烤烟品种“NC102”种植海拔与致香成分的相关性分析

2018-11-30周绍松陈拾华张忠武杨景华王建新段宗颜邹炳礼董石飞

西南农业学报 2018年10期

周绍松，周敏*，陈拾华，张忠武，杨景华，王建新，段宗颜，鲁耀，邹炳礼，董石飞，张静，李伟

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南昆明 650205；2.红云红河烟草(集团)有限责任公司，云南昆明 650231)

【研究意义】烤烟质量特征和风格的构成与生态条件密切相关[1]。烤烟内在品质主要受烟叶中的致香物质影响，它是评价烤烟品质的主要指标，生态因素对烟叶的致香成分影响显著[2]。【前人研究进展】致香成分虽然含量很低，但对烤烟的香气影响较大[3]。有研究表明，种植海拔对烤烟化学成分及香气有较大的影响[4-6]。【本研究切入点】目前关于海拔对烤烟品种K326、红花大金元、云烟87、云烟85、中烟103致香成分的影响已有报道[7-10]，但海拔对NC102烤烟品种致香成分的影响目前尚未有报道。【拟解决的关键问题】文章在云南省昆明市4县(区)6个乡(镇)采集了85套NC102烟样，每套烟样取B2F、C3F各1个，共170个烟样。针对NC102烤烟品种种植海拔与上、中部烟叶致香成分含量的相关性进行了研究，为NC102品种在昆明烟区的适宜种植规划提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

NC102是美国李卡德种子公司育成的F1代杂交种，由云南中烟公司和云南省烟草公司于2006年引进种植[11]。

1.2 样品采集

2011-2012年，使用GPS定位技术，在云南省昆明市石林、安宁、禄劝、西山4县(区)6个乡(镇)，NC102品种种植区域内，选取1600～1700、1800～1900、2000～2100和2200 m 4个海拔范围的 85个取样点，土壤类型为红壤，每样点取一套烟样，每套烟样取B2F、C3F各1个，共采集170个烟样。

1.3 致香成分物质的分析测定

烟样致香成分采用蒸馏萃取设备和 Agilent 6890气相色谱/Agilent 7890GC/5975MS气质联用仪测定。称取30 g样品放入蒸馏萃取烧瓶中，加氯化钠30 g和蒸馏水350 mL，在60 ℃水浴加热，蒸馏萃取2.0 h；蒸馏萃取结束后，向萃取液加1 mL内标乙酸苯乙酯溶液(0.4236 mg/mL)，取1.0 mL浓缩液，使用Agilent 7890GC/5975MS气质联用仪分析，经过分析并与规范质谱图对比和搜索，最终与分析室的已知化学物质进行色谱分析对照，判断分离出成分的化学构造[12]。由于烤烟中所含致香物质的组分庞杂，种类众多，要取得各类致香物质的标准品很困难，采用Nist03标准图谱确定其种类，相对校订因素假设为1[17]，根据以下公式计算出致香物质的含量。

香味物质提取量(μg/g)=

1.4 GC/MS的分析要求

色谱柱型号：HP-6MS(75 m×0.4 mm i.d.×0.55 μm d.f.)；入口温度：270 ℃；送样数量：3 μl；分流比例：12∶1；载气速率：He, 1.2 mL/min；升温顺序：60 ℃保持2 min，然后以4 ℃/min升温至280 ℃保持25 min[13]。质谱传输线温度：270 ℃；源电子能量：65 eV；倍增器电压：1640 V；扫描跨度：40～500 amu；离子源温度：220 ℃；四极杆温度：160 ℃[13]。

1.5 数据处理方式

采用统计分析软件DPS15.0进行分析。双变量相关统计分析使用相关模块分析，“*”表示5 %水平显著，“**”表示1 %水平显著[14]。

2 结果与分析

2.1 致香成分与种植海拔的相关系数分析结果

NC102烤烟品种42个烟叶致香成分物质数据通过分析测试获得后，用 DPS 对整个数据样本开展基础统计特征值评估，指标基本上符合正态分布。将各个海拔段采集的170个NC102品种烟样的致香物质含量与其对应的海拔高度值进行相关性检测，获得了NC102烤烟品种各种致香成分与种植海拔的相关系数(表1)。从表1的数据看出，B2F级别烟叶中正戊醛、香叶醇含量与种植海拔间呈极显著的负相关关系，3-羟基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香叶基丙酮和3-羟基-β-大马酮与种植海拔间呈显著的负相关关系。C3F级别烟叶中3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量与种植海拔间呈极显著的负相关，正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇与种植海拔间呈显著的负相关。

2.2 种植海拔对NC102烤烟品种各致香成分的影响

把NC102烤烟品种种植海拔依照低到高的次序，分为1600～1700、1800～1900、2000～2100和2200 m，计算上述11个物质在每个海拔的平均值，并将B2F烟叶中正戊醛、香叶醇、3-羟基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香叶基丙酮和3-羟基-β-大马酮和C3F烟叶中3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇的数值与种植海拔之间的关系见图1～2。

表1 NC102品种烟叶各致香成分与种植海拔的相关系数

从图1看出，NC102烤烟品种B2F级别烟叶中正戊醛、3-羟基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香叶醇、香叶基丙酮和3-羟基-β-大马酮的含量平均值随种植海拔升高下降明显，以1600～1700和1800～1900 m海拔段尤为突出。

从图2看出，NC102烤烟品种C3F级别烟叶中正戊醛、苯甲醛、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、2-戊基呋喃、芳樟醇的含量平均值随种植海拔升高下降明显，以1600～1800和1800～1900 m海拔段表现突出。

图1 种植海拔与B2F等级烟叶中致香成分的关系Fig.1 The correlation between planting altitude and aroma compositions of B2F flue-cure tobacco leaves

2.3 种植海拔对NC102烤烟品种各类致香成分的影响

致香物质因为官能团的差异被分为7类，以此找出各类致香物质含量与种植海拔间的相关性，见表2。从表2看出，NC102烤烟品种上部烟叶的醛类致香物质与种植海拔呈极显著负相关；中部烟叶的酯类致香物质与种植海拔呈极显著正相关。

图2 种植海拔与C3F等级烟叶中致香成分的关系Fig.2 The correlation between planting altitude and aroma compositions of C3F flue-cure tobacco leaves

表2NC102烤烟品种各类致香成分与种植海拔间的相关系数

Table 2 The correlation coefficients between planting altitude and different types of aroma compositions of NC102

致香成分Aroma compositionsB2FC3F酮类-0.2330.031醇类-0.2370.277醛类-0.781**0.095酯类-0.3410.914**酚类-0.043-0.037呋喃类-0.3920.168杂环类-0.043-0.026

从图3～4可见，通过一元线性回归分析进行回归探索，找到NC102品种上部烟叶醛类致香物质与种植海拔的一元线性回归方程为y=94.7319-0.0353x，中部烟叶酯类致香物质与种植海拔的一元线性回归方程为y=-75.8251+0.0587x。

3 讨论

(1) NC102品种在昆明烟区海拔1600～2200 m范围内，种植海拔与NC102品种上部叶的正戊醛、香叶醇含量间呈极显著的负相关，种植海拔与NC102品种上部叶的3-羟基-2-丁酮、糠醛、2-乙酰基呋喃、芳樟醇、香叶基丙酮和3-羟基-β-大马酮含量间呈显著的负相关。种植海拔与NC102品种中部叶的3-甲基-2-(5H)-呋喃酮含量间呈极显著的负相关，这与前人的研究结果相同[8]；种植海拔与NC102品种中部叶的正戊醛、苯甲醛、2-戊基呋喃和芳樟醇含量间呈显著的负相关。综上所述，正戊醛和芳樟醇在中部叶和上部叶中的含量都与种植海拔间呈显著的负相关，说明这两种致香物质含量不受烟叶部位的影响。其它致香物质在不同部位烟叶的含量可能受到光照、降雨的影响呈现出差异性的结果。

(2)香叶基丙酮、3-羟基-β-大马酮是类胡萝卜的降解产物，低海拔地区种植的NC102烤烟品种上部烟叶比高海拔地区积累更多类胡萝卜，这与常寿荣等人的研究结果相反，可能是由于种植海拔对于不同的烤烟品种影响有所差异造成的。3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、3-羟基-2-丁酮、2-戊基呋喃、糠醛普遍认为是美拉德反应的产物[15]，高海拔区域种植的NC102烤烟品种中上部烟叶较低海拔地区美拉德反应的产物含量有所下降，这与前人的研究结果相同[8]。

(3)从各类致香成分统计结论可以看出，在1600～2200 m海拔范围内的昆明植烟区，种植海拔与大部分致香成分之间并无显著相关性，可以得出，有众多的生态因子影响烟叶中致香物质的含量[16-18]，需要分别研究多个因素。从致香物质种类而言，NC102烤烟品种上部烟叶的醛类致香物质与种植海拔呈极显著负相关，一元线性回归方程为y=94.7319-0.0353x；中部烟叶的酯类致香物质与种植海拔呈极显著正相关，这与前人的研究结果相同[12]，一元线性回归方程为y=-75.8251+0.0587x。