致香物质等致香物质含量均随移栽期推移，呈先增高后降低趋势，次年1月15日移栽含量达最高，是当地最适移栽期，有利于烤烟香气物质积累。本研究可为云南德宏地区冬烟优质栽培技术优化，改善冬烟烟叶香气品质及提高上部烟叶可利用性提供科学依据。

4 讨论

在烟叶的品质评价与管理中，衡量烤烟烟叶品质的核心内容之一是香气，而烟草燃烧时的香气主要来源是烟叶中的致香成分[8]，其对烟草品质有重要影响[9-14]。烟叶的香气成分较为复杂，其由多种化合物组成，烟叶香气物质的种类、含量及各组分间的协调，综合性地对烟叶香气特征产生影响[15-18]。本研究结果认为，致香成分总量与感官评吸结果吻合度较好，其总量可能对冬烟烟叶整体香气质量起基础作用。

烟叶品质和质量风格特色形成是遗传因素、生态因子和栽培技术共同影响的结果，其中栽培技术决定了烟叶香气风格特色的彰显度，而生态因子决定了烟叶香气风格的类型和潜力[19]。移栽是烤烟种植栽培过程中的关键环节，直接影响烟叶产量和品质形成。适宜的移栽期本质是烟草整个生长发育过程都处在最佳气候条件下，对优质烟叶风格特色形成至关重要[20]。本研究结果表明，烤烟新植二烯、类胡萝卜素降解产物、类西柏烷类致香物质、苯丙氨酸类降解产物以及其他类致香物质等致香物质含量均随移栽期推后呈先增高后降低趋势，均以K3处理（次年1月15日移栽）含量最高，是当地最适移栽期。张志高等[21]研究表明，根据当地植烟生态环境条件，最佳节令移栽能显著增加烟叶香气总量和新植二烯、类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、类西柏烷类致香物质含量，这与本研究结果基本一致。

云南、广东、广西和福建等省份部分热带地区冬烟移栽期集中在1月—2月上旬。部分地区根据不同海拔梯度形成不同移栽节令，如云南梁河地区海拔≤1100 m 1月1—10日移栽，海拔1100～ 1200 m 1月10—20日移栽，海拔1300～ 1400 m 1月15—25日移栽[22]，这都是特定区域气候环境条件下，光照、温度、降雨量、空气湿度和热量等因素综合影响结果。前人研究表明，不同冬烟种植区域，1月中旬移栽烟叶的感官质量较好[23-27]，本研究结果与其一致。氧化异佛尔酮、β-大马酮和β-二氢大马酮等萜类香气成分是β-胡萝卜素和叶黄素的降解产物[28]，主要在烟株生长过程中合成积累，而移栽期的调整是烟株生长环境优化配置的重要手段。曾文龙等[29]研究表明，福建龙岩地区冬烟1月中旬移栽显著促进了烤烟的特征香气成分前体物叶黄素的积累，分别较1月下旬和2月上旬增加了67.78%和48.96%。这与本研究在1月中旬移栽大幅度提升类胡萝卜素降解产物含量结果一致。

本研究确立了云南德宏冬烟种植区适宜移栽期在1月中旬，对德宏优质特色烟叶开发具有重要的生产指导意义。同时，本研究仅是从烟叶品质和风格特色角度筛选最佳节令，具有一定局限性和片面性，可以适当增加烤烟生长发育、农艺特性、产量和经济性状的综合评价分析，从而为确定当地最佳移栽期提供有力的技术支撑。另外，烟叶质量风格特色彰显程度与降雨量、日均温、日温差等气候因子显著相关[30]，是影响烤烟生长的主要生态因素，且本身尚难改变，只能通过合理安排茬口，趋利避害。因此，有必要对烤烟整个生长过程的气候环境因子进行跟踪记录和深入剖析，找到影响烟叶产值量和质量风格特色的关键因子，优化德宏烟区优质特色烤烟生长的气候资源配置，为适当调整烤烟移栽期提供全面的技术和数据支撑，从而更好地指导烟叶生产。