四川地方晾晒烟4种金属元素含量分析

向欢，王俊，钟秋，雷云康，邹宇航，张华述，陈勇，刘雷

(1.四川省烟草公司德阳市公司，四川 德阳 618400； 2.四川农业大学 农学院，四川 成都 611130)

“十二五”期间，烟草行业首次提出“降焦减害，提高安全性”的原则，明确了中式卷烟的发展方向，混合型卷烟具有香气量足焦油含量低的特点，因此，晾晒烟的优势得到充分体现。四川晾晒烟具有悠久的种植历史，自明末、清初传入后，在川内各地广为种植，距今已有300多年的历史，四川地区所产晾晒烟风格独特、吃味醇和、劲头足、杂气少[1]。晾晒烟属于易吸收和富集金属的植物，在烟株生长发育过程中，通过烟叶表面和烟株根系可吸收和富集大量金属元素[2]。锌、铜、铁、锰等金属元素均为人体必需的微量元素，这些元素在人体内发挥着重要的作用，但是人体吸收过多的金属元素可能会引起生理功能障碍进而导致疾病[3]。因此，合理调控晾晒烟烟叶的金属元素，提高烟叶安全性，是促使晾晒烟叶可持续发展的必然要求。然而，国内关于晾晒烟的金属元素含量的研究鲜见报道，关于四川优质晾晒烟的金属元素分布特点尚不清楚，金属元素富集能力低的晾晒烟品种更有待于挖掘研究。本研究测定了49个四川晾晒烟品种调制完成烟叶中的Zn、Cu、Fe、Mn等4种金属元素含量，旨在选出金属元素含量相对低的晾晒烟品种，为四川晾晒烟的择优种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年在四川省德阳市和什邡市进行，供试的49个四川地方晾晒烟品种由中国农业科学院烟草研究所提供(表1)。试验地土壤质地为壤土，有机质19.03 g·kg-1，全氮1.40 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，速效氮117.20 mg·kg-1，速效磷15.49 mg·kg-1，速效钾104.70 mg·kg-1，按传统方式进行栽培和调制。

表1 供试材料名称及编号

1.2 方法

取49个晾晒烟品种调制完成的中部叶片作为测定样品，Zn、Mn、Cu含量测定采用石墨炉火焰原子吸收光谱法[4]，Fe含量测定采用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法[5]。

1.3 数据处理

使用Microsoft Excel 2007、DPSV 7.05和IBM SPSS Statistics 25对数据进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 总体分布特征

对49个晾晒烟品种烟叶中的Zn、Mn、Fe、Cu等4种金属元素含量进行测定，发现4种金属元素含量差异较大，烟叶中金属元素平均含量依次为Fe>Mn>Zn>Cu，其中，晾晒烟中Fe含量最高，平均含量为930.48 μg·g-1；Mn、Zn含量中等，Mn平均含量为584.9 μg·g-1，Zn平均含量为124.86 μg·g-1；Cu含量最低，平均含量为16.69 μg·g-1；Fe∶Mn∶Zn∶Cu为50∶30∶8∶1.2。调制完成的不同晾晒烟烟叶中的同种金属元素含量差异较大，Fe含量范围为353～2 078 μg·g-1，Mn含量范围为305～965 μg·g-1，Zn含量范围为60～195 μg·g-1，Cu含量范围为6.1～33.97 μg·g-1，表明不同晾晒烟品种对同种金属元素的吸收存在较大区别(表2)。

表2 不同晾晒烟品种烟叶中4种金属含量

2.2 聚类分析

2.2.1 49个晾晒烟品种聚为5类

对49个晾晒烟品种烟叶测得的4种金属离子含量进行中心化变换处理后，按欧式距离类平均法聚为5类(图1)。第1类包括了最多的样品数量，共计23个样品，其编号分别为9、13、16、8、19、2、29、20、44、14、23、15、1、5、17、22、6、45、31、38、35、30、40，品种名分别为庙子毛烟、绵竹柳烟、乐山小柳叶、黄溪毛烟、锦江柳叶4号、黄毛子-1、江油烟、四川柳叶、草坝毛烟、郫县柳叶、基地烟CW3、宜宾大柳叶、青毛籽、苍龙毛烟、黑蛮柳、什邡柳烟、仁河白毛烟、五星柳叶烟、宣汉白花铁杆子、正午晒烟、资阳土烟、盖三皮、南川大柳条；第2类包括12个样品，编号分别为4、28、24、26、25、27、46、47、49、42、43、32，品种名分别为小丝毛烟、付耳子、金堂烟、泉烟、铁杆子、白花铁杆、黑毛子、黄杆柳、柳叶(绿毛毛)、竹园柳叶烟、毛湾枇杷烟、硬膀子；第3类包括3个样品，编号分别为10、21、11，品种名分别为半铁泡、乐山毛毛叶、黑牛皮；第4类包括9个样品，编号分别为37、41、36、48、3、7、33、18、34，品种名分别为仍尔土烟、沿山柳叶烟、大海柳叶烟、大乌烟、大涧槽、红峰毛烟、资阳晒烟、眉山小柳叶、上田叶子烟；第5类样品数量最少，共计2个样品，编号分别为12、39，品种名分别为灵杰柳叶、拉洛叶子烟。

图1 不同晾晒烟品种的聚类树

2.2.2 5类晾晒烟烟叶中Zn、Mn、Cu含量差异

对聚类所获得的5类晾晒烟类型进行统计分析发现，各类晾晒烟烟叶中的Zn、Mn、Cu含量差异不显著(表3)，其中，Zn含量均值范围在115.00～140.00 μg·g-1，Cu含量均值范围在15.83～19.02 μg·g-1，变化程度均较小，表明5类晾晒烟对Zn、Cu的吸收没有明显区别，各类晾晒烟烟叶中的Zn、Cu含量较为一致。Mn含量在368.33～707.50 μg·g-1，第3类晾晒烟，即品种名为半铁泡、乐山毛毛叶、黑牛皮的3个品种，其Mn含量低于其他4类，Mn含量均值仅为368.33 μg·g-1，但类别间差异不显著。

表3 各类样品的金属元素含量

2.2.3 5类晾晒烟烟叶中Fe含量差异

各类晾晒烟烟叶中Fe含量差异较大，均值范围在468.08～2 031.50 μg·g-1，除第3类与第4类之间Fe含量无显著差异，其他各类之间均存在显著差异；Fe平均含量最高是第5类，包含2个品种，品种名为灵杰柳叶、拉洛叶子烟，其均值为2 031.5 μg·g-1。Fe平均含量依次降低的分别是第4类、第3类、第1类，均值分别为1 350.78、1 172.00和822.22 μg·g-1。Fe平均含量最少是第2类，包含12个品种，品种名分别为小丝毛烟、付耳子、金堂烟、泉烟、铁杆子、白花铁杆、黑毛子、黄杆烟、柳叶(绿毛毛)、竹园柳叶烟、毛湾琵琶烟、硬膀子，均值仅为468.08 μg·g-1(表3)。

3 小结与讨论

通过对四川49个晾晒烟品种调制完成烟叶的Zn、Mn、Fe、Cu等4种金属元素含量进行测定，参照袁有波等[6]的烟叶中微量元素标准，发现5类晾晒烟烟叶中的Zn、Fe含量均处于“高”含量范围内，Mn含量处于“较高～高”含量范围内，Cu处于“较高”含量范围内。在标准中烟叶Zn含量>70 μg·g-1，即为“高”含量，第1类Zn含量在5类晾晒烟种类中最低，均值为117.39 μg·g-1，已超出了“高”含量标准的68%。四川晾晒烟烟叶中的Fe含量相对于其他3种金属元素含量更高，Fe含量>200 μg·g-1，即为“高”含量，5类晾晒烟烟叶中Fe含量均>200 μg·g-1，属于“高”含量范围；第5类晾晒烟烟叶中Fe含量为2 031.50 μg·g-1，超过“高”含量标准的916%，第2类晾晒烟烟叶中Fe含量最低，均值为468.08 μg·g-1，也超过了“高”含量标准的134%。Mn含量>500 μg·g-1，即为“高”含量，除第3类晾晒烟烟叶Mn含量为368.33 μg·g-1，处于“较高”范围内外，第1、2、4、5类晾晒烟烟叶Mn含量均>500 μg·g-1，属于“高”含量范围。5类晾晒烟烟叶中Cu含量范围为15.83～19.02 μg·g-1，均处于“较高”范围内。四川晾晒烟烟叶中的Zn、Mn、Fe、Cu等4种金属元素含量相对于烤烟均偏高[6]，主要原因是由于农药及化肥的滥用和大气污染，导致土壤中Zn、Mn、Fe、Cu等金属元素沉积过量，通过施用土壤改良剂降低烟株对金属元素的吸收率，采取选用金属富集能力低的品种、增施有机肥、合理施用农药等农艺措施，能够减少烟株对金属元素的吸收[7]。

烟叶中Fe含量过高可能会影响身体健康[8]。四川省晾晒烟种植历史悠久，晾晒烟品种质量参差不齐，为了响应国家对烟草制品“降焦减害，提高安全性”的号召，筛选出金属元素相对较低的晾晒烟品种，更好地促进四川晾晒烟业可持续发展，建议在合理施用农药、化肥的前提下，今后不再种植Fe含量较高的第5类晾晒烟品种，即品种名为灵杰柳叶、拉洛叶子烟的2个晾晒烟品种，建议种植Fe含量相对低的第2类晾晒烟品种，即品种名为小丝毛烟、付耳子、金堂烟、泉烟、铁杆子、白花铁杆、黑毛子、黄杆柳、柳叶(绿毛毛)、竹园柳叶烟、毛湾枇杷烟、硬膀子12个晾晒烟品种。