不同钾肥配施对烤烟石油醚提取物和中性致香物质的影响

何永秋，刘国顺，杨永锋，李姣，高琴，彭金梅，刘典三，母海勇, 高传奇

1 河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地，郑州文化路95号 450002；2 湖南省烟草郴州市公司临武县分公司，临武县东云路 424300

烤烟的石油醚提取物和中性致香物质含量是影响烤烟品质的重要因素[1-2]。营养问题是影响我国烟草品质的重要因子[3-4]，而在烤烟所需的营养元素中钾是需求量最大的元素，其对烟叶品质的形成具有重要作用[5]。目前关于普通钾肥对烟叶品质影响的研究已有较多报道[6-9]，但关于缓/控释钾肥的研究甚少。20世纪80年代以来，缓/控释肥料由于具有养分释放与作物需求同步、一次施用可以满足作物整个生育期需要的特点，已成为肥料领域研究的热点之一[10]，而腐殖酸作为一种有良好生物活性的有机高分子物质，在促进作物养分吸收，提高肥料利用率等方面有显著的作用，也越来越受到人们的重视[11-12]。

近年来关于缓/控释钾肥的少量研究基本集中在对烤烟生长发育[13-14]、经济性状[15]、钾含量[16-17]等方面的影响，而关于缓/控释钾肥与黄腐酸钾等钾肥的配施对烤烟石油醚提取物和中性致香物质影响的研究未见报道。本研究采用田间试验探讨了普通钾肥、缓释钾肥、黄腐酸钾及其配施对烤烟石油醚提取物与中性致香物质含量的影响，旨在为缓释钾肥的研制与推广，以及合理施用钾肥提高烤烟品质，提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验于2011年4月到9月于河南平顶山郏县堂街镇里楼村进行，供试品种为当地主栽品种中烟100，供试土壤为褐土，土壤基础肥力为碱解氮76.6 mg/kg，速效磷9.0 mg/kg，速效钾90.8 mg/kg，有机质13.5 g/kg，pH 7.16。试验设4个处理，T1：100%普通钾肥；T2：100%缓释钾肥；T3：50%缓释钾肥+50%普通钾肥；T4：50%缓释钾肥+50%（普通钾肥+黄腐酸钾），其中普通钾肥与黄腐酸钾提供的K2O比例为14∶1。试验中所用普通钾肥为K2SO4，黄腐酸钾用量为37.5 kg/hm2，N 、P2O5、K2O总用量分别为45 kg/hm2、90 kg/hm2、135 kg/hm2，所用缓释钾肥由河南农业大学资环学院提供。氮肥的10%作窝肥穴施。其它肥料全部作基肥条施。每处理重复3次，每小区面积70 m2，随机区组设计，于4月30日移栽，植烟行距1.2 m，株距0.55 m，试验地设有保护行，烟株留22片叶，田间管理按规范化栽培措施进行。

1.2 取样与测试

1.2.1 烟样采集 取各处理烤后烟叶B2F和C3F。

1.2.2 石油醚提取物 石油醚提取物测定采用YC/T 176-2003 的方法[18]。

1.2.3 中性致香物质 采用内标法进行测定，同时蒸馏萃取仪和HP5890Ⅱ-5972气质联用仪（GC/MS）分析，内标为硝基苯（称取0.70000 g硝基苯定容于100 mL容量瓶中，从中取5 mL用二氯甲烷定容于100 mL容量瓶中即可）。

在500 mL圆底烧瓶中加入10.000 g烟样，1.0 g柠檬酸，500 μL内标再加入300 mL蒸馏水，充分摇匀，再加50 mL蒸馏水冲洗瓶塞和烧瓶口。安装同时蒸馏萃取装置，然后从冷凝管上方加入40 mL二氯甲烷于250 mL烧瓶中，打开电热套，待样品开始沸腾，同时蒸馏萃取装置中开始出现分层时开始计时。2.5h后，收集有机相即250 mL烧瓶中的溶液，同时蒸馏萃取装置中的有机相也要收集。加入10 g左右无水硫酸钠摇匀干燥至溶液澄清，转移有机相到鸡心瓶。用二氯甲烷清洗无水硫酸钠2次，每次15 mL左右，再转移至鸡心瓶中，在转移有机相的过程中，不让无水硫酸钠进入鸡心瓶中，水浴浓缩鸡心瓶中的溶液至1 mL左右。

GC/MS分析条件如下∶色谱柱∶HP-5 (60 m×0.25 mm,0.25μm);载气及流速∶He,0.8 mL/min;进样口温度∶250℃;传输线温度∶280℃;离子源温度∶177℃。升温程序∶初温50℃,恒温2 min后以2℃/min升至120℃,保持5 min后以2℃/min升至240℃,保持30 min。分流比和进样量 ∶1∶15, 2 μL。电离能 ∶70eV。质量数范围 ∶50-500 amu。MS 谱库 ∶NIST02。

1.3 数据处理

采用Excel 2003和dps7.05软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同钾肥配施对烤烟石油醚提取物的影响

烟叶石油醚提取物是用石油醚作溶剂，对烟叶样品进行萃取后得到的混合物，主要包括挥发油、树脂、油脂、脂肪酸、蜡质、类脂物、甾醇、色素等，这些物质是形成烟草香气的重要成分[19]。烤烟石油醚提取物含量与烤烟的整体质量及香气量呈正相关，石油醚提取物含量高的烟叶其整体品质也较高[20]。图1表明，B2F中，T4的含量最高，且显著高于其它各处理。T2显著高于T1，而T3却显著低于T1。图2表明，C3F中，各处理之间石油醚提取物含量无显著差异，大小为T3＞T4＞T2＞T1，呈现出各施有缓释钾肥的处理石油醚提取物含量均高于施普通钾肥处理T1的现象。

图1 不同施钾处理对上部叶石油醚提取物的影响

图2 不同施钾处理对中部叶石油醚提取物的影响

2.2 不同钾肥配施对烤烟中性致香物质的影响

2.2.1 对中性香气物质总量的影响

经气相色谱/质谱（GC/MS）对烤后烟叶样品进行定性和定量分析，共检测出29种香气物质（表1），把所测定的致香物质按烟叶香气前体物进行分类，可分为质体色素类和非质体色素类。其中质体色素类包括类胡萝卜素类和新植二烯类，而非质体色素类则包括类西柏烷类、苯丙氨酸类、糖和氨基酸非酶棕色化产物类[19]。如表1所示，B2F中，T4的各类型香气物质含量和香气物质总量均高于其它各处理，T3的香气物质总量低于其它各处理。C3F中，各处理香气物质总量大小和除新植二烯外香气物质总量大小均表现为T3＞T4＞T1＞T2。在各类型香气物质中，苯丙氨酸降解物以T4中含量最高，其它类型香气物质均以T3中含量最高。

表1 不同施钾处理对中性香气物质总量的影响（μg/g）

2.2.2 对质体色素降解产物的影响

前人研究结果表明，在烟叶总挥发性香气成分中，类胡萝卜素降解物的含量仅次于叶绿素降解物（占8%～12%）。类胡萝卜素降解时因双键断裂的部位不同，产生不同碳原子数的化合物，进一步形成烟草中许多关键的香气成分，如紫罗兰酮、大马酮、巨豆三烯酮和异佛尔酮等。其中大马酮和β-紫罗兰酮可增加烟草的花香味，巨豆三烯酮能增加烤烟中的花香和木香，氧化异佛尔酮目前是国内外广泛使用的烟草香原料，少量二氢猕猴桃内酯能除去烟气中的刺激感[19]。由表2可知，B2F中，T4类胡萝卜素降解物含量最高，T2次之，T3最低。C3F中，T3类胡萝卜素降解物含量最高，T4次之，T2最低。

新植二烯是烟叶中性挥发性物质中含量最为丰富的成分，在烟草燃烧时可直接进入烟气并具有减轻刺激性和使烟气变醇和的能力。它作为捕集烟气气溶胶内香气物质的载体，具有携带烟叶中其他挥发性香气物质和致香物质及添加的香气成分进入烟气的作用，另外，新植二烯可进一步分解转化为具有清香的植物呋喃，这对提高烤烟的香气能产生积极影响[19，21]。由表2可以看出，B2F中，新植二烯总量排序为T4＞T1＞T2＞T3。C3F中，新植二烯总量排序为 T3＞T4＞T1＞T2。

表2 不同施钾处理对质体色素类降解物质含量的影响 （μg/g）

（续表2）

2.2.3 对非质体色素类降解产物的影响

苯丙氨酸类香气物质对烤烟香气具有良好的影响，尤其是对烤烟的果香、清香贡献最大。在烤烟的挥发油中，最重要的化合物是苯甲醇和苯乙醇，它们可使烟气增加花香的香味[19]。表3表明，无论B2F还是C3F，各种苯丙氨酸类降解物质含量均以T4中最高，以T1最低。

棕色化产物类香气物质包括糠醛、5-甲基糠醛、二氢呋喃酮、乙酰基吡咯和糠醇等成分，其中多种物质具有特殊的香味[19]。烟叶醇化后的坚果香、甜香等优美香气与这些化合物有密切的关系，尤其是其中的吡咯、呋喃类物质，虽然含量低微，但对可可香味的形成至关重要[22]。表3表明，B2F中，各种棕色化产物类致香物质含量均以T4最高。C3F中，棕色化产物类致香物质总量为T3最高，T4次之，T1最低。

类西柏烷类致香物质主要包括茄酮和氧化茄酮，是烟叶中重要的致香成分，具有一定的甜香，能调和卷烟的吃味[19]。茄酮也是烟草中含量最丰富的中性致香物质之一，它不但本身具有很好的香气，而且其降解转化产物如茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等也是烟草中很重要的致香物质[20]。从表3看出，B2F中，类西柏烷类降解物茄酮含量大小为T4＞T2＞T3＞T1。C3F中，类西柏烷类降解物含量为T3＞T1＞T4＞T2。

表3 不同施钾处理对非质体色素类降解物质含量的影响（μg/g）

（续表3）

3 讨论

香气是评定烟叶及其制品品质的重要指标。各种香气成分的组成、含量和平衡比例综合影响着烟叶烟气香气量的多少和香气质的优劣[19]。烤烟石油醚提取物和中性致香物质是由特定前体物质转化而来，这些前体物同烟叶的光合作用和呼吸作用等密切联系。钾作为公认的品质元素，同烤烟体内许多代谢过程如光合作用、呼吸作用、碳水化合物、脂肪和蛋白质的合成密切相关[23]，所以合理的钾素供用能提高烟叶的香气质量，改善烟叶品质。

刘国顺等[24]研究认为随着钾肥施用量的增加，棕色化产物、西柏烷类等物质含量以及中性致香物质的总量也增加。孙吉等[25]研究认为施用改型钾肥可以提高初烤烟叶香气质和香气量，使余味更舒适，减轻杂气和刺激性。叶协锋等[26]研究认为硫酸钾增施生物钾肥可以提高中性致香物质总量。郑宪滨等[27]认为分次施用钾肥可以提高上等烟比例。其实无论是增加施钾量、改变钾肥种类还是分次施钾，其目的都是为了保证烟株生长发育有充足的钾素供用。本试验中T4（缓释钾肥+普通钾肥+黄腐酸钾）是最优施钾处理。这可能是由于普通钾肥可以满足烟草前期生长发育对钾的需求，缓释钾肥又能在烟草生长中后期提供充足的钾素，而黄腐酸钾作为一种腐殖酸类肥料，能够起到改良土壤，使化肥增效，促进根系生长，增强植物抗性，改善作物品质等作用[28]。故与其它处理相比，T4更能满足烟草在整个生长发育过程中对钾和其它营养元素的需求，从而最有利于香气含量与质量的提高。

4 结论

比较了T1(单施普通钾肥)、T2（单施缓释钾肥）、T3（缓释钾肥+普通钾肥）和T4（缓释钾肥+普通钾肥+黄腐酸钾）处理对烤烟石油醚提取物和中性致香物质的影响，证明T4不仅可以提高上部叶各类香气物质的总量，还可以提高中部叶除类西柏烷类降解物外其它各类香气物质的总量，是最优施钾处理。

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