不同生产管理模式对烤烟中性和酸性香气物质的影响

武圣江， 曹高燚 ，蔡斌，蔡凯，赵宸楠，涂永高，潘文杰，谢已书*

(1.贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081；2.天津农学院农学与资源环境学院，天津 300384；3.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵州 贵阳 550009)

生产模式对烤后烟叶品质，尤其是香气品质有重要影响[1–2]，而香气品质与香味成分含量密切相关[3]。一般认为，增加施氮量有利于提高烟叶香气物质含量，特别是提高类胡萝卜素降解产物、非酶棕色化反应产物和苯丙氨酸降解产物含量，但施氮量过多，则造成烟叶香气物质含量相应降低[4]。韩富根等[5]认为，施氮量为60 kg/hm2的烤后烟叶棕色化产物类、类西柏烷类和类胡萝卜素类致香物质含量较高。在南阳烟区低磷土壤条件下，施磷量为120 kg/hm2的烤后烟叶主要香气物质成分及香气总量含量较高[6]。与常规施肥相比，施用纳米增效肥在一定程度上能改善烤后烟叶的香气品质[7]。薛超群等[8]认为，土壤调理剂用量为11.25 kg/hm2时，烟叶总香味物质及其组分含量和香气质量得分较高。高华军等[9]指出，以喷清水作为对照，喷稀土元素肥料能明显提高烟叶中总致香物质和主要致香物质含量。

增施的有机物质种类不同，其增香效果明显不同。增施芝麻，增香效果较好；增施小磨油效果稍差[10]。施用50%无机肥＋50%芝麻饼肥比纯施用无机肥更能显著提高各种挥发性香气物质含量、比例的协调性[11–12]。随着有机肥草炭施肥量(8 250 ～ 16 500 kg/hm2)的增加，烟叶香气成分中总醇量增加，总醛量减少，总酮量稍有增加[13]。烤烟种植密度对烟叶香气品质有重要影响。行株距为 120 cm×50 cm、留叶数为18 片/株的烤烟的新植二烯、类西柏烷类和类胡萝卜素类物质含量及致香物质总量较高[14]。烤烟种植密度为15 100 株/hm2、施钾量为328.5 kg/hm2，烟叶香气量较高[15]。不同耕作方式对烤烟中性香气成分有明显影响，深耕加秸秆覆盖对烤烟质量效应最好，适宜在延边烟区推广[1]。赵名钦等[16]认为，不同起垄方式烤后烟叶中性致香物质含量从大到小依次为低起垄二次培土成垄、平栽二次培土成垄、低起垄二次培土成垄、平栽二次培土成垄、常规栽培方式。李章海等[17]指出，在黔南烟区生态条件下，烤烟香型风格和香气底韵并不会因栽培和烘烤技术的差异发生明显改变。迄今为止，不同耕作和栽培模式对烤烟生长发育和烤后烟叶品质等的影响研究较多，但不同生产管理模式对烤后不同部位烟叶中性和酸性香气品质的影响报道较少。鉴于大田生产管理模式对提升烤烟品质具有重要的现实意义，笔者以烤烟K326 为研究对象，采用常规模式和有机模式进行生产管理，研究了中上部位烤后烟叶中性和酸性香气物质含量的差异，旨在为提高烤后烟叶香气品质，尤其为提高上部烟叶的香气品质提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试烤烟品种为K326，种子由贵州省烟草科学研究院良种繁育中心提供。

1.2 试验设计

试验于2013—2014年在贵州省烟草科学研究院福泉试验基地进行。试验田土壤质地为黄壤土，pH 为6.56，土壤肥力中等。烟苗4月中旬移栽，种植行距120 cm，株距50 cm，垄高25 ～30 cm、宽80 ～90 cm，垄体要求饱满，垄面平整细碎，无大土粒。选择3.0 hm2试验烟田，设置6个小区，随机选择3个小区，依据当地优质烟叶生产系列规范(常规模式)种植；另 3个小区按照地标(DB 52/T 833—2013)烤烟有机生产标准，即按照产地环境条件、栽培技术规程、烟叶质量、过程监管的要求，进行有机生产规范管理[18](有机模式)。大田各生产管理模式小区烟株长势基本一致，选择有典型“中棵烟”特征的烟株，以中部叶(第10 ～12 位叶)和上部叶(第16 ～18 位叶)为试验材料。

供试烤房为贵州省烟草科学研究院设计的大小相同的3 座长为3.5 m、宽为1.35 m 的装烟2 层的电热式温湿自控试验专用密集电烤房。将不同处理烟叶样品均匀装进同一密集烤房，烟叶变化以烤房第2 层为准，按照贵州省地方标准DB 52/T 666—2010 烤烟散叶堆积烘烤工艺规程烘烤，重复3次。烘烤结束后，按照GB 2635—92 烤烟分级标准进行外观质量评价，取CF3 和BF2 等级烟叶用于中性和酸性香气物质含量的测定。

1.3 香气物质含量的测定

中性致香成分含量采用周淑平等[19]的方法测定；酸性致香成分含量参考陈顺辉等[20]的方法测定。

2 结果与分析

对K326 不同生产管理模式下烤后烟叶致香物质的GC–MS 测定，共检测出44 种中性挥发性致香物质和23 种酸性香气物质。

2.1 不同生产管理模式对烤后烟叶中性香气物质含量的影响

中性香气物质按烟叶香气前体物可分为类胡萝卜素类、棕色化产物类、类西柏烷类、苯丙氨酸类和新植二烯等5 类。共检测出类胡萝卜素类20种，棕色化产物18 种，类西柏烷类2 种，苯丙氨酸类3 种，新植二烯1 种。

2.1.1 对类胡萝卜素类降解产物含量的影响

由表1 可知，不同生产管理模式下的烤后烟叶类胡萝卜素类降解产物含量有明显差异，有机模式烤后中上部烟叶类胡萝卜素类降解产物含量明显偏高，其中上部烟叶显著高于常规模式处理。中部烤后烟叶有机模式处理，β–紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯含量显著高于常规模式处理，但氧化异佛尔酮含量极显著低于常规模式处理，其他类胡萝卜素类降解产物含量差异不显著。上部烤后烟叶β–大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮A 和巨豆三烯酮C 含量显著高于常规模式处理，巨豆三烯酮B 和巨豆三烯酮D 含量极显著高于常规模式处理。

表1 不同生产管理模式烤后烟叶类胡萝卜素类香气物质的含量 Table 1 Content of arotenoids degradation products in flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes μg/g

2.1.2 对棕色化反应产物含量的影响

由表2 可知，有机模式处理烤后中上部烟叶棕色化反应产物含量明显高于常规模式处理，但差异不显著。不同模式处理中部叶棕色化反应产物各成分含量差异均不显著。上部叶有机模式处理烤后烟叶面包酮和3–甲基–4–乙基–1H –吡咯二酮含量显著高于常规模式处理，香豆酮和6–甲基–2–庚酮含量极显著高于常规模式处理，其他成分含量差异不显著。

表2 不同生产管理模式烤后烟叶棕色化反应产物的含量 Table 2 Content of browning reaction products in flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes μg/g

2.1.3 对西柏烷类产物含量的影响

由图1 可知，有机模式处理烤后烟叶西柏烷类产物含量明显偏高。不同处理中部叶西柏烷类产物含量差异不显著；有机模式上部叶西柏烷类产物含量极显著高于常规模式，茄酮和降茄二酮含量极显著高于常规模式。

图1 不同生产管理模式烤后烟叶西柏烷类产物含量 Fig.1 Content of cembratriendiol atabolites products in flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes

2.1.4 对苯丙氨酸裂解产物含量的影响

由图2 可知，有机模式处理烤后烟叶苯丙氨酸裂解产物含量明显偏高。不同处理中部叶苯丙氨酸裂解产物各组分含量差异均不显著，有机模式处理上部叶苯乙醛和苯乙醇含量显著高于常规模式处理。

图2 不同生产管理模式烤后烟叶苯丙氨酸裂解产物含量 Fig.2 Content of phenylalanine lysates products in flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes

2.1.5 对新植二烯含量的影响

由图3 可知，不同生产管理模式烤后烟叶新植二烯含量差异较大，有机模式处理明显偏高，上部叶新植二烯含量显著高于常规模式处理，但中部叶差异不显著。

图3 不同生产管理模式烤后烟叶新植二烯含量 Fig.3 Neophytadiene content of flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes

2.2 不同生产管理模式对烤后烟叶酸性香气物质

含量的影响

由表3 可知，有机模式处理不同部位烤后烟叶酸性香气物质含量高于常规模式处理，但差异均不显著。有机模式处理中部叶丙酸含量极显著高于常规模式处理，癸酸含量显著高于常规模式处理，其他酸性香气成分含量差异不显著。有机模式处理上部叶烤后烟叶3–甲基戊酸、4–甲基戊酸和苯乙酸含量显著高于常规模式处理，其他酸性香气成分含量差异不显著。有机模式处理更加有利于提高烤后烟叶的酸性香气成分含量，改善烟叶的香吃味。

表3 不同生产管理模式烤后烟叶酸性香气物质含量 Table 3 Acidic aroma content of flue-cured tobacco leaves under different cultivation and management modes μg/g

2.3 烤烟部位和生产管理模式双因素主效应分析

由表4 可知，烤烟部位和生产管理模式及其互作效应对中性香气成分含量的影响均达到显著水平，其中烤烟部位是主因子，生产管理模式是次因子。部位和和生产管理模式及其互作效应对酸性香气成分含量的影响均未达到显著水平，其中烤烟部位是主因子，生产管理模式是次因子。

表4 生产管理模式与部位双因素主效应分析 Table 4 Main effects analysis for cultivation and management mode and tobacco leave position

3 讨 论

试验统计结果表明，有机生产管理模式烤后中部烟叶中性香气成分含量为381.169μg/g，比常规生产管理模式高81.112μg/g；有机生产管理模式烤后上部烟叶中性香气成分为362.771μg/g，是常规生产管理模式的1.649 倍，但这与敖金成等[21]研究的结果不大一致。

有机模式处理烤后中上部烟叶类胡萝卜素类降解产物含量明显偏高，其中上部显著高于常规模式处理。有机模式处理中部烤后烟叶β–紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯含量显著高于常规模式处理，但氧化异佛尔酮含量极显著低于常规模式处理，其他类胡萝卜素类降解产物含量差异不显著。上部烤后烟叶β–大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮A 和巨豆三烯酮C 含量显著高于常规模式处理，巨豆三烯酮B和巨豆三烯酮D含量极显著高于常规模式处理。有机模式处理烤后中上部烟叶棕色化反应产物含量明显高于常规模式处理，但差异不显著，其中上部叶有机模式处理烤后烟叶面包酮和3–甲基–4–乙基–1H–吡咯二酮含量显著高于常规模式处理，香豆酮和6–甲基–2–庚酮含量极显著高于常规模式处理。有机模式处理上部叶西柏烷类产物含量极显著高于常规模式，其组分茄酮和降茄二酮含量极显著高于常规模式处理。有机模式处理烤后烟叶苯丙氨酸裂解产物含量明显偏高，但差异不显著；有机模式处理上部叶苯乙醛和苯乙醇含量显著高于常规模式处理。上部叶有机模式处理新植二烯含量显著高于常规模式处理，但中部叶差异不显著。这与王芳等[11]、刘洪华等[12]饼肥处理的效果较为相似。生产管理模式对作物生长的土壤环境会产生一定的影响[23]，而有机种植模式能在一定程度上改良土壤的理化性状，进而调控烟叶生长，提高烟叶的中性香气物质含量。

有机模式处理不同部位烤后烟叶酸性香气物质含量高于常规模式处理，但差异均不显著。有机模式处理中部叶丙酸含量极显著高于常规模式处理，癸酸含量显著高于常规模式处理。有机模式处理上部烤后烟叶3–甲基戊酸、4–甲基戊酸和苯乙酸含量显著高于常规模式处理。

烤烟部位和生产管理模式及其互作效应表明，烤烟部位是主因子，生产管理模式是次因子，其中对中性香气成分含量的影响均达到显著水平。从生产管理模式层面上来讲，上部叶香气成分含量明显高于中部叶，甚至达到极显著水平，因此，有机生产管理模式更有利于提高上部烟叶的香气成分含量，这与刘典三等[24]研究不同类型有机肥对香气物质含量的影响的结果较为一致。目前，烤烟上部叶可用性较低的现象较为突出[25–26]，有机模式可作为提高上部叶可用性的一种重要举措。

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