不同时期叶面喷施钼肥对烤烟香味成分的影响

刘春奎,李紫琳,韦小玲,贾 琳,夏 阳,龙李进,贺 远,李 波,闫洪洋,张博莹

(1.郑州轻工业大学 烟草科学与工程学院,烟草行业烟草工业生物技术重点实验室,河南 郑州 450001; 2.广西中烟工业有限责任公司 柳州卷烟厂,广西 柳州 545006; 3.河南农业大学 农学院,河南 郑州 450046; 4.平顶山市烟草公司 叶县分公司,河南 平顶山 467200; 5.贵州黄果树金叶科技有限公司,贵州 安顺 561000; 6.浙江中烟工业有限责任公司,浙江 杭州 310004; 7.中国烟草总公司职工进修学院,河南 郑州 450008)

烟草是一种特殊的经济作物,其生长受到多种因素的影响。施肥是烟草生产中比较重要的一环,对烟草生长和养分吸收的影响很大[1]。钼作为植物生长所必需的一种微量元素[2],对植物的生长发育起着重要作用[3-4]。缺钼时,烟株矮小且生长缓慢,烟叶产量和品质也会降低[5]。

钼肥的用量与施用时期对烤烟的常规化学成分、香味物质含量,以及烟叶品质均有重要影响。李春光等[6]研究了烤烟团棵期叶面喷施不同浓度钼肥对C3F(中橘三)等级烟叶化学成分的影响,结果表明,钼肥能提高烟叶的还原糖、总糖含量和香味物质总量,降低烟叶的总氮和烟碱含量,叶面喷施0.10%钼肥在提高烤烟质量方面效果较好。李余湘等[7]研究了打顶后15 d叶面喷施钼肥对烤烟上部叶香味物质含量的影响,结果表明,烤烟香味物质总量随着施钼量的增加呈现出先升高后降低的趋势。黄泰松等[8]研究了施钼量对烤烟香味物质含量的影响,结果表明,与对照相比,团棵期和现蕾前同时喷施钼肥能显著增加烤烟的香味物质总量。周芳芳等[9]研究了不同生育期叶面喷施0.10%钼肥对烤烟中部叶品质的影响,结果表明,采烤前喷施钼肥的烤烟综合得分较高。刘晓迪等[10]研究了团棵期、打顶期叶面配施钼硒肥对C3F等级烟叶香味成分含量的影响,结果表明,同时喷施低浓度钼肥和低浓度硒肥能显著增加烤烟的香味物质总量。

目前,有关钼对烤烟香味物质影响的研究大多集中在不同钼浓度以及施钼量对烤烟香味物质含量的影响[6-8]、不同生育期叶面喷施钼肥对烤烟品质的影响[9]、钼与其他元素配施对烤烟香味物质含量的影响[10-11]等方面,多数研究仅限于采用叶面喷施钼肥的方式探究其对某一部位或某一等级烤烟香味物质含量的影响,关于不同时期叶面喷施钼肥对烤烟B2F(上橘二)、C3F(中橘三)、X2F(下橘二)叶片香味成分含量影响方面的研究较少。为此,本文特开展试验,探究不同时期叶面喷施钼肥对烤烟不同等级叶片香味成分含量的影响,以期为烤烟生产和提高烟叶可用性提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2020年4—9月在河南省叶县洪庄杨乡洪东村烟草试验基地(33.74°N,113.53°E)进行叶面喷施试验,以当地主栽烤烟品种中烟100作为试验材料。供试土壤类型为黄棕壤,土壤质地为砂壤,土壤基本理化性状如下:pH值4.89,有机质含量11.26 g·kg-1,速效磷含量24.73 mg·kg-1,速效钾含量119.20 mg·kg-1,碱解氮含量50.46 mg·kg-1,有效钼含量0.11 mg·kg-1。分别在烤烟旺长期(移栽后50 d)、打顶期(移栽后70 d)进行叶面喷施试验,采用随机试验设计,设置如下4个处理:T1,对照,旺长期、打顶期喷施清水;T2,旺长期喷施0.10%钼肥,打顶期喷施清水;T3:打顶期喷施0.10%钼肥,旺长期喷施清水;T4,旺长期、打顶期均喷施0.10%钼肥。钼肥的主要成分为钼酸铵,进行叶面喷施时,以0.01%(体积分数)吐温-20(Tween-20)作为表面活性剂。每个处理重复3次,共设12个小区,每个小区面积66.67 m2。在小区四周设保护行,行距1.20 m,株距0.50 m。各处理在施用基肥、病虫害防治、打顶、抹杈、采收、调制等环节均参照当地烟叶生产标准进行。

1.2 烤后烟叶取样

由烟叶生产技术人员参照GB 2635—1992《烤烟》的规定进行烟叶分级。每个小区选取调制后的B2F、C3F、X2F等级烟叶用于试验,每份样品2.0 kg,烟叶等级合格率在85%以上。

1.3 烟叶香味成分测定

采用同时蒸馏萃取法对烟叶样品进行前处理,简述如下:以二氯甲烷作为萃取剂,准确称量30 g烟末样品(精确至0.000 1 g),置于1 000 mL圆底烧瓶中。准确量取30 g NaCl,置于圆底烧瓶中,量取350 mL蒸馏水加入圆底烧瓶中,用电热套加热,同时蒸馏萃取装置的另一接口连接盛有60 mL二氯甲烷的浓缩瓶,加入少量沸石防止暴沸,水浴加热,水蒸气第一次回流时,开始计时。同时蒸馏萃取2.5 h,结束后,加入1.0 mL乙酸苯乙酯内标溶液,浓缩至1.0 mL后转移至色谱瓶中,使用7890B/5977A型气相色谱质谱联用仪(GC-MS,美国Agilent)测定烟叶香味成分[12]。

1.4 数据分析

采用SPSS 22.0软件进行数据分析,对有显著(P<0.05)差异的,采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同时期叶面施钼对烤烟B2F香味成分的影响

测定不同处理烤烟B2F的香味成分含量,将结果整理于表1。分别从T1～T4处理的烤烟B2F鉴定到84、89、87、94种香味成分。烟叶中新植二烯、棕榈酸、巨豆三烯酮、棕榈酸甲酯、突厥酮的含量相对较高,其中,新植二烯的占比最高。各处理相比,T2处理烟叶的新植二烯、棕榈酸、棕榈酸甲酯、亚麻酸甲酯及叶绿醇含量较高,其中,棕榈酸、亚麻酸甲酯和叶绿醇的含量显著高于其他处理;T4处理烟叶的巨豆三烯酮含量较高。不同处理烤烟B2F的新植二烯含量相比,T2与T3处理显著高于T1和T4处理。与对照(T1)相比,T2、T3处理烤烟B2F的新植二烯含量分别增加了4.78%、3.50%。不同处理烤烟B2F香味物质总量(除新植二烯)以T2处理最高,T3和T4处理次之,三者均显著高于T1,增幅分别为27.76%、5.88%、7.76%。不同处理烤烟B2F香味物质总量(含新植二烯)同样以T2处理最高,T3和T4处理次之,且三者均显著高于T1,增幅分别为11.13%、4.16%、2.67%。

表1 不同处理烤烟B2F的香味成分含量Table 1 Contents of aroma components in B2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

不同处理烤烟B2F的香味成分主要可归为烯类、酮类、酸类、醇类、酯类、醛类、酚类、吡咯类、呋喃类、吡啶类等(表2),其中,烯类物质含量最高,其次是酮类、酸类、醇类、酯类和醛类,而酚类、吡咯类、呋喃类、吡啶类物质的含量相对较低。在烯类物质含量上,T2和T3处理显著高于T1和T4处理;在酮类物质含量上,以T4处理最高,T3处理最低,且二者均显著异于其他处理;在酸类物质含量上,以T2处理最高,T3、T4处理次之,三者均显著高于T1处理;在醇类物质含量上,以T2处理最高,且显著高于其他处理,与T1处理相比,T3、T4处理无显著差异;在酯类物质含量上,T2处理最高,T3处理最低,二者均与T1处理差异显著;在醛类物质含量上,各处理差异显著,从高到低依次为T4>T1>T3>T2。

表2 不同处理烤烟B2F香味成分的种类与含量Table 2 Classifications and contents of aroma components in B2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

2.2 不同时期叶面施钼对烤烟C3F香味成分的影响

分别从T1～T4处理的烤烟C3F鉴定到88、102、108、95种香味成分。不同处理烤烟C3F香味物质总量以T2和T3处理最高(表3),T4处理次之,且三者均显著高于T1,增幅分别为44.85%、42.54%、23.80%。鉴定到的香味成分中,新植二烯、邻苯二甲酸二丁酯、巨豆三烯酮、叶绿醇、突厥酮、糠醛含量相对较高,其中,尤以新植二烯占比最高。不同处理烤烟C3F的香味物质总量(除新植二烯)相比,以T3和T4处理最高,T2处理次之,且三者均显著高于T1,增幅分别为73.73%、71.64%、62.17%。

表3 不同处理烤烟C3F的香味成分含量Table 3 Contents of aroma components in C3F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

各处理相比,T2处理C3F烟叶的新植二烯、巨豆三烯酮、叶绿醇含量最高,显著高于其他处理;T3处理C3F烟叶的糠醛含量较高;T4处理C3F烟叶的邻苯二甲酸二丁酯含量最高,显著高于其他处理。各处理C3F烟叶的新植二烯含量相比,以T2处理最高,T3处理次之,二者均显著高于T1和T4处理,与对照相比,T2、T3处理C3F烟叶的新植二烯含量分别增加了36.13%、26.82%。各处理C3F烟叶的巨豆三烯酮含量差异显著,从高到低依次为T2>T3>T1>T4。

不同处理烤烟C3F的香味成分同样可归为烯类、酮类、酸类、醇类、酯类、醛类、酚类、吡咯类、呋喃类、吡啶类等(表4),其中,烯类物质含量最高,其次是酮类、酸类、醇类、酯类和醛类。在烯类物质含量上,T2处理最高,T3处理次之,二者均显著高于T1和T4处理;在酮类物质含量上,以T2、T3处理最高,T4处理次之,三者均显著高于T1处理;在酸类物质含量上,各处理差异显著,从高到低依次为T4>T3>T2>T1;在醇类物质含量上,各处理差异显著,从高到低依次为T3>T4>T2>T1;在酯类物质含量上,各处理差异显著,从高到低依次为T2>T3>T4>T1;在醛类物质含量上,各施钼处理均显著高于对照。

表4 不同处理烤烟C3F香味成分的种类与含量Table 4 Classifications and contents of aroma components in C3F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

2.3 不同时期叶面施钼对烤烟X2F香味成分的影响

分别从T1～T4处理的烤烟X2F鉴定到70、84、67、81种香味成分。不同处理烤烟X2F香味物质总量以T2和T4处理最高(表5),T3处理次之,且三者均显著高于T1,增幅分别为33.11%、31.34%、15.39%。鉴定到的香味成分中,新植二烯、巨豆三烯酮、突厥酮、棕榈酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、糠醛、苯乙醛含量相对较高,其中,尤以新植二烯占比最高。各处理烤烟X2F的香味物质总量(除新植二烯)差异显著,从高到低依次为T2>T4>T1>T3,T2、T4处理的烤烟X2F香味物质总量(除新植二烯)分别比对照增加了35.72%、30.61%。

表5 不同处理烤烟X2F的香味成分含量Table 5 Contents of aroma components in X2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

各处理相比,T2处理X2F烟叶的新植二烯、棕榈酸甲酯及突厥酮含量较高,其中,棕榈酸甲酯的含量显著高于其他处理;T4处理X2F烟叶的邻苯二甲酸二丁酯、巨豆三烯酮和苯乙醛含量最高,显著高于其他处理。各处理X2F烟叶的新植二烯含量相比,以T2和T4处理最高,T3处理次之,三者均显著高于T1处理,增幅分别为32.00%、31.64%、26.12%。

不同处理烤烟X2F的香味成分可归为烯类、酮类、酸类、醇类、酯类、醛类、酚类、吡咯类、呋喃类等(表6),其中,烯类物质含量最高,其次是酮类、醇类、酯类和醛类。在烯类物质含量上,T2和T4处理最高,T3处理次之,三者均显著高于T1处理;在酮类物质含量上,以T2处理最高,T4处理次之,二者均显著高于T1和T3处理;在醇类物质含量上,T2和T4处理最高,显著高于T1和T3处理,T3处理最低,显著低于T1处理;在酯类物质含量上,T2和T4处理显著高于T1和T3处理;在醛类物质含量上,以T3处理最低,且显著低于其他处理。

表6 不同处理烤烟X2F香味成分的种类与含量Table 6 Classifications and contents of aroma components in X2F flue-cured tobacco under treatments μg·g-1

3 讨论

闫新甫[13]研究表明,我国橘黄色(代号F)烤烟的收购比例为66.9%,2级、3级烤烟的收购率分别为31.4%、46.0%。已有研究表明,烤烟B2F、C3F和X2F香气质较好,香气量为充足-尚充足,浓度为浓-中等,余味尚纯净,感官质量档次为好-较好,是卷烟制品基本原料的重要组成,质量上中等并且相对稳定,在卷烟叶组配方中具有重要意义[14]。因此,本研究选取B2F、C3F和X2F作为研究对象,并测定烤烟香味成分的种类与含量。

新植二烯是烟叶香味成分中含量最为丰富的成分,能增进卷烟的吃味和香气[15]。新植二烯具有清香气,燃烧时可直接进入烟气,可以减少刺激性、醇和烟气,增加烟气丰满度[16]。二氢猕猴桃二酯可以起到消除卷烟刺激性的作用,在改善烟叶品质方面具有重要作用[17]。巨豆三烯酮是烟草天然香气的重要成分,其含量与烟叶香气量一般呈正相关关系,对烟叶感官质量有积极贡献,可使烟气浓度增加,在卷烟增香、去除杂气方面有明显作用[15,18]。本研究结果表明,相较于CK,旺长期叶面喷施0.10%钼肥能显著增加烤烟C3F和X2F的巨豆三烯酮含量。也有研究表明,团棵期叶面喷施0.10%、0.15%钼肥均能提高烤烟C3F的巨豆三烯酮含量[6]。本研究中,适宜时期叶面喷施钼肥显著增加了烤烟的新植二烯含量,与对照相比,T2、T3处理烟叶B2F的新植二烯含量分别增加了4.78%、3.50%,C3F新植二烯含量分别增加了36.13%、26.82%,T2、T3、T4处理烟叶X2F的新植二烯含量分别增加了32.00%、26.12%、31.64%。武丽等[19]研究结果表明,与对照相比,团棵期和现蕾期同时喷施钼肥使烤烟中部叶的新植二烯含量增加了14.06%。赵佳佳等[11]研究表明,与对照相比,叶面单独施钼使烤烟上部叶的新植二烯含量增加了38.24%。已有研究表明,新植二烯是叶绿素降解的产物,施用钼肥能有效提高烤烟叶片叶绿素含量[8]。本研究中施钼处理下烤烟的新植二烯含量增加,可能由于施钼增加了烤烟叶片的叶绿素含量,从而使得烤后烟叶的新植二烯含量提高。总的来看,B2F、C3F和X2F的新植二烯含量均以T2处理较高。

与对照相比,本试验的3个施钼处理均能显著增加B2F、C3F烟叶香味物质总量(除新植二烯),而且T2、T3、T4处理中烟叶的香味物质种类有所增加。这可能是由于钼能有效提高烟叶的光合速率,促进物质合成[20]。与对照相比,T2、T4、T3处理烤烟B2F的香味物质总量(除新植二烯)分别增加了27.76%、7.76%、5.88%,以T2处理的增幅最大,效果较好;T2、T4处理烤烟X2F的香味成分种类较多,香味物质总量(除新植二烯)分别增加了35.72%、30.61%,同样以T2处理的增幅较大;T3、T4、T2处理烤烟C3F的香味物质总量(除新植二烯)分别增加了73.73%、71.64%、62.17%,各施钼处理的增幅均较大。李春光等[6]研究表明,叶面喷施0.05%钼肥不能增加烤烟C3F的香味物质总量(除新植二烯),而叶面喷施0.10%、0.15%钼肥能提高烤烟C3F的香味物质总量(除新植二烯),与本研究叶面喷施钼肥对烤烟C3F香味物质总量(除新植二烯)的影响结果相似。

施肥时期对烤烟生长发育、香味成分和烟叶品质有重要影响。一般地,在烟草移栽前施用基肥,在烟草生长过程中也可以根据实际情况于不同时期(如团棵期、旺长期、现蕾期、打顶期)追肥。已有研究表明,团棵期叶面喷施0.10%钼肥使烤烟品种中烟100的C3F香味物质总量(除新植二烯)增加7.57%[6];打顶后15 d叶面喷施钼肥使烤烟品种南江3号上部叶的香味物质总量(除新植二烯)增加5.32%～7.93%[7]。本研究结果表明,旺长期喷施0.10%钼肥能使烤烟B2F、C3F、X2F的香味物质总量(除新植二烯)分别增加27.76%、62.17%、35.72%,在增加烤烟香味物质总量(除新植二烯)方面效果较好。已有研究表明,烟苗移栽后50～80 d是烟草由旺长期向成熟期转变的关键时期,也是烟草由营养生长到生殖生长的过渡时期[21]。因此,在旺长期进行叶面喷施钼肥能有效增加烤烟的香味物质种类、香味物质总量(除新植二烯)和香味物质总量,过早或过晚进行叶面喷施钼肥对提高烤烟香味品质的效果都不及旺长期叶面喷施钼肥。

本研究结果表明,不同时期叶面喷施钼肥在增加烤烟香味物质种类、提高烤烟新植二烯和香味物质总量(除新植二烯)方面有明显效果。T4处理分别于旺长期与打顶期2次喷施钼肥,施钼量相对较大,然而T4烤烟B2F、C3F、X2F的新植二烯含量、香味物质总量(除新植二烯)和香味物质总量并不都是最高的。其原因可能包括:1)在T4处理的施钼量下,烤烟叶片的某些生理代谢受到抑制,影响了香味前体物质的转化降解[10],从而减少了烤烟中某些香味物质的合成;2)随着施钼量增加,烤烟叶片的氮代谢过程延长[22],可能影响烤烟叶片的碳氮代谢平衡,从而影响烤烟中某些香味成分的合成;3)施钼量的增加在促进烤烟叶片生长的同时,对烤烟的化学成分含量有一定的稀释作用[23]。有研究表明,随着叶面施钼量的增加,烤烟香味物质总量(除新植二烯)呈现出先升高后降低的趋势[7]。适宜量的钼可以促进烤烟光合产物的合成、代谢和运转,有助于改善烤烟的化学成分[16]。关于不同处理条件下叶面施钼对烤烟香味成分的影响及其作用机制,还有待进一步研究。