不同基因型烤烟理化性质及化学成分与糖苷类物质的相关性分析

王 林，朱金峰，许自成*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司漯河市公司，河南 漯河 462000)

不同基因型烤烟理化性质及化学成分与糖苷类物质的相关性分析

王 林1，朱金峰2，许自成1*

(1.河南农业大学烟草学院，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司漯河市公司，河南 漯河 462000)

对不同基因型烤烟烤后烟叶物理特性、化学成分、糖苷类物质含量进行分析研究，发现不同基因型烟叶的物理特性、化学成分差异较大，糖苷类物质含量虽然在不同基因型间种类相同，但含量也存在较大差异，以中烟100和豫烟10号外观质量较高、化学成分协调性较好，糖苷类物质含量较高。对烤烟烟叶的化学成分和糖苷类物质含量进行相关分析，发现烟碱、还原糖、总氮、钾、氯含量与烤烟烟叶紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷呈正相关；还原糖、钾含量与烤烟烟叶紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体含量呈正相关；烟碱、总糖、总氮含量与绿原酸同分异构体含量呈正相关；总糖、总氮含量与芸香苷含量呈正相关。烟叶常规化学成分的协调性越好，越有利于提高烟叶的糖苷类香气物质含量。

物理特性；化学成分；糖苷类物质；相关分析；基因型；烤烟

特色优质烟叶的生产是烟草行业重要的发展方向，而品种是生产的基础，也是影响特色烟形成的重要因素[1-2]。不同基因型烤烟受遗传因素、生态环境、生产条件等因素的影响，烟株化学成分含量比例不同，表现的烟叶质量不同[3-5]。烟叶的物理特性影响烟叶内在品质和生产性能，并一定程度上影响烟叶内部代谢，进而影响烟叶化学成分[6]。烟叶化学成分是决定评吸质量和烟气特性等质量特性的内在因素，从而直接影响烟叶的品质[7-9]。烟叶糖苷类物质是一种分子量大、沸点高、香气量少的潜香类香料物质，在高温加热或燃烧裂解过程中能释放出具有香气香味的化合物，是优质高香型烟叶生产的新型方向[10]。烟叶的香气物质种类包括游离态和糖苷结合态，现今对烟叶游离态香气物质的研究较多[11-12]，而对糖苷结合态的研究较少[13-16]，且集中在烟叶糖苷类物质的影响因素上，对烟叶化学成分与糖苷类物质的研究较少，因此，对不同基因型的烤烟的化学成分与糖苷类物质的间的相关分析，研究化学成分对糖苷类物质的影响，对优质烟叶的生产具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以中烟100、豫烟10号、K326、NC71、中烟201、豫烟6号6个烤烟品种作为参试材料。

1.2 实验设计

试验于2014年在漯河市李集镇科技示范园进行。供试土壤为黄壤土，基础土壤养分状况为：有机质9.03 g/kg，pH 6.60，铵态氮74.39 mg/kg，硝态氮153.7 mg/kg，速效磷17.4 mg/kg，速效钾134.9 mg/kg。与常规大田习惯施肥进行对比，以检验处理效果。

试验采用单因子完全随机区组设计，重复4次，小区面积0.13 hm2。5月3日移栽，7月2日打顶，打顶当天进行各项处理，植烟行距1.1 m，株距0.5 m。覆盖地膜，移栽后40 d揭膜，单株留叶20～22片，前茬作物：烤烟。试验地N、P、K基肥及追肥用量按照当地常规施肥，保持各个小区土壤肥力一致。

1.3 试验方法

1.3.1 烟叶物理特性的测定 单叶重的测定：采用平衡水分称重法；含梗率的测定采用称重法；叶质重的测定采用打孔铝盒称重法；填充值用DCZ-3型填充值仪测定；抗张强度的测定采用ZKW-3型薄片抗张强度试验机测定。

1.3.2 烟叶化学成分的测定 总糖采用乙醇提取，蒽酮显色法[17]；还原糖采用3，5-二硝基水杨酸比色法[17]；总氮采用过氧化氢-硫酸消化法[17]；钾含量采用火焰光度法测定[18]；烟碱含量采用脱色法[19]；氯含量采用莫尔法测定[17]。

1.3.3 烟叶糖苷类物质的测定 糖苷类香味前体物质的分离。准确称取10 g烟样(过80目筛)于锥形瓶中，加100 mL的甲醇超声萃取1 h，萃取液过滤，残渣再加入100 mL的甲醇超声萃取1 h，合并两次萃取液，萃取液过滤浓缩至干(真空泵35 ℃旋转蒸干)，加100 mL的水溶解后过XAD-2柱；先用400 mL水洗去酸、碱和糖，再用300 mL乙醚-正己烷(体积比为1∶1，各150 mL)洗去游离的香味物质和油脂、蜡质成分，最后用300 mL甲醇将糖苷洗脱下来；将甲醇洗脱液减压浓缩至干(真空泵旋转蒸干)，得到初步纯化的糖苷。

UPLC-MS/MS分析样品。将上述所得到的初步纯化的糖苷用甲醇定容到25 mL，取上清液1 mL过0．22 μm滤膜，滤液供UPLC-MS/MS分析。

色谱条件。Agilent Eclipse XDB-C18色谱柱(4.6×250 mm，5 μm)，流速：1.0 mL/min，柱温为室温，检测波长：254 nm，进样量：5 μl，流动相A相：0.1 %甲酸-甲酸铵水溶液，B相：甲醇，C相：乙腈，梯度洗脱程序见表1。

质谱条件。ESI 离子源，毛细管电压：3500 V，干燥气温度350 ℃，干燥气流速10.0 L/min，雾化气压力50.0 psi。

2 结果与分析

2.1 不同基因型烤烟的物理特性差异性分析

烟叶可用性高低受烟叶物理特性的影响，是评价烟叶工业价值的重要指标[20]。由表2可知，中烟100、豫烟10号的叶长和叶宽最大，且开片最大，而NC71的叶长最大，但叶宽较小，且各处理的叶长叶宽差异不显著；K326、NC71的含梗率较低，豫烟10号的含梗率最高，且豫烟10号的含梗率与K326、NC71差异性显著；豫烟6号的抗张力最好，其次为中烟100，而K326的抗张力最低，且中烟100、豫烟6号与K326、NC71差异性显著；不同基因型烤烟叶质重之间差异不显著；填充值以中烟100最高，豫烟6号最低，且中烟100的填充值与K326、豫烟6号、NC71、中烟201的填充值差异性显著。NC71的叶质重较大，但填充值低，可能与内含物质的转化代谢有关。综上所述，中烟100的综合物理特性较好。

表1 梯度洗脱程序

表2 不同基因型烤烟的物理特性差异性比较

2.2 不同基因型烤烟的化学成分差异性比较

烟叶化学成分及其比值作为烟叶香吃味质量的一个重要标准，反应着烟叶的内在品质质量[21]。表3表明，不同基因型烤烟的化学成分含量差异较大，中烟100的总糖、还原糖含、总氮、钾含量较高，豫烟10号的烟碱含量、还原糖含量较高，K326的总氮含量、钾氯比较高，豫烟6号氮碱比较高，NC71烟碱含量、还原糖含量较高，中烟201的钾氯比、氮碱比较高，但烟碱含量最低。氯含量以中烟100最高，中烟201最低。K326的钾氯比最高，安全性更高；且各个基因型在烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯含量上差异显著。中烟100和豫烟10号的氮碱比最为适宜，且无显著差异。

2.3 不同基因型烤烟的糖苷类物质的差异性比较

通过采用UPLC-MS/MS分析法，定性定量分析了所测样品中的糖苷类香气前提物质(表4)。对正负离子的多级质谱图进行分析，推测9种糖苷类前提物质其化学结构分别鉴定为紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷和其同分异构体、新绿原酸和其同分异构体、绿原酸和其同分异构体、隐绿原酸、芸香苷、山奈酚-3-芸香糖苷[22-25]。进而根据液相色谱图和质谱图的保留时间进行了相对含量的分析，糖苷类香气前提物质总量表现以K326最高，中烟100次之，分别为77.47、77.22，说明这2个品种糖苷前提类物质含量较大。糖苷类香气前提物质中芸香苷的含量明显高于其它物质，K326的芸香苷含量最高，其次为中烟100、豫烟10号。此外，中烟100、豫烟10号、K326的紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷和其同分异构体的含量、绿原酸同分异构体含量较高，NC71的新绿原酸含量较高。

2.4 不同基因型烤烟化学成分与糖苷类物质间的相关分析

烤烟糖苷类物质以紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷、紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体、芸香苷、山奈酚-3-芸香糖苷、绿原酸的同分异构体的含量较高，对烤烟以上几种糖苷类物质和烤烟化学成分相关性进行分析。由表5可知，烟碱含量与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷、绿原酸同分异构体含量呈正相关，总糖含量与芸香苷含量呈正相关性，与绿原酸同分异构体含量呈极显著正相关性；还原糖含量与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷含量呈正相关性，与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体含量呈极显著正相关性；总氮含量与绿原酸同分异构体、芸香苷含量呈正相关性，与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体含量有极显著正相关性；钾含量含量与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷含量、紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体含量呈正相关性。氯含量与紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷含量有正相关性。

表3 不同基因型烤烟的化学成分差异比较

表4 不同基因型烤烟的糖苷类物质含量的差异比较

表5 不同基因型烤烟化学成分与糖苷类物质间的相关分析

注：*表示5 %显著水平；**表示l %显著水平。

Note:*means significant difference at 5 %, **means significant difference at 1 %.

3 小结与讨论

烟叶的物理特性不仅包括烟叶的外部形态还包括烟叶的物理性能，它反映烟叶的外观质量，影响烟叶的加工，从而影响卷烟的质量风格。烟叶物理性状受多种因素的影响，不仅与烟叶类型、品种、部位有关，还包括栽培技术、种植环境、卷烟工艺等。从各个基因型的物理特性来看，中烟100、豫烟10号、NC71、中烟201的叶长叶宽均能达到优质烟叶对叶长叶宽的标准，但没达到优质烟叶开片标准，可以再打顶前后采取一定的措施促进烟叶生长素和细胞分裂素的效用，促进开片，达到理想的效果。豫烟10号除含梗率外各个物理特性均适宜，而含梗率与烟叶生产效率密切相关，应采取一定的栽培措施降低含梗率。中烟100的钾含量最高，烟叶钾含量主要靠根吸收，而根与基因型密切相关。试验表明，研究表明，中烟100的无论从烟叶形态还是内在物理质量来讲，整体最为适宜。

烟叶化学成分协调性是评价烟叶品质质量的重要指标，糖含量影响烟叶的烟气香甜度和舒适度，一定范围内糖含量高，品质越好；烟碱影响烟叶的生理强度，满足人体的生理需求；总氮影响烟叶吃味、刺激性和烟气浓度．总氮过低，则吃味平淡；钾能提高烟叶的燃烧性，氯含量能改善烟气质量，适宜的钾氯比能提高烟叶的安全性；糖碱比、氮碱通常用来评价烟气酸碱平衡，影响烟气柔和性和细腻度[3]。从各基因型烤烟化学成分的整体而言，中烟100和豫烟10号的协调性最好，各化学成分较为适宜，且与其它基因型烤烟化学成分含量差异显著。

糖苷类物质是烟草潜在香味物质，在陈化或燃烧中能降解或裂解产生大量的致香物质，能改善烟气质、增强烟气舒适度，作为一种新型烟草增香剂，对烟叶香气品质的提升有重要的作用[26]。烟草中糖苷类物质受多种因素的影响，包括品种、部位、生态环境因素、调制等多方面的影响[27]。经过分析测定，发现试验中6种不同品种的烟叶具有相同的糖苷类物质，但不同的糖苷类物质的含量差异很大。有大量研究表明，不同基因型烤烟中游离态香味物质含量有较大的差异[28]。本文对糖苷结合态香气物质进行定性定量分析，与烤烟中游离态香气物质分析相结合进行研究，能更全面的去分析影响烟叶香味品质的影响因素。研究表明，中烟100和豫烟10号的糖苷类物质含量相对较高。

不同糖苷类香气物质具有不同的化学结构和性质，从而影响烟叶香气的品质、含量、香型等。对不同基因型烟叶的化学成分和糖苷类物质进行相关性分析可知，通过提高烟碱、还原糖、总氮、钾、氯含量可以提高紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷；提高还原糖、钾含量可以提高紫罗兰醇-β-D-葡萄糖苷同分异构体含量；提高烟碱、总糖、总氮可以提高绿原酸同分异构体含量；提高总糖、总氮含量可以提高芸香苷含量；而山奈酚-芸香糖苷受与化学成分无相关性。中烟100、豫烟10号、K326的糖苷含量较高，可能与其糖分含量较高，在烤烟糖苷形成过程具有较多的反应底物有关。试验充分说明，烟叶的化学成分协调性对烟叶的香味物质有积极的影响。此外，有研究表明糖苷类物质对烟草浓香型风格的形成具有一定的作用[29]。作为烟叶浓香型突出的河南省省份，香型风格一直是省内研究的重点，可以以糖苷类物质研究为重点来探索提高浓香型的措施。

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(责任编辑 李山云)

Physico-chemical Properties and Correlation on Chemical Components and Glycosidic Components in Different Genotypic Flue-cured Tobacco

WANG Lin1, ZHU Jin-feng2, XU Zi-cheng1*

(1. College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Henan Zhengzhou 450002, China; 2. Luohe Branch of Henan Provincial Tobacco Company, Henan Luohe 462000, China)

Different genotypes of flue-cured tobacco production were used as meterials, the contents of physical characteristics, chemical components and glycosidic components were compared and analyzed. The results revealed that main physical characteristics, chemical components had significant differences among different genotypes, and the kinds of glycosidic components in various tobacco leaves were basically the same，but the content was fairly different. The physical characteristics and chemical components of Zhongyan100, Yuyan 6 were well coordinated, and glycosidic components content of Zhongyan100, yuyan 6 were higher than others. The chemical components and glycosidic components of different genotypes of flue-cured tobacco were tested by correlation analysis, and the results revealed that nicotine, total sugar, total nitrogen, kalium chlorine showed significant positive correlation with ionol-β-D-glucopyranoside. The reducing sugar, kalium showed significant positive correlation with the structural isomer of ionol-β-D-glucopyranoside. The nicotine, total sugar, total nitrogen showed significant positive correlation with the structural isomer of neochlorogenic acid. The total sugar, total nitrogen showed significant positive correlation with rutin. At last, the glycosidic components content could be increased by improving chemical composition balance．

Physical characteristics; Chemical component; Glyosidic components; Correlation analysis; Genotypes; Flue-cured tobacco

1001-4829(2016)10-2356-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.019

2015-08-13

河南省烟草公司科技攻关项目(HYKJ 201105、HYKJ 201043)

王 林(1992-)，女，河南安阳人，在读硕士研究生，主要从事烟草栽培与质量评价研究，E-mail:wlin128@126.com，Tel:15036192269，*为通讯作者：许自成, E-mail: zcxu@sohu.com。

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