混合有机肥用量对烤烟石油醚提取物和中性致香物质的影响

李艳平，刘国顺，丁松爽，郭超超，李静静，任威威

(河南农业大学/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002)

混合有机肥用量对烤烟石油醚提取物和中性致香物质的影响

李艳平，刘国顺*，丁松爽，郭超超，李静静，任威威

(河南农业大学/国家烟草栽培生理生化研究基地，河南 郑州 450002)

以云烟87为试验材料，通过盆栽试验，研究了混合有机肥用量对烤烟石油醚提取物和中性致香物质含量的影响，试验结果表明：(1)与单施化肥相比，混合有机肥对烤烟石油醚提取物含量有提高效应，且提高效应因烟叶部位的不同而差异很大，对上部叶的提高效应最明显，中部叶和下部叶次之，其中T4(常规施肥+600 g/盆混合有机肥)的提高效应最为显著，其上、中、下部叶的石油醚提取物含量最大，分别为8.7958%、8.0628%、7.1797%。(2)混合有机肥处理的烤烟中性致香物质含量较CK增幅很大，其中T4的致香物质总量最大，T3(常规施肥+450 g/盆混合有机肥)除新植二烯总量低于T4外，其他中性致香物质含量多数成分均高于T4。因此，在该试验条件下，混合有机肥用量以450～600 g/盆为宜。

烤烟；混合有机肥；石油醚提取物；中性致香物质

近年来，由于过量施用化肥，植烟土壤环境急剧恶化，严重降低了烟叶的品质，使烟叶表现出化学成分不协调、油分少、香气差等问题。而烟田增施有机肥可以提高烟叶香气物质含量、增加烟叶油分、提高烟叶内在品质。已有研究表明，烟田施用有机肥能够增加烟叶香气、改善烟叶吃味、有利于糖分和芳香物的积累，从而赋予烟叶优良的品质[1-4]。刘典三等[5]研究了不同类型有机肥对石油醚提取物及香气物质含量的影响，结果表明：增施有机肥能增加烟叶石油醚提取物的含量、提高烟叶的增香效果。这些多是针对单一有机肥的研究，单一有机肥施用时，有机肥肥效的潜力尚未被充分挖掘，多种有机肥料混合施用应该可以发挥每种有机肥料的特点，产生互作效应，平衡烟叶营养，这在烟草方面的研究鲜见报道。本试验通过设置不同用量的混合有机肥处理，研究其对烤烟石油醚提取物和中性致香物质的影响，旨在为烤烟合理施用有机肥，提高烟叶品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2013～2014年在河南省南阳市方城县金叶园科技园区进行。采用盆栽方式，供试烤烟品种为云烟87，设置5个处理，具体见表1。

混合有机肥成分为草炭45%、芝麻饼肥30%、腐殖酸11%、矿质肥14%，常规施肥均为定量分析纯硝酸铵、磷酸二氢钾、硫酸钾(N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶3，N用量为5.4 g/盆)。取上述肥料与25 kg土壤充分混匀后装盆，每盆栽入1株烤烟，以常规施肥作对照(CK)，每个处理栽烟20盆，重复3次，室外培养，按照优质烤烟的栽培方式进行管理。

表1 各处理施肥量

1.2 取样与测定方法

1.2.1 烟叶样品采集方法 在烟叶成熟采收前，每试验小区随机选择20株烟(按上部叶14～17叶位，中部叶取8～11叶位，下部叶1～6叶位)标记烟叶。烟叶烘烤后，取各施肥处理烤后烟叶B3F、C3F、X3F干样各2.0 kg。

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[6]。

1.2.3 致香物质分析 中性香味成分分析：采用内标法进行测定，同时用蒸馏萃取仪和HP580Ⅱ-5972气质联用仪(GC/MS)进行分析[7]。

2 结果与分析

2.1 混合有机肥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[7]，其含量与烤烟的品质呈正相关，石油醚提取物含量高的烟叶，其整体品质也较高[8-9]。由图1可知，混合有机肥能提高烟叶的石油醚提取物含量。以上部叶为例，CK、T1、T2、T3、T4的石油醚提取物含量依次为6.4817%、7.4528%、7.1711%、8.2264%、8.7958%，各处理之间的差异均达到极显著水平(P<0.001)。经分析发现，混合有机肥施用量越大，对烟叶石油醚提取物含量的提高效果越明显，施入600 g/盆混合有机肥(T4)时，上、中、下部叶片的石油醚提取物含量依次是8.7958%、8.0628%、7.1797%，均极显著高于其他处理(P<0.001)。进一步分析发现，混合有机肥对石油醚提取物含量的提高效应因烟叶部位的不同而差异很大，提高效果最明显的是上部叶，中部叶和下部叶次之。如T1处理(施入600 g/盆有机肥)上、中、下部位叶片的石油醚提取物含量依次为7.4528%、6.0487%、6.0938%，分别比CK相应部位高14.98%、2.18%和11.04%。

2.2 混合有机肥对烤烟中性致香物质的影响

烟叶香味是由多种微量致香物质共同作用的结果[7]，其化学成分对烟叶品质的提高和卷烟质量的监控意义重大。烟叶的中性致香物质成分复杂，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，把所测定的致香物质按烟叶香气前体物进行分类，共分为六大类：类胡萝卜素类、芳香族氨基酸降解产物、棕色化反应产物、类西柏烷类、其他类和新植二烯[7]。

图1 不同处理对石油醚提取物含量的影响

2.2.1 对烤烟中部叶类胡萝卜素降解形成香气物质含量的影响 烟叶中性挥发性香气成分中有一大部分化合物是类胡萝卜素降解产物，是烟草的重要致香成分[10]。

由表2可知，混合有机肥能提高烟叶类胡萝卜素类降解产物含量，提高效应随着混合有机肥用量的增加而更加明显。CK、T1、T2、T3、T4的类胡萝卜素降解产物总量依次为56.5285、59.6051、62.3244、70.231、72.7721 μg/g，T2、T3、T4与CK之间的差异达到显著水平。经分析发现，β-大马酮含量在类胡萝卜素15种降解产物总量所占比值最高，为30.87%～36.04%，平均占33.46%；其次是法尼基丙酮和β-二氢大马酮，分别占类胡萝卜素降解物总量的9.33%～12.60%和7.94%～16.79%，平均分别为10.96%和12.36%。

2.2.2 对烤烟中部叶苯丙氨酸类降解产物含量的影响 苯丙氨酸的降解产物，如苯甲醇和苯乙醇是烟草中含量较丰富的香味成分之一，对烤烟的增香效果作用较大，可提高烟气的香味[7]。

由表3可知，混合有机肥能提高烟叶苯丙氨酸类降解产物总量，提高效应与混合有机肥用量呈正比(T4除外)。CK、T1、T2、T3、T4的苯丙氨酸类降解产物总量依次为5.4665、5.4922、8.7354、15.4684、5.7553 μg/g，施入450 g/盆混合有机肥(T3)的苯丙氨酸类降解产物总量增幅最大，较CK提高182.96%。经分析发现，T3对苯丙氨酸类降解产物各成分的提高作用最显著，苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇分别较CK提高46.93%、246.01%、144.94%、277.72%。

2.2.3 对烤后烟叶棕色化反应产物含量的影响 棕色化降解产物类香气物质包括糠醇、糠醛、乙酰基吡咯、5-甲基糠醛和乙酰呋喃等成分，其中多种物质与卷烟香气的关系密切[7]，尤其是吡咯、呋喃类物质，虽然含量低微，但对烟气香味的形成至关重要[11-12]。

表2 不同处理对类胡萝卜素降解产物含量的影响

μg/g

注：同行小写字母表示5%的显著水平，字母相同则差异不显著，不同则差异显著。下同。

表3 不同处理对苯丙氨酸类降解

产物含量的影响

μg/g

由表4可知，混合有机肥能提高烟叶棕色化反应产物总量，各处理的烟叶棕色化反应产物总量大小表现为T2>T4>T3>T1>CK，施入300 g/盆混合有机肥(T2)对棕色化产物总量的提高效应最明显，增幅达26.28%。进一步分析发现，在测定的5种棕色化产物中，各处理糠醛含量均最高，占棕色化产物类香气物质总量的83.1%～88.2%，平均85.65%。烟叶棕色化产物的积累程度明显不同，除T1的糠醛、5-甲基糠醛，以及T2的2-乙酰基吡咯含量低于CK外，混合有机肥对棕色化反应产物各成分含量均有提升作用。

表4 不同处理对棕色化反应产物含量的影响

μg/g

2.2.4 对烤后烟叶类西柏烷类致香物质含量的影响 类西柏烷类致香物质主要包括茄酮和氧化茄酮，是烟叶的重要致香成分，具有一定的甜香味，能调和卷烟的吃味[7]，它不但本身具有很好的香气，而且可降解转化为茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等，这些也是烟草中很重要的致香物质[13]。分析混合有机肥对类西柏烷类致香物质的影响发现，混合有机肥能提高烟叶类西柏烷类致香物质总量(表5)。CK、T1、T2、T3、T4的类西柏烷类致香物质总量依次为43.8676、49.7852、56.5532、54.5772、51.6841 μg/g，各处理之间的差异达到显著水平，施入300 g/盆混合有机肥(T2)对类西柏烷类致香物质总量的提高效应最明显，增幅达28.92%，施入450 g/盆有机肥(T3)处理次之，增幅为24.3%。

表5 不同处理对类西柏烷类致香物质含量的影响

μg/g

2.2.5 对烤后烟叶其他类香气成分含量的影响 由表6可知，混合有机肥对其他类香气成分的作用不明显，且无规律性。CK未检测出异氟尔酮、藏花醛，T2未检测出异氟尔酮，T3未检测出藏花醛。进一步分析发现，施入450 g/盆混合有机肥(T3)的其他类含量较其他处理有明显的优势。T3的β-环柠檬醛含量显著高于CK，增幅达37%。仅T1、T3的面包酮含量高于CK，仅T2、T3的愈创木酚含量高于CK。

表6 不同处理对其他类香气物质含量的影响

μg/g

注：/表示痕量。

2.2.6 对烤后烟叶新植二烯含量和致香物质总量的影响 新植二烯是叶绿素的主要降解产物，是烤烟致香物质中含量最丰富的中性香气成分[14-15]，它在烟草燃烧时可直接或间接转化为致香物质而进入烟气，具有调和烟气和减轻刺激性的能力[7]。

由表7可知，混合有机肥对新植二烯含量的提高效应很显著，CK、T1、T2、T3、T4的新植二烯含量依次为542.4914、602.2490、638.9147、731.3734、854.4288 μg/g，有机肥处理较CK的提高幅度很大。从中性致香物质的总量来看，表现为T4>T3>T2>T1>CK，这说明随着混合有机肥用量的增加，致香物质的总量也随之增加。

表7 不同处理对新植二烯含量及致香物质总量的影响

μg/g

3 小结与讨论

石油醚提取物含量高的烟叶，其内在化学成分较协调、色泽饱满、油分足、弹性好、颗粒感强，综合质量较好[16-17]。本试验结果表明，混合有机肥对烤烟石油醚提取物含量的提高效应因烟叶部位不同而差异很大，提高效应最明显的是上部叶，中部叶和下部叶次之；各部位烟叶石油醚提取物总量以上部叶最高，中部叶次之，下部叶最低。这可能是由于混合有机肥在烤烟旺长期开始全面供应营养，保证了中上部叶的营养供应；烟株打顶后，刺激营养物质向上运输，而且上部叶和中部叶光照条件、通风效果较好，有利于上部叶和中部叶的开片发育，导致上部叶油分最多，中部叶次之，下部叶较少，这与刘典三等[5]的研究结果一致。进一步研究发现，随着混合有机肥用量的增大，烤烟的石油醚提取物含量增多，且增施有机肥处理的石油醚提取物含量显著高于单施化肥的处理，这可能是由于混合有机肥中肥料种类较多，草炭、芝麻饼肥、腐殖酸均含有丰富的养分，它们配合施用可产生互作效应，增强各自的优势，对提高烟叶品质的效果较好。各处理的石油醚提取物含量均以施入600 g/盆混合有机肥(T4)的最高，分别为8.7958%、8.0628%、7.1797%，这说明施入600 g/盆混合有机肥对烤烟石油醚提取物含量的提高效果最好。

烤烟致香物质含量是衡量烟叶品质的关键因素，烟叶的香气质和香气量与致香物质含量呈正相关性[18]。本研究结果表明，混合有机肥对烟叶各类致香物质和致香物质总量均有提高效应。在混合有机肥的作用下，类胡萝卜素类降解产物中各香气成分含量变化规律不一致，但混合有机肥对类胡萝卜素降解产物总量的提高效应，随着混合有机肥用量的增加而更加明显；苯丙氨酸类降解产物各成分含量的变化规律也不同，但混合有机肥对苯甲醇、苯乙醇有显著提高效应，且以施入450 g/盆混合有机肥(T3)的芳香族氨基酸降解产物各成分及总量均最高；类西柏烷类致香物质的提高幅度较大，其中T2、T3的增幅均超过20%；对棕色化反应产物含量的影响各有不同，T3的棕色化反应产物各组分含量均高于CK。从各处理中性致香物质总量来看，以T4的含量最高，其次是T3，CK的最低。由此说明，混合有机肥用量对各类致香物质的作用效果不同，增施混合有机肥处理的致香物质含量高于单施化肥的处理，这可能是混合有机肥产生了互作效应，草炭、饼肥、腐殖酸中均含有丰富的有机质，在烟株生育中后期大量矿化，使土壤释放养分，土壤营养供应更加全面，为烟株整个生育期的叶片发育提供全面、均衡的营养，协调烟株碳氮代谢，从而增加叶面分泌物、提高香气物质含量，这些香气物质赋予了烟叶优良的香吃味，有效地改善了烟叶的品质。

4 结论

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[19-20]。本试验结果表明，混合有机肥对石油醚提取物含量的提高效应因烟叶部位不同而差异较大，其中对上部叶的提高效应最为显著，中部叶和下部叶次之。T4上部叶的石油醚提取物含量分别比中部叶和下部叶高23.21%和22.30%。从混合有机肥用量对烤烟石油醚提取物的提高效应上来看，T3(常规施肥+450 g/盆混合有机肥)、T4(常规施肥+600 g/盆混合有机肥)均显著高于单施化肥的处理；混合有机肥对烤烟中性致香物质各成分含量也有显著影响，中性致香物质总量以T4最高，T3除新植二烯总量低于T4外，其他中性致香物质多数成分的含量均高于T4，为各处理的最高水平。因此，本试验条件下，为提高烟叶香气，改善烟叶内在品质，以施用混合有机肥450～600 g/盆为宜。

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Effects of Mixed Organic Fertilizer Application Rate on Petroleum Ether Extracts and Neutral Aroma Constituents in Flue-cured Tobacco

LI Yan-ping, LIU Guo-shun*, DING Song-shuang, GUO Chao-chao, LI Jing-jing, REN Wei-wei

(Henan Agricultural University/National Tobacco Cultivation and Physiological and Biochemical Center，Zhengzhou 450002, China)

Pot experiment was carried out to investigate effect of mixed organic fertilizer on petroleum ether extracts and neutral aroma constituents in Yunyan 87. Results showed that: (1)Compared with the commonly used fertilizing treatment, the treatment of applying organic fertilizer all increased the contents of petroleum ether extracts，the contents of petroleum ether extracts in the upper and the middle and the lower leaves were the highest in T4treatment，reached 8.7958%, 8.0628% and 7.1797%，respectively. (2)The total contents of neutral aroma components in the treatment of applying organic fertilizer all were higher than CK and that of in T4treatment was the highest, the T3treatment was higher than T4treatment in respective neutral aroma component excepted neophytadiene. It was concluded that 450～600 g/pot was the optimum treatment.

Flue-cured tobacco; Mixed organic fertilizer; Petroleum ether extracts; Neutral aroma constituents

2015-08-30

中国烟草总公司特色优质烟叶开发重大专项(NO.110201101001)。

李艳平(1989─)，女，河南许昌人，硕士研究生，主要从事烟草栽培研究。*通讯作者：刘国顺。

S572

A

1001-8581(2016)03-0011-05

曾小军)