不同土壤类型烤烟非发挥性有机酸含量的差异

2011-01-26尹光庭周冀衡毛振萍

湖南农业科学 2011年1期

尹光庭，周冀衡，匡勇，何轶，彭艳，毛振萍，肖遂

（1.湖南农业大学烟草工程技术研究中心，湖南长沙 410128；2.湖南农业大学科学技术处，湖南长沙 410128；3.贵州省烟草公司烟叶管理处，贵州贵阳 550000）

土壤是影响烟叶品质的重要生态条件之一，适宜的土壤条件是生产优质烤烟的重要基础，植烟土壤的养分水平将直接影响烟叶的产质量[1-2]。烟草化学成分中的有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分，直接影响烟叶及其制品的质量[3]。一般认为；烟叶中有机酸可分为挥发性和非挥发性（除氨基酸外）以及部分高级脂肪酸，相对含量较高的多为非挥发性有机酸中的多元有机酸，如草酸、苹果酸和柠檬酸等。在卷烟燃吸过程中，非挥发有机酸通过平衡烟气的酸碱度，进而影响烟气的吸味和香气质量[4]。因而烟草有机酸对判断烤烟的烟气是否醇和，评定烟叶香气品质及可用性指标具有重要的作用[5]。目前，对于烟草非挥发性有机酸和高级脂肪酸的研究主要集中在农艺措施调控、不同生态地区的差异比较以及调制处理等方面，而对不同土壤类型与有机酸的关系研究尚未见报道，因此研究不同土壤类型与烤烟中有机酸及香气品质间的关系显得尤为重要。为探明不同土壤类型烤烟中的多元有机酸和高级脂肪酸含量的差异及其对烤烟香气风格的影响，以3个不同土壤类型其他生态条件相近的K326的C3F烤烟叶为材料，分析了云南施甸烟区烤烟中多元有机酸和高级脂肪酸含量的差异，为选择适宜的土壤种植优质烤烟提供理论依据，同时为烟草农业生产中根据各种不同土壤类型合理安排烟草种植和烤烟原料进行叶组配方研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

施甸烟区作为云南省最具发展潜力的新兴烟区之一，2008年烤烟收购任务1.05万t。烟区地处东经 98°54′～99°21′，北纬 24°16′～25°，年降雨量1 008.5 mm，平均气温17℃，年日照时数2 193.1 h，地形属低纬度内陆、高原山区，平均海拔1 738.5 m。地形变化复杂造成了土壤类型的多样性，其土壤类型主要为红壤、黄壤、黄红壤、紫色土。

1.2 试验材料

于2008年在云南新兴烟区保山施甸县酒房乡摆田点、姚关镇瓦窑等9个规范大田试验的乡区，采用GPS定位，每个取样点分别取烟样、土样3份，多点采集混合样品，共采得烟样、土样各9份。土样采样深度20 cm，风干后过2 mm筛保存。将所取烟样去除主脉后，置于46℃恒温干燥箱中烘干，然后用粉碎机粉碎，装入密封塑料袋中，编号保存备测。烟样为K326的C3F。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤基本理化性质测定土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾均参考文献[6]测定。

1.3.2 还原糖的测定称取0.50 g粉碎烤烟样品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加50 mL浓度为5%的乙酸溶液，盖紧瓶塞，振荡30 min后，用Whatman No.40的过滤纸过滤溶液，弃去最初的滤液，收集剩下的滤液，采用意大利Systea PULSE 3000连续流动注射分析仪分析。

1.3.3 有机酸的测定称取0.50 g粉碎烤烟样品，置于100 mL干燥具塞三角瓶中，加入25 mL 10%硫酸－甲醇溶液和0.5 mL戊二酸－甲醇溶液，摇匀后放在28℃恒温箱中恒温振荡22 h。然后过滤至分液漏斗中，用二氯甲烷萃取。萃取液加无水硫酸钠去除水分后，取1 μL注入气相色谱进行分析，采用内标法进行定量分析。分析仪器为GC-TRACE ULTRA（美国Finingen）；FID检测器，AI3000自动液体进样器；DB25弹性石英毛细管柱（60 m×0.32 mm×0.25 μm）；载气为高纯N2，气化室和FID检测器温度均为280℃，分流比 10∶1；程序升温：初温 40℃，保持 1 min，10℃/min升温到 220℃，再以 8℃/min升到250℃，保留 10 min。

1.4 统计分析

对各乡点烤烟中各种多元有机酸和高级脂肪酸的含量进行单因素方差分析；不同土壤类型间的平均值采用邓肯氏（Duncan）新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同土壤类型烤烟中多元有机酸含量的差异

不同土壤类型烤烟多元有机酸含量方差分析结果表明：3种土壤类型烟叶中的草酸、苹果酸和柠檬酸含量存在极显著差异。其中以黄壤土类型烟叶中的草酸和苹果酸含量最高，其余依次是红壤土和黄红土。而柠檬酸含量在3种土壤类型烟叶中分别是：红壤土＞黄壤土＞黄红土。烤烟中还原糖与多元有机酸总量的比值一定程度上可反映不同烤烟的香气风格和香气品质。与糖碱比一样，糖酸比也可用来衡量烤烟中和碱性化合物的强度。糖酸比在1～2之间，烤烟内在化学成分较为协调，烟气柔和，刺激性小，香气质和香气量均较好。糖酸比小于1或大于2，都会对烤烟的香气质和香气量产生不利的影响。由表1可知：不同土壤类型所产烟叶中的总有机酸、还原糖和糖酸比都存在极显著差异。其总有机酸含量表现为黄壤土最高，红壤土次之，黄红土最低；而还原糖和糖酸比却以黄红土烟叶最高，其次为红壤土，黄壤土烟叶最低，且黄红土中的糖酸比大于2，一定程度上不利于烤烟的香气质和量的形成。可见，不同土壤类型及其理化性状对烤烟中的多元有机酸含量、还原糖及糖酸比都有一定的影响作用。

2.2 不同土壤类型烤烟中高级脂肪酸含量的差异

高级脂肪酸可分为饱和脂肪酸（月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和硬脂酸等）和不饱和脂肪酸（油酸和亚油酸等）两类。大部分高级饱和脂肪酸赋予烟气一种腊味、脂味和柔和的香味，而高级不饱和脂肪酸含量高会增加烟气的粗糙感和刺激性。不同土壤类型烤烟高级脂肪酸含量方差分析结果表明：除饱和脂肪酸中的月桂酸和肉豆蔻酸有显著差异外，其他高级脂肪酸差异不明显。黄壤土、黄红土、红壤土3种土壤类型烤烟中高级脂肪酸含量并无很明显的差异。

表1 不同土壤类型烤烟多元有机酸含量差异及方差分析

表2 不同土壤类型烤烟高级脂肪酸含量的差异及方差分析结果（mg/g）

2.3 不同土壤类型理化性质的差异

土壤养分含量受施肥状况、耕种条件、土壤类型等多方面因素的影响。从表3中可知，3种土壤类型的pH值、有机质、碱解氮和速效磷存在极显著差异，速效钾差异达到显著水平。其表现为红壤土的pH值最高，其次为黄壤土，最低为黄红土；有机质和碱解氮的含量顺序为黄红土＞红壤土＞黄壤土；速效磷的含量也以黄红土最高，其次为黄壤土，最低为红壤土；速效钾含量以黄壤土最高，其次为红壤土，最低的是黄红土。不同土壤类型的养分含量差异规律性并不是很明显，这可能与土壤养分含量受多因素影响有关，还需进一步的分析研究。

表3 不同土壤类型养分含量差异及方差分析结果

3 讨论

3.1 不同土壤类型对烤烟香气品质的影响

优质烟叶的生产与土壤类型及土壤养分状况有着密切的联系。不同类型的土壤其机械组成、结构、质地、孔隙度、含水率、吸附性、pH值等物理特性，无机元素含量及存在的形态，土壤微生物种群及数量，土壤养分等都存在较大差异[7-10]。相同的烟草品种种植在不同的土壤条件下，烟叶产量和品质存在着差异，有的甚至差异显著。一般认为黄壤土、红壤土和黄红土适宜种植烤烟，这些土壤能为烤烟生长提供最佳的水、肥、气、热环境[11]。本研究结果中，3种土壤类型烟叶中多元有机酸含量存在极显著差异，其高低顺序依次为：黄壤土＜红壤土＜黄红土。多元有机酸中苹果酸可降低烟草中游离态烟碱的含量和劲头，改进香气特征，使烟味柔和，而柠檬酸却使烤烟吃味变差，与烤烟吸燃品质呈负相关[4]。与红壤土和黄红壤相比，黄壤土所产烟叶中苹果酸含量最高，而柠檬酸含量居两者之间。因而在香气量和质上黄壤土所产烟叶优于其他两种类型土壤。这可能与黄壤土中养分含量有密切的关系。黄壤土中的有机质和氮素含量虽极显著低于红壤土与黄红土，却含量适中。一般认为，烟区的土壤有机质含量最好在1.5%～2.0%左右[11]。而红壤和黄红土的有机质含量却在3.0%以上，甚至接近4.0%，且土壤中的碱解氮含量也远高于黄壤土，这些取点土壤中的红壤和黄红土肥力过高，有机质含量过多，又加上这些土壤都属于壤土，土壤质地黏性较重，排水通气能力较差。这类土壤上种植的烤烟易贪青晚熟，落黄差，叶片偏厚，水分含量高，不易调制，色泽差，刺激性过重，降低烟叶品质。有效磷、钾含量较高的土壤上生产的烟叶品质较优[12-17]。取点试样中的黄壤土速效钾含量显著高于其他两种土壤，而速效磷含量高于取点试样中的红壤，含量中等偏上。因而在这些取样烟区烟叶生产中应注意控制氮肥的用量，适当提高钾和磷肥的用量。与糖碱比一样，糖酸比也可用来衡量烤烟中和碱性化合物的强度。一般糖酸比在1～2之间，烤烟内在化学成分较为协调，烟气柔和，刺激性小，香气质和香气量均较好。糖酸比小于1或大于2，都会对烤烟的香气质和香气量产生不利的影响[18]。与试验地点黄壤和红壤所产烟叶相比，过渡型的黄红土壤类型烤烟中的糖酸比高于2，在这三者中，黄红土壤可能最不利于烟叶香味品质的形成。这与黄红土壤半成熟性及质地有着密切的关系，但机理还需进一步的研究分析。

3.2 不同土壤类型烤烟中高级脂肪酸含量对烤烟香气品质的影响

高级脂肪酸与烟叶香吃味的形成有关，是烤烟中重要的酸性、潜香性成分，它们能改善烟气酸碱度，使烟气吃味醇和、芳香。黄壤土、黄红土和红壤土类型烤烟中的饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和总脂肪酸含量差异不大。这3种土壤类型及其理化性质对烤烟中的高级脂肪酸含量影响作用不明显，这一研究结果与杨虹琦等[19]的湖南不同烤烟中非挥发性有机酸含量的差异的研究结果一致。

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